道路通行能力.ppt

1、,1. 通行能力的定义 交通量是指在单位时间内通过道路某一个断面的交通实体数 ,交通量是一个随机数;通行能力是一个确定的数值，通行能力在道路设计时就已经确定好了。 通行能力是指在给定的服务水平条件下，单位时间内通过道路某一断面的最大交通实体数。我国对通行能力的定义是指道路设施疏导交通流的能力。 在谈到某条道路的通行能力时，首先应该明确是在什么样的服务水平条件下的。,第一节 通行能力概论,举例：上海某二级公路，通行能力为50007000辆/天，但某天在道路上实际测到的交通量为17000辆，怎么出现了交通量大于通行能力的情况呢？ 分析：通行能力为50007000辆/天是按照B级服务水平来设计的，此

2、时车辆的速度可以达到80km/h，司机驾车时的自由性很大，但当交通量达到17000辆/天时，此时道路的服务水平已严重下降，可能已经降到E级服务水平了，此时的速度也可能已下降至2030km/h了，驾驶员驾车的自由度很低。,第一节 通行能力概论,为什么要研究通行能力？,交通需求与交通供给 交通拥堵问题 交通事故问题 环境污染问题 能源消耗问题,第一节 通行能力概论,通行能力 交通需求无交通拥挤 通行能力 交通需求交通拥挤发生 都市中早晚交通拥挤 交通需求究竟在多大程度上超过了通行能力？ 10？、20？30倍以上？,第一节 通行能力概论,在学习道路的通行能力时，必须明确以下两点： 交通量可能大于道路

3、的通行能力（这是由于有一个服务水平的存在），当道路的服务水平高时，相应的通行能力就小。 通行能力的大小是以标准车型来计算的。对于混合交通中的非标准车要作标准车的转化。对于城市道路、高速公路和一级公路是使用小客车（pcu）作为标准车型的；而对于二级公路、三级公路和四级公路则使用中型载重汽车（mvu）作标准车。,第一节 通行能力概论,第一节 通行能力概论,2. 通行能力的分类 1950年出版的美国道路通行能力手册（即HCM）中根据通行能力的性质和使用要求，将通行能力分为下面三类： 基本通行能力 可能通行能力 设计通行能力,基本通行能力basic capacity 公路的某组成部分在理想的道路、交通

4、、控制和环境条件下，一条车道的一横断面上，不论服务水平如何，1h所能通过标准车辆的最大辆数(pcu) 通常以高速公路上观测到的最大交通量为基准(理想、理论通行能力) 可能通行能力possible capacity 公路的某组成部分在实际的道路、交通、控制及环境条件下，一条车道的一横断面上，不论服务水平如何，1h所能通过的车辆的最大辆数(pcu) 是现实条件道路上的最大交通量（实际通行能力） 设计通行能力design capacity 公路的某组成部分在预测的道路、交通、控制及环境条件下，一条车道的一横断面上，在指定的设计服务水平下，1h所能通过的车辆的最大辆数(pcu) 是道路规划、设计的依据

5、（实用通行能力）,第一节 通行能力概论,运行条件 道路条件： 是指公路的几何特征（车道数、车道、路肩、中央带等的宽度，侧向净宽，设计速度及平、纵线形和视距等） 交通条件： 是指交通特征（交通流中的交通组成、交通量、不同车道中的交通量分布、上下行方向的交通量分布） 控制条件 ： 是指交通控制设施的形式及特定设计和交通规则 环境条件 ： 指横向干扰程度以及交通秩序等。,第一节 通行能力概论,基本通行能力中的理想条件,道路条件 车道幅宽十分大（3.5m以上） 到路旁障碍物的距离足够大(侧向净空在1.75m以上) 线性条件良好 交通条件 交通流仅由小客车构成，无车型混合、机非混合 没有任何速度限制 控

6、制条件 是指交通控制设施的形式及特定设计和交通规划 环境条件 指无横向干扰等,理想条件：对条件进一步提高也不能提高基本通行能力的条件。,基本通行能力,可能通行能力,设计通行能力,三者间的关系,各种修正系数,指定服务水平下的V/C比,第一节 通行能力概论,C可能理想通行能力的基础上作各项系数的修正，即C可能= C理想r1r2rn C设计理想通行能力的基础上作各项系数的修正，同时还要考虑到服务水平的影响（即V/C比）。也就是说：C设计=C可能（最大服务交通量/基本通行能力） 通过上面的分析，我们得到这三种通行能力之间的关系式为： C理想C可能C实用,需分别进行通行能力和服务水平分析的道路组成部分

7、(1) 高速公路（控制进入）的基本路段； (2) 不控制进入的多车道公路路段； (3) 不控制进入的双车道公路路段； (4) 混合交通双车道公路路段； (5) 匝道，包括匝道主线连接部分； (6) 交织区； (7)无信号控制的平面交叉； (8) 信号控制的平面交叉； （9）市区及近郊干线道路。,第一节 通行能力概论,道路通行能力的作用 根据道路通行能力和设计交通量的具体分析，可以正确地确定新建道路的等级、性质、主要技术指标和线形几何要素。 通过对现有道路通行能力的分析、评估，并与现有交通量进行对比，可以确定现有道路系统或某一路段所存在的主要问题及提出处理的措施。 可作为改善道路线形的依据 道路

8、通行能力可作为交通枢纽或其它设施的规划、设计的依据 通行能力还可以作为城市道路网、公路网规划设计的依据 可以作为交通管理、交通运行组织以及交通控制手段等方案选定时的依据,第一节 通行能力概论,第二节 服务水平概述,1. 服务水平的概念 服务水平(Level of Service)美国HCM中规定为：描述交通流内的运行条件以及影响驾驶员和乘客感受的一种质量标准。即道路在某种交通条件下所提供的运行服务的质量水平。 服务水平是从道路使用者（包括驾驶员和乘客）所感受到的服务质量的角度来进行描述的。如从驾驶员的角度，主要体现在行驶的舒适性、燃油的经济性、磨耗的减少、行程时间的缩短上来讲。如从乘客的角度来

9、讲，主要体现在乘车的舒适性、行程时间的长短上来反应服务水平的。,2.服务水平的划分指标 行车速度：当速度大时，服务水平就高；当速度小时，服务水平就低。 车辆行驶时的自由程度(通畅性); 交通受阻或受干扰的程度,以及行车延误和每 公里停车次数等; 行车的安全性(事故率和经济损失等); 行车的舒适性和乘客满意的程度; 最大密度,每车道每公里范围内车辆的最大密度; 经济性(行驶费用),第二节 服务水平概述,第二节 服务水平概述,思考：为什么不用 交通量或密度作为服务水平的评价指标呢？,第二节 服务水平概述,(美国)六级服务水平A B C D E F 速度高、密度小 速度低、密度大舒适度高 舒适度低

10、(中国)四级服务水平一级二级三级四级 A B C D E F 最大服务交通量MSVi 每一服务水平有其服务质量的范围，在其服务水平范围内服务水平最差时对应的交通量称为最大服务交通量。 V/C比： 指最大服务交通量与基本通行能力之比。V/C越大，即说明交通量越接近通行能力，即道路的服务水平就越低；V/C越小，说明最大服务交通量与基本通行能力之间的差距就越大，即道路的服务水平就越高。,美 国 服 务 水 平,服务水平A：交通量很小，交通为自由流，使用者不受交通流中其他车辆的影响，有非常高的自由度来选择所期望的速度，为驾驶员和乘客提供的舒适和便利程度极高。 服务水平B：交通量较前增加，交通处在稳定流

11、范围内的较好部分，驾驶自由度比服务水平B有所下降，其他车辆开始对少数驾驶员的驾驶行为产生影响，因此所提供的舒适和便利程度比服务水平A低一些。 服务水平C：交通量大于服务水平B，交通处在稳定流范围的中间部分，车辆间的相互作用变的大起来，选择速度受到其他车辆的制约，舒适和便利程度有明显下降。 服务水平D：交通量再增大，交通处于稳定交通流的较差部分，速度和驾驶自由度都受到严格约束，舒适和便利程度低下，在接近这一服务水平的下限时，交通量有少量增加就会在运行方面出现问题。 服务水平E：此服务水平下的交通流常处于不稳定流范围，接近或达到该服务水平最大交通量时，交通量稍有增加，交通流内部有小的扰动就将产生较

12、大的运行障碍，甚至发生交通中断，此时所有车速均降到一个较低的但相对均匀的值，驾驶自由度极低。此服务水平下限的最大交通量即为基本通行能力或可能通行能力。 服务水平F：交通处于强制流状态，车辆经常排成队，跟着前面的车俩停停走走，极不稳定。在此服务水平下，交通量和速度同时由大变小，直到零为止，而交通密度达到最大。,流量,速,度,自由流,稳 定 流,强制流,0,A,B,C,不稳定流,D,E,F,3.公路设计时采用的服务水平等级 高速公路基本路段、匝道主线连接处以及交织区均采用二级服务水平。在不得已的情况下，匝道主线连接处以及交织区可降低要求采用三级服务水平。 不控制出入的汽车多车道公路在平原微丘区采用

13、二级服务水平，在山领重丘区采用三级服务水平； 不控制出入的汽车双车道公路上使用三级服务水平； 混合交通双车道公路使用三级服务水平。,第二节 服务水平概述,选定服务水平的几条原则： 道路交叉口差一级 条件差的比条件好的降一级 主线比匝道高一级 高速公路的服务水平应不低于二级,第二节 服务水平概述,总结: 道路的通行能力和服务水平从不同的角度反映了道路的性质与功能,通行能力主要反映道路服务数量的多少或能力的大小,服务水平主要反映了道路服务质量或服务的满意程度。 严格地说,没有无通行能力的服务水平,也没有无服务质量的通行能力,两者是不能分开的。,第二节 服务水平概述,基本通行能力计算 理想通行能力是

14、通过对各种类型的道路进行观测，取得很多实测的资料，并绘制速度流量关系曲线和密度流量关系曲线，并进行图上的标定估计，其曲线的峰值即为理想通行能力。 在缺乏大量实测资料的情况下，可以通过计算出最小的车头间距来得到理想通行能力。,第三节 路段通行能力,第三节 路段通行能力,一般取安全车头间距为L安2m，大车长度L大车8m，小车长度L小车5m，反应时间t取作1s，查大量实测数据的经验值 通过计算发现通行能力一般变化于5001200之间，但按实际观测到的最小车头时距计算则可达2000辆/h以上，这主要是由于路面干燥使附着系数增大，并且道路的平纵线形和视距好，驾驶员估计不会出现意外停车，从而减少了车头应保

15、持的最小间隔。我国在作通行能力分析时作出了如下的规定： 高速公路基本路段： 120km/h，CB=2000pcu/h/ln 100km/h，CB=2000pcu/h/ln 80km/h，CB=1900pcu/h/ln 60km/h，CB=1800pcu/h/ln 双车道一般公路路段通行能力分析时，基本通行能力为 CB=2000mvu/h,第三节 路段通行能力,2. 可能通行能力计算 计 算实际通行能力Co是以基本通行能力为基础，考虑到实际的地形、道路和交通状况，确定其修正系数，再以此修正系数乘以前述的基本通行能力，即得实际道路、交通在一定环境条件下的通行能力。 影响通行能力的修正系数 交通条件

16、修正系数 需将不同类型的车辆换算成 同一车型，即涉及到车辆换算系数。 见课本表7-15.,第三节 路段通行能力,第三节 路段通行能力,3. 设计通行能力计算 只要确定道路的实际通行能力（ Co），再乘以预先给定服务水平的服务交通量与通行能力之比（v/c），就得到规划（设计）通行能力，即： CD =Co v/c,第三节 路段通行能力,高速公路基本路段 是指主线上不受匝道附近车辆汇合、分离以及交织运行影响的路段部分 基本路段的理想条件 (1) 3.75m 车道宽度 4.50m (2) 侧向净宽 1.75m (3) 车流中全部为小客车 (4) 驾驶员均为经常行驶高速公路且技术熟练遵守交通法规者 基本

17、路段的服务水平分级表 计算思路 由于两个方向上的交通互不依赖，且两个方向在其前进方向上的线形不同，因此，两个方向车行道的通行能力和服务水平分别进行计算。,高速公路基本路段通行能力,高速公路基本路段通行能力,高速公路基本路段的基本通行能力 2000 2000 1900 1800 设计速度(km/hr) 120 100 80 60 最大服务交通量 (pcu / hrlane) MSVi= CB ( V / C )i 最大服务交通量 = 基本通行能力服务水平 单向的可能通行能力 CO = CB N fW fHW fP 单向车道的设计通行能力 CD = CB ( V / C )i N fW fHW f

18、P Mservice i最大服务交通量 N单向车道数fW车道宽度和侧向净空影响修正系数fHW大型车混行影响修正系数fP驾驶员条件影响修正系数,运行质量,影响高速公路基本路段通行能力的主要因素及修正方法车道宽度与侧向净空修正系数fW,大型车的修正系数fHV,PHV大型车交通量占总交通量的百分比； EHV大型车换算成小客车的车辆换算系数。,驾驶员条件的修正系数fP,fP 1.000.90,【例】 一四车道高速公路，设计速度为100km/h，单向高峰小时交通量VP1800veh/h，大型车占40%，车道宽3.50m，侧向净空1.75m，紧挨行车道两边均有障碍物，重丘地形。分析其服务水平，问其达到可能

19、通行能力之前还可增加多少交通量。 解 为求服务水平要计算V/C： (1) 查表得诸修正系数 fW0.97，EHV2.5， fHV=1/1+0.40(2.5-1)=0.625, fP=1.0 (2) 计算V/C (3) 该公路服务水平属三级 (4) 求算达到可能通行能力前可增加的交通量 行车道的可能通行能力 达到可能通行能力前可增加的交通量V2425-1800625veh/h,路段车流运行特性汽车超车时，必须进入对向车道行驶若干距离后，再回到本向车道，才完成了超车过程。双车道公路中任何一方向的车辆在行驶过程中，不仅受到同向车辆的制约，还受到反向车流的影响。因此，对通行能力和服务水平的计算要采用双

20、向同时分析的思路。,双车道公路路段通行能力,双车道公路路段通行能力,服务水平：双车道一般公路路段服务水平按平均行程速度和不准超车区所占的比率来进行划分。,理想条件（影响因素） 1）设计速度大于或等于80km/h 2）车道宽度大于或等于4m，但不大于4.5m 3）侧向净宽大于或等于1.75m 4）在公路上无“不准超车区” 5）交通流中全为标准车中型载重汽车 6）两个方向的交通量之比为1:1 7）地形为平原微丘区 8）行车时无横向干扰，且行车的持续良好。,车行道最大服务交通量 Msv i 在理想条件下第i级服务水平的车行道双向最大服务交通量(mvuh)； CB基本通行能力，理想条件下车行道每小时双

21、向合理的期望能通行的最大交通量，CB=2000mvuh； (VC)i第i级服务交通量与基本通行能力之比 车行道的设计通行能力,设计速度80km/h对的修正系数交通量方向分布对的修正系数车道宽度与侧向净宽对的修正系数交通组成对的修正系数横向干扰与交通秩序对的修正系数,双车道公路路段通行能力,双车道公路路段通行能力,双车道公路路段通行能力,第四节 交叉口通行能力,分类： 无控制交叉口 信号控制交叉口,1. 概述 两条或两条以上的道路在同一平面相交称为平面交叉。两条不同方向的车流通过平交路口时产生车流的转向、交汇与交叉，在平交路口可能通过的最大交通量就是交叉口的通行能力。,第四节 交叉口通行能力,2

22、. 无控制交叉口通行能力计算 不设信号管制的交叉口大致可分为两类，一是暂时停车方式，一是环行方式。而暂时停车方式的交叉口又可分为四路停车和两路停车两种。 四路停车用于同等重要的道路相交的路口，不分优先与非优先（即主干道与次干道），所有车辆至交叉口均需停车而后通过。 两路停车通常用于主干道（优先方向）与次干道相交（非优先方向），主干道可优先通过，次干道上车辆一律停车等待，等待优先通行方向交通流的间隙通过或转弯。,第四节 交叉口通行能力,十字形无信号控制交叉口通行能力计算方法： 直接计算优先方向交通流中的可插间隙（车头时间间隔），即非优先方向交通可以横穿或插入的间隙数，作为非优先方向可以通过的最大

23、交通量。 计算原理：将主干道（优先方向）上的车流视为连续行驶的交通流，并假定车辆到达的概率分布符合泊松分布，则车辆之间出现的时间间隔分布为负指数分布，但不是所有间隔均可供次干道车辆通过或插入，只有当此间隙大于临界间隙（即50的驾驶员可以接受）时才有可能。,第四节 交叉口通行能力,十字形交叉口通行能力计算方法：当主要方向上车流允许次要方向车辆穿插的最小车头时距为，次要方向的饱和车流的平均车头时距为时，推导出下列计算公式： 式中： Q非非优先通行次干道上可以通过的交通量（辆/h）； Q优主干道优先通行的双向交通量（辆/h）； =Q优/3600（辆/s）； 临界间隙时间（s）（68s或57s）； 次

24、干道上车辆间的最小车头时距（3s或5s）。,第四节 交叉口通行能力,无信号交叉口的通行能力，等于主要道路上的交通量加上次要道路上车辆穿越空档能通过的车辆数。若主要道路上的车流已经饱和，则次要道路上的车辆一辆也通不过 无信号交叉口的通行能力最大等于主要道路路段的通行能力。在无信号交叉口，主要道路上的交通量不大，车辆呈随机到达，有一定空档供次要道路的车辆穿越，相交车流无过大阻滞，否则，需加设信号灯，分配行驶权,第四节 交叉口通行能力,例：一无信号控制交叉口，主要道路双向流量为1200辆/h，车辆到达符合泊松分布，车流允许次要道路穿越或左右转弯并线的车头时距为6s，如次要道路采用让路控制，平均车头时

25、距为3s，求次干道上可以通过的交通量。 解：Q优= 1200辆/h，=1200/3600=0.333辆/s， = 6s ，= 3s,第四节 交叉口通行能力,3. 信号交叉口通行能力计算 基本概念 信号相位：各进口道不同方向所显示的不同色灯组合称为一个相位信号。 周期长度：各个行车方向完成一组色灯变换所需的总时间，等于红灯时间+绿灯时间+黄灯时间 绿信比：一个相位内某一方向有效通行时间与周期长度之比。 十字形交叉口车道功能划分 十字形交叉口设计通行能力等于各进口道设计通行能力之和； 进口道设计通行能力等于各车道设计通行能力之和；,第四节 交叉口通行能力,信号灯交叉口通行能力计算模式 一条专用直行

26、车道的通行能力 一条右转专用车道的通行能力 一条左转专用车道的通行能力 不设专用左转信号时一条左转车道的通行能力 直、左混合行驶时一条车道的通行能力(N直左) 直、右混行一条车道的通行能力(N直右),第四节 交叉口通行能力,(1)一条专用直行车道的通行能力 式中：,第四节 交叉口通行能力,（2）直右车道设计通行能力 （3）直左车道设计通行能力 （4）直左右车道设计通行能力,第四节 交叉口通行能力,（5）交叉口进口道的设计通行能力,第四节 交叉口通行能力,第四节 交叉口通行能力,第四节 交叉口通行能力,通行能力的折减 在一个信号周期内，对面到达的左转车超过34pcu时，左转车通过交叉口将影响本面直行车。因此，应折减本面各直行车道(包括直行、直左、直右、直左右车道)的设计通行能力。当Cle C1e 时，进口道折减后的设计通行能力为 Ce进口道的设计通行能力(pcu/h)； ns本面各种直行车道数； Cle进口道左转车的设计通过量(pcu/h)， C1e 不折减本面各种直行车道设计通行能力的对面左转车数(pcu/h)；当交叉口小时为3n，大时为4n，n为每小时信号周期数。,设专用左转专用右转车道时 只设专用左转车道时 只设专用右转车道时,进口道的设计通行能力,第四