第5章--道路通行能力-交通工程学-东南大学版

1、第五章第五章 道路通行能力道路通行能力5-1 概 述n道路通行能力道路通行能力(Highway Capacity)：在不同运行：在不同运行质量情况下质量情况下1h所能通行的最大交通量所能通行的最大交通量n服务水平服务水平（Level Of Service, LOS)：交通流中车：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辆运行的以及驾驶员和乘客所感受的质量量度通行能力种类道路、交通、控道路、交通、控制和环境条件制和环境条件服务水平服务水平测量范围测量范围单位单位基本通行能力基本通行能力理想的理想的不论服务水不论服务水平如何平如何车道或车道的均车道或车道的均匀段或横断面匀段或横断面标准车

2、辆标准车辆可能通行能力可能通行能力实际或预测的实际或预测的不论服务水不论服务水平如何平如何车道或车道上对车道或车道上对上述条件有代表上述条件有代表性的均匀段或横性的均匀段或横断面断面车辆车辆（在混合（在混合交通公路交通公路上为标准上为标准汽车）汽车）设计通行能力设计通行能力预测的预测的所选用的设所选用的设计服务水平计服务水平由于时间单位愈大，交通不均匀性亦愈大，就愈不由于时间单位愈大，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能很好反应交通量与运行质量之间的关系通常是以小时为单位来计算通行能力和设计交通量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

3、不用交通流率我国现阶段仍用小时交通量而不用交通流率计算通行能力的时间单位、交通量和交通流率理想条件n道路条件道路条件：是指道路的几何特征（车道数、车道、路：是指道路的几何特征（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）线形和视距等）n交通条件交通条件：是指交通特征（交通流中的交通组成、交：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、上下行方向的交通通量、不同车道中的交通量分布、上下行方向的交通量分布）量分布）n控制条件控制条件：是指交通控制设施的形式及特定设计和交：是指交通控制设施的形式及特定

4、设计和交通规划通规划n环境条件环境条件：指横向干扰程度以及交通秩序等：指横向干扰程度以及交通秩序等车辆换算系数和换算交通量n车辆换算系数车辆换算系数(Passenger Car Equivalent, PCE)：在通行：在通行能力方面某类车辆一辆等于能力方面某类车辆一辆等于标准车辆标准车辆(Passenger Car Unit, PCU)的辆数的辆数n换算交通量换算交通量：也称为当量交通量，是将总交通量中各类：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车辆交通量换算成标准车型交通量之和式中：式中：Ve当量交通量；当量交通量； V未经换算的总交通量；未经换算的总交通量

5、； Pi第第i类车交通量占总交通量的百分比；类车交通量占总交通量的百分比； Ei第第i类车的车辆换算系数类车的车辆换算系数iieEPVVn高速公路基本路段高速公路基本路段(Basic Segment)n不控制进入的汽车多车道公路路段不控制进入的汽车多车道公路路段n不控制进入的汽车双车道公路路段不控制进入的汽车双车道公路路段n混合交通双车道公路路段混合交通双车道公路路段n匝道匝道(Ramp)，包括匝道主线连接部分，包括匝道主线连接部分(Ramp Junctions)n交织区交织区(Weaving)n平面交叉平面交叉(Intersection)n市区及近郊干线道路市区及近郊干线道路通行能力分析的对

6、象服务水平的划分标准n 行车速度和运行时间行车速度和运行时间n 车辆行驶时的自由程度（畅通性）车辆行驶时的自由程度（畅通性）n 行车延误、停车次数或排队长度、行车行车延误、停车次数或排队长度、行车n 安全性（事故率和经济损失）安全性（事故率和经济损失）n 行车舒适性和乘客的满意程度行车舒适性和乘客的满意程度n 经济性（行驶费用）经济性（行驶费用）n 负荷系数负荷系数服务水平的分级美国的六级服务水平美国的六级服务水平：AB服务水平的分级A级级：交通量很小，交通为：交通量很小，交通为自由流自由流，使用者不受或基本不受交通流中其他，使用者不受或基本不受交通流中其他车辆的影响，自由度非常高、舒适便利程

7、度极高车辆的影响，自由度非常高、舒适便利程度极高B级级：交通量较前增加，交通在：交通量较前增加，交通在稳定流范围内的较好部分稳定流范围内的较好部分。在交通流中，。在交通流中，开始易受其他车辆的影响，驾驶自由度、舒适和便利程度比服务水平开始易受其他车辆的影响，驾驶自由度、舒适和便利程度比服务水平A稍稍有下降有下降C级级：交通量大于服务水平：交通量大于服务水平B，交通处在交通处在稳定流范围的中间部分稳定流范围的中间部分，但车辆间，但车辆间的相互影响变大，舒适和便利程度有明显下降的相互影响变大，舒适和便利程度有明显下降D级级：交通量又增大，交通处在：交通量又增大，交通处在稳定流范围的较差部分稳定流范

8、围的较差部分。速度和驾驶自由。速度和驾驶自由度受到严格约束，舒适和便利程度低下度受到严格约束，舒适和便利程度低下E级级：交通常处于：交通常处于不稳定流不稳定流范围，所有车速降到一个低的但相对均匀的值，范围，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自由度极低，舒适和便利程度也非常低F级级：交通处于：交通处于强制状态强制状态，车辆经常排成队，跟着前面的车辆停停走走，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，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

9、大而交通密度则随交通量的减少而增大流量流量速速度度自由流自由流稳稳 定定 流流强制流强制流0ABC不稳定流不稳定流DEF我国公路服务水平现分为四级：我国公路服务水平现分为四级：n一级相当于美国的一级相当于美国的A、B两级两级n二、三级分别相当于美国的二、三级分别相当于美国的C级及级及D级级n四级相当于美国的四级相当于美国的E、F两级两级每一服务水平有其服务质量的范围。因此，除每一服务水平有其服务质量的范围。因此，除F级级外，各级服务水平都有外，各级服务水平都有相应于该级服务水平最差相应于该级服务水平最差时的服务交通量时的服务交通量，该服务交通量在该级服务水平，该服务交通量在该级服务水平种是最大

10、的，故称为最大服务交通量种是最大的，故称为最大服务交通量最大服务交通量道路通行能力和服务水平的作用n用于道路设计用于道路设计nP28的例题的例题n用于道路规划用于道路规划n用于道路交通管理用于道路交通管理国内外道路通行能力研究的概况n美国的美国的Highway Capacity Manual（HCM）n瑞典、加拿大、澳大利亚、德瑞典、加拿大、澳大利亚、德国等发达国家的道路通行能力国等发达国家的道路通行能力手册手册n道路通行能力模拟软件，如美道路通行能力模拟软件，如美国的国的Highway Capacity Software (HCS)，瑞典公路局的，瑞典公路局的CAPCALn1980年代后期，

11、东南大学、同年代后期，东南大学、同济大学等高校以及部分科研所济大学等高校以及部分科研所针对中国交通状况的研究针对中国交通状况的研究52 高速公路基本路段通行能力高速公路的定义及组成高速公路：高速公路：有中央分隔带，上下行每个方向至少有两车道，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全部立体交叉，完全控制出入的公路其组成为：其组成为：n 高速公路基本路段高速公路基本路段n 交织区交织区n 匝道，包括匝道主线连接处及匝道横交公路连接处匝道，包括匝道主线连接处及匝道横交公路连接处高速公路基本路段高速公路基本路段：指主线上不受匝道附近车辆汇合、分离：指主线上不受匝道附

12、近车辆汇合、分离以及交织运行影响的路段部分以及交织运行影响的路段部分高速公路基本路段的理想条件n3.75m 车道宽度车道宽度 4.50m；n侧向净宽侧向净宽 1.75m；n车流中全部为小客车；车流中全部为小客车；n驾驶员均为经常行驶高速公路且技术熟练遵守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交通法规者高速公路基本路段服务水平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式中：式中： 第第i级服务水平的最大服务交通量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能通行的最大交通量

13、(pcu/(hln)； (V/C)i第第i级服务水平最大服务交通量与基本级服务水平最大服务交通量与基本通行能力的比值。通行能力的比值。isvBi( / )MCV CisvM式中：式中：CD单向车行道设计通行能力，即在具体条件下，采单向车行道设计通行能力，即在具体条件下，采用用i级服务水平时所能通行的最大交通量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；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；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；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。驾驶员条件

14、对通行能力的修正系数。PHVWSVDfffNMCiPHVWiDfffNCVCBC)/(2. 单向车行道的设计通行能力单向车行道的设计通行能力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车道宽度及侧向宽度的修正系数fW2. 大型车的修正系数大型车的修正系数fHV式中：式中：PHV大型车交通量占总交通量的百分比；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。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驾驶员条件的修正系数fP 在在1.000.90范围内取范围内取fP值值) 1(11HVHVHVEPf高速公路基本路段通

15、行能力分析计算例例 已知：一已有四车道高速公路，设计速度为已知：一已有四车道高速公路，设计速度为100km/h，单向高单向高峰小时交通量峰小时交通量VP1800veh/h，大型车占大型车占40%，车道宽，车道宽3.50m，紧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为56km/h。解解 为求服务水平要计算为求服务水平要计算V/C：(1) 查表（查表（5-2、5-4）得诸修正系数）得诸修正系数 fW0.79，EH

16、V2.5， fHV=1/1+0.40(2.5-1)=0.625, fP=1.0(2) 计算计算V/C91. 00 . 1625. 079. 022000/1800/PHVWBPfffNCVCV(3) 该公路服务水平属四级上半段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求理想条件下之速度及密度1800veh/h的的V/C在在(2)中已求出为中已求出为0.91。

17、查图。查图5-1、2得平均行程速得平均行程速度为度为63km/h，平均交通密度为平均交通密度为30pcu/(kmln),观测到的速度观测到的速度56km/h小于理想条件下的速度小于理想条件下的速度63km/h，这由于有大型车及非平原这由于有大型车及非平原的重丘地形所致。的重丘地形所致。hvehfffCVNCPHVWB/19750 . 1625. 079. 000. 122000)/(57 道路平面交叉口的通行能力无信号交叉口通行能力 n在无信号灯控制的交叉口上，主要道路上的车辆，优先在无信号灯控制的交叉口上，主要道路上的车辆，优先通行，通过路口不用停车；沿次要道路行驶的车辆，让通行，通过路口不

18、用停车；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，通过路口的空档，通过路口n主要道路上能够通过的车辆多少，按路段计算。次要道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：路上能够通过多少车辆，受下列因素影响：n主要道路上车流的车头间隔分布主要道路上车流的车头间隔分布n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穿越主要道路车流所需时间n次要道路上车辆跟驰的车头时距大小次要道路上车辆跟驰的车头时距大小n主要道路上车流的流向分布主要道路上车流的流向分布n这种路口的通

19、行能力，等于主要道路上的交通量加上次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要道路上车辆穿越空档能通过的车辆数无信号交叉口通行能力计算公式 假设：假设：n主要道路上的车辆优先通过路口主要道路上的车辆优先通过路口n主要车道上的双向车流视为一股车流主要车道上的双向车流视为一股车流n交通量不大，车辆之间的间隙分布符合负指数分布交通量不大，车辆之间的间隙分布符合负指数分布n当间隙大于临界间隙当间隙大于临界间隙t0时，次要道路上车辆方可穿越时，次要道路上车辆方可穿越按可穿越间隙理论，推算出次要道路上的车辆每小时能穿越主要道路车流按可穿越间隙理论，推算出次要道路上

20、的车辆每小时能穿越主要道路车流的数量为的数量为 式中式中 Q主主主要道路上的交通量主要道路上的交通量(pcu/h)； Q次次次要道路可能通过的车辆数次要道路可能通过的车辆数(pcu/h)； qQ主主/3600(pcu/s)； t0临界间隙时间，对停车待机通过者临界间隙时间，对停车待机通过者t0=79s，对减速待机通过者，对减速待机通过者，t0=68s； t次要道路上车辆跟驰行驶的车头时距，次要道路上车辆跟驰行驶的车头时距，t=35s。 qtqteeQQ10主次信号交叉口通行能力 1十字形交叉口的设计通行能力十字形交叉口的设计通行能力十字形交叉口设计通行能力等于各进口道设计通行能力之十字形交叉口

21、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和；进口道设计通行能力等于各车道设计通行能力之和 (1)一条直行道的设计通行能力计算公式一条直行道的设计通行能力计算公式式中：式中：Cs一条直行车道的设计通行能力一条直行车道的设计通行能力(pcu/h)； T信号灯周期信号灯周期(s)； tg信号每周期内的绿灯时间信号每周期内的绿灯时间(s)； t0绿灯亮后，第一辆车启动、通过停车线的时间绿灯亮后，第一辆车启动、通过停车线的时间(s)，如无本地实例数据，可采用如无本地实例数据，可采用3.s； ti直行或右行车辆通过停车线的平均时间直行或右行车辆通过停车线的平均

22、时间(s/pcu)； 折减系数，可用折减系数，可用0.9。0s3600(1)gittCTt(2)直右车道通行能力计算公式直右车道通行能力计算公式Csr=Cs式中：式中：Csr一条直右车道的设计通行能力一条直右车道的设计通行能力(puc/h)。(3)直左车道设计通行能力计算公式直左车道设计通行能力计算公式式中：式中：Cs1一条直左车道的设计通行能力一条直左车道的设计通行能力(pcuh)； 直左车道中左转车所占比例。直左车道中左转车所占比例。(4)直左右车道设计通行能力计算公式直左右车道设计通行能力计算公式 Cs1r=Cs1式中式中：Cs1r一条直左右车道的设计通行能力一条直左右车道的设计通行能力

23、(pcuh)。(5)交叉口进口道的设计通行能力交叉口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等于进口各车道设计通行能力之和11(1/2)ssCC1当设有左转专用或右转专用车道时，交叉口进口道的设计通行当设有左转专用或右转专用车道时，交叉口进口道的设计通行能力可根据本进口车辆的左、右转比例计算能力可根据本进口车辆的左、右转比例计算(1)进口设有专用左转与专用右转车道时进口设有专用左转与专用右转车道时，进口道设计通行能力，进口道设计通行能力按下式计算：按下式计算：式中：式中：Ce1r设有专用左转与专用右转车道时，本面进口道的设有专用左转与专用右转车道时，本面进口道的设计通行能力设计通行

24、能力(pcu/h)； 本面直行车道设计通行能力之和本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h) 分别为左、右转车占本面进口道车辆的比例分别为左、右转车占本面进口道车辆的比例专用左转车道的设计通行能力为专用左转车道的设计通行能力为专用右转车道的设计通行能力为专用右转车道的设计通行能力为11/(1)e rsrCCsCl,r 111reCCrrerCC1(2)进口设有专用左转车道而未设专用右转车道时进口设有专用左转车道而未设专用右转车道时，进口道的，进口道的设计通行能力按下式计算：设计通行能力按下式计算：式中：式中：Ce1设有专用左转车道时，本面进口道设计通行能力设有专用左转车道时，本面进口道设计通行

25、能力(pcu/h)； 本面直行车道设计通行能力之和本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h) Csr本面直右车道的设计通行能力本面直右车道的设计通行能力(pcu/h)专用左转车道的设计通行能力为专用左转车道的设计通行能力为)1/()(11srseCCCsC111eCC(3)进口道设有专用右转车道而未设专用左转车道时进口道设有专用右转车道而未设专用左转车道时，进口道，进口道的设计通行能力按下式计算：的设计通行能力按下式计算：式中：式中：Cer设有专用右转车道时，本面进口道设计通行能力设有专用右转车道时，本面进口道设计通行能力(pcu/h) 本面直行车道设计通行能力之和本面直行车道设计通行能力之和

26、(pcu/h) Csl本面直左车道的设计通行能力本面直左车道的设计通行能力(pcu/h)专用右转车道的设计通行能力为专用右转车道的设计通行能力为er1()/(1)ssrCCCssCrerrCC(4)通行能力折减通行能力折减在一个信号周期内，对面到达的左转车超过在一个信号周期内，对面到达的左转车超过34pcu时，左转时，左转车通过交叉口将影响本面直行车。因此，应折减本面各直行车车通过交叉口将影响本面直行车。因此，应折减本面各直行车道道(包括直行、直左、直右、直左右车道包括直行、直左、直右、直左右车道)的设计通行能力。的设计通行能力。 当当 时，本面进口道折减后的设计通行能力为时，本面进口道折减后

27、的设计通行能力为式中：式中： 折减后本面进口道的通行能力折减后本面进口道的通行能力(pcu/h)； Ce本面进口道的设计通行能力本面进口道的设计通行能力(pcu/h)； ns本面各种直行车道数；本面各种直行车道数； C1e本面进口道左转车的设计通过量本面进口道左转车的设计通过量(pcu/h)， 不折减本面各种直行车道设计通行能力的对面左不折减本面各种直行车道设计通行能力的对面左转车数转车数(pcu/h)，当交叉口小时为当交叉口小时为3n，大时为大时为4n，n为每小时信为每小时信号周期数。号周期数。11eeCC)(11eeseeCCnCCeC11eeCC1eC环形交叉口的通行能力1. 环形交叉口

28、类型环形交叉口类型 环形交叉口按中心岛直径大小分为三类：环形交叉口按中心岛直径大小分为三类：(1)常规环形交叉口常规环形交叉口，中心岛直径大于，中心岛直径大于25m，交织段比较长，交织段比较长，进口引道不拓宽成喇叭形进口引道不拓宽成喇叭形(图图522)。我国现有的环形交叉口。我国现有的环形交叉口大都属于此类。大都属于此类。(2)小型环形交叉口小型环形交叉口，中心岛直径小于，中心岛直径小于25m，引道进口加宽，引道进口加宽，做成喇叭形，便于车辆进入交叉口做成喇叭形，便于车辆进入交叉口(图图523)。(3)微型环形交叉口微型环形交叉口，中心岛直径一般小于，中心岛直径一般小于4m，中心岛不一定中心岛不一定做成圆形，也不一定做成一个，可用白漆画成圆圈不用凸做成圆形，也不一定做成一个，可用白漆画成圆圈不用凸(图图524)。这种环交，实际上是渠化交叉口。这种环交，实际上是渠化交叉口。2. 常规