交运交通运输工程课件道路通行能力.pptVIP

第五章 道路通行能力,5-1 概 述,道路通行能力(Highway Capacity)：在不同运行质量情况下1h所能通行的最大交通量 服务水平（Level Of Service, LOS)：交通流中车辆运行的以及驾驶员和乘客所感受的质量量度,通行能力种类,由于时间单位愈大，交通不均匀性亦愈大，就愈不能很好反应交通量与运行质量之间的关系 通常是以小时为单位来计算通行能力和设计交通量 我国现阶段仍用小时交通量而不用交通流率,计算通行能力的时间单位、交通量和交通流率,理想条件,道路条件：是指道路的几何特征（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划 环境条件：指横向干扰程度以及交通秩序等,车辆换算系数和换算交通量,车辆换算系数(Passenger Car Equivalent, PCE)：在通行能力方面某类车辆一辆等于标准车辆(Passenger Car Unit, PCU)的辆数 换算交通量：也称为当量交通量，是将总交通量中各类车辆交通量换算成标准车型交通量之和 式中： Ve当量交通量； V未经换算的总交通量； Pi第i类车交通量占总交通量的百分比； Ei第i类车的车辆换算系数,高速公路基本路段(Basic Segment) 不控制进入的汽车多车道公路路段 不控制进入的汽车双车道公路路段 混合交通双车道公路路段 匝道(Ramp)，包括匝道主线连接部分(Ramp Junctions) 交织区(Weaving) 平面交叉(Intersection) 市区及近郊干线道路,通行能力分析的对象,服务水平的划分标准,行车速度和运行时间 车辆行驶时的自由程度（畅通性） 行车延误、停车次数或排队长度、行车 安全性（事故率和经济损失） 行车舒适性和乘客的满意程度 经济性（行驶费用） 负荷系数,服务水平的分级,美国的六级服务水平：,A B , ,服务水平的分级,A级：交通量很小，交通为自由流，使用者不受或基本不受交通流中其他车辆的影响，自由度非常高、舒适便利程度极高 B级：交通量较前增加，交通在稳定流范围内的较好部分。在交通流中，开始易受其他车辆的影响，驾驶自由度、舒适和便利程度比服务水平A稍有下降 C级：交通量大于服务水平B，交通处在稳定流范围的中间部分，但车辆间的相互影响变大，舒适和便利程度有明显下降 D级：交通量又增大，交通处在稳定流范围的较差部分。速度和驾驶自由度受到严格约束，舒适和便利程度低下 E级：交通常处于不稳定流范围，所有车速降到一个低的但相对均匀的值，驾驶自由度极低，舒适和便利程度也非常低 F级：交通处于强制状态，车辆经常排成队，跟着前面的车辆停停走走，极不稳定。在此服务水平中，交通量与速度同时由大变小，直到零为止，而交通密度则随交通量的减少而增大,流量,速,度,自由流,稳 定 流,强制流,0,A,B,C,不稳定流,D,E,F,我国公路服务水平现分为四级： 一级相当于美国的A、B两级 二、三级分别相当于美国的C级及D级 四级相当于美国的E、F两级,每一服务水平有其服务质量的范围。因此，除F级外，各级服务水平都有相应于该级服务水平最差时的服务交通量，该服务交通量在该级服务水平种是最大的，故称为最大服务交通量,最大服务交通量,道路通行能力和服务水平的作用,用于道路设计 P28的例题 用于道路规划 用于道路交通管理,国内外道路通行能力研究的概况,美国的Highway Capacity Manual（HCM） 瑞典、加拿大、澳大利亚、德国等发达国家的道路通行能力手册 道路通行能力模拟软件，如美国的Highway Capacity Software (HCS)，瑞典公路局的CAPCAL 1980年代后期，东南大学、同济大学等高校以及部分科研所针对中国交通状况的研究,52 高速公路基本路段通行能力,高速公路的定义及组成,高速公路：有中央分隔带，上下行每个方向至少有两车道，全部立体交叉，完全控制出入的公路 其组成为： 高速公路基本路段(Basic Segments) 交织区(Weaving) 匝道(Ramp)，包括匝道主线连接处及匝道横交公路连接处 高速公路基本路段：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,高速公路基本路段的理想条件,3.75m 车道宽度 4.50m； 侧向净宽 1.75m； 车流中全部为小客车； 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,高速公路基本路段服务水平,高速公路基本路段通行能力,1. 最大服务交通量 式中： 第i级服务水平的最大服务交通量(pcu/(hln)； CB基本通行能力，即理想条件下一车道所能通行的最大交通量(pcu/(hln)； (V/C)i第i级服务水平最大服务交通量与基本通行能力的比值。,式中：CD单向车行道设计通行能力，即在具体条件下，采用i级服务水平时所能通行的最大交通量(veh/h)； N单向车行道的车道数； fW车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数； fHV大型车对通行能力的修正系数； fP驾驶员条件对通行能力的修正系数。,2. 单向车行道的设计通行能力,影响高速公路基本路段通行能力的主要因素及修正方法,1. 车道宽度及侧向宽度的修正系数fW,2. 大型车的修正系数fHV 式中：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。 3. 驾驶员条件的修正系数fP 在1.000.90范围内取fP值,高速公路基本路段通行能力分析计算,例 已知：一已有四车道高速公路，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，紧挨行车道两边均有障碍物，重丘地形。分析其服务水平，问其达到可能通行能力之前还可增加多少交通量。实地观测的平均速度为56km/h。 解 为求服务水平要计算V/C： (1) 查表（5-2、5-4）得诸修正系数 fW0.79，EHV2.5， fHV=1/1+0.40(2.5-1)=0.625, fP=1.0 (2) 计算V/C,(3) 该公路服务水平属四级上半段 (4) 求算达到可能通行能力前可增加的交通量 达到可能通行能力前可增加的交通量V： V1975-1800175veh/h (5) 求理想条件下之速度及密度 1800veh/h的V/C在(2)中已求出为0.91。查图5-1、2得平均行程速度为63km/h，平均交通密度为30pcu/(kmln),观测到的速度56km/h小于理想条件下的速度63km/h，这由于有大型车及非平原的重丘地形所致。,57 道路平面交叉口的通行能力,无信号交叉口通行能力,在无信号灯控制的交叉口上，主要道路上的车辆，优先通行，通过路口不用停车；沿次要道路行驶的车辆，让主要道路上的车辆先行，寻找机会穿越主要道路上车流的空档，通过路口 主要道路上能够通过的车辆多少，按路段计算。次要道路上能够通过多少车辆，受下列因素影响： 主要道路上车流的车头间隔分布 次要道路上车辆穿越主要道路车流所需时间 次要道路上车辆跟驰的车头时距大小 主要道路上车流的流向分布 这种路口的通行能力，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,无信号交叉口通行能力计算公式,假设： 主要道路上的车辆优先通过路口 主要车道上的双向车流视为一股车流 交通量不大，车辆之间的间隙分布符合负指数分布 当间隙大于临界间隙t0时，次要道路上车辆方可穿越 按可穿越间隙理论，推算出次要道路上的车辆每小时能穿越主要道路车流的数量为 式中 Q主主要道路上的交通量(pcu/h)； Q次次要道路可能通过的车辆数(pcu/h)； qQ主/3600(pcu/s)； t0临界间隙时间，对停车待机通过者t0=79s，对减速待机通过者，t0=68s； t次要道路上车辆跟驰行驶的车头时距，t=35s。,信号交叉口通行能力,1十字形交叉口的设计通行能力 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,(1)一条直行道的设计通行能力计算公式 式中：Cs一条直行车道的设计通行能力(pcu/h)； T信号灯周期(s)； tg信号每周期内的绿灯时间(s)； t0绿灯亮后，第一辆车启动、通过停车线的时间(s)，如无本地实例数据，可采用3.s； ti直行或右行车辆通过停车线的平均时间(s/pcu)； 折减系数，可用0.9。,(2)直右车道通行能力计算公式 Csr=Cs 式中：Csr一条直右车道的设计通行能力(puc/h)。 (3)直左车道设计通行能力计算公式 式中：Cs1一条直左车道的设计通行能力(pcuh)； 直左车道中左转车所占比例。 (4)直左右车道设计通行能力计算公式 Cs1r=Cs1 式中：Cs1r一条直左右车道的设计通行能力(pcuh)。 (5)交叉口进口道的设计通行能力 等于进口各车道设计通行能力之和,当设有左转专用或右转专用车道时，交叉口进口道的设计通行能力可根据本进口车辆的左、右转比例计算 (1)进口设有专用左转与专用右转车道时，进口道设计通行能力按下式计算： 式中：Ce1r设有专用左转与专用右转车道时，本面进口道的设计通行能力(pcu/h)； 本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h) 分别为左、右转车占本面进口道车辆的比例 专用左转车道的设计通行能力为 专用右转车道的设计通行能力为,(2)进口设有专用左转车道而未设专用右转车道时，进口道的设计通行能力按下式计算： 式中：Ce1设有专用左转车道时，本面进口道设计通行能力(pcu/h)； 本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h) Csr本面直右车道的设计通行能力(pcu/h) 专用左转车道的设计通行能力为,(3)进口道设有专用右转车道而未设专用左转车道时，进口道的设计通行能力按下式计算： 式中：Cer设有专用右转车道时，本面进口道设计通行能力(pcu/h) 本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h) Csl本面直左车道的设计通行能力(pcu/h) 专用右转车道的设计通行能力为,(4)通行能力折减 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 时，本面进口道折减后的设计通行能力为 式中： 折减后本面进口道的通行能力(pcu/h)； Ce本面进口道的设计通行能力(pcu/h)； ns本面各种直行车道数； C1e本面进口道左转车的设计通过量(pcu/h)， 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。,例56 已知某交叉口设计如图521。东西干道一个方向有三条车道，南北支路一个方向有一条车道。信号灯管制交通。信号配时：周期T=120s，绿灯tg=52s。车种比例大车:小车为2:8，东西方向左转车占该进口交通量的15%，右转车占该进口交通量的10%。 求交叉口的设计通行能力。,解 先计算东西方向干道。东进口有三条车道，区分为专用左转、直行和直右三种车道。 (1)计算直行车道的设计通行能力 取 据车种比例为2:8，查表532，得ti=2.65 (2)计算直右车道的设计通行能力,(3)东进口属于设有专用左转车道而未设右转专用车道类型 (4)该进口专用左转车道的设计通行能力 (5)验算是否需要折减 当 时，应当折减。,不影响对面直行车辆行驶的左转交通量 等于4n，n为1h内周期个数，因为 T=120s 所以 有 进口设计左转交通量C1e=C1=188pcu/h。 (6)西进口设计通行能力同东进口,(7)南进口设计通行能力 该进口只有直、左、右混行车道，其设计通行能力计算 (8)验算南进口的左转车是否影响对面直行车，因为南北进口车道划分相同，即验算北进口左转是否影响南进口车的直行 设计左转交通量C1=4930.15=74pcu/h。 设计左转交通量 ，不需要折减。 (9)交叉口的设计通行能力 交叉口设计通行能力等于四个进口设计通行能力之和。东进口折减后的设计通行能力为1118pcu/h；西进口折减后的设计通行能力为493pcu/h。 故该交叉口的设计通行能力为,环形交叉口的通行能力,1. 环形交叉口类型 环形交叉口按中心岛直径大小分为三类： (1)常规环形交叉口，中心岛直径大于25m，交织段比较长，进口引道不拓宽成喇叭形(图522)。我国现有的环形交叉口大都属于此类。 (2)小型环形交叉口，中心岛直径小于25m，引道进口加宽，做成喇叭形，便于车辆进入交叉口(图523)。 (3)微型环形交叉口，中心岛直径一般小于4m，中心岛不一定做成圆形，也不一定做成一个，可用白漆画成圆圈不用凸(图524)。这种环交，实际上是渠化交叉口。,2. 常规环形交叉口的通行能力,(1)沃尔卓普(Wardrop)公式 式中：C交织段上设计通行能力(pcu/h)； l交织段长度(m)； w交织段宽度(m)； e环交入口平均宽度，e=1/2(e1+e2) (m)； e1入口引道宽度(m)； e2环道突出部分的宽度(m)； p交织段内进行交织的车辆与全部车辆这比(%)。,(2)英国环境部暂行公式 式中：C交织段通行能力，再乘以0.85，等于设计通行能力(pcu/h)； 其余各参数的意义、取值范围同前。 当重车超过15%时，对该式应做修正。 例57 某环形交叉口环道宽12m，西北和