交通工程—— 通行能力.ppt

通行能力 交通工程学 高速公路通行能力 双车道公路路段通行能力 城市道路路段通行能力 道路平面交叉口通行能力 公共交通通行能力 本章要点 通行能力与服务水平 阅读 思考 道路通行能力的定义是什么 有何作用 它与交通量 服务交通量有何区别 有何内在联系 影响道路通行能力的因素有哪些 各表现在哪些方面 什么叫服务水平 评定服务等级的主要指标有哪些 思考 下列通行能力中 何者不受道路及交通条件影响 a 基本通行能力b 可能通行能力c 实用通行能力d 设计通行能力 9 1概述 一 基本概念道路通行能力是指定的交通运行质量条件下道路能够疏导或处理交通流的能力 我国的定义 道路通行能力是指道路上某一点 某一车道或某一断面处 单位时间内可能通过的最大交通实体 车辆或行人 数 亦称道路通行能量 用辆 h或用辆 昼夜或辆 秒表示 车辆多指小汽车 当有其它车辆混入时 均采用等效的当量车为单位 pcu 通行能力分类 按性质作用 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分扩大到一小时 理想条件 原则上是指对条件作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 城市道路和公路中的高速公路 一级公路采用小客车为基本单位 其它车辆均换算为当量小客车 pcu 其它各级公路均以中型货车为基本单位 其它车辆均换算为中型货车 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 通行能力的影响因素 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 LevelofServiceatFreeways LOSA LOSB LOSC LOSD LevelofServiceatFreeways LOSE LOSF 服务等级高的道路车速快 延误少 驾驶员开车的自由度大 舒适性与安全性好 但要求提供相应的服务交通量就小 反之 允许的服务交通量就大 则服务水平低 理想条件下高速公路速度 流量关系图 HCM2000 A F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 MaximumServiceFlow 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 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 一条车道的理想通行能力 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 最大服务交通量 通行能力和服务水平分析基本公式 9 2高速公路通行能力 其中 MSVi 第i级服务水平的最大服务交通量 pcu h ln 即小客车数 h ln C 理想通行能力 即理想条件下一车道所能通行的最大交通量 pcu h ln 设计速度为120 100和80km h的高速公路基本路段 其 值分别为2200 2100和2000pcu h ln V C i 第i级服务水平下 最大服务交通量与理想通行能力的比值 单向车行道的可能通行能力 通行能力和服务水平分析基本公式 9 2高速公路通行能力 式中 Cp 单向车行道实际通行能力 即在具体条件下所能通行的最大交通量 辆 h ln 即自然车辆数 h ln 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 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 辆 h 车道 自然车辆数 h 车道 车道宽度及侧向宽度的修正系数 大型车的修正系数 驾驶员条件的修正系数 通行能力影响因素及其修正系数 单向车行道的设计通行能力 通行能力和服务水平分析基本公式 9 2高速公路通行能力 算例 解 单向高峰小时交通量 1 求服务水平 四车道高速公路 设计速度为100km h 理想通行能力C 2100pcu h 车道 车道宽3 50m 侧向净空1 70m 0 97 大型车占40 重丘地形 2 5 一四车道高速公路 设计速度为100km h 单向高峰小时交通量Vp 1800辆 h 大型车占40 车道宽3 50m 侧向净空1 70m 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 根据V C 0 71 并查表 该公路属三级服务水平 2 求算达到实际通行能力前可增加的交通量 达到实际通行能力前可增加的交通量 2546 1800 746辆 h 9 2高速公路通行能力 交织的定义两股或多股交通流在没有交通控制设施的情况下 沿相同的方向在相当长的道路路段中运行 其中相交而过的交通流称为交织 2 交织区的分类简单交织区 由一个独立的汇合点接着一个独立的分离点形成 多重交织区则由一个汇合点接着两个分离点 或由两个汇合点接着一个分离点形成 高速公路交织区的通行能力 3 交织区长度交织区长度是从汇合三角区上一点 即从车道1右边缘至入口 汇合 车道左边缘的距离为0 6m的那一点 至分离三角区车道1右边缘至出口 分离 车道左边缘距离3 7m那一点的距离 交织区长度量测示意图 9 2高速公路通行能力 交织区服务水平 HCM2000中交织区服务水平标准 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 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0 56km 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 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 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 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 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 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 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 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 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800 1000pcu 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 9 4城市道路路段通行能力 3 车道数修正系数n 的确定 4 交叉口影响修正系数 的确定 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 习题 影响城市道路路段通行能力的主要因素有哪些 采取哪些交通管理措施可提高城市道路路段通行能力 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 大 中城市道路交叉口控制方式 无信号交叉口通行能力 两向停车方式 次要道路 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6 8s 若采用让路标志 则t0为5 7s t 次要道路上车辆连续穿越主要道路的跟驰车头时距 t 3 5s 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 w 1700pcu 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 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 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 5 0 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 CSmix pL 493 0 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 493 2 986 pcu h 思考题 提高交叉口通行能力的措施 9 6公共交通通行能力 公共交通的通行能力概念与公