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第四章交通运输能力 第一节交通运输能力的基本概念第二节间断流的交通线路能力计算第三节连续流的交通线路能力计算第四节交通港站能力计算 问题 北京设计六环 应设计几车道 如何计算 主路全立交 所采用立交桥的形式如何 引申 什么条件下需要采用立交 北京南火车站铁路线路数量 如何描述五环的能力 甲说 一昼夜连续不断通过小汽车数量乙说 一昼夜连续不断通过客车的数量处理办法 标准单位和换算系数调查该路各种车辆的比例甲说 需求2万pcu 一昼夜可通过3万pcu 满足要求 乙说 不对 车流量存在波动 夜间车流很少 未必满足 处理办法 考虑波动 设计波动系数 或引进高峰小时能力概念 需要调查该路段车流的性质和波动情况 如何描述五环的能力 甲说 需求2万pcu 考虑到波动 可通行时间段内可通过2万pcu 基本满足要求 乙说 不对 忽略了道路设备水平 管理水平 忽略外部 内部环境 一旦不满足任何理想条件 交通系统都将崩溃 结论和处理办法 能力是有条件的 只能是一定条件下的能力 设计能力应保有一定的富余量 第一节交通运输能力的基本概念 一 生产能力与运输生产能力二 影响运输能力的因素三 运输能力的分类与表现形态四 运输能力利用与能力计算的特点重点 交通运输能力影响因素 第一节交通运输能力的基本概念 一 生产能力与运输生产能力任何生产过程 都是由生产人员 设施设备和生产对象组成 为了有效地完成生产活动 需要具有满足要求的生产能力 生产能力是在一定的人员 设备 环境 组织管理等条件下 单位时间内 生产的产品数量 第一节交通运输能力的基本概念 社会运输需求 通过运输生产给予满足 运输需求量的满足程度取决于运输能力的大小 运输生产能力与其他生产能力相比具有共性 也是在一定的时间内 通过一定的设备 人员 环境 组织管理等条件共同作用表现出来的可能完成的运输数量 运输能力是运输供给量的反映 同时 运输生产能力具有特殊性 表现在三个方面 第一节交通运输能力的基本概念 1 从设备条件方面 由固定设备与活动设备组成 并要求两者合理 协调配置 如铁路线路与机车车辆 道路与汽车 机场与民用航空器等 第一节交通运输能力的基本概念 2 运输系统的开放性 生产过程的动态性及生产活动的协同性 能力反映的综合性等特点 运输系统要满足社会客货运输需求 其服务对象来自社会 服务空间开放 这是运输系统开放性的表现 运输生产的基本产品是满足客货 质 和 量 要求的位移 这是生产过程动态性的表现 在运输生产过程中 需要各种要素有机联系 协调工作 这是协同性的表现 因此 其能力也各个要素 各个环节综合在一起的反映 第一节交通运输能力的基本概念 3 运输产品特点要求能力储备 对需求变化的动态适应要求适度超前发展 受社会经济的影响 运输需求具有一定的波动性 而运输能力相对稳定 为了满足波动性的客货需求 需要进行运输能力的储备 使运输供给相对运输需求适度超前发展 第一节交通运输能力的基本概念 运输能力可以定义为 在一定的设备条件 交通方式 控制条件和环境条件下 单位时间内 一昼夜或一小时 能够生产的运输产品数量 第一节交通运输能力的基本概念 二 影响运输能力的因素与运输相关的各个因素都会直接或间接地影响运输能力 主要的影响因素可划分为以下几类 1 设备条件2 交通条件3 控制条件4 环境条件 第一节交通运输能力的基本概念 1 设备条件是指运输生产过程中使用的各种设备 如铁路线路 机车车辆 公路 道路 汽车 船舶 民用航空器 机场 码头等 就道路而言 设备条件主要指道路的几何特征 包括车道数 车道 路肩和中央带等的宽度 侧向净宽 设计速度及平 纵线形和视距等 各种设备条件 决定了运输的数量和运输服务的质量 第一节交通运输能力的基本概念 2 交通条件是指交通特征 它包括交通流中的流向 流量 流时 流距等交通组成以及交通量在交通网上的分方向分布等 第一节交通运输能力的基本概念 3 控制条件是指交通控制设施的形式及特定设计和交通规则 其中交通信号 包括铁路信号 道路交叉口信号 航道信号 机场跑道信号等 的设置地点 形式和预定时对通行能力的影响最大 其他重要交通控制包括各种交通管制 如公路的 停车 和 让路 标志 车道使用限制及转弯限制等等 第一节交通运输能力的基本概念 4 环境条件主要指交通运输系统的外部环境条件以及交通系统内部环境条件 如道路交通中的各种横向干扰程度以及交通秩序等 对于混合交通的双车道和单车道公路 一车道中所有车辆基本上不是以一列形式行驶 各类车辆行驶的横向位置的范围有差别 常交错行驶 不宜应用理想条件 故定出了咛路段可与之对比的基准条件 第一节交通运输能力的基本概念 三 运输能力的分类与表现形态1 按运输方式划分按运输方式划分 运输能力可分为铁路运输能力 公路运输能力 水路运输能力 航空运输能力 管道运输能力 以及城市道路交通通行能力 第一节交通运输能力的基本概念 2 按运输过程及作业环节划分按运输过程及作业环节划分 运输能力可分为交通线路固定设备能力 交通活动设备能力 交通港站能力 第一节交通运输能力的基本概念 1 交通线路固定设备能力是指铁路区间 公路路段 水运航道 航空机场跑道 空中航线 管道 城市道路按区段或方向 在设定类型活动设备和一定的管理方法的前提下 以固定设备在单位时间内 一昼夜或一小时 能放行通过的标准重量的最大活动设备数 如铁路列车对数 公路 城市道路 车辆数 飞机架数 一般称为通过能力或通行能力 第一节交通运输能力的基本概念 2 交通活动设备能力是指铁路列车 道路车辆 水运船舶 航空飞行器等在设定的固定设备和一定的管理方法的前提下 在单位时间内完成的运输量 如客运人数 货运吨数 一般称为运载能力 第一节交通运输能力的基本概念 3 交通港站能力从运输对象角度 表现为对人或货物的集散 容纳和办理能力 从运输载体角度 表现为对铁路列车 道路车辆 水运船舶 航空飞行器 集装箱等动力载体与无动力载体的各种技术作业和维护管理能力 交通港站能力综合地表现为对运输对象的输送能力 第一节交通运输能力的基本概念 3 按运输方式交通流的不同形态划分按交通设施对交通流的影响 交通流可分为连续流和间断流 1 连续流 没有外部固定因素 如交通信号设施等 影响的不间断流 如公路 道路基本路段上的交通流 对连续流的研究是以事件之间的间隔时间 即车头时距为基础的 2 间断流 有外部固定因素影响的同期性交通流 是以一系列相等时间间隔为基础的交通量 如铁路 航空 水运 道路交叉口的交通流 第一节交通运输能力的基本概念 四 运输能力利用与能力计算的特点1 运输能力负荷对于具体的运输方式和运输环境 运输能力是运输设备 交通流和运输组织三者共同作用的结果 其中运输设备是运输能力实现的基础 运输设备实际承担的运输量及其能力利用水平称为设备的能力负荷 第一节交通运输能力的基本概念 能力负荷可以从负荷的绝对值和相对值两个方面来衡量 前者反映运输设备实际承担的运输量的规模 但不能反映运输设备的能力利用水平或能力利用的紧张程度 因此也不能反映完成某一运输工作量的组织工作难度和实际效果 后者则反映了运输设备的能力利用水平 或称能力利用率 式中 实 运输设备的计划的或实际的有效能力 能 运输设备的计算能力 衡量运输设备的能力利用 应注意两者的有机结合 第一节交通运输能力的基本概念 运输能力负荷 一般可分为技术负荷和经济负荷 所谓技术负荷 是指在一定的条件下 运输设备的最大计算能力扣除各种损失后 技术上可能达到的利用率 经济负荷则是指 在一定的条件下 运输设备的负荷既是技术上可能达到 又是经济上有利的利用率 第一节交通运输能力的基本概念 设备的低负荷将造成设备闲置 甚至运营收入不敷支出 而过高的负荷则将恶化运营条件 降低运输工作质量 甚至造成交通事故 同样也将增大运输成本 过高和过低的运输负荷 在经济上都是不利的 因此 研究并确定运输能力的合理负荷水平 对于提高运输质量和效益十分重要 第一节交通运输能力的基本概念 运输生产实践表明 运输组织方法在运输能力的形成和利用中具有重要作用 通过改变运输组织方法 从数量 时间和空间几个方面调节和分配运输流 有目的地实现运输能力负荷的转移和转化 可以产生更大的整体运输效益或效能 第一节交通运输能力的基本概念 2 运输能力的薄弱环节及其限制作用在运输生产过程由若干环节组成 根据每一环节计算出来的运输能力 可能是各不相同的 其中能力最薄弱的设备限制了整个运输生产过程的能力 因此 在整个运输系统中 运输能力最薄弱的环节总是对运输能力起决定性的限制作用或所谓 瓶颈 作用 第一节交通运输能力的基本概念 在运输地位重要的交通干线上 运输限制部位或 瓶颈 地段的通过 通行 能力利用 往往成为保证运输畅通和关系全局运输的关键 在这些部位或地段 需要通过周密的规划和计划 精心组织均衡运输 在保证一定的运输质量要求的前提下 尽可能减少运输波动 最大限度地使用通过 通行 能力 第一节交通运输能力的基本概念 3 无效能力运输能力是运输生产过程中 通过固定设备和活动设备以及运输组织三者的相互作用而体现的 其中 运输线路内的各种固定设备所形成的最终通过能力是理论上可能实现的最大运输能力 在运输能力中总是存在不能被利用的部分 称为无效能力 而实际被利用的能力 称为实际有效能力 第一节交通运输能力的基本概念 在实际上 除了因固定设备的检修或施工形成不能用于运输的固定空隙时间以外 由于活动设备所形成的运输流的多样性 运输流的时间和空间活动特征带有一定的随机性 波动性和不均衡性 因此活动设备对运输固定设备的实际占用时间和占用顺序也不尽相同 并且运输流之间还可能彼此产生干扰和妨碍 第一节交通运输能力的基本概念 在运输组织过程中 也不可能完全按照规定的时间标准实现每一个运输技术作业过程 在复杂多变的外部环境条件下 组织运输生产过程的技术管理人员和具体完成运输生产活动的人员 由于技术文化素质的差别 对运输能力的利用也可能产生差异 此外 由于外界环境和气候条件变化 自然灾害影响和人为失误 也会造成额外的运输能力损失 因此 在运输生产过程中 计划上安排和实际中被利用的能力总是小于理论计算的能力 第一节交通运输能力的基本概念 不仅无效能力是客观存在的 不可避免的 而且由于运输系统内各子系统的强关联性 某个子系统的能力损失还可能传递 影响其前方或后方相邻的子系统 使之随后也产生一定的能力损失 因此 在进行交通运输组织和管理 规划运输能力的加强和发展时 应充分考虑运输能力利用的这个特点 第一节交通运输能力的基本概念 4 运输能力储备交通运输系统的特点之一 是不能象其它生产部门那样储备产品或半成品来增加生产经营系统的可靠性 只能靠储备生产能力来适应运输波动 所谓运输储备能力 是指在一定的时期内给定的运量条件下 充分考虑运量波动 维修作业 技术改造和系统发展等因素后 运输系统持有的完成给定运输任务所必须的最小的日常使用能力以外的附加能力 第一节交通运输能力的基本概念 上述储备能力中 有一类是考虑运量波动和车辆运行波动的储备能力 考虑运输突发性的故障 中断 调度指挥失误等的储备能力 考虑大 中修施工及施工慢行所预留的储备能力 考虑抢险 救灾 绕行 军运等不可预测任务的储备能力 这类储备能力体现对于日常运输变动的应急和应变能力 另一类是运输系统运营初期过余的储备能力 为适应系统以后的发展阶段在技术改造时期施工预留的储备能力 考虑社会经济长远发展规划的储备能力 运输储备能力是保证系统运营可靠性的重要指标 也是实现运输安全指标 质量指标和效益指标的重要物质条件 第一节交通运输能力的基本概念 按照性质 储备能力可分为通过 通行 能力储备和输送能力储备 通过能力储备是固定设备的能力储备 主要是运输线路上的通过 通行 能力储备 如在铁路双线自动闭塞区段的列车追踪间隔时间中预留一定的缓冲时间 输送能力储备是活动设备的能力储备 如铁路部门 在主要矿山 港口附近建立备用车辆基地 保有一定的备用车辆 在各机务段保有一定的备用机车 以备急需 由于活动设备可以调拨 因此 固定设备的通过能力储备就显得更为重要 在有关文献中 能力储备一般都是指通过能力的储备 第一节交通运输能力的基本概念 能力储备实质上是利用设备冗余或时间冗余提高运输系统可靠性 使运输系统的发展能够适应不断增长的运输需求 规定设备的能力储备 实际上也就是界定运输设备的合理负荷水平 第一节交通运输能力的基本概念 5 能力计算的当量换算每一种运输方式活动设备的种类有很多 如公路运输中的车辆 有小汽车 大客车 小货车 大货车等 每种车型占用道路空间存在很大的区别 因此 在能力计算时 需要对活动设备进行当量换算 即将各种车型换算成一个标准值 如铁路在通过能力计算时 将所有列车换算为标准货车 公路在通行能力计算时 将所有车型换算为标准小汽车或标准小货车 这样 能力的计算具有计量的近似性特点 计算式如下 Ve V PiEi 第一节交通运输能力的基本概念 6 理想计算条件 前提 的假定性 现实状况的复杂性和评价的模糊性运输能力是在一定的设备 交通 控制和环境等理想条件下计算的 这些条件具有假定性 在现实交通行为中 由于情况非常复杂 很难达到这些条件的要求 因此 运输能力的计算和评价具有模糊性 第二节间断流的交通线路能力计算 一 铁路区间通过能力计算方法二 典型道路交叉口通行能力计算方法三 航道通过能力计算方法四 机场跑道通过能力的计算方法 第二节间断流的交通线路能力计算 受交通设施的影响 铁路区间 道路平面交叉口 水运航道以及机场跑道的交通流表现为间断流的特点 下面分别对铁路区间通过能力 道路平面交叉口 水运航道通过能力和机场跑道通过能力的计算方法做简要的介绍 第二节间断流的交通线路能力计算 一 铁路区间通过能力计算方法1 通过能力的概念及影响因素取决于固定设备设置条件的铁路运输能力统称为铁路通过能力 通过能力一般按铁路区段或方向确定 它是在设定类型的机车 车辆和一定的行车组织方法的前提下 以固定设备在单位时间内 通常指一昼夜 能放行通过的标准重量的最大列车数或列车对数来表示的 第二节间断流的交通线路能力计算 通过能力在一定程度上取决于铁路职工的协同动作和铁路固定设备 机车车辆的合理运用 因此 通过能力并不是一成不变的 它随着技术设备和行车组织方法的改善而提高 计算铁路通过能力的目的 就在于能够胸中有数地安排运输生产 保证铁路运输适应国民经济不断发展和人民生活不断提高的需要 第二节间断流的交通线路能力计算 决定铁路区段通过能力的固定技术设备及主要因素有 1 区间 2 车站 3 机务段设备和整备设备 4 给水设备 5 电气化铁路的供电设备根据以上固定设备计算出来的通过能力 可能是各不相同的 其中能力最薄弱的设备限制了整个区段的能力 该能力即为该区段的最终通过能力 第二节间断流的交通线路能力计算 在铁路实际工作中 通常又把通过能力分为三个不同的概念 即设计通过能力 现有通过能力和需要通过能力 预计新线修建以后或现有铁路技术改造以后 铁路区段固定设备所能达到的能力 称为设计通过能力 在现有固走设备 现行的行车组织方法和现有的运输组织水平的条件下 铁路区段可能达到的能力 称为现有通过能力 在一定时期内 为了适应国家建设和人民生活的需要 铁路区段所应具备的能力 称为需要通过能力 第二节间断流的交通线路能力计算 2 计算平行运行图通过能力的基本原理在平行运行图上 同一区间内同方向列车的运行速度都是相同的 并且上下行方向列车在同一车站上都采取相同的交会方式 从这种平行运行图上可以看出 任何一个区间的列车运行线 总是以同样的铺画方式一组一组地反复排列着 这种一组列车占用区间的时间 称为运行图周期 第二节间断流的交通线路能力计算 不同类型的运行图周期 在这些不同类型的运行图周期里 所包含的上下行列车数可能是不同的 第二节间断流的交通线路能力计算 为了计算一定类型运行图的区间通过能力 首先必须确定一昼夜可用于列车运行的时间内 一个区间可以铺画多少个运行图周期 然后再乘以该类型运行图周期内所包含的列车对数或列数 再乘以该区间通过能力的有效度系数 它可用下列一般公式表示之 第二节间断流的交通线路能力计算 第二节间断流的交通线路能力计算 第二节间断流的交通线路能力计算 3 以非平行运行图扣除系数计算铁路区间通过能力的方法采用平行运行图可以达到最大的通过能力 但这种运行图只在能力特别紧张的特殊情况下采用 在通常情况下 采用的是非平行运行图 在非平行运行图上 铺画有速度较高的旅客列车和快运货物列车 也有一般货物列车 以及停站次数较多和停站时间较长的摘挂列车等 第二节间断流的交通线路能力计算 非平行运行图的通过能力 是指在旅客列车数量及其铺画位置既定的条件下 该区段一昼夜内所能通过的货物列车和旅客列车对数 或列数 在一般情况下 铁路上开行的旅客列车和快运货物列车数远比一般货物列车数少 在运行图上只占一小部分 而运行图的大部分仍具有平行运行图的特征 因此 在计算非平行运行图的通过能力时 仍可以利用平行运行图所具有的明显的规律性 先确定平行运行图的通过能力 然后根据开行快速列车对货物列车的影响 扣除由于受这种影响而不能开行的货物列车数 以及因开行摘挂列车而减少开行的货物列车数 即可求得非平行运行图的通过能力 第二节间断流的交通线路能力计算 计算非平行运行图通过能力的方法有两种 图解法在运行图上首先铺画旅客列车 然后在旅客列车间隔内 铺画其他货物列车 包括摘挂列车 在运行图上所能最大限度铺画的客货列车总数即为该区段的非平行运行图的通过能力 图解法比较精确 但较烦琐 故只在特殊需要时采用 第二节间断流的交通线路能力计算 分析法根据旅客列车和摘挂列车的扣除系数 可以近似地计算非平行运行图的通过能力 第二节间断流的交通线路能力计算 所谓扣除系数 是指因铺画一对或一列旅客列车 快运货物列车或摘挂列车 须从平行运行图上扣除的货物列车对数或列数 由公式可以看出 分析法的精确性 主要取决于扣除系数数值的规定是否合理 因此 当研究用分析法确定非平行运行图的通过能力时 首先必须研究确定扣除系数的原理 第二节间断流的交通线路能力计算 4 以非平行运行图平均最小列车间隔时间计算铁路区间通过能力的方法以非平行运行图平均最小列车间隔时间计算铁路区间通过能力的方法 是德国铁路采用的区间通过能力的计算方法 第二节间断流的交通线路能力计算 1 计算程序 划分列车种类组 按照列车种类组划分方法 假定某单线区段运行列车可分为旅客列车 摘挂列车和直通货物列车三类 并分别用A B C表示 而某双线区段则需将运行列车划分为A B C D和E五类 确定类别运行列车组数及出现相同运行列车组概率 确定类别运行列车组最小列车间隔时间和平均最小列车间隔时间 确定晚点列车平均进入晚点时间和出现列车进入晚点概率 第二节间断流的交通线路能力计算 查定平均必要列车运行图缓冲时间 确定区间通过能力 第二节间断流的交通线路能力计算 2 平均最小列车间隔时间计算方法的特点将平均最小列车间隔时间计算法与扣除系数加以比较 前者有如下两方面的显著特点 我国铁路现行区间通过能力扣除系数计算法属于静态的确定型的计算方法 它只有在严格 按图行车 设备无故障 工作不中断 列车占用时间均等及运行无延误的条件下才是正确的 但是 上述前提条件很难具备 事实上列车运行过程具有一定的随机性 它是不均衡的 运输流也不是单一的 同类列车占用区间时间也并不完全相同 列车延误 设备故障更是在所难免 第二节间断流的交通线路能力计算 铁路区间通过能力平均最小列车间隔时间计算法 属动态的不确定型的计算方法 它是在分析研究各该区段当前实际列车运行状态的基础上 依据它的列车进入晚点概率 晚点列车平均进入晚点时间和列车种类别平均最小列车间隔时间的取值 按照给定的反映列车运行工作质量水平要求的列车后效晚点时间允许总值等条件 计算区间通过能力的方法 第二节间断流的交通线路能力计算 在这里 列车进入晚点参数和平均最小列车间隔时间都是动态参数 而区间通过能力的计算结果又与给定的列车运行工作质量要求水平密切相关 它随列车运行工作质量要求水平的变化而变化 是一项可按高层决策者 通常指铁道部一级决策者 意愿而改变的不确定值 第二节间断流的交通线路能力计算 铁路区间通过能力平均最小列车间隔时间计算法的动态特征 更能反映铁路区间通过能力的客观计算条件和实际运用条件 而区间通过能力计算数值的不确定性特征 可借以确切地反映运输市场的客观要求 从而可增强铁路运输对市场需求的适应程度 第二节间断流的交通线路能力计算 铁路区间通过能力扣除系数计算法是以最大限度地发挥铁路运输设备潜能为理论依据所建立的方法 它的计算结果表现为在理想条件下 铁路区间的最大通过能力 若按这一通过能力条件编制列车运行图 列车运行图将成为没有调整余地 无应变能力的刚性运行图 显然 在实际工作中刚性运行图是难以实施的 因而 这一区间通过能力除特定的个别高峰小时外 也是无法实现的 第二节间断流的交通线路能力计算 铁路区间通过能力平均最小列车间隔时间计算法是以排队论为理论基础 以保证实现一定列车运行工作质量要求为决策依据所建立的方法 它的计算结果表现为在一定主客观条件下可实现的区间通过能力 在这一计算方法中 引入了列车运行图缓冲时间的概念 很显然 带有必要缓冲时间的运行图是具有一定调整余地 有一定应变能力的柔性运行图 是可以在实际工作中实施的运行图 第二节间断流的交通线路能力计算 二 典型道路交叉口通行能力计算方法根据有无信号灯控制 道路平面交叉口分为无信号控制交叉口和信号控制交叉口两种 一 无信号控制交叉口通行能力1 行车规定在无信号灯控制的交叉口上 我国未采取其他交通管理措施 按照惯例 主要道路上的车辆 优先通行 通过路口不用停车 一直通过 沿次要道路行驶的车辆 让主要道路上的车辆先行 寻找机会 穿越主要道路上车流的空档 通过路口 第二节间断流的交通线路能力计算 主要道路上能够通过的车辆多少 按路段计算 次要道路上能够通过多少车辆 受下列因素影响 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 第二节间断流的交通线路能力计算 无信号控制交叉口的通行能力 等于主要道路上的交通量加上次要道路上车辆穿越空档能通过的车辆数 若主要道路上的车流已经饱和 则次要道路上的车辆一辆也通不过 因此 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 事实上 在无信号交叉口 主要道路上的交通量不大 车辆呈随机到达 有一定空档供次要道路的车辆穿越 相交车流无过大阻滞 否则 需加设信号灯 分配行驶权 第二节间断流的交通线路能力计算 2 交通流向分析在无信号交叉口 次要道路上的车流 每一流向都面临与之发生冲突的交通流 如图所示 第二节间断流的交通线路能力计算 3 穿越间隙可穿越间隙大小与次要道路上的车流通过交叉口的状态有关系 若在进口停车等候 则所需间隙时间为7 9s 若驶近路口降速待机 则所需间隙时间为6 8s 此外 应当说与穿越车流的流向有关系 第二节间断流的交通线路能力计算 4 计算公式假设 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 当间隙大于临界间隙时 次要道路上车辆方可穿越 次要道路上车辆跟驰行驶时的车头时距 按可穿越间隙理论 推算出次要道路上的车辆每小时能穿越主要道路车流的数量为 第二节间断流的交通线路能力计算 第二节间断流的交通线路能力计算 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 6s 车辆跟驰行驶的车头时距 3s 求次要道路上的车辆可穿越主要道路车流的数量 第二节间断流的交通线路能力计算 二 信号交叉口通行能力中国道路交通管理条例规定 在没有实施多相位信号灯控制的交叉口 绿灯亮时 允许各行驶方向的车辆进入交叉口 红灯亮时 只允许右转车辆沿右转专用车道行进 但不得影响横向道路上直行车辆的正常行驶 黄灯亮时 已越过停车线的车辆继续行驶 通过交叉口 没越过停车线的车居 谕 迪吆蟮群蚵痰啤 第二节间断流的交通线路能力计算 最为典型的交叉口是十字形交叉口 其设计通行能力等于各进口道设计通行能力之和 进口道设计通行能力等于各车道设计通行能力之和 2 进口道设计通行能力前已提及 进口道的设计通行能力等于进口各车道设计通行能力之和 此外 也可根据本进口车辆左 右转比例计算 第二节间断流的交通线路能力计算 例 已知某交叉口设计如图 东西干道一个方向有三条车道 南北支路一个方向有一条车道 信号灯管制交通 信号配时 周期T 120s 绿灯 52s 车种比例大车 小车为2 8 东西方向左转车占该进口交通量的15 右转车占该进口交通量的10 求交叉口的设计通行能力 参考答案3222pcu h 第二节间断流的交通线路能力计算 三 航道通过能力计算方法1 影响航道通过能力的因素航道通过能力是指在一定的船舶技术性能和一定的运行组织方法条件下 一定航道区段在单位时间 昼夜 月 年或航期 内可能通过的货吨或船吨数 它取决于各困难航道的通过能力及其相互影响 航道有天然航道和人工航道两种 影响航道通过能力的因素有很多 它包括航道和船舶的技术性能 经济因素 自然因素以及运行组织方法等方面 第二节间断流的交通线路能力计算 1 航道和船舶的技术性能主要方面包括 天然航道区段通航尺度 深度 宽度 弯曲半径 和人工运河及船闸的尺度与设备 航道通航及枯 中 洪水位的水深 历期的流速 天然航道的航标设置和过滩设备能力 航道困难地段 如急流 浅滩 单行水道 的长度 数量及分布 船舶尺度 长 宽 吃水 船舶和船队的速度 第二节间断流的交通线路能力计算 2 经济因素主要是指航区的客流结构及船舶性能与货物性能的适应情况 3 自然因素是指风 雨 雾等自然气象因素 4 运行组织因素包括所采取的发船方法以及船舶 船队 通过困难地段的方法和驾驶人员的技术水平 上述四个方面的影响因素 前三者属于客观条件 后者主要取决于人的因素 因此 提高管理人员素质 充分发挥人的积极因素 对提高航道通过能力也有重要意义 第二节间断流的交通线路能力计算 2 天然航道通过能力的确定天然航道包括自由行驶区段和受限制区段 困难区段 自由行驶区段是指船舶可以自由对驶和超越的航段 其通过能力一般不受限制 困难区段是指航道狭窄 弯曲半径小 水流急 有险滩暗礁的航段或浅水航段 船舶通过这些航段会受到不同的限制 例如 有的航段船舶不能夜航 有的航段只能单船 船队 行驶 不能对驶和超越 船舶要在统一指挥下顺序地通过 在浅水地段船舶吃水要受限制 不仅如此 如果船舶航行在分布有几个困难地段的航道上 这些限制条件还可能互相制约 因此 某航道区段的通过能力 必须在全面分析各困难地段通过能力的基础上才能确定 第二节间断流的交通线路能力计算 确定天然航道通过能力的方法有计算分析法和图解分析法两种 图解分析法较为方便 其大致步骤为 1 收集和掌握资料 如区段内不同水位时期的禁止夜航地段和禁航时间 单行水道位置和长度 过滩设备 或工作拖船 的有关资料 自然因素资料等 2 确定通过航道区段的航线 航线上营运的标准船型及其负载率指标 船舶的发船方法 3 计算区段内困难区段的通过能力 4 全面分析区段内各困难区段的相互制约关系 确定整个区段的通过能力 第二节间断流的交通线路能力计算 对于单行水道 为了保证船舶 船队 的航行安全 在它的两端没有警戒标志 在警戒线范围内 船舶不得对驶和超越 这段限制距离称为单行水道控制长度 它大于单行水道的实际长度 因为行驶中的船舶 船队 之间必须保持一定的行驶间隔 它的长度由安全管理部门根据航道特点 船舶 船队 尺度 驾驶技术等条件规定 在困难航道分布图上 单行水道的长度用控制长度表示 第二节间断流的交通线路能力计算 通过航道区段的船型很多 为了计算方便起见 可分别按客货船 货船和船队求其平均航速 平均载重量和平均负载率指标 另外 由于内河在不同水位时 上水与下水船舶的载重量和航速都不相同 也需要分别确定 第二节间断流的交通线路能力计算 通过困难区段的发船方法主要有两种 单对发船 上图 和成批对发船 下图 求得昼夜通过通过的各类船舶 船队 的数量及其平均载重量和平均负载率指标后 或知道通过其困难区段的作业程序和作业时间 即可得出某困难地段的昼夜通过能力 各困难区段的通过能力计算出来后 还应检查分析各困难区段的相互制约关系 才能确定出整个区段的通过能力 同时 还要根据历史统计资料 考虑自然气象因素的影响 对通过能力进行必要的修正 第二节间断流的交通线路能力计算 3 人工航道通过能力的确定人工运河及渠化河段 为保证船舶顺利通过航道上的集中水位落差 一般都建有称为通航船闸的箱形水工建筑物 根据沿船闸轴线方向的闸室数 船闸可分为单级船闸 双级船闸和多级船闸 或称单室船闸 双室船闸和多室船闸 根据同一枢纽中布置的船闸数 航闸又可分为单线船闸 双线船闸和多线船闸 通常情况下一个枢纽只布置一个船闸 单线船闸 且多为单室船闸 第二节间断流的交通线路能力计算 船舶通过船闸要受到一定限制 不能自由行驶 这就是说人工航道的通过能力主要取决于船闸的通过能力 因此 要确定人工航道的通过能力 首先要研究船舶通过船闸的作业程序和各项作业所需的时间 各项作业时间的总和 即为船舶通过船闸的时间 船舶通过单室船闸的作业及其作业程序如表3 2 2所示 第二节间断流的交通线路能力计算 要确定船闸的通过能力 除了应先计算出通过船闸的作业时间外 还应计算同向过闸的间隔时间 而同向过闸的间隔时间 与船舶通过船闸的方法有关 因此 还必须先决定船舶通过船闸的方法 船舶通过船闸的方法有单对通过 图3 2 7 和成批对发通过 图3 2 8 两种 第二节间断流的交通线路能力计算 最后根据确定的通过方法 并分配好各类船舶的过闸次数 确定出每闸通过的船吨数或平均船吨数以及负载率指标或平均负载率指标 即可按相应公式计算出以货吨表示的通过能力 第二节间断流的交通线路能力计算 四 机场跑道通过能力的计算方法1 跑道通过能力的影响因素跑道通过能力一般是指在一段规定的时间内 通常为1h 当要求连续服务时 一个跑道体系所能承担的最大飞机架次 它等于服务的所有飞机加权平均服务时间的倒数 例如 加权平均服务时间为60s 则跑道容量为每60s一个架次 或每小时60架次 在这里 将进近航道同跑道一起视作为一个跑道体系 并将空中的间隔时间或占用跑道时间中的较大值 作为跑道服务时间 第二节间断流的交通线路能力计算 跑道通过能力受下列因素的影响 1 飞机组合情况 通常按飞机的进近速度把飞机划分为若干级 2 各级飞机的进近速度 3 从进入点至跑道入口的共用进近航道长度 4 最小空中交通时间间隔规划 如果没有规划可循 则为实际观察的时间间隔 5 到达进入点时间误差和共用进近航道的速度误差 6 允许最小时间间隔偏差的规定概率 7 组合中各级飞机的平均占用跑道时间以及这些平均时间离差的大小 第二节间断流的交通线路能力计算 2020 3 16 104 可编辑 3 混合作业形式的跑道通过能力计算混合作业的形式以下列四条作业规则为基础 1 到达优先于离去 2 在一个时间内只有一架飞机能占用跑道 3 如将要到达的飞机离跑道入口小于mile 在仪表飞机规则情况下通常为2mi1e 则离去的飞机不能放行 4 连续离去的最小时间间隔等于离去服务时间 第二节间断流的交通线路能力计算 第三节连续流的交通线路能力 一 影响道路通行能力的主要因素二 道路路段通行能力的计算原理三 道路服务水平四 通行能力和服务水平的作用 公路路段 城市道路路段上运行的车辆表现为连续流的特点 下面介绍连续流交通线路的通行能力计算原理和方法 第三节连续流的交通线路能力 一 影响道路通行能力的主要因素影响道路通行能力的主要因素有车道宽度 侧向余宽宽 纵坡 视距 沿途条件以及交通条件等 另外 路面使用质量尤其是不平整度对通行能力有较大的影响 气候尤其是雨 雪 雾以及台风等对通行能力有时也有较大的影响 但路面使用质量及气候的影响程度变化范围很大 且不易用数字具体表示 故在主要影响因素中没有涉及路面使用质量及气候这两种影响因素 通行能力和服务水平的各种关系及参数值均是在路面使用质量良好及气候正常情况下得出的 第三节连续流的交通线路能力 对道路通行能力的计算 需要按照以下方面分别计算 1 控制进入的公路基本路段通行能力 2 匝道通行能力 3 交织区段通行能力 4 混合交通双车道一般公路路段通行能力 5 城市道路路段通行能力 6 道路平面交叉口通行能力 7 自行车道 第三节连续流的交通线路能力 二 道路路段通行能力的计算原理美国 道路通行能力手册 中根据通行能力的性质和使用要求 将其分为基本通行能力 可能通行能力和设计通行能力三种 第三节连续流的交通线路能力 1 基本通行能力基本通行能力是指道路组成部分在理想的道路 交通 控制和环境条件下 该组成部分一条车道或一车行道的均匀段上或一横断面上 不论服务水平如何 1h所能通过标准车辆的最大辆数 理想交通条件是指道路上单一小客车行驶 车头间隔能保持以设计车速行驶所要求的最小车头间隔 无混合车种和行人干扰 衡量的一般标准是指车道宽度大于3 50m 侧向余宽大于1 75m 无纵坡 线型好 有足够视距 能满足设计车速要求 无街道化干扰 第三节连续流的交通线路能力 基本通行能力又称为理论通行能力 设车流为单一标准车型的连续流 其行驶车速为 km h 与之相适应的最小车头间距为 m 和最小车头时距为 m 则基本通行能力为 第三节连续流的交通线路能力 2 可能通行能力可能通行能力是指一已知公路的一组成部分在实际或预测的道路 交通 控制及环境条件下 该组成部分一条车道或一车行道对上述诸条件有代表性的均匀段上或一横断面上 不论服务水平如何 1h所能通过的车辆 在混合交通公路上为标准汽车 的最大辆数 由于通常道路和交通条件与理想的道路和交通条件有较大的差距 所以可能通行能力是以基本通行能力为基础 考虑到实际的道路和交通状况 确定其修正系数 再以此修正系数乘以基本通行能力 即得实际道路 交通与一定环境条件下的可能通行能力 第三节连续流的交通线路能力 1 道路条件修正系数道路条件影响通行能力的因素很多 不可能一一修正 只能选择影响大的主要方面予以修正 包括下述5种修正系数 车道宽度修正系数根据国外堆道路宽度影响通行能力的实际观测认为 当车道宽度达到某一数值时 其通过量达到理论上得最大值 当车道宽度小于该值时 则通过能力降低 第三节连续流的交通线路能力 侧向净宽修正系数侧向净宽是指车道外边缘至路侧障碍物 护墙 桥栏 挡墙 灯柱 临时停放的车辆等 的横向距离 当侧向净宽小于理想条件的数值时 会使驾驶员产生不安全感 驾驶车辆偏向路中行驶 致使边车道无法利用 这意味着减小车道宽度 影响通行能力 第三节连续流的交通线路能力 第三节连续流的交通线路能力 大型车修正系数载货汽车 公共汽车等大型车辆在道路上占有面积大 当因上坡而减速行驶时 将影响道路的通行能力 当坡度大和纵坡长时 影响尤为严重 国外均以小汽车为标准车型 由于小汽车后备功率大 当纵坡小于7 时 车速降低很少 因而可不予修正 美国的修正方法有两种 一是当量法 将先将1辆大型车换算成与此相当的小轿车数量 称此换算值为大型车对小轿车的换算系数 或称小轿车的当量值 再将换算系数代入公式 3 3 4 中 得大型车修正系数 亦称大型车混入率修正系数 另一种方法是采用上坡时的最大车流量与平坡的最大车流量进行对比的百分数来表示 这样查得的百分数即为大型车修正系数 第三节连续流的交通线路能力 视距修正系数道路线形的几何要素应满足设计车速的条件 但由于客观原因视距不足 往往不能满足行车要求 特别是超车的要求 据美国有关方面研究 在超车视距小于450m 1500ft 的路段 如平曲线或竖曲线路段 可按其占道路全长的百分数进行修正 视距不足的路段越长 则其影响越大 视距不足的修正只适用于双车道道路 第三节连续流的交通线路能力 沿途条件修正系数沿途条件是指道路两旁街道化 由于道路两侧有建筑物 常产生行人和非机动车流对汽车的干扰 从而迫使汽车降速和通行能力降低 因此 需要对不限制出入的公路的计算通行能力进行修正 限制出入的公路无修正必要 对沿途条件的修正 在定量上未能较好解决时 用沿途街道化的程度来反映修正系数 但这种修正不包括交叉所造成的直接影响 凡有交叉口的以交叉口的通行能力为准 第三节连续流的交通线路能力 2 交通条件修正系数鉴于交通条件极其复杂 仅取车辆组成作为主要修正系数来考虑 特别是混合交通情况 车种繁多 它们不仅多占道路面积 且因车速各自不同 相互间干扰尤其严重 严重影响通行能力 日本 道路技术标准 中的载货车混入时的通行能力修正系数 即是交通条件修正系数的一个体现 也就是大型车混入率修正系数 第三节连续流的交通线路能力 3 设计通行能力设计通行能力是指一设计中的公路的一组成部分在预测的道路 交通 控制及环境条件下 该组成部分一条车道或一车行道对上述诸条件有代表性的均匀段上或一横断面上 在所选用的设计服务水平下 1h所能通过的车辆 在混合交通公路上为标准汽车 的最大辆数 第三节连续流的交通线路能力 设计通行能力是道路根据使用要求的不同 按不同服务水乎条件下所具有的通行能力 也就是要求道路所承担的服务交通量 作为道路规划和设计的依据 只要确定道路的可能通行能力 再乘以给定服务水平的服务交通量与通行能力之比 就得到设计通行能力 即 第三节连续流的交通线路能力 当在一个方向上的车行道有两条或多于两条时 因车辆经常由外侧车道转入内侧车道或由内侧车道驶出通过外侧车道 这种车道转移可能影响正常行驶的汽车 主要是外侧车道受干扰最大 故处于不同位置的车行道所受干扰不同 受影响的程度也不同 通常以靠近路中线或中央分隔带的车行道为第一条车行道 其通过能力为1 即100 第二条车行道的通行能力为第一条车道的0 8 0 9 第三条车道的通行能力则为0 65 0 8 第四条车道的通行能力则为0 5 0 65 第三节连续流的交通线路能力 第三节连续流的交通线路能力 三 道路服务水平道路通行能力的分析计算离不开交通运行质量 因此通行能力的分析计算必须与服务水平的分析计算一起进行 1 道路服务水平的定义及划分服务水平是在各种交通量条件下 在给定车道或行车道上发生的各种行驶状态的无数组合中 评价某一状态时的速度与旅行时间 交通中断 行动的自由 安全性 行车的舒适性和行车费用等多种因素影响的定性尺度 服务水平反映了道路可向使用者所能提供的综合效果 第三节连续流的交通线路能力 服务水平所描述的范围是从驾驶员可自由选择行驶车速的最高服务水平起 直至路上车辆拥塞 迫使驾驶人不得不停停开开的最低服务水平为止的各种运行条件 所以 服务水平的高低可以反映出一定的条件下 道路上的不同车流状态和与之相应的通行能力以及驾驶人驾车的自由程度 在达到基本通行能力 或可能通行能力 之前 交通量愈大 则交通密度也愈大 而车速愈低 运行质量也愈低 即服务水平愈低 达到基本通行能力 或可能通行能力 之后 则交通量不可能再增加 而是运行质量愈低交通量也愈低 但交通密度仍愈大 直至车速及交通量均下降至零为止 第三节连续流的交通线路能力 美国的HCM将道路服务水平分为A B C D E F六个服务等级 其中A级代表车流运行条件最佳 而F级则是最差的运行条件 服务水平A 交通量很小 交通流为自由流 使用者不受或基本不受交通流中其他车辆的影响 有非常高的自由度来选择所期望的速度和进行驾驶 为驾驶员和乘客提供的舒适便利程度极高 服务水平B 交通量较前增加 交通在稳定流范围内的较好部分 在交通流中 开始易受其他车辆的影响 选择速度的自由度相对来说还不受影响 但驾驶自由度比服务水平A稍有下降 由于其他车辆开始对少数驾驶员的驾驶行为产生影响 因此所提供的舒适和便利程度较服务水平A低一些 第三节连续流的交通线路能力 服务水平C 交通量大于服务水平B 交通处在稳定流范围的中间部分 但车辆间的相互影响变得大起来 选择速度受到其他车辆的影响 驾驶时需相当留心部分其他车辆 舒适和便利程度有明显下降 服务水平D 交通量又增大 交通处在稳定交通流范围的较差部分 速度和驾驶自由度受到严格约束 舒适和便利程度低下 当接近这一服务水平下限时 交通量有少量增加就会在运行方面出现问题 第三节连续流的交通线路能力 服务水平E 此服务水平的交通常处于不稳定流范围 接近或达到水平最大交通量时 交通量有小的增加 或交通流内部有小的扰动就将产生大的运行问题 甚至发生交通中断 此水平内所有车速降到一个低的但相对均匀的值 驾驶员受到的挫折通常是大的 此服务水平下的最大交通量即为基本通行能力 理想条件下 或可能通行能力 具体公路 服务水平F 交通处于强制流状态 车辆经常排成队 跟着前面的车辆停停走走 极不稳定 在此服务水平中 交通量与速度同时由大变小 直到零为止 而交通密度则随交通量的减少而增大 第三节连续流的交通线路能力 选择服务水平的主要指标 需根据不同形式公路车辆运行规律的差异 采取不同的指标 通常混合交通双车道公路车辆不成队列行驶 快车与慢车的横向行驶位置各不相同 常常互相交错 因此只能用平均运行速度和车辆延误作为衡量服务质量的主要指标 对于高速公路和一级公路来说 仅以运行速度作为衡量服务水平的指标是不够的 还必须考虑车辆间相互靠近的程度即车头间距的大小 只有当车头间距达到一定程度后 才不会影响司机自由选择车速 因此 从车辆特征出发 宜选用车流密度 平均运行速度和交通流状态 V C比 作为高速公路 一级公路衡量服务水平的主要指标 第三节连续流的交通线路能力 2 服务流量最大服务流量是指在理想的道路条件和交通条件下 通过道路某断面保持某级服务水平的最大交通量 它是每一级服务水平的最大 流量 值 这样就有效地规定了对应于不同等级服务水平之间的交通流量的界限值 除强制流或间断阻塞流的F级服务水平外 HCM提出公路分5个服务流量 它们多与每一级服务水平相对应 从A级到E级 服务流量是最大服务流量考虑客观条件 如车道宽度 侧向净空 大型车混入率等因素 影响 通过修正后的交通流量 第三节连续流的交通线路能力 设计通行能力则是实际可以接受的通行能力 或服务流量 它是基于考虑服务水平要求 并按照经济 安全等因素加以确定的 用以作为道路规划和设计的标准 不同的公路规划等级有相应的服务系数 常用V C表示 日本 道路技术标准 指出 规划及设计道路所用的交通规划等级分为 级 其服务系数V C参见下表 第三节连续流的交通线路能力 3 有效量度为了清楚地表述服务水平的概念 对每种交通设施采用最能说明其运行质量的一项或几项运行参数来确定服务水平 HCM给出了如下说明 尽管服务水平的概念试图对运行条件提出一个较大范围 但因数据收集和有效性的限制 所以把以每种设施类型看作运行参数的整个范围是不切实际的 HCM提出了有效度量概念 对于不同的设施类型 提出不同的有效度量 下表是1994年版HCM中所确定的有效度量指标 第三节连续流的交通线路能力 4 我国道路服务水平定性描述根据实际观测分析并综合考虑美国