交通工程学完整25561ppt课件

.,3-5通行能力调查,.,1、通行能力的概念,【道路通行能力】是指在一定的道路、交通、环境条件下，道路上某一断面在单位时间内能通过的最大车辆数，其单位通常为：辆h。,一、概述,.,道路通行能力又是道路的一项重要指标，是道路规划设计必需的基础数据，同时也是交通管理的具体指标，其大小主要取决于道路条件、交通条件及度量标准。,.,道路条件,道路条件是指道路的几何线形组成，如车道宽度、侧向净空、附加车道、道路线形、视距、路面性质和状况、坡度以及沿线的街道化程度等。,.,交通条件,交通条件是指交通流中的车辆组成、车道分布、交通量的变化、交通管理及交通控制等。,.,按交通流状况，通行能力分四类：,1路段的通行能力(连续车流)；2信号交叉口的通行能力(间断车流)；3匝道的通行能力(分流、合流)；4交织路段的通行能力。,.,2、调查的必要性,1要了解目前发生拥挤和阻塞的道路、交叉口，研究发生阻塞的原因并分析各种不同条件对阻塞所产生的影响时；2对特定的道路或交叉口拟进行交通设施或交通运营管理的改造、以及对所做的工作进行前后效果对比时；3对现有道路网交通状况进行综合评价时；4为拟建的交通设施和拟定的交通管理方法提供基础资料，检验新建和改建道路及交通设施与目前交通需求是否适应时。,.,3、调查注意事项,1调查的地点一般应选在交通量大、易于发生拥挤阻塞的地方。例如道路上的瓶颈、爬坡路段。城市道路的主要交叉口，道路合流区间等；2调查的时间应选在可能发生拥挤阻塞的日期和时刻。通常调查在晴天时进行，观测的时间一般要持续lh；,.,3当交通条件发生变化时，还应延长观测时间。例如对那些阻塞持续时间较长、处于饱和状态的车流，在阻塞持续时间内要连续观测。同时还要根据交通变化条件分别予以分析才能达到观测的目的。如果阻塞持续的时间较短，可以任意选择调查日期，但累计调查时间应大于，还要注意每次调查发生阻塞时的交通条件应基本相同；4为了解阻塞的动态情况或分析阻塞前后交通流的各种特性，需要把观测时间分为若干时段加以处理。,.,二、调查内容,连续通行路段平面交叉路口合流区间,分以下三种典型区域进行通行能力调查：,.,1、连续通行路段的调查,调查项目：(1)交通量；(2)车速；(3)车流密度；(4)车头时距；,(5)车头间距；(6)车道利用率；(7)超车次数。,.,（1）车头时距的观测,调查地点应选在平直路段而且不受交叉口停车、加减速、车辆换道及行人过街等的影响。调查的车流应是连续行驶的车队。当车队中混有各种车型时，应分别调查各种车型的车头时距。观测方法：P69,.,(1)计算各种车型的平均车头时距(2)计算车辆换算系数,.,（2）车头间距的观测,在高处进行摄影观测时，要预先在路面上按一定距离间隔设置标记(例如粘贴白色纸带)，供分析时量测距离用。有时亦可通过量测现场实物来决定距离(如车道线虚线、护栏柱或电杆的间距等)。观测时摄象机的位置越高越好，最好高于三层楼房，其画面速度应视现场车辆行驶速度和摄象范围大小决定。对于市区道路一般取4画面s；对于高速公路要取8画面s。,.,（3）车道利用率的观测,车道利用率是指一个车道的交通量与全部车道交通量的比率。观测者只需分别测出每一车道的交通量即可算出。,.,（4）超车次数的观测,分别在调查区间的前后断面记录每辆车的通过时间与车牌号，对照两断面的记录，再根据车辆的通过顺序即可求得超车次数。还可从高处直接观测一定路段内的超车次数。,.,（5）公共汽车停靠站的通行能力调查,公共汽车停靠站的运行能力对于公交车辆专用车道及单向一车道的道路影响很大。有些道路尽管在正常路段的通行能力较大，但由于受停靠站的限制，仍然可能出现交通阻塞现象。因此有必要确定它对道路通行能力的影响。,.,2、平面交叉口的调查,平面交叉口分三种：无信号交叉口、环行交叉口和信号交叉口。信号交叉口的通行能力是对每一进口道规定的，在交叉口的几何构造、交通条件和信号设计条件下，某一指定进口道所能通过的最大流率。调查项目主要有：饱和流率等。,.,无信号交叉口的通行规则：主道优先、次道让行,.,无信号交叉口的通行能力：主要道路的通行能力+次要道路上车辆在可穿越空挡能通过的车辆数主要道路的通行能力，按路段计算次要道路的通行能力，由主要道路车辆的车头间隔分布、次要道路车辆穿越主要道路所需时间、次要道路的车头时距等因素决定。调查项目主要有：可穿越空挡等。,.,（1）冲突点法调查,冲突点法的基本思想是以车辆通过“冲突点”作为通过路口。所谓冲突点是指本向直行车(右转车)相对向左转车在同一绿灯时间内交错通过，此两向车流轨线的交会点。此时的调查内容还要着重观测在冲突点车辆穿插流动的规律。,.,可穿越空挡时长的确定,平均值法临界值法参考教材p70-72,.,（2）停车线法调查,停车线法的基本思路是以车辆通过停车线作为通过路口，将饱和通行能力经修正后得到设计通行能力。所以调查主要集中在对通过某一信号交叉口进口道的饱和车流进行观测和分析上。所谓饱和流率是指在一次绿灯时间内，进口道上车队能连续通过停车线的最大流率。,.,停车线法观测地点：选择有两条或两条以上入口车道、交通流量大、右转、直行、左转有明确分工的交叉口进口道。,.,观测的内容与方法：,（1）调查交叉口的几何组成，各进口引车道数、停车线位置及各车道6功能划分情况；（2）观测信号灯周期时长及各相位时长；（3）将(l)、(2)项内容填入交叉口状况调查记录表；（4）观测交叉口高峰小时交通流量流向分布，并将结果填入交叉口状况调查统计表；（5）饱和流量的测定。,.,3、合流区间的调查,合流区间通行能力的调查一般是通过对阻塞时的交通情况进行多方面的观测、分析来探讨阻塞发生的原因和推算题行能力，而对于复杂的合流现象也常有用模拟演示来研究的，此时的交通调查的主要工作是获取建立模拟模型的基本资料，为分析和计算提供数据。,.,三、资料整理与分析,通行能力调查主要是：1试图获得在不同调查地点不同交通情况下的各类车型的车头时距以直接推算通行能力。2在交通流较稳定时，交通量与其它交通参数关系比较密切，可以反映某些重要的规律。,.,1、连续通行路段,主要介绍交通量与其它交通参数之间的相关分析，有平均车速、平均密度、车头时距和超车次数等，从它们的相关关系可以定量地求得它们之间的变化关系。,.,（1）车头时距与速度差的关系,根据不同车型测得某断面前后两车的速度差即可绘制速度差-车头时距关系曲线。由图可以把车流分为自由流与约束流两类，还可确定受前车影响的车头时距临界值。在求得临界值以内的车头时距占所有车头时距的比例后，就可以评价交通流受约束的程度并以此作为推算通行能力的资料。,.,.,（2）空间平均车速与交通量、交通密度的关系,连续通行路段某一断面上单位时间内的交通量与空间平均车速的关系：当交通量较小时呈直线关系；当交通量增大致使所有车辆呈未遂行驶状态，这时的交通流开始紊乱，车速急剧下降。对应于这种状态下的交通流可视为通行能力。,.,（3）车头时距分布与交通量的关系,车头时距分布随交通量的不同有明显差异，因而根据不同交通量时的车头时距分布便可推算通行能力。当交通量较小时，各种车辆形成能够自由行驶的交通流，因而车头时距是随机的，并接近负指数分布曲线。随着交通量的增加，车辆之间相互干扰，车头时距的分散程度逐渐变小；,.,（3）车头时距分布与交通量的关系,当交通量进一步增加，车头时距变得几乎相等，全部车辆形成尾随行驶状态，由此特性，也可推算通行能力。,.,（4）交通量与超车次数的关系,在双车道道路上，随着交通量的增加超车会愈来愈困难，最后交通量达到某一数值时就完全无法超车，因此超车次数也可以用来作为衡量车辆行驶自由性的尺度，亦可作为推算通行能力的一种资料。,.,（5）根据交通流的稳定性分析交通密度与车速的关系,当交通量增加，平均车速便呈直线下降，越接近通行能力下降越厉害，此时交通流呈不稳定状态。这种现象可以用密度与平均车速的时间系列关系图表示。,.,（5）根据交通流的稳定性分析交通密度与车速的关系,图中，密度为横坐标，平均车速为纵坐标。按时间顺序把每隔1min的密度与相应平均车速形成的点连接起来，从中可以看到密度大于某一数值时，车速就失去稳定性，车速的变化变得十分剧烈，以此密度为界线可以清楚地区分稳定流和不稳定流，它对应的交通量即为通行能力。,.,2、平面交又口,（1）人工观测饱和流分流车辆数的情况在信号显示周期内分流的车辆始终饱和时，可根据各周期的观测资料按下式计算入口车道每绿灯小时的通行能力N：,.,（2）饱和流率,饱和时间系指绿灯启亮后，饱和车流通过停车线的总时间。若它等于绿灯时间，则称为全饱和周期；饱和时间小于绿灯时间为非全饱和周期。当饱和时间少于10s时，在计算饱和流量时应予排除。,.,（3）观测饱和流中车头时距的情况,绿灯信号时，饱和流开始分流，各车道最前面的第一辆车开始顺次经过停车线，测记各车头时距，并计算各周期各类型车的平均值。须注意在整理中以每周期第四辆车以后计算各饱和车流中车辆间的车头时距及车头时距平均值，用3600s除以平均车头时距即得饱和流量。,.,3、合流区间,（1）合流区前后各车道的利用率车道利用率是指合流前(匝道口)与合流后(车道宽度渐变路段的终点)两个断面上各车道单位时间内通行的车辆数与干道交通量之比。借助于车道利用率可以判断干线行驶车辆受合流车影响的程度，可以探索究竟在合流区间的哪个位置上交通流受到约束。,.,（2）合流前及合流处合流车与干线车的车速分布,这一分析类似于绘制各种(干线内侧、外侧车道、交通岛端部合流车、合流区间的合流车等)车流的车速累计分布图。由此进行比较，分析合流车与干线行驶车的相互影响。当干线上各车道的车速与来自匝道上的合流车车速相近时，可以认为此时的交通状况与通行能力相一致，亦可以此推算通行能力。,.,（3）干线上行驶车辆的车道变更分布,干线外侧车道上行驶的车辆有在合流区间附近变更车道的情况。因此可以以合流处交通岛的端部为基准，纵坐标为变更的百分率，横坐标为至端部的距离，绘出车道变更起点和终点的柱状图.图中显示出车道变更后的分布情况。由此分析，同样可以探索在合流区间的哪个位置上干线交通受到约束。,.,（4）合流点处合流车前后车头时距与合流位置的关系,有时也需要研究合流车与其前后干线上行驶车辆的车头时距与合流位置的关系。这时除分别绘制合流前与合流后的车头时距与合流位置的分布图，还要绘制合流位置的累计分布图，并找出第85、50、15位的合流位置，由此可求得不同合流位置处的不同临界车头时距特征值以此推算合流处的通行能力。,.,（5）合流点处合流车与其前后干线上行驶车辆的速度差与车头时距的关系,当合流车在干线行驶车辆的间隔(空档)中汇流时，相应于前、后车和合流车车头时距的合流车速以及合流车车头时距与其前后车速度差的关系，也可作为模拟合流条件以求合流处的通行能力。,.,（5）合流点处合流车与其前后干线上行驶车辆的速度差与车头时距的关系,在分析时，可分别绘制速度差-车头时距的分布图以及车头时距的分类曲线和累计曲线图，并找出其出现最大百分数的车头时距和第85、50及15位的车头时距。绘制和分析时应将合流车与其前、后干线车的分布图分别绘出。,.,（6）车头间隔利用图,干线车辆的车头时距长短不一，足够长者可被合流车所利用，并汇入车队随同行驶；短者则不能被利用。能否被利用的时距分布情况，可借助于干线车头间隔利用图判别。由图中可找到最易改合流车利用的时距以及最不易被利用的时距以及能或不能被利用的临界车头时距。,.,（7）一个车头时距内合流车辆数与该车头时距大小的关系,一个车头时距内允许连续插入的可能车辆数，随车头时距的增大而增大。为具体分析应绘制干线上车辆的车头时距