第五章-道路通行能力...ppt

第五章道路通行能力,通行能力是交通设施的一种功能。通行能力分析的主要目的是测定某交通设施能容纳的最大交通量。51道路通行能力和服务水平52道路路段通行能力53交织区与匝道的通行能力54高速公路与匝道连接处通行能力55平面交叉口的通行能力56自行车道的通行能力,51道路通行能力和服务水平,通行能力主要反映了道路服务的数量或负荷能力；服务水平主要反映了道路服务的质量或满意程度。一、通行能力概述二、道路服务水平概述,一.道路通行能力概述,目的：是求得在不同运行质量情况下1h所能通行的最交通量，亦即可求得在指定的交通运行质量条件下所能承担交通的能力。（一）基本概念（二）影响因素（三）道路通行能力的影响因素（四）道路通行能力的类别,（一）基本概念,通行能力：是指在一定的条件下，单位时间内，任何车辆能合理地期望通过道路某一断面或均匀路段，所能达到的最大车流量。1、种类基本通行能力：是指公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。可能通行能力：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。,设计通行能力：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。2.计算通行能力的时间单位、交通量和交通流率由于时间单位愈大，交通不均匀性亦愈大，就愈不能很好反应交通量与运行质量之间的关系。因此，通常是以小时为单位来计算通行能力和设计交通量。我国现阶段仍用小时交通量而不用交通流率。,3.车辆换算系数和换算交通量(1)车辆换算系数在分析计算通行能力和服务水平时，需要将标准汽车交通量与实际或预测的交通组成中各类车辆交通量进行换算，需要用到车辆换算系数。此系数的定义是：在通行能力方面某类车辆一辆等于标准车辆的辆数。(2)换算交通量也称为当量交通量。是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。式中：Ve当量交通量；V未经换算的总交通量；Pi第i类车交通量占总交通量的百分比；Ei第i类车的车辆换算系数。,4.需分别进行通行能力和服务水平分析的公路组成部分(1)高速公路（控制进入）的基本路段；(2)不控制进入的汽车多车道公路路段；(3)不控制进入的汽车双车道公路路段；(4)混合交通双车道公路路段；(5)匝道，包括匝道主线连接部分；(6)交织区；(7)信号控制的平面交叉；(8)市区及近郊干线道路。,（二）影响因素,(1)道路条件是指公路的几何特征（车道数、车道、路肩、中央带等的宽度，侧向净宽，设计速度及平、纵线形和视距等）。(2)交通条件是指交通特征（交通流中的交通组成、交通量、不同车道中的交通量分布、上下行方向的交通量分布）。(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划。(4)环境条件指横向干扰程度以及交通秩序等。(5)气候条件指风、雨、雪、雾等恶劣天气(6)规定运行条件指计算通行能力的限制条件,（三）道路通行能力的作用,1、确定新建道路的等级、性质、主要技术指标和线形几何要素；2、确定现有道路系统或某一路段所存在的问题，针对问题提出改进方案和措施，为道路改建和改善提供依据；3、作为交通枢纽的规划、设计及交通设施配置的依据；4、道路进行能力可以作为铁路、公路、水运、空运等各种方式的方案比选与采用的依据；5、根据道路某一路段通行能力的估算，路况及交通状况分析，可以提出某一地段线形改善的方案；6、为制定交通组织、交通疏导、交通引导、交通量均衡、交通总量控制和综合治理等交通系统管理方案提供依据。7、为制定交通管理、交通控制方案，以及交通渠化、信号配时优化方案设计及选择等提供依据。,（四）道路通行能力的类别,二.道路服务水平概述,（一）服务水平概念（LevelofService,LOS）服务水平是交通流中车辆运行的以及驾驶员和乘客所感受的质量量度。亦即公路在某种交通条件下所提供运行服务的质量水平。（二）道路服务水平的分级,（一）服务水平概念,服务水平是指道路使用者在一定的交通状态中，从行车速度、舒适、方便、经济和安全等方面所能得到的服务程度。服务水平的实质是描述车流之间的运行条件及其驾驶员和乘客感觉的一种质量测定标准。不同的服务水平允许通过的交通量不同，称之为服务率或服务交通量。服务水平的评价指标由多项定性或定量的指标组成。然而，由于实际确定服务等级时，难以全面考虑和综合以上诸多因素，往往用某几个主要指标作为代表。目前确定服务水平的代表评价指标。,服务交通量（服务流率）,指在通常的道路条件、交通条件和管制条件下，并保持规定的服务水平时，道路的某一断面或均匀路段，在单位时间内所能通过的最大小时交通量。服务等级高的道路车速快，延误少，驾驶员开车的自由度大，舒适与安全性好，但其相应的服务交通量就小；反之，允许的服务交通量大，则服务水平低。,服务水平的评价指标,1）行车速度和行程时间；2）车辆行驶时的自由程度（通畅性）；3）交通堵塞或受干扰的程度，以及行车延误和每公里停车次数等；4）行车安全性（事故率和经济损失等）；5）行车的舒适性和乘客满意的程度；6）最大密度（每车道每范围内车辆的最大密度）；7）经济性（行驶费用）。,确定服务水平的评价指标,（二）道路服务水平分级,1.道路服务水平定义服务水平亦称服务等级，是用来衡量道路为驾驶员、乘客所提供的服务质量，其质量可以从自由运行、高速、舒适、方便、完全满意的最高水平到拥挤、受阻、走走停停、难以忍受的最低水平。2.道路服务水平划分标准服务分级各国划分不一，一般根据本国道路交通的具体条件划分为36个服务等级。我国分为四级服务水平（表5-1、表5-2、表5-3）；美国分六级服务水平（表5-4）；日本分三个等级（表5-5）。,表5-1高速公路服务水平分级,表5-2一级公路服务水平分级,表5-3双车道公路服务水平分级,我国公路服务水平现分为四级：一级相当于美国的A、B两级；二、三级分别相当于美国的C级及D级；四级相当于美国的E、F两级。3.最大服务交通量每一服务水平有其服务质量的范围。4.公路设计采用的服务水平等级高速公路基本路段、匝道主线连接处、交织区均采用二级服务水平。不控制进入的汽车多车道公路路段在平原微丘的地区采用二级服务水平，在重丘山岭地形及在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。,我国的四级服务水平状态描述,一级服务水平：交通量小，车辆行驶速度高、驾驶员能自由功或较自由地选择行车速度，行驶车辆不受基本不受交通流中其他车辆的影响，交通流处于自由流状态，被动延误少，为驾驶员和乘客提供的舒适便利程度高；二级服务水平：行驶车辆受别的车辆或行人的干扰较大，驾驶员选择速度的自由度受到一定限制，交通流状态处于稳定流的中间范围。到二级服务水平下限时，车辆间的相互干扰较大，开始出现车队，被动延误增加，为使用者提供的舒适便利程度下降；,我国的四级服务水平状态描述,三级服务水平：驾驶员选择车辆运行速度的自由度受到很大限制，行驶车辆受别的车辆或行人的干扰很大，交通流处于稳定流的下半部分，并已接近不稳定流范围。这时交通量稍有增加，就会出现交通拥挤，服务水平显著下降。到三级服务水平下限时所受的限制已到驾驶员所允许最低限度，但可通行的交通量尚未达到最大值。四级服务水平：行驶车辆受别的车辆或行人的干扰非常大，交通流处于不稳定流状态，靠近下限时，每小时可通行的交通量达到最大值，驾驶员已无自由选择速度的余地，车速降到一个低的但相对均匀值。这时交通量稍有增加或交通流出现小的扰动，就会出现交通拥挤，服务水平显著下降。这时交通流变成强制状态，能通过的交通量很不稳定，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。,美国的六级服务水平状态描述,A级：交通量很小，交通为自由流，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。B级：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。C级：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。,D级：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。E级：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，驾驶自由度极低，舒适和便利程度也非常低，驾驶员受到的挫折通常是大的。此服务水平下限时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）。F级：交通处于强制状态，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。,美国道路设施服务水平标准,52道路路段通行能力,按照交通流运行特性的变化，可将快速路、高速公路分为基本路段，交织区和匝道及通道连接点三个部分。按道路结构物造型分为路段交叉口和匝道，按车辆运行形态不同有分流、合流、交织与交叉等，公路技术标准和惯例均按基本路段、交织、匝道和连接处四个部分，城市则按路段和路口两部分进行分析。基本路段：指道路不受匝道立交及附近合流、分流、交织、交叉影响的路段，是道路的主干和重要组成部分。一、理论通行能力二、实际通行能力三、规划设计通行能力,一、理论通行能力,理论通行能力：道路与交通处于理想条件下，每一条车道（或道路）在单位时间内能够通过的最大交通量。理论通行能力计算的最大交通量公式：N最大=(辆/h)式中：l0=l反+l制+l安+l车=+l安+l车(m)v：行车速度(km/h)；t0：车头最小时距(t)；l0：车头最小间距(m)；l反：驾驶员在反应时间内车辆行驶的距离(m)；l制：车辆制动距离(m)；l安：车辆间的安全距离(m)；l车：车辆平均长度(m)。,理想条件,1、理想道路条件车道宽度不小于3.65米（我国公路则定为3.75m），路旁侧向余宽不小于1.75米，纵坡平缓并有足够的行车视距、良好的平面线形和路面状况。2、理想交通条件车流组成为单一的标准型汽车，在一条车道上，以相同的速度连续行驶，车辆之间均保持与车速相适应的最小安全车头间隔，且流向分配均衡，无任何方向干扰。,二、实际通行能力,实际通行能力是在实际的道路和交通条件下，单位时间内通过道路的最大可能交通量。（一）概述（二）影响通行能力的修正系数影响通行能力的修正系数主要是道路条件修正系数和交通条件修正系数1、道路条件的修正系数2、交通条件的修正系数例5-1、例5-2,（一）概述,计算可能通行能力是以理论通行能力为基础，考虑到实际的地形、道路和交通状况，确定其修正系数，再以此修正系数乘以前述的理论通行能力，即得实际道路、交通在一定环境条件下的可能通行能力。影响通行能力的因素很多，不能一一列出修正，只能选择其影响大的主要因素予以修正：一般公路通行能力的修正，主要考虑行车道宽度、方向分布、横向干扰、交通组成四项；高速公路通行能力的修正只考虑行车道宽度、左侧路肩宽度与交通组成。,1、道路条件的修正系数,1）车道宽度修正系数fw2）侧向净空受限的修正系数fcw3）纵坡度修正系数fHV=式中：Pi车型i的交通量占总交通量的比重(%)；Ei车型i的小客车换算系数。4）视距不中修正系数S15)沿途条件修正系数S2,2、交通条件的修正系数,交通条件的修正系数主要是指车辆的组成，特别是混合交通情况下，车辆类型众多，大小不一，占用道路面积不同，性能不同，速度不同，相互干扰大，严重影响了道路的通行能力。为了使不同类型的车辆换算为同一车型，一般根据所占道路面积和行车速度的比值进行换算，亦有用平均车头时距的比值进行换算。,例5-1某一道路上坡坡度为4%，道路长度为3/41mile，载货汽车占交通量的20%，求坡度修正系数。,解：当坡长3/41mile，坡度为4%，载货汽车占20%，查表5-15，得ET=4.5。=0.5882=58.82%,例5-2,某微丘地区四车道高速公路设计车速100km/h，路基宽度26m，其中两侧路肩与路缘带均为0.75m，硬路肩亦各为3m，中央分隔带2m，纵坡为1%，设计小时交通量为小汽车2400辆，大中型汽车480辆，特大汽车70辆。试求该路有无超过其通行能力，其服务水平如何？解：1、进行交通量换算2、方向分布高速公路取50/50，车道公布采用40/60，则得负荷载较重右侧车道Q右=3600/260%=1080(辆/h)3、求算实际条件下通行能力4、服务水平判别计算负荷度：Q/C=1080/1600=0.67，查表5-1，得知二级V/C=0.68，故其服务水平为二级。,1、进行交通量换算,按表5-19不同纵坡与交通量其换算系数不同。大中型车480，纵坡为1%，换算系数ET在1.5与2.8之间，经内插，ET大=2.124；特大汽车70辆，纵坡为1%，换算系数ET在2与9之间，经内插，ET特=2.490。则当量交通量=2400+4802.124+702.490=3593(辆/h)，取3600(辆/h),3、求算实际条件下通行能力,由5-1得知V=100km/h，基本通行能力C0=2200，查修正系数fw、fsw、fHV：fw因车道宽3.75，故为1；fsw因为硬肩宽度3m亦为1；PT大=4802.124/3600=28.3%，PT特=702.490/3600=4.6%fHV=0.721实际通行能力：C实=C0fwfswfHV=2200110.721=1586(辆/h)，取1600(辆/h)。可以通过。,三、规划设计通行能力,设计通行能力是由不同服务水平规定条件下的通行能力，也就是要求道路所承担的服务交通量，通常作为道路规划和设计的依据。C规划（设计）=C0,一.双车道一般公路路段车流运行特性,1概述在双车道一般公路上，汽车超车时，必须进入对向车道行驶若干距离后，回到本向车道，才能完成超车过程。因此双车道公路的两个方向中任何一个方向的汽车流运行都受到对向交通的制约。故不能对单个方向而必须对车行道双向通行能力和服务水平进行总的分析计算。2理想条件(1)设计速度大于或等于80kmh。(2)车道宽度大于或等于4.00m，但不大于4.50m。(3)侧向净宽大于或等于1.75m。(4)在公路上无“不准超车区”。,(5)交通流中全部为中型载重汽车。(6)两个方向交通量之比为5050。(7)对过境交通没有横向干扰且交通秩序良好。(8)处于平原微丘地形。,二.服务水平双车道一般公路路段服务水平标准参见表514。三.双车道一般公路路段通行能力1车行道最大服务交通量式中：在理想条件下第i级服务水平的车行道双向最大服务交通量(mvuh)；CB基本通行能力，理想条件下车行道每小时双向合理的期望能通行的最大交通量，CB=2000mvuh；(VC)i第i级服务交通量与基本通行能力之比。,2车行道的设计通行能力式中：CD行车道设计通行能力，是实际或预测交通和道路等条件下采用i级服务水平的车行道双向最大服务交通量(vehh)；fs设计速度小于80kmh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车道宽度及(或)侧向净宽小于理想条件时对通行能力的修正系数；fT交通流中有非中型载重汽车时，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。,四.对通行能力的修正系数,1.设计速度修正系数fs见表515。2.交通量方向分布修正系数fd见表516。,3.车道宽度及侧向净宽修正系数fw见表517。4.交通组成修正系数fTfT=1/1+PSV(ESV-1)+Pt(Et-1)式中：PSV、Pt分别为汽车和拖挂车交通量占总交通量的百分比；ESV、Et分别为小汽车及拖挂车的车辆换算系数，如表518。,5.横向干扰修正系数fL见表519。,53交织区与匝道的通行能力,一、交织区通行能力二、匝道通行能力,一、交织区通行能力,当交通流在相同行驶方向上，沿着一定长度道路，不借助于交通控制设施运行时，两股或多股交通流的交叉称为交织区。（一）概述（二）服务水平（三）通行能力和速度计算例5-3、补充：例1、例2,（一）概述,1.交织运行的定义及分类(1)交织运行的定义两个或更多交通流沿公路相当长路段运行的总方向相同且在没有交通控制设施的情况的情况下，相交而过的运行称交织运行。(2)交织区的分类交织区分简单交织区和多重交织区两类。这些构型依据当交织车辆穿过交织路段时必须进行的车道变换最少次数划分为A类、B类、C类，三种结构类型的特点。2.交织区长度3.交织区运行特性,型式A路段中能被交织车辆作用的最大车道是最受限制的。一般交织车辆将它们限制在邻接路拱线两车道之中来进行交织运行，但非车辆也将留一些在这两车道中，故不论有用的车道数是多少，交织车辆一般最多用到1.4车道。型式B路段对交织车辆作用车道方面没有大的约束。由于交织车辆使用“贯行”交织车道以及紧挨其的两个车道，以及部分使用外侧车道，故交织车辆可以占据多至3.5车道。当交织交通量占总交通量的大部分时，这种型式的构造型式最为有效。型式C路段亦有一“贯行”的交织车道。但由于有一交织流需要两条或两条以上的车道变换，就约束了交织车辆去使用路段的外侧车道，因此交织车辆能用的车道数不大于3.0。有一例外就是双侧构造，其中高速公路的所车道都有“贯行”交织车道，故交织车辆可使用全部车道而不受限制。型式A路段当路段长度增加时，交织车速变得很高，交织车辆为了保持这样的车速而需要更多的车道，因此，当路段长度增加时，型式A路段更易发生约束运行，型式B和型式C路段与此相反，增加路段长度对交织车速的影响较型式A路段上小（因为型式B和型式C路段上交通车辆和非交织车辆的混合行驶），就不易发生约束运行。,三种形式的特点,2.交织区长度,指交织区入口处三角端宽度为0.6m到出口处三角端宽度3.6m处之间的距离。图5-2。它是一个重要的构造参数，是交织区有关设施设计的一个重要项目。它限制了驾驶员完成操作转换车道或转向的时间与空间范围，关系到能否顺利完成和实现车辆交织起着重要作用。交织区长度一般为50m600m。,图5-2交织区段运行示意图,(1)交织宽度交织宽度由交织区段的车道数来量度。(2)交织运行形式交织运行分约束及非约束运行两种形式。影响交织区交织运行的参数表(3)交织运行形式的确定(4)交织区段运行参数,3.交织区运行特性,影响交织区交织运行的参数表,（3）交织运行形式的确定,1.交织车辆运行速度(Sw)和非交织车辆运行速度(Snw)的计算式中：a、b、c、d均为常数，其值见下表。2.运行形式的确定：Nw、Nwmax计算见下表。NwNwmax非约束运行NwNwmax约束运行,(4)交织区段运行参数,（二）服务水平,交织区衡量服务水平及划分水平级别的关键性参数是交织车辆的平均行驶速度和非交织车辆的行驶速度，如下表。通常设计时采用二级服务水平。当需要采取改进措施而有困难不得已时可降低一级采用三级服务水平。当交织流和非交织流中一个或两者均低于设计采用的服务水平等级时，就需采取改进措施，改进措施之一是改变交织构造型式。,(三)通行能力确定,1、可能通行能力值的确定CwC0rsrNrLrVRCw交织区通行能力(pcuh)；C0单条车道理论通行能力(pcuh)(对于高速公路按表5-1选用）；rs交织区类型修正系数，I类交织区为0.95，II类交织区为1.0；rN交织区内车道数修正系数，对2、3、4和5条车道交织区，可分别取1.8、2.6、3.4和4；rL交织区长度修正系数，用0.128L+0.181计算；rVR交织流量比修正系数，取值见表5-23中间可内插。说明：上式仅仅限于理想条件下，当实际道路和交通以及环境条件发生变化时，上述通行能力按表5-23进行修正。2、设计通行能力的确定,2、设计通行能力的确定,(1)给出交织构造型式及N、L和交通量各值。(2)根据所采用的服务水平级别，从表510中查出最小平均交织行驶速度Sw及最小平均非交织行驶速度Snw。(3)从表中查出非约束运行所需之常数a、b、c、d各值，分别计算出对应于Sw及Snw的V值，取两个V值中之小者。(4)从表中取相应于已给定构造型式的Nw计算式进行计算，得到Nw后与表中已给出的该种型式的Nwmax相比，以决定运行是约束的还是非约束的。如果是非约束运行，则第3步所得之V值即为交织区的设计通行能力，分析计算就此结束。如果是约束运行，则取表58中对应于已给定构造型式的算式，此时取算式中之Vw等于表中相应的Nwmax,即可算出Sw(型式A)或SnwSw(型式B或型式C)。再进行第5步计算。,(5)对于构造型式A，用第4步计算出之Sw代人式(56)，并用表中相应之非约束运行的a、b、c、d诸常数值算出V值，并与第3步中得之V值比较，取其中之小者为设计通行能力。计算就此结束。对于构造型式B或型式C，则用第2步之Sw值，并根据第4步算出之(SnwSw)值算出Snw值。用此Snw值代人式(56)并用表5-7中相应之非约束运行的a、b、c、d诸常数算出V值，此V值即为设计通行能力。分析计算就此结束。,2、设计通行能力的确定,例1对已有的一匝道一交织段作运行质量分析。已知：交织段及其交通量示于下图，车道宽3.75m，平原地形，两侧在1.75m内无侧障碍物，主线及匝道交通量中均有30%的大型车。问这交织在什么服务水平下运行?,解道路及交通条件如上述及图所示，这是构造型式A的简单交织段。将交通量换算成理想条件下的小客车交通量。仍用基本路段一节中所述之fw、fHV及fp的计算法及EHV值。根据已知条件，fw=1.00，fp=1.0，EHV=1.7，得：fHV=1/1+PHV(EHV-1)=1/1+3(1.7-1)=0.83换算后，Vw1=480/fwfHVfp=480/1.000.831.0=578pcu/hVw2=250/1.000.831.0=301pcu/hVw=Vw1+Vw2=578+301=879puc/hVnw=(3000+100)/1.000.831.0=3735pcu/hV=Vw+Vnw=879+3735=4614pcu/h,作交织图及列出计算所需之参数。交织图见上图。参数如下：VR=Vw/V=879/4614=0.191R=Vw2/Vw=301/879=0.342L=300m计算非约束情况下的交织车速Sw及非交织车速Snw。非约束情况下型式A的常数值如下：计算得到：Sw=69.4km/h，Snw=81.9km/h,利用非约束情况下的Sw及Snw求算交织车辆为达到非约束运行所需之车道数Nw。利用构造型式A式，计算得到查表（5-8）型式A可被交织车辆使用之最大车道数Nwmax=1.4，现NwNwmax，故是非约束运行，步骤中计算所得之Sw及Snw可用于分析。核查交织区段诸限制值。Vw1800，V/N1900，VR0.35，R0.5，L135m，纵坡度为1.9的下坡，匝道类型属于单向单车道，进入高速公路的匝道长450m，交通量为小车250辆h，大小型车100辆h，特大型车为20辆h，求算匝道自出流速度、通行能力与服务水平。,解：1、匝道转弯半径计算行车速度FV0FV0=127R(i)1/2=127150(0.020+0.12)1/2=51.5(km/h)2、计算自由流速度FVFV=(FV0+FFVW+FFVV+FFVSL+FFVUD)FFVs=51.5+(-8)+0+0+51=48.5(km/h)3、计算通行能力CCC0CWCH=11830.881=1041(辆/h)当量交通量Q=Q1+Q2(1E2)+Q3(1E3)=250+100(1-0)+20(1-0)=370(辆/h)4、计算饱和度DsDs=Q/C=370/1041=0.355=0.36对照服务水平等级表5-30，饱和度为0.36时应这二级服务水平。,54高速公路与匝道连接处通行能力,一.概述二.分、合流点车流运行特征三、通行能力计算图式四、车道分布、车道换算与服务水平分析,一.概述,1.高速公路：是有中央分隔带，上下行每个方向至少有两车道，全部立体交叉，完全控制出入的公路。组成(1)高速公路基本路段；(2)交织区；(3)匝道，其中包括匝道主线连接处及匝道横交公路连接处。2.高速公路基本路段：是指主线上不受匝道附近车辆汇合、分离以及交织运行影响的路段部分（如图）。理想条件(1)3.75m车道宽度4.50m；(2)侧向净宽1.75m；(3)车流中全部为小客车；(4)驾驶员均为经常行驶高速公路且技术熟练遵守交通法规者。,二.分、合流点车流运行特征,三、通行能力计算图式,1高速公路互通立体交叉匝道组成部分匝道由以下三个部分组成：(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)匝道与横交公路连接处。2设计要求及运行特征(1)设计要求通常要将匝道与主线连接处设计成为车辆能以高速汇人或分离，但对相邻接的高速公路过境交通流的干扰降至最小程度的几何构造。匝道车行道在不同地点也会相差很多，匝道车道数有变化，通常是单车道或两车道的差别；在匝道长度，设计速度，平、纵线形方面都可能有变化。但匝道车行道的变化很少引起运行发生困难，除非在其上发生交通事件可能引起交通骚乱甚至中断。匝道与支线连接处要设计成使从主线驶来的车辆能顺利汇人该连接处，这种连接处一般设计成平面交叉。对于匝道与主线连接处的设计要强调交通安全。,(2)运行特征在汇人区中，从驶入匝道来的车辆试着去找到邻接的主线车道上交通流中可用的空隙以便汇人。由于绝大部分匝道在主线右边，因此主线上右边第1车道(也叫路肩车道)是主线车道中最直接受影响者。在汇人区中，汇人的车流与过境车流之间是相互影响的，而驶入匝道上来的车流对整个运行具有相当影响。在驶出匝道上，基本是车辆从过境交通中分离出来的车辆必须先到与匝道相邻的车道1上来。因此就使得其他驾驶员们在车行道之间调整车辆的分布百分率。在有双车道匝道的地方，车辆分离的影响会扩大到高速公路若干车道上。3孤立匝道和非孤立匝道不论驶入匝道或驶出匝道，当其与相邻匝道之间的间距小至足以影响其交通运行者就是非孤立匝道，就要考虑相邻匝道对其通行能力和服务水平的影响。上述间距因交通量和其他因素而定，具体间距值见图510至图514中有关的“使用条件”。对非孤立匝道进行通行能力和服务水平的分析计算时要考虑到其他匝道的影响。当匝道与相邻匝道的间距大于对匝道交通产生影响的间距时，此匝道就是孤立匝道。对孤立匝道单独进行通行能力和服务水平的分析计算。,4车道1交通量V1(vehh)的计算车道1交通量Vl是紧挨汇合区或分离区上游右侧数起第1车道的交通量。它是计算Vm和Vd的基础。计算V1有多种图式，具体计算图式见图510至图514。,5.汇合交通量Vm和分离交通量Vd的计算式Vm=V1+VrVd=V1式中：Vm汇合交通量(veh/h)；Vd分离交通量(veh/h)；V1车道1交通量(veh/h)；Vr匝道交通量(veh/h)。,6车道1中的大型车交通量大型车在车道1中的交通量占单向行车道上大型车总交通量的百分比与主线单向交通量的关系曲线见图515。但这是据美国加利福尼亚州的资料作成的图，我国一般大型车在总交通量中的百分比比美国的要大，因此，有条件时应尽量用当地或我国的这种曲线，只有在不得已情况下才参照图515中的曲线。在使用图515过程中，如求得的车道1中的大型车交通量大于或等于车道1交通量，则仍用已得的车道1交通量，不过其中全部为大型车。,7检验点的服务水平计算及服务水平级别的采用(1)应用主线基本路段的车辆换算系数(表53)，将三个检验交通量均换算成当量小客车交通量(pcuh)，然后与检验点交通量服务水平标准中的有关数值进行比较即可得到三个检验点Vm、Vd及Vf的服务水平。(2)检验点一般与主线基本路段一样采用二级服务水平。但在需要采取改善措施而又有困难的不得已情况下，可降低一级采用三级服务水平。三个检验点中如果有低于所采用的服务水平者，则要采取改变几何设计或其他措施以使三个检验点的服务水平均达到所采用服务水平的要求。,三.匝道与主线连接处服务水平,1分析计算的步骤(1)建立匝道几何构造及交通量。几何构造的建立(包括匝道的型式和位置)是计算交通量的基础。交通量是指匝道上及匝道附近的交通量。在初步考虑时，与所分析的匝道相距在1800m以内的相邻匝道应按对所分析的匝道有影响者来处理。在一单独匝道的上、下游均有相邻匝道时，常常成双进行分析。对此，在诸计算图式中有更详细的数值来说明什么情况下另一“相邻”匝道是隔离的，对所分析的匝道没有影响，什么情况下必须将相邻匝道对所分析的匝道的影响考虑进去。(2)计算车道1交通量。车道1交通量可用相应计算图式中的计算式计算或者用近似法估计。,(3)将所有交通量(vehh)换算成每小时小客车交通量，在将车道1交通量换算为当量小客车交通量之前必须确定车道1中的大型车百分率。(4)计算检验点交通量Vm、Vd及Vf。(5)确定各检验点的服务水平。对于一个分析过程来讲，是用检验点交通量Vm、Vd及Vf分别与服务水平标准表中相应的数字相比较以得到三个检验点处的服务水平等级。许多情况下，汇合交通流、分离交通流和主线单向交通流在运行质量上是不平衡的。也就是说三个检验点没有相同的服务水平。在这种情况下，三者中服务水平最差者是控制因素，对其所求得的服务水平不能被接受的一种或几种要素要进行改进。最令人满意的是匝道与主线连接处和高速公路整体在运行上达到平衡。,二.匝道与主线连接处的运行分析,1导言由于在三个组成部分中，匝道与主线连接处对主线过境交通及总的运行有最大的影响，因此，本节的重点在于对匝道与主线连接处的分析计算。由于一般分析计算得到的是服务水平，因此称为运行分析。因为汇入和分离发生在匝道邻接的车道1上，车道1上的交通量和其特性就成为分析计算中主要关心的因素了，故这一节中大部分分析计算步骤集中在估算紧挨驶入匝道或驶出匝道上游车道1中的交通量。一般，车道1交通量根据以下几个因素而变化：(1)匝道交通量Vr；(2)匝道上游高速公路单向交通量Vf；(3)与相邻上游和(或)下游匝道的距离Du、Dd；(4)相邻上游和(或)下游匝道的交通量Vn、Vd；(5)匝道型式(驶入匝道还是驶出匝道，在连接处的匝道车道数等)。在决定车道1交通量时，相邻匝道的位置及交通量是重要因素，因为它们很大程度上影响着主线交通量的车道分布。,2在匝道与主线连接处需要分析计算的三个关键交通量(1)汇合交通量Vm，用于驶入匝道，它是相互汇合的车流交通量之和(vehh)；(2)分离交通量Vd，用于驶出匝道，它是即将进行分岔的交通流的交通量(vehh)；(3)主线交通量Vf，用于任何汇合或分离点，它是匝道与主线连接处最大的主线单向交通量，即驶入匝道下游或驶出匝道上游主线单向行车道的交通量(vehh)。以上三个交通量是匝道与主线连接处的三个检验点交通量，见图59。3服务水平标准各级服务水平简要描述如下：Vm、Vd、Vf三个检验点处交通量的服务水平标准见表511。,四、车道分布、车道换算与服务水平分析,一级服务水平，相当于美国通行能力手册(HCM)服务水平A和B。服务水平A，是不受约束的运行，汇人车辆和分离车辆对主线上的过境车流的影响很小。汇人时运行流畅，在进人过境交通流车辆间隙时仅需很小的车速调整。分离运行时不会遇到多大扰动。服务水平B，汇人的车辆驶进车道1过境车辆间隙时需要稍许调整他们的车速。分离出来的车辆仍然没有多大扰动。主线上的过境车辆受到的影响不大，交通流般是流畅和稳定的。二级服务水平，相当于HCM中的服务水平C，仍然是稳定流，但接近车流有小的变化就会产生运行质量的大范围变化。车道I和驶入匝道上的车辆都必须调整他们的速度以达到流畅的汇人，并且当驶入匝道上的交通量大时还会有小的车队形成。在分离区车速也会有些降低。驶入车辆和驶出车辆所引起的扰乱扩展的范围更大些，并且这种扰乱可能延伸到与车道1相邻的主线其他车道上去。高速公路总的交通速度和密度不会有大的变化。,三级服务水平，相当于HCM中的服务水平D，在此水平范围内难以达到流畅的汇人，不论要汇人的车辆还是车道1中的过境车辆都必须频频调整其车速以防止在汇人区内发生冲突。分离区附近的车辆车速减低得更多，汇人和分离运行所引起的扰乱将影响若干主线车道。在有大交通量的驶入匝道上，匝道车队可以变成对运行具有破坏性的因素。四级服务水平，相当于HCM中的服务水平E和F。服务水平E，在此水平的下限交通量达到基本通行能力。在此水平汇人行为产生大的扰乱，但在主线上仍没有形成明显的车队。在驶入匝道上则会形成大的车从。分离运行的车速大为降低，并且在分离区内会形成一些车队。所有车辆均受到扰乱的影响，主线上的过境车辆则企图到靠近中央带一侧的诸车道上去行驶以躲开扰乱。服务水平F，所有汇人基本上都是停停行行的，在匝道上广泛地形成车队，车道1上的过境交通被破坏。许多扰乱是由于过境车辆改变车道以避开汇人区和分离区而产生的。在匝道端部附近(并且可能在高速公路上游若干距离内)会发生相当大的交通延误，且情况变化的范围很大，因为不稳定，就产生稍好的交通流和强制性交通流交替运行状态。,四.匝道与主线连接处匝道设计通行能力,一般是将几何构造初步设计出来后，作匝道与主线连接处三个检验点的服务水平分析计算，而不再进行匝道与主线连接处匝道设计通行能力的分析计算。,五.匝道行车道的设计通行能力,1单车道匝道的设计通行能力匝道设计速度50kmh时，为1200pcu/h；匝道设计速度60kmh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。3大型车对匝道通行能力的修正系数，fHV值见表513。,4设置双车道匝道的注意事项(1)通常匝道与主线连接部分的匝道的设计通行能力与匝道行车道设计通行能力相比是较小的，匝道设计通行能力一般由匝道与主线连接处的设计通行能力所控制，故当设计交通量要求采用双车道匝道时就需慎重地进行主线与匝道连接处三个检验点服务水平的分析计算。(2)虽然从通行能力的观点来看设置一单车道匝道是足够了，但如果具有下列条件之一者，通常亦要设置双车道匝道：匝道长度长于300m，设置双车道匝道以供车辆绕过停驻的车辆或超过慢行车辆；需要在匝道上储存从具有控制性的匝道与横交道路连接处延长来的车队；匝道处于一陡坡上或其几何线形很差。如果由于上列条件之一面设置双车道匝道时，通常在匝道与主线连接处前就需要将匝道斜缩成单车道。,例53孤立匝道运行质量的分析计算。(1)已知：图516中的驶入匝道在它的1800m范围内无相邻匝道，可以作为一孤立匝道，处于平原地形中，设计速度为120kmh，问其运行质量在几级服务水平之内。解几何构造及交通量见图516。驶入匝道是一孤立匝道，单独进行分析。,计算车道1的交通量V1，查表512，孤立驶入匝道(车道高速公路)用图510中之计算式来求V1。将所有以veh/h为单位的交通量转换成理想条件下的以pcu/h为单位的交通量，见表512。上表车道1中大型车百分比之求算：从图515中查到，四车道高速公路主线单向交通量为2000veh/h时，车道1中大型车占意向总大型车交通量之百分比为0.64，亦即在车道1中大型车20000.500.64=640辆，640辆占车道1交通量779辆的百分比为640/7790.82。,匝道交通量410veh/h，其中40%为大型车，其fHV见表513。计算检验点交通量Vm及VfVm=V1+Vr=1227+554=1781pcu/hVf=Vf+Vr=2699+554=3253pcu/h确定服务水平。从表511对比出，Vf3253puc/h属于三级服务水平，但靠近二、三级服务水平交界处。汇合交通量Vm=1781pcu/h属于四级服务水平，靠近三、四级服务水平交界处。因此汇合交通量所处位置的服务水平最差，是控制因素，最好设法加以改进，其措施之一是实行匝道调节。,二.高速公路基本路段服务水平,三.高速公路基本路段通行能力,1.最大服务交通量式中：第i级服务水平的最大服务交通量(pcu/(hln)；CB基本通行能力，即理想条件下一车道所能通行的最大交通量(pcu/(hln)；(V/C)i第i级服务水平最大服务交通量与基本通行能力的比值。,2.单向车行道的设计通行能力式中：CD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(veh/h)；N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。,四.影响高速公路基本路段通行能力的主要因素及修正方法,1.车道宽度及侧向宽度的修正系数fW(上表)2.大型车的修正系数fHV式中：PHV大型车交通量占总交通量的百分比；EHV大型车换算成小客车的车辆换算系数。3.驾驶员条件的修正系数fP在1.000.90范围内取fP值。,六.高速公路基本路段通行能力及服务水平分析计算,例已知：一已有四车道高速公路，设计速度为100km/h，单向高峰小时交通量VP1800veh/h，大型车占40%，车道宽3.50m，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。实地观测的平均速度为56km/h。解为求服务水平要计算V/C：(1)查表（5-2、5-4）得诸修正系数fW0.79，EHV2.5，fHV=1/1+0.40(2.5-1)=0.625,fP=1.0(2)计算V/C,(3)该公路服务水平属四级上半段(4)求算达到可能通行能力前可增加的交通量行车道的可能通行能力达到可能通行能力前可增加的交通量V：V1975-1800175veh/h(5)求理想条件下之速度及密度1800veh/h的V/C在(2)中已求出为0.91。查图5-1、2得平均行程速度为63km/h，平均交通密度为30pcu/(kmln),观测到的速度56km/h小于理想条件下的速度63km/h，这由于有大型车及非平原的重丘地形所致。,55平面交叉口的通行能力,一.概述二.无信号交叉口通行能力三.环形交叉口的通行能力四.信号交叉口机动车的通行能力,一.概述,一般规定7.1.1道路与道路交叉可分为平面交叉和立体交叉。交叉形式应根据道路网规划、相交道路等级及有关技术、经济和环境效益的分析合理确定。7.1.2道路交叉口设计应符合下列规定：1应保障交通安全，使交叉口车流有序、畅通、舒适，并应兼顾景观。2应兼顾所有交通使用者的需求，处理好与其他交通方式的衔接。3应合理确定建设规模，分期建设时，应近远期结合。4应综合考虑交通组织、几何设计、交通管理方式和交通工程设施等内容。5除考虑本交叉口流量、流向以外，还应分析相邻或相关交叉口的影响。6改建设计应同时考虑原有交叉口情况，合理确定改建规模。7.1.3道路交叉口设计应符合现行行业标准城市道路交叉口设计规程CJJ152的规定。,交叉口设计的基本要求1、保证车辆与行人在交叉口能以最短的时间顺利通过，使交叉口的通行能力能适应各条道路的行车要求。2、正确设计交叉口立面，保证转弯车辆的行车稳定，同时符合排水要求。,交叉口设计的内容1.正确选择交叉口的型式、确定几何尺寸（进口车道数、车行道道宽、缘石转弯半径、交通岛尺寸等）2.视距计算3.立面设计4.交通设计（标志、标线、信号灯）和渠化设计5.结构设计,二.无信号交叉口通行能力,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。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。,这种路口的通行能力，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。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，见图517。,例如，次要道路上的右转车流与主要道路右侧车道的直行车流发生侧向摩擦、合流。主要道路上的右转车流，驶近交叉口时，由于没使用或没及时使用转弯信号，致使次要道路上右转车流产生误判，行进受到影响。次要道路的直行车流与主要道路上所有车流都有冲突、摩擦。次要道路的左转车流与次要道路的右转车流、直行车流、主要道路上的各股车流发生冲突、摩擦。此外，主要道路上的左转车流与主要道路上的直行、右转车流也有冲突、摩擦。由此可见，主要道路上车流存在的可穿越间隙，有多股车流争相利用。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79s；若驶近路口降速待机，则所需间隙时间为68s。此外，应当说与穿越车流的流向有关系。,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t0时