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车辆换算系数 通行能力2 交通工程教研室 1 本课内容 1 PCE意义和PCE定义2 车型划分3 车辆折算系数计算标准4 车辆折算系数分析方法 2 重型车的尺寸比小客车大 占用了更多的道路空间 重型车的运行性能比小客车差 尤其是加速 减速和保持上坡速度的能力 车型不同 动力性能不同 速度相差较大 会产生超车次数 降低了车辆运行质量和通行能力 为了使不同交通组成的交通流能够在同样尺度下进行分析 使具有可比性 在分析计算通行能力和服务水平时 需要将实际或预测的交通组成中各种车辆交通量换算成标准车当量 需要用到车辆折算系数 标准车当量 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 换算系数PCE意义 3 车辆换算PCE定义 车辆换算系数PCE 某类型1辆车换算成标准车辆的辆数 车辆换算系数PCE 在特定的道路条件以及交通组成条件下 所有非标准车相当于标准车对交通流流量影响的当量值 车辆换算系数PCE 根据各种不同车辆在行使时占用道路净空的程度 可以分别确定他们对标准车的换算系数 4 换算系数定义存在问题 至今没有统一定义没有说明影响 对象 换算基础 通行能力方面可以是流量 速度 密度其它方面 燃料消耗 尾气排放没有说明交通 道路等条件的影响由于道路条件的不同 特别是道路等级 纵坡坡度和坡长的不同 会导致各车型对交通流的影响发生很大变化通常道路条件下的当量值只是车辆折算系数研究的一个方面应结合具体的道路条件给出折算系数如道路等级 坡度 坡长没有说明标准车型小客车可能 其它车型也可能 由研究对象的交通组成来决定 5 由于定义中 通常道路条件 和 小客车 的概念并不明确 道路条件的差异 小客车性能的差异以及实际车型远不只货车和公共汽车两种 所以在具体的车辆折算系数计算中 对同一类型的车 各种算法得出的车辆折算系数不同 采用同样的算法 对不同道路上同一类型的车所得出的车辆折算系数不同 同样的算法 同一道路上同一类型的车在不同方向所得出的车辆折算系数不同 同样的算法 同类道路上同一类型的车由于所占比例不同所得出的车辆折算系数不同 同样的算法 同类道路上同一类型的车由于服务水平不同所得出的车辆折算系数不同 对同一类型的车 中国与美国的车辆折算系数不同 对同一类型的车 在同类道路上美国HCM85 HCM94和HCM2000的车辆折算系数不同 6 车辆折算系数计算条件 由于道路 交通条件的不同 特别是道路等级 纵坡坡度和坡长的不同 会导致各车型对交通流的影响发生很大的变化 车辆折算系数研究包括 各种坡度坡长 交通组成交通流状态 交通拥挤状况不同道路设施应有不同的换算系数连续流 高速公路 双车道公路 城市快速路间断流 路段交叉口 分方向 车辆换算系数不是定值 7 2 车型分类 2 1车型分类的标准与原则目前世界各国对车辆分类都以车辆轴距为基本标准 按车辆的长度和车辆承重来划分 国道网统计中规定了3类11种车型 应以运行特征 速度和特征值 为基本标准来划分 辅以车辆的轴距等结构特性来划分 原则为 各车型之间具有明显的差异在类似的运行条件下 各车型具有稳定的运行条件在通常的交通流中 各车型都具有相当的样本量 8 公路交通量调查各类车型分类表 9 2 2分类方法 以自由车速和总体速度标准差为运行特征的表达 考虑车辆的结构特征和轴距出现频率 利用实际数据进行聚类分析 以小客车为分类的重心 以欧氏距离作为分类指标 以10或整数为聚类间距进行聚类 分类不唯一 与实测数据有关 分类指标以及聚类标准也有影响 10 2 3分类2 3 1一般分类 微型车 2轴小于2 2米 摩托车 发动机排放量在1升以下的微型面包和微型小轿车小型车 2轴2 2 2 95米 小轿车 小于1 5吨的轻型客货车以及12座以下面包车中型车 2轴2 95 4 6米 1 5 5吨的轻型 中型货车和大于12座的大中型客车大型车 2轴大于4 6米或3轴 5 14吨的重型货车 半挂货车等大型货车与大于50座的大客车特大型车 大于等于4轴 大于14吨的重型货车 全挂货车与集装箱车等大型货车拖拉机 大小型拖拉机 11 2 3 2高速公路分类 小型车 微型与小型大中型车 中型与大型特大型车 特大型与拖挂车轻型车 小型车与小货车和有蓬货车重型车 货车 公共汽车和旅游车 12 2 4标准车型的确定原则 折算系数主要是研究各车型车辆对交通流流量造成影响的差别 标准车型的选取不影响各种车辆之间的当量换算 相同道路 交通条件下 不管标准车如何选取 车辆折算系数反映的各车型对交通流流量影响的相关关系是相同的 按道路设施中交通组成 主要运行的车辆类型作为标准车型 城市道路以小客车作为标准车型 非机动车道以自行车为主 13 标准车的选择 由于小客车在公路上出现最多 有的高速公路上已占75 多 最少也占30 多 是最常见的车型 因此标准车为小客车 通常为2轴 轴距位于2 3 2 9米 2 2 2 95 之间 14 3 折算系数PCE的计算标准 折算系数 将混合交通流中各种车型转换为标准车的当量值 考虑服务水平以及数据采集的难易程度 因此应首先选择服务水平的效率度量指标 以该参数作为PCE的计算标准 能最大程度上保证交通流状况的一致性 速度 延误 密度是服务水平较为敏感的参数 15 16 混合交通车辆换算系数 17 18 高速公路PCE计算标准 高速公路不存在对向交通的影响 速度在一个相当大的流量范围内可以保持不变 车辆之间将保持一定的安全距离 跟驰行驶 车辆间距与车流密度直接相关 车道密度的改变将导致车道上运行车辆的重新分布 从而影响流量的变化 因此 密度是高速公路服务水平的主要度量参数 19 双车道PCE计算标准 超车需求受对向交通流的限制 因此慢行车辆对交通流影响较大 会形成排队行驶的现象 并产生延误 制约通行能力降低服务质量 数理统计上 速度表现出对流量的变化非常敏感 因此速度和延误是反映交通设施运行质量的重要指标 可作为计算标准 20 4 PCE计算方法 间接计算法直接计算法计算机模拟法微观估计法 21 22 直接计算法 从宏观的交通流和通行能力角度出发 把车辆整体作为研究对象 优点是对某些影响因素可以量化 但总需要些假设 数学模型法 考虑路段上车流的车速分布 并注意到它们的超车行为 将这个过程看成一个车辆的排队服务过程 服务窗口是允许超车的空隙 由此建立数学模型进行推导而得出PCE值 23 投影面积法 瞬时占用道路率法 24 2020 1 7 25 容量计算法 通过在某服务水平下的容量中所含一定比例的载重车计算 26 速度 流量计算法 等价交通量法 通过分析某一服务水平下的纯小汽车流与不同比例混合车流在平均运行时间或总运行时间具有等价性来推导车辆折算系数 27 间接计算 从具体车辆延误 车头时距 车种比例等反映实际道路通过的交通量来推算PCE 优点是基本数据都来自实践中 但对于个别因素影响情况很难确定 超车率法 根据某一区间的超车率和观测该区间速度的分布值 在给定服务水平下 在一定的单位时间内 每一辆车保持常规的速度行驶 标准车超越某一种车的概率与标准车超越标准车概率的比值即为PCE 28 车头时距方法 车头时距是流量微观度量尺度 其反映了不同车辆类型对道路时间 空间资源的占用 非标准车型车辆在混合车流中运行 在驾驶自由度 司机感受 速度以及延误等各方面都对交通流造成了与标准车不同影响 但在微观方面 这些影响终归通过司机选择不同的跟驰距离 从不同车头时距上反映出来 车头时距计算可以直接反映出各车型车辆对流量的影响车头时距是最直观的交通流参数 易于观测和数据采集 29 纯小车流的流量可用交通流中小车跟随小车的平均车头时距求得Q 3600 Hpp同样 可用交通六种所有车头时距的平均值计算混合车流的交通量Qm 3600 HmHm ppHtt 1 p pHtp 1 p pHpt 1 p 1 p Hpp 30 通过观测发现 不同车型的跟车时距基本上由跟驰车辆的类型决定的 而与前导车的类型关系不大 这样可近似认为小车跟小车和小车跟大车的车头时距相同 大车跟大车与大车跟小车的车头时距相同 Htp Htt Ht Hpp Hpt HpPCE Hi Hs 31 延误计算法 超越车在没有超车前不得不跟随被超越车 直到开始超车操作之间有一段延误 车流中加入某一种车与加入标准车引起延误的比值即为PCE 32 基于延误的PCE 33 车队头车法 观测车流中的车队头车 考查重车和小汽车作为头车的比例多少 以此作为等价标准计算PCE 34 计算机模拟法 通过数学分析或物理建模 在计算机上进行模拟计算 此方法可以求得不同车型在各种情况下的PCE值 要了解各种类型车辆在混合行驶时之间的相互影响 找出车辆折算系数随道路条件 交通条件 管理控制变化而变化的规律 必须在大范围内进行现场调查 掌握足够数据 能够进行重复试验 可以弥补理论法和经验法只能得出一种对另一种的缺陷 35 宏观估计法 等速度法 等密度法 等V C法 36 理论分析方法 折算交通量相等 37 速度因子法 用某种车平均每增加或减少一辆对标准汽车小时平均运行速度的影响值 与标准车每增加或减少一辆标准汽车平均运行速度的影响值的比值 38 密度因子法 用某种车平均每增加或减少一辆对标准汽车小时平均密度的影响值 与标准车每增加或减少一辆标准汽车平均密度的影响值的比值 39 微观估计法 动态空间 车体本身占用的道路空间还有该车与前车之间的空间所占用的道路空间 动态空间在一定程度上是各车型对交通流造成各方面影响的综合体现 比如速度 延误 驾驶员的感受 从统计上看 不同车型的动态空间