匝道及匝道连接点通行能力分析

匝道及匝道连接点通行能力分析,冉晋、米晓艺,主要内容,匝道通行能力分析一、概述1、匝道的定义2、匝道的类型3、车辆运行特征二、匝道通行能力分析内容1、自由流速度（FV）2、通行能力（C）3、服务水平,主要内容,匝道连接点通行能力分析一、分、合流部分通行能力分析1、匝道与高速公路连接处的主要形式2、车流运行特征3、影响因素4、匝道与主线连接处需要分析计算的三个关键交通量,5合流交通量Vm和分离交通量Vd的计算式6、1号车道交通量计算7、求1号车道交通量的近似方法8、1号车道内的大型车百分比二、分、合流点服务水平分析计算1、分、合流点服务水平划分2、分、合流点服务水平计算,匝道通行能力分析,一、概述1、匝道的定义,定义：匝道是专门用于连接两条公路的特殊路段，多用于立交及封闭公路进出口处。目的：为了避免车辆的平面交叉，使车辆行驶顺适，进而提高车速，增大通行能力，减少发生交通事故的危险。组成：（1）匝道与高速公路的连接点（2）匝道行车道（3）匝道与普通公路的连接点。,一、概述,匝道在高速公路系统中主要起连接作用。与高速公路基本路段相比有很多不同之处。主要体现在：（1）匝道的长度和宽度是有限的；（2）匝道的设计速度低于与之相连接公路的设计速度；（3）在不可能超车的单车道匝道上，货车和其他慢速车辆带来的不利影响比基本路段上严重的多；（4）匝道上车辆加减速现象频繁；（5）在匝道与被交道路的连接处，会引起匝道上车辆排队。,一、概述2、匝道的类型,基本形式和特殊形式1、匝道基本形式右转匝道和左转匝道,一、概述2、匝道的类型,2、特殊形式定向匝道对角匝道环形匝道,一、概述2、匝道的类型,按照匝道与高速公路连接处交通流的汇合、分离情况，可将匝道分为：进口匝道和出口匝道,一、概述2、匝道的类型,按照分析匝道与上、下游匝道的相互影响，可将匝道分为：孤立匝道和非孤立匝道,一、概述3、车辆运行特征,匝道车辆运行方式包括车辆在匝道出入口的运行及车辆在匝道上的行使。车辆在匝道出入口的运行有三种方式：分流和合流和交织,二、匝道通行能力分析内容,匝道通行能力分析内容1、自由流速度（FV）2、通行能力（C）3、服务水平,1、自由流速度（FV）,FV=（FV0+FFVW+FFVV+FFVSL+FFVUD）FFVSFV自由流速度（km/h）FV0基本自由流速度（km/h）FFVW行车道宽度修正系数（km/h）FFVV视距修正系数（km/h）FFVSL纵坡修正系数（km/h）FFVUD驶入道路修正系数（km/h）FFVS分割条件修正系数（对双向匝道，是否有分隔带）,1、自由流速度（FV）,（1）基本自由流速度FV0基本自由流速度FV0与匝道最小圆曲线半径有关，计算公式如下：式中：FV0基本自由流速度（km/h）R匝道最小曲率半径（m）i匝道圆曲线内最大超高横坡度最大横向力系数，建议采用0.12,1、自由流速度（FV）,（2）行车道宽度修正系数FFVW,1、自由流速度（FV）,（3）视距修正系数FFVV匝道必须保证一定的视距，否则会由于车辆进出主线时车速过快，很容易发生事故。匝道的最小停车视距如表：,单向单车道匝道的视距修正值FFVV取值如表：禁止超车的单向双车道，所以可以采用停车视距。双向双车道匝道，满足分隔条件的采用停车视距，否则采用行车视距，行车视距为停车视距的2倍，修正如表：,1、自由流速度（FV）,（4）纵坡修正系数FFVSL,1、自由流速度（FV）,（5）分隔条件修正系数FFVS分割条件修正系数FFVS只针对双向匝道而言，分有无分隔带两种情况来确定：有分隔带时：在其他条件为理想时，分隔带的设置会使车辆以近于自由流速的速度行驶，故FFVS取值为1.00。,无分隔带时：在其他条件为理想时，匝道上的车辆将受到对向车流的干扰，速度减慢。,1、自由流速度（FV）,（6）驶入道路修正系数FFVUD,2、通行能力（C）,道路通行能力按作用性质可分为理论通行能力、实际通行能力和设计通行能力三种。（1）匝道理论通行能力在道路、交通、环境和气候均为理想条件时，由技术性能相同的一种标准车辆，以最小的车头时距连续行驶，在单位时间内通过道路的某一断面的最大车辆数。,C理论通行能力（pcu/h）达到通行能力时相应的最小平均车头时距，可按下列公式计算：,（2）实际通行能力,在一定的道路交通状况和环境下，良好的天气情况下，单位时间内匝道的一条车道上能够通过的最大车辆数量，以辆/h为单位。,大车混入率修正系数,行车道宽度修正系数,（3）设计通行能力,单车道匝道的设计通行能力匝道设计速度匝道设计速度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、服务水平(1)服务水平分级指标,服务水平是指公路使用者根据交通流状况，在速度、舒适、方便、经济和安全等方面所能得到的服务程度。在匝道通行能力研究中，服务水平用饱和度指标来衡量。饱和度（DS）指实际流量和通行能力的比值。饱和度的计算公式如下：DS=Q/CDS饱和度Q实际流量（换算为标准车流量：pcu/h）C通行能力（pcu/h）,（2）服务水平分级标准,匝道服务水平划分等级,3、服务水平,一级服务水平：代表不受限制或受限较小的交通流，车流密度很小，车辆在通畅的条件下行驶，不存在或有较少的相互干扰，车流状态基本为自由通畅，车辆以近于自由流速的速度行驶；二级服务水平：随着交通量的增大，汽车成队行驶，但相互间的车头时距比较大，车流状态为部分连续，但排队比率较小，车辆行驶速度仍很快，匝道上车辆对加减速车道及高速公路主线上的交通运行基本无影响；,3、服务水平,三级服务水平：基本上处于平稳状态，但已接近流量上的小变化导致运行质量的巨变的边缘，车辆间的车头时距进一步减小，如果车队中有慢车，后继车辆会受很大影响。车流状态为连续不断，车辆行驶速度明显下降，匝道上车辆对加减速车道及高速公路主线上的交通运行有一定的影响；四级服务水平：车辆行驶速度进一步降低，排队长度超出了匝道的范围，交通量接近或达到通行能力。流量小的变化将严重影响整个匝道的运行质量，相互间车头时距处于连续流的临界值，车流状态为饱和，匝道上车辆对加减速车道及高速公路主线上的交通运行有较大的影响，主线上行车速度有较大降低；,匝道连接点通行能力分析,一、分、合流部分通行能力分析,1、匝道与高速公路连接处的主要形式,2、车流运行特征,（1）分流点车流运行特征,（2）合流点车流运行特征,3、影响因素,一般来说，1号车道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Vu、Vd。5)匝道的类型(驶入匝道还是驶出匝道，在连接处的匝道车道数等)。相邻匝道的位置及交通量是决定1号车道交通量的关键因素，因为它们很大程度上影响着主线交通量的车道分布。,4匝道与主线连接处需要分析计算的三个关键交通量,1)合流交通量Vm用于驶入匝道，它是相互汇合的交通流的总交通量；,2)分流交通量Vd用于驶出匝道，它是将要分离的交通流的总交通量；,3)主线交通量Vf用于任何合流或分流的地点。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。,5合流交通量Vm和分离交通量Vd的计算式,Vm=V1+VrVd=V1Vm汇合交通量(vehh)；Vd分离交通量(veh/h)；V1车道1交通量(vehh)Vr匝道交通量(vehh)。,6、1号车道交通量计算1号车道交通量V1是紧挨合流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13种图式，具体计算图式见图918至图930。,7求1号车道交通量的近似方法,以上计算图式以外的情况，可以用近似法来求算V1。这主要用于8车道高速公路上的匝道，以及用于特殊几何构造。用表917及图931来近似地估算匝道处车道1的交通量V1。,例如；问图932中匝道B紧挨着的上游1号车道的交通量。,过境车辆等于5000一7504250vehh。V1B(过境)008x4250340vehhVlB(匝道A)060600360vehhVlB(匝道C)079750593vehhV1B=V1B(过境)+VlB(匝道A)+VlB(匝道C)340十360十5931293vehh估算到此结束。,81号车道内的大型车百分比,二、分、合流点服务水平划分,各级服务水平简要描述如下：,级服务水平，相当于HCM(1985)的服务水平A和B。服务水平A，是不受约束的运行，汇入车辆和分离车辆对主线上的过境车流的影响很小。汇入时运行流畅、在进入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的扰动。服务水平B，汇入的车辆驶进车道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，交通流一般是流畅和稳定的。二级服务水平，相当HCM(1985)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1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入，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。高速公路总的速度和密度不会有大的变化。,三级服务水平，相当HCM(1985)中的服务水平D，在此水平范围内难以达到流畅的汇入，不论要汇入的车辆还是车道1中的过境车辆都必须频频调整其车速以防止在汇入区内发生冲突。分离区附近的车辆车速减低得更多，汇入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(1985)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。在此水平汇入行为产生大的扰乱，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队。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，所有汇入基本上都是停停行行地进行，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入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。,2、分、合流点服务水平计算,1)建立匝道几何构造尺寸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。2)计算1号车道交通量1号车道交通量可用相应计算图式中的计算式或者用近似法估算出来。,3)所有交通量(vchh)换算成当量交通量（pcu/h）4)计算检验点交通量Vm、Vd及Vf5)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，合流、分流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