二三级公路通行能力服务水平.docx

第八章 二、三级公路目 录第八章 二、三级公路18.1 一般规定18.1.1 运行特性18.1.2 基准条件28.1.3 通行能力影响因素38.2 分析方法58.2.1 通行能力分析流程58.2.2 计算公式及参数68.3 分析步骤138.3.1 规划、设计阶段的通行能力分析138.3.2 运行状况分析168.3.3 特定纵坡路段分析方法198.4 分析计算表22附录8-I 横向干扰等级分析方法26- 1 -第八章 二、三级公路8.1 一般规定本章介绍的方法可用于分析二、三级公路的通行能力、服务水平，以及道路、交通对二三级公路通行能力的影响。二、三级公路是我国公路网中最普遍的一种公路形式，是供车辆分向、分车道行驶，行车道数量为2的公路。由于我国地形条件复杂，因地形、地物不同而使二、三级公路的基本横断面形式存在较大差异，参见表8-1。表8-1 二、三级公路典型横断面几何数据道路等级设计速度（km/h）路面宽度（m）路肩宽度（m）车道宽度（m）二级公路8012.002.253.756010.001.503.5三级公路408.500.753.5307.500.503.258.1.1 运行特性不同于其他公路形式，二、三级公路是供车辆分向、分车道行驶的，因此它具有如下运行特性：1） 双车道公路中任一方向的车辆在行驶过程中，不仅受到同向车辆的制约，还受到对向车流的影响。由于在二、三级公路上行驶车辆的超车行为必须在对向车道上完成，因此，车辆只能在对向车道有足够的超车视距时才能有变换车道和超车的可能，否则，只能继续保持被动跟驰行驶的状态。2） 由于我国机动车性能差别显著，在交通量不大的路段，超车需求经常出现，且随着交通量的增加而增加。所以，二、三级公路上的交通流一个方向上的正常车流会受另一个方向上车流的影响，这与其他非间断交通流是不同的，表现出独有的交通流特性。3） 路肩形式多样：从全国范围看，由于各地的地形不同，交通量也不同，使路肩宽度和路肩硬化程度的差异性较大。路肩宽度从0.52.25m，而有些土路肩种植了树木，其有效宽度不足，不能正常发挥路肩的作用。当公路接近村镇或混合交通比较严重的地方，路肩一般都是硬化的，而远离市区的公路路肩多没有硬化。也有个别三级公路没有设置路肩。8.1.2 基准条件根据公路工程技术标准的要求，将二、三级公路基准通行能力对应的基准条件具体规定如下：(1) 道路基准条件规定如表8-2和表8-3所示。表8-2 二级公路道路基准条件项目基准条件车道宽度3.75m设计速度80km/h路肩宽度每侧2.25m会车视距250m地形平原横向干扰很低街道化程度无使用功能干线公路平整度对速度无影响表8-3 三级公路道路基准条件项目基准条件车道宽度3.5m设计速度40km/h路肩宽度每侧0.75m（土路肩宽度）会车视距150m地形平原横向干扰很低街道化程度无使用功能干线公路平整度对速度无影响(2) 交通条件：交通双方向分布比例是50/50；(3) 其他条件：良好的天气状况、无交通事故等突发事件和交通管制等。8.1.3 通行能力影响因素二、三级公路的通行能力与其他类型公路的通行能力一样，受到多种因素的影响，其中车道宽度、侧向净空、交通组成影响因素相同，另外由于二、三级公路没有设施隔离横向干扰，且单方向交通流的行车道仅1条，因此，横向干扰因素成为二、三级公路不同于其他类型公路的重要影响因素。（1） 速度的影响速度对通行能力的影响见图8-1，随着流量的增加，交通流速度明显减小，其速度流量曲线呈现下凹趋势，这一点明显区别于其他类型公路的速度流量曲线。 图8-1 二、三级公路速度流量关系示意图（2） 车道宽度及侧向净空影响当车道宽度不足3.75m时，车辆行驶时的横向间距变小三级路的基准条件就不足3.75m。为此，驾驶员将拉大与同向车辆间的行驶间距，或者降低行驶速度，以保证安全，从而导致路段的通行能力有所下降。当右侧路肩宽度不足1.5m时，也会导致类似的情况发生。（3） 交通组成影响在二、三级公路，交通组成与一级公路公路一样复杂，本手册中分为小客车、中型车、大型车、拖挂车和拖拉机进行交通组成的分析。由于不同道路、交通条件下，不同车型对通行能力的影响有所不同，因此，在实际应用中，车辆折算系数是按照特定坡度和交通流量水平来分别给出的。（4） 横向干扰影响一般公路通行能力的因素很多，尤其是混合交通条件下，影响因素远比国外的交通情况复杂。在没有控制进入的一般公路上，横向干扰主要取决于公路通过街道或村镇长度、街道或村镇的繁忙程度、各种支路进入主路的交通和行人与骑车人的多少以及路侧停车数量等。- 25 -8.2 分析方法二、三级级公路通行能力分析方法是从其基准通行能力出发的。根据实际或规划、设计道路、交通条件与基准条件的差别，计算实际通行能力及其相应的服务水平。8.2.1 通行能力分析流程本节介绍二、三级公路的通行能力分析方法的流程见图8-2，该方法的主要输出结果为服务水平。具体的分析步骤在8.3节中做详细论述。图8-2 二、三级公路通行能力分析流程图8.2.2 计算公式及参数（1）基准通行能力到底把基准通行能力和服务水平单独放，还是跟其他计算公式和参数放到一起？现在在不同的章节中，有不同的放法，建议统一。表8-4给出了不同设计速度的基准通行能力值。表8-4 基准条件下的双向通行能力值设计速度（km/h）基准通行能力值（pcu/h）802500602300402100302000（2）服务水平分级由于二、三级公路在我国分布广泛，其主要的功能也有机动性和可达性的区分，因此将两项评价指标纳入服务水平指标体系作为评价依据，即：1. 平均行驶速度：反映车辆在二、三级公路行驶的机动性，将该值定义为车辆在一定时间区间内通过一定长度路段期间，也就是所通过路段的长度与运行时间之比。2. 延误率：到底是延误交通量的比例还是延误时间在行程中的比例？这两个概念上差别很大。我印象中应该市交通量的比例。从实际应用来看，也应该是延误交通量的比例。待确认。用以衡量车辆运行的自由度。它是指车辆在行驶过程中因不能超越前方慢车而必须跟驰的时间所占整个行程时间的比例。由于该值界定存在难度，因此将其定义为车头时距小于等于5s的车辆所占全部车辆的百分比。由于二级公路和三级公路在担负的功能上有所区别，因此，在建立评价其服务质量的指标体系时也就有所不同。二级公路是城市间的主要连接道路，或者是连接高速公路的主要道路，其使用者更强调机动性，因此，其服务水平评价指标以运行速度作为首要指标，延误率作为次要指标。三级公路主要连接小城镇，或作为农村道路，主要解决的是可达性的问题，因此，其使用者并不强调快速，服务水平指标就不采用运行速度，而仅采用延误率，具体的取值见表8-5。表8-5 二、三级公路服务水平分级（增加两级服务水平，取值不确定；30km/h对应值待定）服 务水 平延误率（%）设 计 速 度 80 km / h60km / h40 km / h30 km / h速 度(km/h)V/C速 度(km/h)V/C速 度(km/h)V/C速 度(km/h)V/C不准超车区比例%不准超车区比例%不准超车区比例%不准超车区比例%3030-70703030-70703030-70703030-7070一30760.150.130.12570.150.130.110.140.130.10二40三60670.400.340.31540.380.320.280.370.250.20四80580.640.600.57480.580.480.430.540.420.35五9548接近1.0接近1.0接近1.040接近1.0接近1.0接近1.0接近1.0接近1.0接近1.0六95481.01.01.0401.01.01.01.01.01.0在兼顾节省建设经费和高效运营原则的基础上，二、三级公路在设计过程中通常采用三级服务水平作为设计服务水平。（3）速度与饱和度的关系图8-5给出了不同设计速度下的速度饱和度关系曲线。图8-3 不同设计速度下的速度饱和度关系图(曲线按设计速度分类？设计速度的区间至少应该包括30-80km.h。还是说30km/h的设计速度，其运行速度就是会达到50km/h？（4）延误率与饱和度的关系延误率在实际应用中难以观测，为了方便使用，图8-4给出了二、三级公路中延误率与饱和度之间的关系图。这样可以根据二、三级公路中饱和度的情况计算延误率。图8-4 延误率与饱和度关系图（待调整为六级）（5）最大服务交通量计算公式二、三级公路的实际道路的服务交通量计算公式如式（8-2）所示： 式（8-2）其中，实际道路、交通条件下的服务交通量，辆/h；基准条件下最大服务交通量，pcu/h；五级服务水平对应的最大服务交通量即为基准通行能力；路面宽度的修正系数，参见表8-4；方向分布对通行能力的修正系数，参见表8-5；横向干扰对通行能力的修正系数；交通组成对通行能力的修正系数。1）车道宽度及路肩宽度对通行能力的修正系数表8-6给出了不同车道及路肩宽度对通行能力的修正系数，需要注意的是，尽管手册给出了二、三级公路的标准路面宽度和相应的基准通行能力值，但是在具体计算时，仅以12m宽二级路作为基准条件来对待，而并没有将二级公路和三级公路的基准条件分别作为一个基准，以便于使用。另外，由于二、三级公路的车道宽度及路肩宽度不仅影响设计速度，而且将严重影响道路的通行能力，在此，与其他各交通设施不同，专门提出了车道宽度、路肩宽度对通行能力的修正，而不是对设计速度进行修正。表8-6 车道宽度、路肩宽度对通行能力的修正系数路肩宽度（m）0.51.01.52.53.54.5车道宽度（m）3.253.53.75修正系数0.560.841.001.161.321.482）方向分布对通行能力的修正系数表8-7 方向分布对通行能力的修正系数方向分布（%）50/5055/4560/4065/3570/30修正系数1.000.970.940.910.883）横向干扰对通行能力的修正系数表8-8 横向干扰对通行能力的修正系数横向干扰等级1234修正系数0.90.80.70.6实际应用中，横向干扰等级往往难以判断，其判别方法详见本章附录8-I。4）交通组成修正系数式（8-3）其中，车型的交通量占总交通量的百分比；车型的车辆折算系数；二、三级公路中车型包括中型车、大型车和拖拉机。表8-9 二、三级公路通行能力分析车辆折算系数缺少30km/h车型交通量（辆/h）设计速度80km/h60 km/h40 km/h中型车6001.51.52.060014002.02.03.5140028002.53.05.528001.52.54.0大型车5002.02.03.050012002.53.06.0120024003.55.08.024003.04.05.0拖拉机4003.03.05.040010003.54.07.0100020004.56.010.020004.05.08.08.3 分析步骤二、三级公路的通行能力分析同样分为规划、设计分析和运行状况分析两个层次。8.3.1 规划、设计阶段的通行能力分析（1）数据要求设计分析需要的资料包括预测的双方向设计小时交通量及其交通流特性描述方面的数据，以及规划和设计的设计速度和路面宽度等规划和设计数据。如果需要对设计方案进行详细的运行状况分析，则还需要假设道路平、纵线形的有关资料。通常进行设计分析所需的数据如下：进行二、三级公路运行状况分析所需资料：1） 预测设计年限的年平均日交通量AADT；2） 在考虑分析路段地形条件的基础上，假设的道路特性，包括分析路段长度，设计速度、路面宽度及其它几何线形数据等；3） 假设的交通特性，包括交通组成：大、中、小客车以及拖拉机所占的百分比，横向干扰，街道化程度，方向分布情况等。相比之下，规划分析的数据要求相对较粗，通常需要如下数据：1） 预测设计年限的年平均日交通量AADT；2） 预测大、中型车和拖拉机在交通中所占百分比；3） 规划路段的横向干扰情况。（2）分析步骤详细步骤见图8-5。图8-5 二、三级公路规划、设计分析步骤在计算MSF时，不应该再有规划、设计条件的折算了。在计算MSFd的时候就已经计算过车道宽度和方向分布的影响了。应该就是确定基准条件下三级服务水平的最大服务交通量。对于规划、设计步骤图说明如下：1） 明确已知条件：设计年限的年平均日交通量AADT、规划路段地形条件，假设路面宽度、交通组成、横向干扰等；2） 计算规划、设计条件所需的最大服务交通量：A） 将设计年限的年平均日交通量按照式（8-4）换算成为单方向设计小时交通量。 式（8-4）其中，预测的双方向设计小时交通量，辆/h；年平均日交通量，辆/h；设计小时交通量系数，具体取值见表3-6B） 将预测的双方向设计小时交通量，按照式（8-5），利用15分钟高峰小时系数折算成为15分钟高峰小时交通量，其中的取值见表3-7。 式（8-5）C） 假定车道宽度、路肩宽度；根据假定的横向干扰资料，按照第7章附录7-I提供的方法确定横向干扰等级；确定交通组成；查表8-9，确定各车型车辆折算系数。D） 查表8-6，确定车道宽度、路肩宽度修正系数；查表8-8，确定横向干扰修正系数；按照式（8-2），根据上一步骤确定的交通组成和各车型的车辆折算系数，计算交通组成修正系数。值得注意的是：由于设计资料有限，这里没有方向分布的修正，认为方向分布为50/50；而规划分析时，规划资料内容更少，通常只进路面宽度、地形条件和交通组成影响的修正，而认为横向干扰也为基准条件，或者根据经验假定横向干扰等级。E） 根据式（8-6）计算规划、设计条件下所需要的最大交通量。 式（8-6）其中，所有符号的含义同式（8-2）。3） 确定规划、设计条件所提供的最大服务交通量：根据设计速度，查表8-5，确定三级服务水平对应的最大服务交通量MSF。车道宽度和方向分布的影响，已经在公式8-6体现了。这里不能再重复计算。4） 比较规划、设计条件所需的最大服务交通量和规划、设计条件所提供的最大服务交通量，当时，说明假设条件能够保证规划、设计公路在要求的服务水平下运行；否则，应该修改部分假设的道路条件，对二、三级公路而言主要是路面宽度，重新计算新条件下的最大服务交通量，直到大于规划、设计条件所需的最大服务交通量。如果通过路面宽度调整仍不能满足要求，则应该考虑选择其他高等级技术级别的公路设施。8.3.2 运行状况分析（1）数据要求进行二、三级公路运行状况分析所需资料如下：1） 高峰小时交通量，或者观测小时交通量及高峰小时系数；2） 交通特性，包括交通组成：大、中型车以及拖拉机所占的百分比，横向干扰，街道化程度，方向分布情况等；3） 道路特性，包括分析路段长度，路面宽度及其它几何线形数据等。（2）划分分析路段运行状况分析是针对具有统一特性的二、三级公路进行的，即上述各项数据基本类似；如果某一项数据发生明显变化，则需要划分为另外一段进行分析。需要注意的是，在纵坡坡度大于3%的路段上，两个方向中的交通流状况存在明显的差别。但是，由于二、三级公路双向的交通流又存在显著的相互影响，因此，本手册仍然将两个方向的交通流结合起来分析，而不是分方向来进行处理的。（3）运行状况分析步骤二、三级公路的运行状况分析步骤详见图8-6。图8-6 二、三级公路运行状况分析步骤运行状况分析步骤说明：1） 输入已知数据：按照二、三级公路运行状况分析的数据要求，明确分析路段长度、路面宽度、高峰小时交通量或者是观测交通量、交通组成、横向干扰情况、街道化程度等；2） 确定基准通行能力：A） 确定基准条件下，二、三级公路的设计速度；B） 根据设计速度，查表8-4，插值得到基准通行能力C。3） 计算实际条件所需的最大服务交通量：A） 如果已知条件已经提供高峰小时交通量，则直接进入下一步的计算；如果仅有观测的小时交通量，则按照式（8-7）计算15分钟高峰小时交通量。 式（8-7）其中，双方向的高峰小时交通量，辆/h；双方向观测小时交通量，辆/h；15分钟高峰小时系数，具体取值见表3-7。B） 确定路面宽度；根据实际观测的交通量资料或者是地方提供的长期观测资料，确定方向分布比例；根据实际的横向干扰资料，按照第7章附录7-I提供的方法确定横向干扰等级；根据实测交通量资料及表8-9提供的各车型车辆折算系数，确定交通组成和各车型相应的车辆折算系数；C） 查表8-6，确定车道宽度、路肩宽度修正系数；查表8-7，确定方向分布修正系数；查表8-8，确定横向干扰修正系数；按照式（8-2），根据上一步骤确定的交通组成和各车型的车辆折算系数，计算交通组成修正系数；D） 根据式（8-6）计算实际道路、交通条件下双车道所需要的最大服务交通量。4） 运行状态分析：A） 计算饱和度：根据最大服务交通量和基准通行能力，按照式（8-8）计算饱和度。式（8-8）B） 计算运行速度：根据计算得到的饱和度，利用图8-3中相应的速度饱和度曲线，图解得到运行速度。C） 计算延误率：根据计算得到的饱和度,利用图8-4中相应的延误率饱和度曲线，图解得到运行过程中的延误率。D） 根据设计速度以及计算得到的饱和度、运行速度和延误率，查表8-5、表8-6和表8-7，确定二、三级公路的服务水平等级。8.3.3 特定纵坡路段分析方法这里完全套用高速公路特定纵坡的分析方法，值得商榷。要知道，这里的通行能力分析中，已经没有了高速公路中分方向进行研究的基础。也就是说，这里的车辆折算系数，实际上担负着二、三级公路两个方向交通流的影响，在流量小的时候，恐怕跟高速公路差不多。但是，当流量稍大些的时候，车辆折算系数的影响应该比高速公路来得更大才符合逻辑。请斟酌，或利用仿真程序进行分析，以找到其中变化的趋势。所谓特定纵坡路段是指单一的坡度-坡长，或者几个上（或下）坡段组合的等效坡度坡长值符合表8-10和表8-11中任何一项坡度坡长值的路段。由于特定纵坡上坡路段中，大型车的车辆换算系数较大，导致当量交通量增大，使该路段成为基本路段上运行质量较差甚至最差的部分。另外，当特定上坡路段的设计小时交通量超过其同向车道的设计通行能力时，还需要设置爬坡车道。因此，需要对特定纵坡上坡路段进行特别分析。除此之外，由于纵坡路段在上坡路段和下坡路段的交通特性存在明显的不同。因此，要对特定纵坡的上坡路段和下坡路段分别进行通行能力和服务水平分析。1） 特定纵坡上坡段的EHV特定纵坡段的坡度坡长范围，以及相应的上坡段大型车换算系数见表8-10和表8-11。2） 特定纵坡下坡段的EHV求法A) 中型车辆占据主导地位时，纵坡坡度坡长为（3%，1000m）、（4%，400m）以及纵坡坡度大于4%的所有下坡路段：以及当大型车占主导地位时，坡度坡长为（2%，1200m）、（3%，400m）、（4%，400m）及坡度大于4%的所有下坡路段（不论单一坡或组合坡），EHV可取为同样坡度坡长上坡段EHV值的一半。B) 当坡度坡长小于A）中所属范围的特定下坡段时，可根据不同地形与设计速度选取值，见表8-9。表8-10 二、三级公路特定上坡路段中型车的车辆折算系数EHV（标黄系数较高速路低，待调整）坡度（%）坡长（m）交通量（veh/h）800800160016002800352340010004831000510444005634008006858009121054006763005007108500100091812100010261564009181640080016201880012001925201200213025740011171540090015211890012002229201200273526830014181630070021282670011002634281100324536表8-11 二、三级公路特定上坡路段大型车（含拖挂车）的车辆折算系数EHV坡度（%）坡长（m）交通量（veh/h）8008001600160028005104340010009161010001021154400918124008001925208002735265400162018300500212920500100026342810003245366400141816400800223025800120033463812004158467400152118400900243230900120044626012005071648300212826300700355144700110041595011004675708.4 分析计算表二、三级公路规划分析表建议还是把表格的样式调整为高速公路基本路段的样式。已知：问题：分析评价假设条件能否保证规划、设计公路在要求的服务水平下运行初设路面宽度 _横向干扰等级 方向分布系数 50/50（已知）初设服务水平_ 设计速度 = 设计年限年平均日交通量AADT 交通组成百分比：小客车_ 中型车 _大型车 _ 拖拉机_分析：（1）计算规划、设计条件所需的最大服务交通量A） 设计年限的年平均日交通量换算成为单方向设计小时交通量DDHV由已知可得查表3-11取值AADT= K= = B） 将通过折算成为15分钟高峰小时交通量根据路段位置及地形条件查表3-10，确定15分钟高峰小时系数= = C） 计算交通组成影响对通行能力的修正系数：各车型所占比例：查表8-9得到各种车型的折算系数 = D） 计算设计道路和假设交通条件下所需的最大服务交通量 查表8-6取值查表8-7取值查表8-8取值= = = = 2） 确定规划、设计条件所提供的最大服务交通量A） 确定设计速度=_B） 根据设计速度，查表8-4，得到基准通行能力值C根据服务水平、设计速度和视距比例，查表8-5，得到v/c比初设服务水平对应的最大服务交通量=v/cC= _C） 比较和大小当时，说明假设条件能够保证规划、设计公路在要求的服务水平下运行；否则，应该修改部分假设的道路条件，对二、三级公路而言主要是路面宽度，重新计算新条件下的最大服务交通量，直到大于规划、设计条件所需的最大服务交通量。如果通过路面宽度调整仍不能满足要求，则应该考虑选择其他高等级技术级别的公路设施。二、三级公路运行状况分析表调整表格样式已知：问题：计算饱和度、运行速度、延误率、服务水平和运行时间路面宽度 分析路段长度 横向干扰情况 方向分布_设计速度 观测小时交通量 交通组成百分比：小客车_中型车_大型车 拖拉机 分析过程：1） 计算基准通行能力A） 确定基准条件下设计速度=_B） 查表8-4，内插得到基准通行能力=_2） 计算实际条件所需的最大服务交通量A） 将实测交通量Q折算成为15分钟高峰小时交通流率根据路段位置及地形条件查表3-10，确定15分钟高峰小时系数= = B） 计算交通组成影响对通行能力的修正系数：各车型所占比例：查表8-9得到各种车型的折算系数 = C） 计算实际道路、交通条件下每车道所需要的最大交通量查表8-6取值查表8-7取值查表8-8取值= = = = 3) 运行状态分析A） 计算饱和度由上面计算可得：最大服务交通量_ 基准通行能力_ = B） 计算运行速度V根据计算得到的饱和度,利用图8-3中相应的速度饱和度曲线，图解得到运行速度V = C） 计算延误率根据计算得到的饱和度,利用图8-4中相应的延误率饱和度曲线