交通工程学电子课件第9章通行能力.ppt

第九章 通行能力 道路通行能力 理想通 行能力 在一定的时段，理想的道路、交通、控制和环境条件下，道路 的一条车道或一均匀段上或一交叉点，合情合理地期望能通过人 或车辆的最大小时流率 实际通 行能力 在一定时段，在具体的道路、交通、控制及环境条件下，一条 车道或一均匀段上或一交叉点，合情合理地期望能通过人或车辆 的最大小时流率 设计通 行能力 在一定时段，在具体的道路、交通、控制及环境条件下，一条 车道或一均匀段上或一交叉点，对应服务水平的通行能力 9.1 概述 交通量 在一定 时段内实 际统计到 的通过观 测点的车 辆数 交通流率 交通量扩 大为某一计 时单位的数 值。 15分钟 理想条件 原则上是指 对条件进一步 提高也不能提 高理想通行能 力的条件 (道路条件 、交通条件、 控制条件和交 通环境) 车辆换算系数 在通行 能力方面 ，某类车 辆的一辆 车等于标 准车辆的 车辆数 9.1 概述 当量交通量，简称pcu； 总的自然交通量，辆； 第i类车交通量占总交通量的百分比，%； 第i类车的车辆换算系数。 换算交通量：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。 9.1 概述 人为的度量标准 交通环境 道路条件 交通条件 控制条件 通行能力的影响因素 路面使用质量、气候 9.1 概述 服务水平 是衡量交通流运行条件以及驾驶员和乘客所感受的 服务质量的一项指标，通常根据交通量、速度、行驶时 间、延误、驾驶自由度、交通间断、舒适和方便性等指 标确定。 服务水平反映道路在某种交通条件下所提供运行服务 的质量水平。 9.1 概述 理想条件下高速公路速度流量关系图（HCM2000） AF六级 9.1 概述 理想条件下高速公路速度流量关系图（中国高速公路） 9.1 概述 一级 三级 二级 四级 我国公路四级服务水平的典型情况 9.1 概述 除四级下半段（相当于美国的F级）外，一、二、三级 及四级上半段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中是最大的， 故称最大服务交通量（Maximum Service Flow）。 最大服务交通量 9.1 概述 高速公路基本路段、匝道主线连接处 、交织区（特殊情况可采用三级） 不控制进入的汽车多车道公路路段在平 原微丘区采用二级服务水平 不控制进入的汽车多车道公路路段在山岭 重丘区及近郊采用三级服务水平 不控制进入的汽车双车道公路路段采用三 级服务水平 混合交通双车道公路段采用三级服务水平 三级 二级 中国现行的设计服务水平等级规定 9.1 概述 道 路 规 划 通过通行能力分析和服务水平分析，可评估现有道路网承受 交通的适应程度； 通过交通量预测及投资效益和环境影响的评估，提出改善和 提高道路网的规模和建设项目及其实施步骤。 道 路 设 计 根据设计通行能力与设计小时交通量的对比，可计算所设计 道路的技术等级及多车道道路的车道数。另外，通过通行能 力和服务水平分析，发现潜在的瓶颈路段，以改进设计，消 除隐患。 交 通 管 理 根据预测交通量的增长情况，以及不同交通量对交通运行条 件的需求，确定各阶段合理的交通管理措施。 通行能力和服务水平的作用 9.1 概述 通行能力和服务水平是一个事物的两个方面， 它们同时反映道路所提供的服务。 通行能力是反映道路服务的数量或服务的能力 ； 服务水平反映的是道路服务的质量或服务的满 意程度。 通行能力和服务水平的关系 服务水平是通行能力前提下的细致分析 9.1 概述 道路设施型式汇总表 连续连续 流交通设设施间间断流交通设设施 高速公路基本路段 信号控制的平面交叉口 不控制进入的多车道公路路段 无信号控制的平面交叉口 不控制进入的双车道公路路段 市区及近郊干线道路 混合交通双车道公路路段 9.1 概述 高速公路是指中央有分隔带，上下行每个方向至 少为两车道，所有交叉口都建立交，完全控制车辆 出入，专供汽车行驶的公路。 交织区基本路段匝道 9.2 高速公路通行能力 理想条件下的速度流量关系 理想条件 车道宽度大于等 于3.75米 交通组成全部 为小客车 侧向净空大于等 于1.75米 驾驶人员熟悉高速公 路几何线形、驾驶 技术熟练、遵守交 通法规 高速公路基本路段通行能力 9.2 高速公路通行能力 高速公路基本路段服务水平 高速公路基本路段服务水平分级表 9.2 高速公路通行能力 服 务 水 平 等 级 密度 pcu/(kmln) 设计速度（km/h） 12010080 车速 (km/h) V/C 最大服务交 通量 pcu/(hln) 车速 (km/h) V/C 最大服务交 通量 pcu/(hln) 车速 (km/h) V/C 最大服务交通量 pcu/(hln) 一71090.34750920.31650740.25500 二18900.741600790.671400660.601200 三25780.881950710.861800600.751500 四 45 45 48 1.0 1.0 1.0 6.012.08.015.0 C12.017.015.020.0 D17.022.020.023.0 E22.027.023.025.0 F27.025.0 9.2 高速公路通行能力 交织区服务水平 中国高速公路交织区服务水平标准 服务水平最小平均交织速度 (km/h) 最小平均非交织速度 (km/h) 一8086 二7277 三6467 四5656 注： 四级服务水平下半段是强制流状态，车速很不稳定，变化于056km/h之间； 56km/h是计算时使用的数值，与实地测速相比有一些差别。 9.2 高速公路通行能力 交织区服务水平 交织区服务水平分析流程图 9.2 高速公路通行能力 实际通行能力值，pcu/h； 理想条件下的通行能力值， pcu/h ； 大型车修正系数，根据高速公路基本路段或者多车道公路方法计算； 驾驶员修正系数，根据高速公路基本路段或者多车道公路方法计算。 交织区通行能力影响因素有许多，包括交织区构造形式、车 道数、自由流速度、交织段长度以及流量比等。道路通行 能力手册（HCM2000）根据影响因素的不同，分别给出 了各种典型条件下的交织区理想通行能力值。 交织区通行能力 实际通行能力 9.2 高速公路通行能力 高速公路匝道通行能力 1、高速公路匝道组成部分 （1）匝道与高速公路连接处（或称匝道主线连接处）； （2）匝道车行道； （3）匝道与相连道路的连接处。 2、匝道运行状态的影响因素 （1）汇合交通量 （2）分离交通量 （3）主线交通量 9.2 高速公路通行能力 3、匝道服务水平及其标准 匝道服务水平主要取决于驶入或驶出匝道与主线 连接处的服务水平。 匝道与主线连接处检查点服务水平标准 服务 水平 等级 汇合交 通量Vm1 (pcu/h) 分离交 通量Vd1 (pcu/h) 下列计算行车速度(km/h)的主线单 向交通量Vf（pcu/h）1 1201008060 四车道六车道四车道六车道四车道六车道四车道六车道 一100010502200330020003000 二1450150032004600260042002600390023003450 三1750180038005700340051003200480029004350 四2000200040006000400060003800570036005400 9.2 高速公路通行能力 4、匝道与主线连接处匝道设计通行能力 （1）单车道匝道的设计通行能力 匝道设计速度50km/h时，为1200pcu/h； 匝道设计速度60km/h时，为1500pcu/h （2）双车道匝道的设计通行能力 双车道匝道只有在驶入或驶出匝道端部的车辆能以两列驶 入或驶出主线的情况下，才可采用单车道匝道设计通行能 力的两倍。 9.2 高速公路通行能力 (3)大型车对匝道通行能力修正系数fHV 大型车交通量占 总交通量的百分率（%） 1020304050607080 fHV0.880.810.770.740.720.710.7040.70 (4)设置双车道匝道的注意事项 匝道设计通行能力一般受匝道与主线连接处的设计通行能力 限制。 单车道匝道通行能力满足交通需求时，具有下列条件之一者 ，通常也设置双车道匝道：在匝道长度大于300m；需在匝道 上储存车辆；匝道线形较差。 9.2 高速公路通行能力 9.3 双车道公路路段通行能力 双车道超车过程 双车道公路路段车流运行特性 可见车辆行驶同时还受到反向车流的影响，故双车道公路通行 能力和服务水平分析需采用双向同时分析。 双车道公路路段服务水平 服务 水平 等级 延误 率(%) 设计 速度(km/h) 806040 速度 (km/h ) 不准超车区(%)速度 (km/h ) 不准超车区(%) 速度 (km/h) 不准超车区(%) 707070 V/CV/CV/C 一30760.150.130.12650.151.130.11 540.140.130.10 二60670.400.340.31560.380.320.28 480.370.250.20 三80580.640.600.57480.580.480.43 420.540.420.35 四100 48 48 1.01.01.0 40 40 1.01.01.0 37 37 1.01.01.0 双车道公路路段服务水平表 将小客车作为标准车型进行通行能力分析。 9.3 双车道公路路段通行能力 双车道公路路段通行能力 车行道最大服务交通量 MSVi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， pcu/h; C理想通行能力，理想条件下9m宽双车道车的最大交通量，通常C 取2500pcu/h; (V/C)i第i级服务交通量与理想通行能力之比。 9.3 双车道公路路段通行能力 实际道路车行道的设计通行能力 CD行车道设计通行能力，是具体的交通和道路等条件下，采用i级服 务水平时，最大服务交通量，pcu/h; fs设计速度小于80km/h时对通行能力的修正系数; fd交通量方向分布对通行能力的修正系数; fw路面宽度及(或)侧向净宽不同于理想条件时对通行能力的修正系数; fHV交通流中有非小客车时，交通组成对通行能力的修正系数; fL横向干扰及交通秩序处于非理想条件时对通行能力的修正系数; 9.3 双车道公路路段通行能力 （1）设计速度修正系数 设计 速度(km/h)8070605040 fs1.000.980.960.940.92 通行能力的修正系数 （1）设计速度修正系数fs （2）交通量方向分布修正系数fd 交通量方向分布50/5060/4070/3080/2090/10100/0 fd1.000.950.910.850.800.76 9.3 双车道公路路段通行能力 （3）路面宽度及侧向净宽修正系数fw 路面宽度7m8m9m10m11m12m13m14m 折减系数0.60.811.141.261.361.441.48 （4）交通组成修正系数fHV pi车型i的交通量占总交通量的百分比; Ei车型i的车辆折算系数；一般公路中车型Ei包括小客车、中型车、 大型车和拖挂车等，具体的车辆折算系数参见表9-1。 9.3 双车道公路路段通行能力 （5）横向干扰修正系数fL及横向干扰的等级划分见下表： 横向干扰一级二级三级四级五级 折减系数0.910.760.90.50.760.40.50.350.4 横向干扰等级代码典型状况描述 轻微1道路、交通状况基本符合标准条件 较轻2两侧为农 田、有少量行人或自行车出行 中等3穿过村镇，支路上有车辆进 出或路侧停车 严重4有大量慢速车或拖拉机混合行驶 非常严重5路侧有摊商、集市、交通管理和交通秩序很差 9.3 双车道公路路段通行能力 9.4 城市道路路段通行能力 以道路在城市道路网中的地位和交通功能为基础 ，考虑对沿线的服务功能，将城市道路分为：快 速路、主干路、次干路和支路。 快速路路段通行能力分析可以参照高速公路基本 路段通行能力分析方法。 本节主要针对城市一般道路路段通行能力进行讨 论。 一条车道的理想通行能力 速度v(km/h)2030405060 理想通行能力(pcu/h)13801550164016901730 城市道路设计规范建议的一条车道的理想通行能力 9.4 城市道路路段通行能力 城市道路某路段的设计通行能力，可根据一个车道的理想 通行能力修正得到。修正应包括：车道数、车道宽度、自 行车影响及交叉口影响四个方面。 路段设计通行能力 CD设计通行能力，pcu/h; C 理想通行能力，pcu/h; 自行车影响修正系数； 车道影响修正系数； 交叉口影响修正系数； n 车道修正系数。 通行能力计算式 9.4 城市道路路段通行能力 通行能力影响因素 1.自行车影响折减系数的确定 (1)机动车与非机动车道之间有分隔带或隔离墩 路段上自行车对机动车几乎没有影响，不考虑折减，=1。 (2)机动车与非机动车道之间无分隔带或隔离墩，但自行车道 负荷不饱和 此时，自行车基本上在非机动车道上行驶，对机动车的影响 不大，建议取=0.8。 9.4 城市道路路段通行能力 (3)机动车与非机动车道之间无分隔带或隔离墩，但自行车道 负荷超饱和 此时，自行车将侵占机动车道而影响机动车正常运行，可根 据自行车侵占的机动车道宽度与机动车道单向总宽之比确定 ，为： Qbike自行车交通量，辆/h; Cbike 每米宽自行车道的实际通行能力,pcu/h,通常在连续车流条件下(有分隔 带),每米宽自行车道的理想通行能力为Cbike=2000pcu/h;城市道路设计规范 (CJJ37-90)建议:每米宽自行车道的实际通行能力为8001000pcu/h; W2 单向非机动车道宽度，m； W1 单向机动车道宽度，m。 9.4 城市道路路段通行能力 2.车道宽度影响系数的确定 W0(m)2.533.544.555.56 (%)5075100111120126129130 9.4 城市道路路段通行能力 3.车道数修正系数n的确定 单向车道数1234 车道修正系数n11.872.603.204.交叉口影响修正系数的确定 间距(m) 车道数 200300400500600700800 21258 1555 1762 1912 2060 2157 2240 31780 2208 2505 2720 2930 3060 3180 42310 2850 3250 3520 3800 3865 4130 9.4 城市道路路段通行能力 上表可见路段通行能力与交叉口间距基本上呈线性关系。交 叉口影响修正系数可用下式计算： s 交叉口间距，m; 0交叉口有效通行时间比，视路段起点交叉口控制方式而定，信号 交叉口即为绿信比。 若上式算得大于1，则取=1。 注意：路段通行能力的提高并不意味着路网运行效率的提高 。要提高路网的运行效率，不能单纯采用增大路口间距的办 法。 9.4 城市道路路段通行能力 算例 解： 某 路段单向机动车道宽为8m，交叉口间距离为300m，设计车速为 60km/h，两端交叉口采用信号控制，绿信比为0.48，机动车道与非机动 车道之间设有隔离带。试计算该路段的设计通行能力。 （1）路段设计通行能力为： （2）一个车道的理想通行能力为：C=1730pcu/h （3）由于机动车道与非机动车道之间有隔离带，根据自行车折减 系数的规定，则取自行车修正系数=1.0； （4）由于机动车道总宽为8m，不足3车道，按2车道计算，每个 车道宽W0=4m，车道宽度修正系数为： 或者根据车道宽4m，查表同样可以得到车道宽度修正系数=111% （5）由车道数为2，查表可知，车道数修正系数为：n=1.87； （6）由于交叉口间距为300m，则根据公式，可知交叉口间距修正系数为： （7）该路段的设计通行能力为： 9.5 道路平面交叉口通行能力 不设信号机控制的交叉口通常可分为两大类： 停车让行方式；环形方式。 停车让行方式又分为：两向停车方式、全向停车方式。 两向停车方式通常用于主要道路与次要道路相交路口； 全向停车方式是用于相交道路处于同等重要程度的情况。 无信号交叉口通行能力 无信号交叉口通行能力 两向停车方式 次要道路 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 交叉口交通量影响因素 次要道路 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 9.5 道路平面交叉口通行能力 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； 间隙大于临界间隙t0时，次要道路车辆可穿越主要道路 。 假设： 9.5 道路平面交叉口通行能力 次要道路车辆每小时能穿越主要道路车流的数量： 9.5 道路平面交叉口通行能力 主主要道路上的交通量，pcu/h； 次次要道路可能通过的车辆数，pcu/h； Q主/3600，pcu/h； t0临界间隙时间，与次要道路的交通管理方式有关。若采用停车 标志，t0为68s；若采用让路标志，则t0为57s ； t次要道路上车辆连续穿越主要道路的跟驰车头时距，t=35s。 次要道路 交通管理 方式 车头时 距(s)主要道路双向交通量（pcu/h） t0t8001000120014001600 停车标 志 852001401007045 7525019014011080 65315250200160125 让行标志 7335025018513595 63335255195150 53440360290230 注：*次要道路通行能力通常小于主要道路交通量的一半。 次要道路通行能力 9.5 道路平面交叉口通行能力 算例 一无信号灯控制的交叉口，主要道路的双向交通量为 1200pcu/h，车辆到达符合泊松分布。次要道路上车辆可穿 越的临界车头时距t0=6s。车辆跟驰行驶的车头时距t=3s。求 次要道路上的车辆可穿越主要道路车流的数量。 解： 9.5 道路平面交叉口通行能力 Q主=1200pcu/h，车辆到达符合泊松分布，次要道路上 车辆可穿越的临界车头时距t0=6s，车辆跟驰行驶的车头 时距t=3s。 环形交叉口通行能力 环形交叉口类型 常规环形交叉口小型环形交叉口微型环形交叉口 9.5 道路平面交叉口通行能力 常规环形交叉口通行能力 英国环境部计算公式 CD交织段通行能力，此时重车比例不超过15%，如果重车比例超过 15%，应对该式进行修正。该值的85%可作为设计通行能力使用； l交织段长度，； 交织段宽度，； 环交入口平均宽度，（e1+e2）/2，m； 入口引道宽度，； 环道突出部分的宽度，。 9.5 道路平面交叉口通行能力 无通行优先权的环形交叉口通行能力分析方法 （1）假设各交织段中交通流的运行状况是一致的。 因此，将研究对象确定为四分之一个环形交叉口，而 将四分之一环形交叉口中所有车流简化为四个流向的 车流。 （2）确定交织段的通行能力力w1700pcu/h （3）以各方向出口交通量之和Y1+Y2+Y3+Y4来描述环形交叉口的通行能 力 9.5 道路平面交叉口通行能力 3.自行车对常规环形交叉口通行能力的影响 机动车车 行道设计 通行能力 (pcu/h) 270024002000175016001350 相应自行车数（辆/h）2000500010000130001500017000 按照上式，当右转比例pR=0.2，左转比例pL=0.3时，则C=3200辆/h 。 9.5 道路平面交叉口通行能力 算例 某环形交叉口环道宽12m，西北和东南象限 中的交织距离长48m，东北和西南象限中的交 织距离长42m，e1=6m，e2=12m，远景年设 计交通量见图。求设计通行能力，验算能否满 足远景交通需求。 解： 分别计算四个象限交织段的设计通行能力。其计算过程见下表。由 计算结果可知，各象限的设计通行能力均大于相应象限的远景设计 交通量。 象限lw/le/w1+e/w160w(1 +e/w) 1+w/lC 0.85 C 远景交通量 东北420.2860.751.7533601.286261222201450 西北480.250.751.7533601.25268622831450 西南420.2860.751.7533601.286261222201450 东南480.250.751.7533601.25268622831450 小型环形交叉口通行能力 当各进口引道都呈饱和状态时，环形交叉口的通行能力如下式。 C环形交叉口通行能力，pcu/h，该值的80%可 作为设计通行能力； 所有引道基本宽度的总和，m，见图； 引道拓宽增加的面积，m2；A= a，即图 中阴影部分； 系数，pcu/(h m)；三路交叉，K=70；四 路交叉，K=50；五路交叉，=45。 9.5 道路平面交叉口通行能力 信号交叉口通行能力 信号交叉口是控制路网通行能力的关键节点，许多国 家对此进行过研究，形成了目前适合各国情况的多种计 算方法，如美国HCM2000中的方法，前苏联使用的方 法等，这里着重介绍我国目前使用的方法。 9.5 道路平面交叉口通行能力 中国通行能力计算方法流程图 9.5 道路平面交叉口通行能力 停车线断面-条直行车道的设计通行能力 式中：T信号灯周期，s； tg每周期内的绿灯时间，s； t0绿灯亮后，第辆车起动、通过停车线的时间，s，平均取 t0=2.3s; 折减系数，主要反映车辆通过路口的不均匀性及非机动车和行人 对机动车的干扰。据北京东单等几个交叉口的实测资料，取0.9； ht直行车通过停车线的车头时距，s。 9.5 道路平面交叉口通行能力 停车线断面混合行驶车道的通行能力 左转专用车道的通行能力 式中：KL左转车影响系数，其值与左转车比例pL有关 式中：No对向直行车道数； CL每小时左转车辆数，辆/h或pcu/h。 9.5 道路平面交叉口通行能力 右转专用车道的通行能力 9.5 道路平面交叉口通行能力 当右行车与直行车使用同一车道时，该车道最多只能通过 NRmax辆车，当右转交通量大于NRmax时，则需考虑设右转专 用车道。右转专用车道的通行能力可按直行车道计算，只是 右转车流的车头时距偏大。据实测资料表明，当大车与小车 各占一半时，ht=4.31s。 交叉口的通行能力 9.5 道路平面交叉口通行能力 左转车比例，； 右转车比例，。 算例 9.5 道路平面交叉口通行能力 已知某交叉口设计如图。东西干路一个方向有条车道， 南北支路一个方向有条车道。，=52， 2.3，0.9。车种比例大车小车为，东西 方向左转车占该进口交通量的，右转车占该进口交通 量的，南北方向左、右转车占本进口交通量的15。 求交叉口的设计通行能力。 解： 1）东进口通行能力 9.5 道路平面交叉口通行能力 从题目已知条件得知：=0.9，=120s，=52s，=2.3s；根据 大车、小车比例为，查表 ，得2.65。由此可得东 进口直行车道通行能力为： 由于直右混行车道相当于直行车道，则533pcu/h；按照 车流量的方向组成比例，按照公式可计算东进口的通行能力为： 东进口的左转车通行能力为： 2）东西进口通行能力 =(1254-108)2=2292 辆/h 3）南北进口通行能力 =533（1-0.50.15）= 493 辆/h 9.5 道路平面交叉口通行能力 当大型车占时，为134pcu/h，也就是说只有当左转车 流量小于134pcu/h时，左转车的通行才不会影响到对向直行车。而此时， 左转车流量188pcu/h，大于不影响直行车通行的左转车极限值 134pcu/h，故左转车影响对向直行车，按照公式，对向直行车 的通行能力应该进行折减，其折减值2(188-134)108pcu/h。 4）交叉口通行能力 =2292+986=3278（辆/h） 9.5 道路平面交叉口通行能力 此时，该方向入口的左转车流量为 CL=CSmixpL=4930.15=72(pcu/h)，该值小于影响直行车通 行的极限左转车流量134pcu/h，因此，对向直行车不受左转车 的影响，通行能力不需要折减。 而南北方向的流量为：=4932=986(pcu/h)。 9.6 公共交通通行能力 公共交通的通行能力概念与公路通行能力不同，它包括人和 车辆两方面的运送能力。 车辆通行能力 公交车站的车辆通行能力 （1）公交站点的车辆通行能力 停留时间通行能力(辆/h)停留时间通行能力(辆/h) 绿信比 g/C=0.50 绿信比 g/C=1.00 绿信比 g/C=0.50 绿信比 g/C=1.00 1563100752230 304363901925 453246161622 602636151520 公交联合车站的车辆通行能力 路边公共汽车联合站车辆通行能力估计值 9.6 公共交通通行能力 停留 时间 (s) 通行能力(辆/h) g/C= 0.5 g/C= 1.00 g/C= 0.5 g/C= 1.00 g/C= 0.5 g/C= 1.00 g/C= 0.5 g/C= 1.00 g/C= 0.5 g/C= 1.00 路边直线型公交站点数量 12345 30436379117105154113167115170 6026364867648959967098 9019253547466249675069 12015202736364839523953 公交线路的车辆通行能