HCM2000第2章-通行能力和服务水平.doc

第二章第二章 通行能力和服务水平通行能力和服务水平 目目 录录 2 1 概述概述 2 2 2 通行能力通行能力 3 2 3 交通需求交通需求 5 2 4 服务质量和服务水平服务质量和服务水平 5 2 4 1 服务流率 5 2 4 2 性能指标 6 2 4 3 服务指标 6 2 5 通行能力和服务水平的影响因素通行能力和服务水平的影响因素 7 2 5 1 理想条件 7 2 5 2 道路条件 8 2 5 3 交通条件 9 2 5 4 车辆类型 9 2 5 5 方向分布和车道分布 10 2 5 6 管制条件 10 2 5 7 技术 11 2 1 概述概述 本手册阐述了大量交通设施的通行能力和服务水平分析方法 可分析城市道路 公路 公共汽车和街道上的轻轨公交以及人行道和自行车道 这些交通设施按照交通流类型分为两种 连续流设施和间断流设施 连续流交 通设施中不存在来自交通流外部 可能中断交通流的 固定的影响因素 如交通信 号 交通流状况取决于交通流内车辆相互作用以及车辆和道路几何线形 环境特性 之间相互作用 间断流交通设施中存在着中断交通流的设有控制或没设控制的出入口 这些出 入口 通常设有交通信号 停车标志 让车标志以及其他与交通数量无关的 周期 性中断交通 或者显著降低车速 的控制设施 连续流和间断流描述的是交通设施的类型 而不是交通流在特定时间的特性 比如 已经非常拥挤的高速公路仍然是连续流交通设施 因为导致交通拥堵的原因 来自交通流内部 高速公路及其组成部分是在最纯粹的连续流方式下运行 高速公路上不仅没有 固定中断交通流的交通设施 而且在匝道处控制车辆进入 在固定的中断交通点之 间的长路段上 多车道公路和双车道公路也是在连续流方式下运行 在多车道公路 和双车道公路上 通常有必要考查固定的中断点 确定连续流路段 分析间断流交通设施必须考虑固定中断交通设施的影响 如交通信号灯限制了 交叉口中不同流向交通流的通行时间 信号交叉口的通行能力不仅受到物理空间的 限制 还受到不同流向通行时间的限制 公共交通 行人和自行车流通常作为间断流考虑 在特定情况下也可作为连续 流 如没有公交车站的长距离公交专用道或长距离的人行通道 而在多数情况下 其通行能力受到沿线车站的限制 因此 通行能力分析方法是指一套分析程序 可估算交通设施在一定的运行条 件下交通运输能力 是评价交通设施和改善交通规划 设计的工具 通行能力分析的主要目的是计算在特定的时间段内和合理的安全条件下 交通 设施所能通过的最大的人数或车辆数 然而 在达到或接近通行能力时 交通设施 的运行状况通常较差 所以很少将设施规划在这样的范围内运行 因此 通行能力 分析也能计算交通设施在保持其规定运行水平时 能够通过的最大的交通数量 引入服务水平概念 规定了运行状况的标准 确定了每一种交通设施运行状况 的范围 以及在每一级服务水平下所能容纳的与运行状况范围对应的交通数量 以下部分定义了本手册中两个基本概念 通行能力和服务水平 2 2 通行能力通行能力 交通设施的通行能力是指在通常的道路 交通和管制条件下 在一定时间段内 能合情合理地期望人或车辆通过车道 道路中某一点或均匀断面的最大小时流率 车辆通行能力是指在通常的道路 交通和管制条件下 在一定时间段内车辆能 够通过道路某一点的最大数量 这里假设不存在下游交通运行状况的影响 如返回 到分析点的交通返回波 人员通行能力是指在通常条件下 一定时间段内能够通过道路某一点的最大人 员数 人员通行能力通常用于评价公共交通服务 高载客率车辆 HOV 车道和 行人交通设施 通行能力是在通常的道路 交通和管制条件下确定的 对于任何交通设施的分 析路段 这些条件都应该相当的一致 任何通常条件的改变都将导致交通设施通行 能力的变化 通行能力分析是针对统一的道路 交通和管制条件下交通设施的路段或点 如 信号交叉口 这些道路 交通和管制条件决定其通行能力 因此 不同条件的路 段 具有不同的通行能力 合情合理地期望是定义通行能力的基础 也就是说 对于已知的交通设施而言 手册所指的通行能力是指在足以满足交通需求的高峰期间能反复达到的交通流率 手册给出的通行能力值是指在具有与全北美地区类似交通特性的交通设施所能达到 的值 通行能力不是在该交通设施中观测到的绝对最大的流率 驾驶员特性因地而 异 绝对的最大流率在每一天 每一个地方都各不相同 由于交通设施类型和分析目的不同 计量通行能力的单位有人 h 辆小客车 h 和辆 h 当对大出行量交通走廊中的交通方式进行战略决策 确定公共交通和高载 客率车辆 HOV 优先措施的地位时 客流量的概念非常重要 人员通行能力和 客流量是用交通流中每类车辆运载的乘客数来度量 2 3 交通需求交通需求 本手册中 使用某种交通设施的交通总量基本代表了交通需求 交通需求与车 辆到达相关 而交通量则与车辆离去相连 当没有车辆排队时 道路某一点的交通 需求等于交通量 整本手册中 对运行条件而言 使用的交通量总是小于通行能 力值 2 4 服务质量和服务水平服务质量和服务水平 服务质量要求以定量地度量交通流中运行状况的特性 服务水平 LOS 是描 述交通流运行状况的一种质量标准 通常用速度 行程时间 驾驶自由度 交通中 断 舒适和方便等条件来度量这种服务指标来描述 按程序做分析的每一种交通设施 其服务水平都规定为六级 用 A 到 F 六个 字母表示每一级 其中 A 级服务水平代表最佳运行条件 而 F 级服务水平则最差 每一级服务水平代表了运行条件的一定范围和驾驶员对这些条件的感受 安全性不 包括在确定服务水平的标准之内 2 4 1 服务流率服务流率 本手册的分析方法试图确定或预测除 F 级服务水平 该服务水平 交通流为 不稳定流 车辆延误很大 之外 各种交通设施在每一级服务水平上的最大流率 因此 每种交通设施有五个服务流率 与各级服务水平相对应 从 A 级到 E 级 对于 F 级服务水平 由于交通流处于停停走走的状况 很难预测其流量 服务流率是在通常的道路 交通和管制条件下 在给定的时间段内 保持规定 的服务水平 合情合理地期望人或车辆能通过一条车道 道路的某一点或均匀断面 所能达到的最大小时流率 服务流率通常以 15 分钟的时间段为基础 一般 小时 服务流率为高峰 15 分钟交通量的四倍 应当注意服务流率是离散值 因此各级服务水平代表运行状况的一定范围 服 务流率是每一级服务水平的最大值 有效地定义了不同服务水平等级之间流量的界 限 通常 大多数的设计或规划都使用 C 级或 D 级服务水平的服务流率 以保证 为交通设施的使用者提供可以接受的运营服务 2 4 2 性能指标性能指标 对每一种交通设施都有一种规定的估算通行能力和服务水平的 参见本手册的 第三篇 方法 同时还有可以计算的性能指标 这些指标反映了交通设施在给定的 一系列道路 交通和管制条件下的运行状况 比如高速公路的行程速度和密度 信 号交叉口的延误和行人的步行速度 都是度量交通设施上交通流运行条件的特性 2 4 3 服务指标服务指标 每一种交通设施都有一个或几个性能指标对确定服务水平起着决定性作用 各 种交通设施的服务指标 有时也称为效率指标 MOE 称为确定服务水平的参数 2 5 通行能力和服务水平的影响因素通行能力和服务水平的影响因素 2 5 1 理想条件理想条件 本手册的很多分析程序针对一组指定的标准条件备有公式 简明的表格或图解 当通常条件与标准条件不符时 必须修正按标准条件做的计算 这样规定的标准条 件称为 理想条件 理想条件是指天气良好 路面状况良好 用路者熟悉交通设施以及对交通流没 有障碍 另外 其他一些特定的理想条件在第三篇的各章进行说明 下面以连续流 交通设施和交叉口引道的理想条件为例对理想条件进行说明 连续流交通设施的理想条件包括 车道宽 3 6 米 车行道边线与最近的障碍物 或与路边 中央分隔带中物体之间的净宽为 1 8 米 多车道公路的自由流速度为 100km h 交通流中只有小客车 没有重型车 平原地形 双车道公路中没有禁止超车区 没有交通控制或转弯车辆对直行车造成的阻碍 交叉口引道的理想条件包括 车道宽 3 6 米 坡度为零 交叉口引道上没有路边停车 交通流中只有小客车 没有 市内 公交车停在行车道上 交叉口位于非中心商务区 没有行人 在大多数通行能力分析中 通常条件都不同于理想条件 计算通行能力 服务 流率和服务水平时 必须进行修正 一般地 通常条件分为道路 交通和管制条件 2 5 2 道路条件道路条件 道路条件包括几何线形和其他要素 有些情况下 这些因素会影响道路的通行 能力 另外一些时候 它们则影响性能指标值 如速度 而不影响该交通设施的通 行能力或最大交通流率 道路要素包括 车道数 交通设施类型及其街道化程度 开发环境 车道宽度 路肩宽度和侧向净空 设计速度 平 纵线形 交叉口处可用的专用转向车道 公路的平 纵线形取决于设计速度和公路所经过的地形 一般地 恶劣的地形将降低通行能力和服务流率 对乡村双车道公路 这一点 特别明显 恶劣的地形不仅影响交通流中每一辆车运行的性能 而且减少了超过慢 车的机会 2 5 3 交通条件交通条件 影响通行能力和服务水平等级的交通条件包括车辆类型和车道或方向分布 2 5 4 车辆类型车辆类型 在交通流中 由于重型车 也就是除小客车外的其他车辆 这里小客车类型车 辆包括小货车和有蓬货车 的混入 影响了道路能服务的车辆数 重型车是指四个 以上轮胎接触路面的车辆 本手册中分析方法指的重型车分为货车 公共汽车和旅游车 RVs 三类 重 型车对交通产生两方面的不利影响 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 第二方面的影响更为重要 在很多情况下 重型车跟不上小客车 在交通流中 形成大的间隙 该间隙很难由超车车辆使用 不能完全避免道路空间的低效利用 在运行条件差别最明显的连续的 陡峻的上坡路段 和必须使用对向行车道超车的 双车道公路 重型车的影响非常不利 特别是当坡度很陡 要求重型车以低速挡运行时 重型车辆也影响下坡运行 在这种情况下 重型车辆必须以低于小客车的速度运行 从而在交通流中形成间隙 货车包含多种车型 从小货车和小型厢式货车到重载的煤炭 木材和砂石运输 车 各类货车的运行特性由于其载重和发动机性能的差别而各不相同 旅游车同样包含有多种车型 自行式和拖挂式宿营车 房用汽车 拖挂各种旅 游设备的小客车和小卡车 这些包括赛艇 雪上汽车和摩托车的拖车等 尽管旅游 车辆的运行性能比货车好 但是由于驾驶员不是专职驾驶员 加重了交通流中旅游 车的负面影响 长途公共汽车在性能上相对一致 市内公共汽车一般没有长途公共汽车的动力 强 它们对交通最严重的影响是沿路上下乘客 本手册的分析方法认为 公共汽车 的运行特性与货车相似 2 5 5 方向分布和车道分布方向分布和车道分布 除了车辆类型的分布外 其他两个影响通行能力 服务流率和服务水平的交通 特性是方向分布和车道分布 方向分布对双车道乡村公路的运行产生显著的影响 当两个方向的交通量基本相等时 其运行状况达到最优 多车道公路的通行能力分 析关注的是单方向的交通流 然而 通常将交通设施的每一方向设计成为能够容纳 在交通流方向的高峰流率 一般情况下 早高峰出现在一个方向上 而晚高峰出现 在相反的方向 车道分布也是多车道道路的一个影响因素 通常情况下 最外侧车 道比其他车道承担的交通量小 2 5 6 管制条件管制条件 间断流设施 对具体交通流通行时间的控制是影响其通行能力 服务流率和服 务水平的关键因素 这类设施的最主要的控制设施是交通信号 使用的控制方式 信号相位 绿灯时间分配和信号周期长度以及与邻近控制措施的相互关系均影响车 辆运行 所有这些将在第 10 章和第 16 章详细讨论 停车标志和让车标志也影响通行能力 但不起决定作用 在允许每次放行时 交通信号分配给一定的时间 然而 在双向停车控制交叉口的停车标志只是将优先 通行权分配给主路 支路的驾驶员必须停车 然后在主路交通流中寻找间隙通过 因此 支路的通行能力取决于主路的交通状况 全向停让控制则强制驾驶员停车 然后依次通过交叉口 交叉口的通行能力和运行特性会因各引道的交通需求不同而 发生很大变化 还有其它类型的管制和规则也能显著地影响通行能力 服务流率和服务水平 限制路边停车能增加街道和公路中的有效车道数 限制转向能消除交叉口车流的冲 突 提高通行能力 控制车道的使用功能可给各流向分配道路空间 开辟变向车道 单行道则能够消除左转车流与对向车流之间的冲突 2 5 7 技术技术 新兴交通技术 众所周知的智能交通系统 ITS 将提高车辆和道路系统的安 全和效率 ITS 的目标是提高道路设施的安全 改善其运行状况 在这里 ITS 包 括各种技术 使驾驶员和交通控制系统的操作员收集和使用实时信息 并改善车辆 导航和道路系统控制 到目前为止 在 ITS 对通行能力和服务水平的影响方面研究得很少 本手册中 的分析程序所涉及的道路设施都没有包含 ITS 的影响 目前 ITS 计划可能对特定的通行能力分析产生下列影响 对于高速公路和其他连续流道路 ITS 可能某种程度地缩短车头时距 提高这 些交通设施的通行能