交通工程学 第九章 道路通行能力

1、第九章第九章 道路通行能力道路通行能力其他通行能力其他通行能力高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力概述概述主要内容 高速公路交织区段通行能力高速公路交织区段通行能力双车道一般公路路段通行能力双车道一般公路路段通行能力9.1 概述 通行能力通行能力 交通需求交通需求无交通拥挤无交通拥挤 通行能力通行能力 交通需求交通需求交通拥挤发生交通拥挤发生 都市都市中早晚交通拥挤中早晚交通拥挤 交通需求究竟在多大程度上超过了通行能力交通需求究竟在多大程度上超过了通行能力？ 10 10？、？、2020？3030倍以上倍以上？ 交通需求超过通行能力的交通需求超过通行能力的 5 5 1010 的的程度

2、程度 交通拥挤发生交通拥挤发生 严重交通拥堵严重交通拥堵p 为什么会发生交通阻塞？9.1 概述概述交通阻塞发生示意图时刻累累计计交交通通量量需求容量増加阻塞消除容量阻塞发生阻塞消除9.1 概述概述p 通行能力是道路系统规划、设计、建设、管理的通行能力是道路系统规划、设计、建设、管理的指南针指南针p 通过交通需求与通行能力比较，可以评价道路交通过交通需求与通行能力比较，可以评价道路交通服务水平通服务水平p 交通需求与通行能力之间的关系，是交通环境评交通需求与通行能力之间的关系，是交通环境评价的依据价的依据9.1 概述概述o美国最早进行通行能力的研究工作，其成果集中地反映在Highway Capa

3、city Manual（简称HCM）中，最新版本为HCM 2000o许多发达国家如瑞典、加拿大、澳大利亚、德国等也都对本国的交通情况进行了研究, 编制了相应的道路通行能力手册o目前国际上有许多道路通行能力模拟软件，如美国的HCS (Highway Capacity Software)，瑞典公路局的CAPCALo上世纪八十年代后期，东南大学、同济大学、北京工业大学等高校以及交通部所属部分科研所对适合我国国情的道路通行能力进行了研究工作9.1 概述概述p 什么是通行能力（什么是通行能力（traffic capacitytraffic capacity）？）？ 在一定的道路条件在一定的道路条件、交通

4、条件、控制条件、环境条件下交通条件、控制条件、环境条件下、道路断面在一定的时间内能够通过的最大车辆数道路断面在一定的时间内能够通过的最大车辆数p 车辆换算车辆换算 交通量交通量1 1换算系数换算系数2 2交通量交通量2 2换算系数换算系数2 2 换算成小汽车数换算成小汽车数（pcupcu：passenger car unitpassenger car unit）p 计量通行能力的时间单位计量通行能力的时间单位 时间单位愈大交通不均匀性也愈大，无法准确反映交通量时间单位愈大交通不均匀性也愈大，无法准确反映交通量与服务水平的关系。通常用与服务水平的关系。通常用1h1h为单位，美国用为单位，美国用1

5、5min15min。9.1.1 通行能力概述通行能力概述p 通行能力是指所分析的道路、设施没有任何变化通行能力是指所分析的道路、设施没有任何变化,还假定还假定其具有良好的气候条件和路面条件下的通过能力其具有良好的气候条件和路面条件下的通过能力,如条件有如条件有任何变化都会引起通行能力的变化。任何变化都会引起通行能力的变化。p 总之总之,道路通行能力不是一个一成不变的定值道路通行能力不是一个一成不变的定值,是随其运行是随其运行质量变化而变动的疏解交通能力的极限。质量变化而变动的疏解交通能力的极限。p 通行能力分析的主要目的是求得在不同运行质量下通行能力分析的主要目的是求得在不同运行质量下1h所所

6、能通行的最大交通量，即可求得在指定的交通运行质量条能通行的最大交通量，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。件下所能承担交通的能力。9.1.1 通行能力概述通行能力概述p 通行能力和交通量的关系什么？通行能力和交通量的关系什么？ 两者都是单位时间内通过道路某断面的交通体数量。 通行能力反映了道路的容量，是道路容纳性能的一种量度。 交通量反映了道路实际负荷交通的数量大小，是交通体根据实际情况在道路上运行的具体体现。p 道路通行能力分析的主要目的？道路通行能力分析的主要目的？ 确定某道路设施在通常条件下能容纳的最大交通量。 确定在保持与规定运行特性相适应的条件下，某道路设施所能容纳

7、的最大交通量。5.1.1 通行能力概述通行能力概述p 计算通行能力的条件计算通行能力的条件 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） 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） 控制条件 是指交通控制设施的形式及特定设计和交通规则 环境条件 指横向干扰程度以及交通秩序 9.1.1 通行能力概述通行能力概述p 道路通行能力分类道路通行能力分类 基本通行能力basic capacity 道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横断面上，不论服务

8、水平如何，1h所能通过标准车辆的最大辆数(pcu) 通常以高速公路上观测到的最大交通量为基准(理想、理论通行能力) 9.1.1 通行能力概述通行能力概述p 道路通行能力分类道路通行能力分类 可能通行能力possible capacity 已知道路的一组成部分在实际或预测的的道路、交通、控制及环境条件下，一条车道或一横断面上，不论服务水平如何，1h所能通过的车辆的最大辆数(pcu) 是现实条件道路上的最大交通量（实际通行能力） 9.1.1 通行能力概述通行能力概述p 道路通行能力分类道路通行能力分类 设计通行能力design capacity 一设计中的道路的一组成部分在预测的道路、交通、控制及

9、环境条件下，一条车道或一横断面上，在指定的设计服务水平下，1h所能通过的车辆的最大辆数(pcu) 是道路规划、设计的依据（实用通行能力）9.1.1 通行能力概述通行能力概述基本通行能力基本通行能力可能通行能力可能通行能力 设计通行能力设计通行能力各种修正系数各种修正系数指定服务水平指定服务水平下的下的V/C比比p 道路通行能力分类道路通行能力分类 三者关系9.1.1 通行能力概述通行能力概述p 公路服务水平（公路服务水平（Level of Service） 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； 即公路在某种交通条件下所提供运行服务的质量水平。9.1.2 公路服务水平概述公路服

10、务水平概述p 服务水平标准服务水平标准 A B C D E F 速度速度高高、密度小、密度小 速度速度低、密度大低、密度大舒适度高舒适度高 舒适度低舒适度低一级一级二级二级三级三级四级四级 A B C D E FA A 级级F F 级级E E 级级D D 级级C C 级级B B 级级9.1.2 公路服务水平概述公路服务水平概述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DEFp 服务交通量服务交通量 不同服务水平下要求通过的交通量。服务水平高，服务交通量小，反之亦然。 每一服务水平有其服务质量的范围，服务水平最差时对应的交通量称为最大服务交通量。9.1.2

11、公路服务水平概述公路服务水平概述p 最大服务交通量最大服务交通量p V/C比比 指最大服务交通量与基本通行能力之比。V/C越大，即说明交通量越接近通行能力，即道路的服务水平就越低；V/C越小，说明最大服务交通量与基本通行能力之间的差距就越大，即道路的服务水平就越高。行车速度和运行时间;车辆行驶时的自由程度(通畅性);交通受阻或受干扰的程度,以及行车延误和每公里停车次数等;行车的安全性(事故率和经济损失等); 行车的舒适性和乘客满意的程度;最大密度,每车道每公里范围内车辆的最大密度;经济性(行驶费用)9.1.2 公路服务水平概述公路服务水平概述p 服务水平的划分指标服务水平的划分指标然而,由于实

12、际确定服务等级时，难以全面考虑和综合上述诸因素，往往仅以其中的某几项指标作为代表。如行车速度及服务交通量与通行能力之比，作为路段评定服务等级的主要影响因素。同时，由于这几项指标比较易于观测，而且车速和服务交通量也同其它因素有关，所以取此二者作为评价服务水平的主要指标是有一定根据的。p 服务水平的划分指标服务水平的划分指标9.1.2 公路服务水平概述公路服务水平概述9.1.3 通行能力和服务水平通行能力和服务水平 道路的通行能力和服务水平从不同的角道路的通行能力和服务水平从不同的角度反映了道路的性质与功能度反映了道路的性质与功能,通行能力主要反通行能力主要反映道路服务数量的多少或能力的大小；映道

13、路服务数量的多少或能力的大小；服务水服务水平主要反映了道路服务质量或服务的满意程度。平主要反映了道路服务质量或服务的满意程度。 严格地说严格地说,没有无通行能力的服务水平没有无通行能力的服务水平,也没也没有无服务质量的通行能力有无服务质量的通行能力,两者是不能分开的。两者是不能分开的。9.1.3 通行能力和服务水平通行能力和服务水平p 通行能力和服务水平作用通行能力和服务水平作用 确定车道数、服务水平评估、发现瓶颈路段确定车道数、服务水平评估、发现瓶颈路段 根据交通量预测、投资效益评估、环境效益评估，根据交通量预测、投资效益评估、环境效益评估， 确定路网改进办法与实施步骤确定路网改进办法与实施

14、步骤 根据交通量增长情况，制定各阶段的交通管理措施根据交通量增长情况，制定各阶段的交通管理措施9.2 高速公路基本路段通行能力9.2.1 概述概述p 高速公路高速公路 高速公路是具有中央分隔带，上下行每个方向至少高速公路是具有中央分隔带，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有两车道，全部立体交叉，完全控制出入的公路 高速公路基本路段高速公路基本路段 交织区交织区 匝道匝道9.2.1 概述概述p 高速公路基本路段高速公路基本路段 主线上不受匝道附近车辆汇合、分离以及交织运行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影响的路段部分 3.75m 3.75m 车

15、道宽度车道宽度 4.50m4.50m 侧向净宽侧向净宽 1.75m1.75m 车流中全部为小客车车流中全部为小客车 驾驶员均为经常行驶高速公路且技术熟练遵守交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通法规者9.2.1 概述概述p 高速公路基本路段高速公路基本路段9.2.2 高速公路基本路段服务水平高速公路基本路段服务水平 最大交通密度（最大交通密度（pcu/(kmln)pcu/(kmln)）, ,将服务水平分为四级将服务水平分为四级。9.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 基本通行能力基本通行能力 CB 理想条件下一车道所能通行的最大交通量（ pcu/(hln

16、) ） 设计车速V=120km/h，CB=2000 pcu/(hln)； 设计车速V=100km/h，CB=2000 pcu/(hln)； 设计车速V=80km/h， CB=1900 pcu/(hln)； 设计车速V=60km/h， CB=1800 pcu/(hln)；9.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 最大服务交通量最大服务交通量 MSViiBSViCVCM/ 最大服务交通量 = 基本通行能力服务水平 MSVi 第i级服务水平的最大服务交通量（pcu/(hln) ）； CB 基本通行能力； (V/C)i 第i级服务水平最大服务交通量与基本通行能力比值。9.2.3

17、高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 单向车行道的可能通行能力单向车行道的可能通行能力 CPpHVwBPfffNCC单向车行道的可能通行能力 = 基本通行能力单向车道数运行质量 CP 单向车行道的可能通行能力(pcu/h) ； N 单向车行道的车道数； fW 车道宽度和侧向净空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。运行质量运行质量9.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 单向车行道的设计通行能力单向车行道的设计通行能力 CDpHVwSViDfffNMC单向车行道的设计通行能力 = 最大服务交通量单

18、向车道数运行质量 CD 单向车行道的设计通行能力(pcu/h) ； N 单向车行道的车道数； fW 车道宽度和侧向净空对通行能力的修正系数； fHW 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。运行质量运行质量 车道宽度与侧向净空修正系数 fW9.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 主要因素及修正方法主要因素及修正方法 大型车修正系数 fHV9.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 主要因素及修正方法主要因素及修正方法) 1(11HVHVHVEPfPHV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。

19、 驾驶员条件的修正系数 fp 1.000.909.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 例题例题 一双向四车道高速公路，设计速度为100km/h，单向高峰小时交通量VP=1800pcu/h，大型车占40%，车道宽 3.50m，侧向净空为1.75m，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。9.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 例题例题 解:（1）求服务水平 为求服务水平，应首先计算V/C，然后查表5-1确定其服务水平。pHVwBPPfffNCCVCV单向高峰小时交通量。和，分别查表或计算求出p

20、HVwBfffNC9.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 例题例题 基本通行能力CB 因为道路为高速公路，且设计车速为100km/h，所以CB =2000 pcu/(hln) 单向车行道车道数N 因为是双向四车道高速公路，所以N =2 车道宽度与侧向净空修正系数 fW 因为双向四车道高速公路，车道宽3.50m，紧挨行车道两边都有障碍物，所以查表5-2得 fW =0.979.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 例题例题 大型车修正系数 fHV 因为道路为高速公路，且为重丘地区，所以查表5-3得到大型车换算成小客车的车辆换算系数EHV =2.5。 已

21、知大型车占40%，所以PHV =0.4。 根据公式5-5得：625. 015 . 24 . 011) 1(11HVHVHVEPf9.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 例题例题驾驶员条件的修正系数 fp 假设驾驶员技术熟练、遵守交通法规，行驶经验丰富且身体健康，取 fp=1。hpcufffNCCpHVwBP/24251625. 097. 0220009.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 例题例题74. 024251800PPCVCV 查表5-1，可知该道路服务水平为三级服务水平。（2）求达到可能通行能力之前可增加的交通量 hpcuVCVPP/6

22、25180024259.2.3 高速公路基本路段通行能力高速公路基本路段通行能力p 课堂练习课堂练习 一双向四车道高速公路，设计速度为100km/h，单向高峰小时交通量VP=2500pcu/h，大型车占30%，车道宽 3.75m，侧向净空为1.60m，紧挨行车道一边有障碍物，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。9.3 高速公路交织区通行能力9.3.1 概述概述p 交织运行的定义及分类交织运行的定义及分类 交织运行定义交织运行定义 两个或更多交通流沿公路相当长路段运行的总方向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下，相交而过的

23、相同且在没有交通控制设施的情况下，相交而过的运行称为交织运行。运行称为交织运行。 简单交织区简单交织区 多重交织区多重交织区 9.3.1 概述概述p 交织区长度交织区长度 从汇合三角区上一点，即从车道1右边缘至入口（汇合）车道左边缘的距离为0.6m的那一点，至分离三角区车道1右边缘至出口（分离）车道走边缘距离3.7m的点的距离3.7m9.3.1 概述概述p 简单交织区构造型式简单交织区构造型式 交织区的构造型式由交织车辆在通过交织区段时所必须进行的最少车道变换数来区分。 构造型式 A型交织构造：两股交织车流都至少变道1次 B型交织构造：1股无须变道，1股至少变道1次 C型交织构造：存在1股车流

24、至少变道2次9.3.1 概述概述p 简单交织区构造型式简单交织区构造型式 A型交织构造9.3.1 概述概述p 简单交织区构造型式简单交织区构造型式 B型交织构造9.3.1 概述概述p 简单交织区构造型式简单交织区构造型式 C型交织构造9.3.1 概述概述p 交织宽度和交织运行形式交织宽度和交织运行形式 交织宽度交织宽度 由交织区段的车道数来度量。由交织区段的车道数来度量。 约束约束 非约束非约束 9.3.1 概述概述p 交织宽度和交织运行形式交织宽度和交织运行形式参数参数定义定义参参数数定义定义L交织区段长度交织区段长度(m)VW2两交织流中较小的交织交通量两交织流中较小的交织交通量(pcu/

25、h)N交织区段车道总数交织区段车道总数(整数整数)VnW交织区段中的总非交织交通量交织区段中的总非交织交通量(pcu/h)NW交织车辆所用的车道数交织车辆所用的车道数(不一定是整不一定是整数数)VR交通量比交通量比VW/VNnW非交织车辆所用的车道数非交织车辆所用的车道数(不一定是不一定是整数整数)R交织比交织比VW2/VWVW交织区段中的总交织交通量交织区段中的总交织交通量(pcu/h)SW交通区段中交织车辆的平均行驶速度交通区段中交织车辆的平均行驶速度(km/h)V交织区段中的总交通量交织区段中的总交通量(pcu/h)Snw交通区段中非交织车辆的平均行驶速度交通区段中非交织车辆的平均行驶速

26、度(km/h)VW1两交织流中较大交织交通量两交织流中较大交织交通量(pcu/h)9.3.2 交织运行形式的确定交织运行形式的确定p 交织车辆运行速度(Sw)和非交织车辆运行速度(Snw)的计算dcbRdnw/L(V/N)V(1a(0.3048)180.4724.1S或wS 计算公式计算公式9.3.2 交织运行形式的确定交织运行形式的确定p 交织车辆运行速度(Sw)和非交织车辆运行速度(Snw)的计算9.3.2 交织运行形式的确定交织运行形式的确定p 交织车辆运行速度(Sw)和非交织车辆运行速度(Snw)的计算 非约束运行：非约束运行： 约束运行：约束运行： maxWWNNmaxWWNN9.3

27、.3 交织区段运行参数交织区段运行参数9.3.4 交织区段服务水平交织区段服务水平 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。9.4 双车道一般公路路段通行能力9.4.1 双车道一般公路路段车流运行特征双车道一般公路路段车流运行特征p 车流运行特征车流运行特征 车流超车受限车流超车受限 车流受对向交通限制车流受对向交通限制 对车行道双向通行能对车行道双向通行能力和服务说平进行总力和服务说平进行总分析分析9.4.1 双车道一般公路路段车流运行特征双车道一般公路路段车流运行特征p 理想条件理想条件 (1)设计速度大于或等于设计速度大于或等于80km

28、h。 (2)车道宽度大于或等于车道宽度大于或等于4.00m， 但不大于但不大于4.50m。 (3)侧向净宽大于或等于侧向净宽大于或等于1.75m。 (4)在公路上无在公路上无“不准超车区不准超车区”。 (5)交通流中全部为中型载重汽车。交通流中全部为中型载重汽车。 (6)两个方向交通量之比为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。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。处于平原微丘地形。9.4.2 服务水平服务水平9.4.3 双车道一般公路路段通行能力双车道一般公路路段通行能力式中：Msvi在理想条件下第i级服务水平的车行道双向最大服

29、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； (V/C)i第i级最大服务交通量与基本通行能力之比。p 车行道最大服务交通量车行道最大服务交通量iBSVCVCMi)/( 9.4.3 双车道一般公路路段通行能力双车道一般公路路段通行能力式中：CP行车道可能通行能力，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80km/h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