第6章-道路通行能力ppt课件

.,.,本章主要内容,第一节通行能力与服务水平第二节交叉口通行能力第三节路段通行能力第四节高速公路通行能力,.,第一节通行能力与服务水平,主要内容：一、通行能力概述二、服务水平概述三、道路通行能力与服务水平的作用,.,一、通行能力概述,1.通行能力的定义通行能力又称为道路容量，是指在一定的道路、交通和管制条件下，道路的某一断面或某一点在单位时间内通过的最大车辆数。用辆/h或用辆/昼夜或辆/秒表示，车辆多指小汽车，当有其它车辆混入时，均采用等效通行能力的当量标准车辆（小汽车）为单位（pcu）。,.,一通行能力概述,2.道路通行能力分类（1）根据道路设施和交通实体的不同分为：机动车道通行能力；非机动车道通行能力；人行道通行能力。,.,一通行能力概述,（2）根据车辆运行状态的特征不同分为：路段通行能力；交叉口通行能力；匝道和匝道连接点通行能力；交织路段通行能力。,.,一通行能力概述,（3）根据道路、交通、管制条件及服务水平的不同，通行能力可分为基本（理论）通行能力可能（实际）通行能力设计（规划）通行能力,.,一通行能力概述,基本通行能力(C基或CB)是指在理想的道路、交通、控制及环境条件下，通过道路某一点或一断面或一车行道均匀路段上，不论服务水平如何，1h所能通过的车辆的最大车辆数。,.,一通行能力概述,可能通行能力(C可)是指在实际的道路、交通、控制及环境条件下，通过道路某一点或一断面或一车行道均匀路段上，不论服务水平如何，1h所能通过的车辆的最大车辆数。,.,一通行能力概述,C可=CBK1K2K3K4K5式中：K1车道宽度修正系数；K2侧向净宽修正系数；K3纵坡修正系数；K4视距修正系数；K5沿途条件修正系数。沿途条件是指道路两旁街道化程度（住宅、商业和工业区等）。,.,一通行能力概述,设计通行能力(C设)是指在预测的道路、交通、控制及环境条件下，通过道路某一点或一断面或一车行道均匀路段上，在所选用的设计服务水平下，1h所能通过的车辆的最大车辆数。,.,一通行能力概述,服务交通量VC设=C可=C可通行能力C不同的服务水平对应不同的V/C，V/C查表6-39。,.,一通行能力概述,三种通行能力的比较,一般来讲：基本通行能力可能通行能力设计通行能力,.,一通行能力概述,3.影响通行能力的因素理想条件原则上是指对条件更进一步提高也不能提高基本通行能力的条件。道路条件：道路的几何特征。交通条件：交通特征，包括交通流中的交通组成、交通量、车道使用和交通量的方向性分布等。,.,管制条件：交通控制设施的型式及特定设计和交通规则，如交通信号的位置、形式；停车和让路标志；限制路边停车以及车道使用管制等。环境条件：横向干扰程度及交通秩序；气候、温度、地形、风力、心理等。,.,一通行能力概述,4.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，要将实际或预测的交通组成中各类车辆的交通量换算成标准汽车交通量，此时需要用到车辆换算系数。如表6-1所示。,.,一通行能力概述,(2)换算交通量亦称当量交通量。就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.,.,二服务水平概述,1.服务水平的定义服务水平是指道路使用者从道路状况、交通与管制条件、道路环境等方面可能得到的服务程度或服务质量。,.,二服务水平概述,2.服务水平的衡量指标(1)服务水平的评价指标快捷性：行车速度和运行时间通畅性：车辆行驶时的自由程度安全性：事故率和经济损失舒适性：行车的舒适性和乘客满意的程度经济性：行驶费用,.,二服务水平概述,(2)服务水平的主要评价指标车速(U)服务交通量/通行能力(V/C),.,二服务水平概述,3.道路服务水平分级美国定为6个等级：A、B、C、D、E、F我国分为四个等级：一、二、三、四级一级相当于美国的A级和B级；二级相当于美国的C级；三级相当于美国的D级；四级相当于美国E级和F级。,.,二服务水平概述,A级服务水平：表示自由流。不受其它车辆干扰、自由选择车速、非常方便、舒适。B级服务水平：表示低密稳定流。车辆间有少许干扰，自由度及方便、舒适性均比A级差。C级服务水平：表示中密稳定流。车辆间明显相互影响，车速受到限制，方便与舒适性降低。,.,二服务水平概述,D级服务水平：表示高密稳定流。车速受到严重限制，方便与舒适性较差。E级服务水平：表示接近饱和状态。车速几乎无选择余地，方便与舒适性极差。F级服务水平：表示过饱和状态。出现排队，行驶状态停停走走。,.,二服务水平概述,4.服务交通量及最大服务交通量（1）服务交通量服务交通量是指在通常的道路、交通和管制条件下，保持规定的服务水平时，在单位时间内，道路的某一断面或均匀路段所能通过的最大交通量。它是不同服务水平允许通过的最大值。,.,二服务水平概述,不同的服务水平对应不同的服务交通量，服务水平高，对应的服务交通量小；反之，服务水平低，对应的服务交通量大。（2）最大服务交通量最大服务交通量是指一、二、三级及四级上半段的该级服务水平最差时的服务交通量为最大的。,.,二服务水平概述,5.道路设计采用的服务水平等级高速公路与一级公路应采用二级服务水平设计，其它公路一般应采用三级服务水平设计.,.,三道路通行能力与服务水平的作用,1.用于道路设计2.用于道路规划3.用于道路交通管理,.,1.用于道路设计,(1)根据设计通行能力与设计小时交通量，设计公路的技术等级及多车道公路的车道数；(2)是否需要设置爬坡车道；(3)进行公路各组成部分的通行能力和服务水平分析，消除可能形成的瓶颈路段。,.,2.用于道路规划,(1)分析当前交通流的质量水平，评估现有公路网承受交通的适应程度；(2)进行交通量预测及投资效益和环境影响的评估；(3)改善和提高公路网的规模和建设项目。,.,3.用于道路交通管理,(1)预测交通量的增长情况和运行条件；(2)制定各阶段的交通管理措施。,.,第二节交叉口通行能力,一、概述信号交叉口的通行能力二、平面交叉口无信号交叉口的通行能力环形交叉口的通行能力三、立体交叉口,.,一、概述,1.定义（1）平面交叉两条或两条以上的道路在同一平面相交。（2）平面交叉口的通行能力两条不同方向的车流通过平交路口时产生车流的转向、交汇与交叉，在平交路口通过的最大交通量就是平面交叉口的通行能力。,.,一概述,城市道路的通行能力主要受交叉口通行能力的制约，交叉口管理不善致使通行能力不高，路段上的通行能力再大也无法发挥作用。因此，除研究路段通行能力之外，研究各类交叉口的通行能力非常重要。,.,一概述,2.平面交叉口通行能力分类信号交叉口通行能力无信号交叉口通行能力环行交叉口通行能力,.,一信号交叉口的通行能力,1.信号交叉口的通行能力信号交叉口通行能力（P）相位通行能力(Pi)：是指一个相位控制的所有进口车道在单位时间内通过的车辆总数，或者是指定的进口道在一个信号周期所能通过的最大流率.,.,一信号交叉口的通行能力,Pi=Sig/C交叉口通行能力是交叉口各相位通行能力或各进口道通行能力之和。即P=PiP交叉口通行能力Pi第i个相位的通行能力Si第i个进口道的饱和流率g/C第i个进口道的绿信比,.,一信号交叉口的通行能力,2.信号交叉口的服务水平信号交叉口的服务水平用延误来衡量服务水平标准用15min分析期间内每辆车的平均停车延误来表示。见表6-4P118服务水平分级A、B、C、D、E、F,.,一信号交叉口的通行能力,.,一信号交叉口的通行能力,3.提高交叉口通行能力的对策(1)交叉口的面积在保证需求的条件下尽量小。(2)将左、右转交通和直行交通分离。(3)注意交叉口的几何结构与交通控制方法的匹配。(4)注意相位数不可增加过多。(5)进口道的车道数一般应大于或等于出口道的车道数。,.,一信号交叉口的通行能力,(6)在交叉口进口道有左转交通，要尽可能设置左转专用相位和左转专用车道。(7)信号周期长度不要设计过长。(8)在设计信号相位方案时，要考虑到确保交通流的连续性，并且使驾驶虽容易看懂。(9)人行横道尽量与车道成直角设置。(10)设置与车道分离的人行道。,.,二无信号交叉口的通行能力,1.行车规则若相交道路不分主次及不考虑优先，则先到达的车辆先通过。若相交道路有主次之分，则支路车让干路车先行。,.,停车让行,减速让行,.,二无信号交叉口的通行能力,2.通行能力的计算可插车间隙理论将主干道（优先方向）上的车流视为连续行驶的交通流，并假定车辆到达的概率分布符合泊松分布，则车辆之间出现的时间间隔分布为负指数分布，但不是所有间隔均可供次干道车辆通过或插入，只有当此间隙大于临界间隙t0（即50的驾驶员可以接受）时才有可能。,.,二无信号交叉口的通行能力,假设主要道路上的车流优先通过交叉口，主要道路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，当主要道路上的车流间隙大于临界间隙t0时，次要道路上的车辆方可穿越。次要道路上车辆跟驰行驶时的车头时距t=3s。,.,二无信号交叉口的通行能力,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：P主（0）e-qt0Q次Q主=Q主P次（）1-e-qt则该交叉口的通行能力N=Q主+Q次,.,式中：Q主主要道路上的交通量(pcuh)；Q次次要道路可能通过的车辆数(Pcuh)；q主要道路上的每秒交通量，q=Q主3600（辆/S）；t0主要道路上车辆的临界间隙（临界车头时距），对停车待机通过者t0=7-9s，对减速待机通过者，t0=6-8s；t次要道路上车辆跟驰行驶的车头时距，t=3-5s。,.,二无信号交叉口的通行能力,例：无信号控制的交叉口，主要道路的双向交通量为1200辆/h，车辆的到达符合泊松分布。次要道路上的车辆所需穿越的临界车头时距t=6s。车辆跟驰行驶的车头时距t=3s.求该交叉口的通行能力。,.,二无信号交叉口的通行能力,解：1200e-12006/3600Q次=257pcu/h1-e-12003/3600N=Q主+Q次=1200+257=1457pcu/h,.,5.5.3环形交叉口的通行能力,（1）环形交叉口的车流模型,.,三环形交叉口的通行能力,1.环形交叉口的作用是指几条道路相交的交叉口中央，设置圆岛或带圆弧形状的岛。使进入交叉口的所有车辆均以同一方向绕岛行驶，其运行过程一般为先在不同方向汇合（合流），接着于同一车道先后通过，最后分向驶出。可以避免直接交叉、冲突和大角度碰撞。实质：自行调节的渠化交通形式,.,三环形交叉口的通行能力,2.环形交叉口的优缺点优点：车辆连续行驶、安全，不需要设置管理设施，避免停车，节省燃料，噪音低，污染小。缺点：占地大，绕行距离长，通行能力受到一定的限制。,.,三环形交叉口的通行能力,3.环形交叉口的分类常规环形交叉口：中心岛直径大于25m，交织段比较长，进口引道部拓宽成喇叭形。小型环形交叉口：中心岛直径小于25m，引道进口较宽，做成喇叭形，便于车辆进入交叉口。微型环形交叉口：中心岛直径一般小于4m，不一定做成圆形，可用白漆涂成。,.,三环形交叉口的通行能力,4.常规环形交叉口通行能力计算方法,.,三环形交叉口的通行能力,（1）沃尔卓普公式280（1+e/w）（1-P/3）C=1+w/,.,三环形交叉口的通行能力,交织段上设计通行能力（辆/h）交织段长度（m）W交织段宽度（m）e环交入口引道平均宽度e=(e1+e2)/2（m）e1入口引道宽度(m)；e2环道到突出部分的宽度(m)；P交织段内交织车辆与全部车辆之比。,.,三环形交叉口的通行能力,(2)英国环境部暂行公式160w（1+e/w）C=1+w/L式中：C交织段通行能力，再乘以0.85，等于设计通行能力(pcu/h)。C设=0.85C,.,三环形交叉口的通行能力,例：某环形交叉口环道宽12m，西北和东南象限中的交织距离长48m，东北和西南象限中的交织距离长42m，e1=6m，e2=12m，远景年设计交通量见图6-12P140。求设计通行能力，验算能否通过设计交通量。,.,三环形交叉口的通行能力,解：用英国环境部暂行公式分别计算四个象限交织段的设计通行能力。现见表6-25：由计算结果可知，各象限的设计通行能力均大于相应象限的远景设计交通量。,计算如图所示的某环形交叉口的设计交通量东北：1000+100+200+150=1450西北：200+400+200+600=1400西南：800+200+200+300=1500东南：300+500+100+550=1450,.,三环形交叉口的通行能力,环形交叉口通行能力算表,.,四、立体交叉口设计通行能力,立体交叉口的设计通行能力，可根据立体交叉口的进口车道数、直行车道数、匝道数确定其总通行能力。计算时，一个无干扰直行车道取通行能力1200pcuh，转弯匝道取300500pcuh，总通行能力为各进口的直行车道，转弯匝道的通行能力总和。,.,四、立体交叉口设计通行能力,例如，一个标准的全苜蓿叶型立体交叉口，各进口有三个车道，其中，两个直行车道，一个转弯车道(连接匝道)南北上跨，东西下穿，则每个进口的通行能力为2400pcuh(2直行)+400pcuh(1转向)=2800pcuh，立体交叉口的总通行能力为28004=11200pcuh。,.,第四节公路路段通行能力,一、双车道公路路段通行能力计算二、多车道公路路段通行能力计算,.,一、双车道公路路段通行能力计算,1概述双车道是我国公路网中最普遍的一种公路形式，每条车道用于一个方向的交通，在视距和对向交通流间隔允许的地点，可占用对向车道，超越慢速车辆。然后再回到本向车道。因此，双车道公路中任何一个方向的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。,.,一、双车道公路路段通行能力计算,2.双车道公路路段的理想条件(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。,.,一、双车道公路路段通行能力计算,3服务水平双车道公路路段的服务水平标准参见表6-32。4双车道公路路段通行能力(1)车行道最大服务交通量：MSVi=CB(VC)iMSVi第i级服务水平的最大服务交通量(pcuhln，即小客车数小时车道)；CB基本通行能力(pcuhln)；(VC)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。,.,一、双车道公路路段通行能力计算,(2)车行道的设计通行能力：CD=MsvifsfdfwfTfLCD车道设计通行能力，是在预测的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；,.,一、双车道公路路段通行能力计算,fw车道宽度及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货汽车时，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。则CD=CB(VC)ifsfdfwfTfL,.,一、双车道公路路段通行能力计算,4通行能力的修正系数(1)设计速度修正系数fs见表6-33。P147(2)交通量方向分布修正系数fd见表634。(3)车道宽度及侧向净宽修正系数fw见表6-35。,.,一、双车道公路路段通行能力计算,(4)交通组成修正系数fTfT=1/1+psv（Esv-1）+pt（Et-1）式中：psv、pt分别为小汽车和拖挂车交通量占总交通量的百分比；Esv、Et分别为小汽车和拖挂车的车辆换算系数，如表6-36所示。(5)横向千扰修正系数fL见表6-37。,.,二、多车道公路路段通行能力计算,多车道路段，在我国称为一级公路。其理想条件下的横断面形式与设计速度为l00kmh的四车道高速公路的断面尺寸基本相同，即车行道宽度为3.75m，中央分隔带宽度为2.0m。从车辆运行特征上看：一级公路上行驶的车辆与双车道公路的最大区别在于不同方向行驶的车辆互不干扰，车辆的超车行为可在同向超车道上完成，只有当同方向车流密度达到一定程度时，超车才会发生困难。,.,二、多车道公路路段通行能力计算,它与高速公路相比，主要差别在于未排除横向干扰，车辆要经常变换车道，运行质量不及控制出入的高速公路，故其通行能力与服务水平的分析方法与高速公路基本相同。,.,第五节高速公路通行能力,一交织区的通行能力二匝道的通行能力三高速公路与匝道连接处的通行能力,.,一交织区的通行能力,1.概述交织：两股或多股车流沿道路一定长路段，不借助于交通控制设施的情况下，相交而过的通行方式。交织区车辆运行速度一般较低，车头时距也较正常路段上稍大，通行能力降低而成为制约道路系统通行能力的瓶颈交织区长度：从入口段三角端部0.6m处至出口三角端宽度3.6m之间的一段距离,一般为50600m.,.,一交织区的通行能力,交织区类型（类交织区示意图）,.,一交织区的通行能力,交织区类型（类交织区示意图）,.,一交织区的通行能力,2.通行能力计算交织流量比（VB）与交织比（r）概念，见图：交织区流量之和为：Q总=Q01+Q02+Qw1+Qw2交织流量比：VB=(Qw1+Qw2)/Q总设：Qw1Qw2，则：交织比：r=Qw1/Qw2,.,一交织区的通行能力,交织区的通行能力和运行速度，同交织区的长度、车道数、交织流量比，总交通量及交织区车道构造等因素有关，其计算公式为：,Cw交织区通行能力C0单车道理论通行能力rs交织区类型修正系数rN交织区内车道数修正系数rL交织区长度修正系数rVR交织流量比修正系数,.,一交织区的通行能力,3.服务水平评价交织区运行质量的因素有密度、流速和服务流率，但重要为行车密度和服务流率，按四级标准划分列于下表中：,.,二匝道的通行能力,1.概述匝道：联系于不同高程上两交叉线路、供两线路车辆实现方向转换的连接道路。长度较短，一般有一个入口和一个出口，线形变化较大且常有纵坡和小半径的转弯，通行能力较正常路段稍低,.,二匝道的通行能力,.,二匝道的通行能力,C匝道一条车道的实际通行能力C0基本通行能力Cw匝道断面总宽度修正系数CH大车混入修正系数,.,二匝道的通行能力,3.匝道服务水平对匝道通行能力的服务水平国内均选用饱和度与车流密度作为基本依据，并划分为以下四个等级的服务等级：,.,第五节高速公路基本路段通行能力,一、高速公路的定义及其理想条件1.高速公路的定义高速公路是有中央分隔带，上下行每个方向至少有两条车道，全部立体交叉，完全控制出入的公路。高速公路是彻底的连续流设施。在正常情况下，高速公路上的车辆可以不停顿地连续行驶。,.,第五节高速公路基本路段通行能力,2.高速公路基本路段的理想条件（1）4.50m车道宽度3.75m；（2）侧向净宽175m；（3）车流中全部为小汽车；（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。,.,第五节高速公路基本路段通行能力,二、高速公路基本路段服务水平高速公路基本路段服务水平分级的关键性参数是交通密度(pcukm车道)。根据交通密度将服务水平分成四级。各种设计速度的基本路段在理想条件下各级服务水平的平均行程速度、vC及最大服务交通量列于表6-39.,.,第五节高速公路基本路段通行能力,三、高速公路基本路段通行能力1最大服务交通量最大服务交通量是指一、二、三级及四级上半段的该级服务水平最差时的服务交通量为最大的。以MSVi表示MSVi=CB(VC)iMSVi第i级服务水平的最大服务交通量(pcuhln，即小客车数小时车道)；CB基本通行能力(pcuhln)；(VC)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。,.,第五节高速公路基本路段通行能力,2.单向N车道现有道路和交通条件下，采用i级服务水平所能通行的设计通行能力，以CD表示。CD=MSViNfwfHVfp或CD=CB（V/C）iNfwfHVfpCD在通常的道路和交通条件下，采用i级服务水平时单向N车道的设计通行能力；N高速公路单向车道数(条)；fw考虑车道宽和侧向净空影响的修正系数，见表6-40，P151；,.,第五节高速公路基本路段通行能力,fHV考虑大型车对通行能力影响的修正系数，1fHV=1+PHV（EHV-1）PHV大型车交通量占总交通量的百分比；EHV大型车换成小客车的车辆折算系数，如表6-41；特定纵坡路段上的EHV值见表6-42，P151fp考虑驾驶员条件对通行能力影响的修正系数。根据驾驶员的技术熟练程度，遵守交通规则的程度确定。一般在0.91.0范围内。,.,第五节高速公路基本路段通行能力,四、高速公路基本路段通行能力及服务水平分析计算例题（P152）一四车道高速公路，设计速度为100km/h，单向高峰小时交通量VP=1800veh/h，大型车占40%，车道宽3.5m，紧挨行车道两边均有障碍物，重丘地形。分析其服务水平，问其到达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）。,.,第五节高速公路基本路段通行能力,解：求服务水平（1）查表6-40和表6-41得各修正系数：fw=0.79,Ehv=2.5fhv=1/1+0.4（2.5-1）=0.625,fp=1.0（2）计算/C:/C=VP/（CBNfwfhvfp）=1800/（200020.791.0）=0.91,.,第五节高速公路基本路段通行能力,（3）查表6-39可知该高速公路服务水平属于四级上半段。（4）求达到可能通行能力之前可增加的