公路通行能力

第一节概述第二节交通流要素第三节公路通行能力 第一节概述 一 定义二 公路设施的分类 一 定义 公路通行能力或称公路容量是指在通常的道路 交通条件和人为度量标准下 在一定的时间段内道路某断面可以通过的最大车辆数道路条件是指公路的几何特征 包括每个方向的车道数 车道的宽度和路肩的宽度 侧向净空 设计速度以及平面和纵面线形交通条件涉及使用该道路的交通流特性 他是指交通流中车辆组成 车道分布 交通量的变化 交通管理和交通控制方式等 通行能力分成以下三种 基本通行能力容许通行能力设计通行能力 二 公路设施的分类 非间断交通流设施不在交通流外部引起流量中断间断交通流设施有引起交通流周期性中断的固定因素 这些因素包括交通信号 停车标志和其他类型的管制设备 不管交通量多少 这些设备都引起交通周期性停止 第二节交通流要素 一 速度二 交通量和流率三 交通密度 一 速度 速度是每公里行程时间的倒数 是车辆在路段上运行效率的简单度量指标 一般采用的速度指标是平均行程速度 平均行程速度与平均行驶速度区别 距离除以通过此距离的平均行驶时间 平均行驶时间只包括车辆处于运动中的时间 二 交通量和流率 交通量是指单位时间内通过一条车道或道路某一点或某一段面的车辆总数 可用下式表示 三 交通密度 交通密度是单位长度路段上 一个车道某一瞬时的车辆数 四 速度流量和密度的关系 1 速度 密度关系道路上行驶的车辆增多 车速就会降低2 流量 密度关系3 流量 速度关系 第三节公路通行能力 基本通行能力容许通行能力设计通行能力 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 基本通行能力又称为理论通行能力 如图所示 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 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 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对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 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 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 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 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 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 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 4 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 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 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 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 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 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 根据实际观测分析并综合考虑美国 日本的分级标准 从便于公路规划设计 使用方便 可操作性强的原则出发 以区分稳定流和不稳定流为基本条件 将服务水平划分为一 二 三 四共四个等级 一级服务水平相当于美国公路服务水平的A级到B级 二级服务水平相当于美国C级 三级服务水平相当于美国D级 四级服务水平大致相当于美国公路E级到F级 一级服务水平为自由车流 车辆的驾驶自由度高 道路使用者不受车流中其他使用者的影响 可自由选择车速 平均车头时距比较大 但是车道利用率较低 如果道路是交通干路 并且长期处于这个水平 从近期状况讲 道路等级是偏高的 二级服务水平的交通流还比较稳定 如果不发生意外交通事故 一般不会出现阻塞现象 车道利用率是道路所能承受最大交通的中等水平 并且车辆被动延误是司机还可以忍受的 如果交通流长期处于该水平 说明道路等级是比较适当的 三级服务水平的交通流已经显得很拥挤 且不稳定 当流率未超过道路通行能力时 尽管车道利用率很高 但刹车频繁度 停车次数及被动延误均超过了道路使用者所能忍受的程度 若交通长期处于该水平 需要加强交通管理 防止发生事故 同时从长远角度出发 需要改造并提高道路等级以提高疏导交通的能力 四级服务水平的交通流基本处于阻塞断流状态 必须采取果断措施对现有道路进行改造 提高道路通行能力以满足交通正常运行的要求 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 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 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 第二节间断流的交通线路能力计算 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 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 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 第三章公路运输设施 第一节公路运输设施第二节公路交通控制与管理 第一节公路运输设施 一 公路分级和设计准则公路是连接城市 乡村 主要供汽车行驶的具备一定技术条件和设施的公路根据公路的作用及使用性质 可划分为 国家干线公路 省级干线公路 县级干线公路 乡级公路以及专用公路 根据所适应的交通量水平则分为五个等级 高速 一级二级三级和四级公路 三 公路的主要结构物 路基和路面 1 路基路基是指路面下的土基 是公路的重要组成部分 2 路面在路基表面上用各种不同材料分层铺筑而成的结构物 使车辆在其上以一定的速度安全舒适的行驶 2 路面结构组成 路面结构一般由面层 基层与垫层组成 3 路肩和路面排水路肩是位于行车道外缘至路基边缘的部分 它与行车道连接在一起 作为路面的侧向支撑 可供紧急情况下停车或堆放养路材料使用 并为设置安全护栏提供侧向净空 第二节公路交通控制与管理 一 交通管理二 交通控制设备交通控制设备主要有交通标志 路面标线和交通信号三类 他们的功能主要是对车辆 驾驶员以及行人起控制 警告 和诱导作用1 交通标志交通标志就是把交通指示 交通警告 交通禁令和指路等交通管理和控制用文字 图形或符号形象化的标示出来 设置于路侧或公路上方的交通控制设施 警告标志举例禁令标志指路标志指示标志 警告标志 十字型交叉口 T形交叉口 向左急转弯 向右急转弯 反向弯路 连续弯路 双向交通 注意行人 新标准增加9种警告标志 禁令标