交通工程學(xué)第九章道路通行能力

1、第九章 道路通行能力,其他通行能力,高速公路基本路段通行能力,概述,主要內(nèi)容,高速公路交織區(qū)段通行能力,雙車(chē)道一般公路路段通行能力,9.1 概述,通行能力 交通需求無(wú)交通擁擠 通行能力 交通需求交通擁擠發(fā)生 都市中早晚交通擁擠 交通需求究竟在多大程度上超過(guò)了通行能力？ 10？、20？30倍以上？ 交通需求超過(guò)通行能力的 5 10 的程度 交通擁擠發(fā)生 嚴(yán)重交通擁堵,為什么會(huì)發(fā)生交通阻塞？,9.1 概述,交通阻塞發(fā)生示意圖,容量増加,阻塞消除,阻塞發(fā)生,阻塞消除,9.1 概述,通行能力是道路系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理的指南針 通過(guò)交通需求與通行能力比較，可以評(píng)價(jià)道路交通服務(wù)水平 交通需求與通行能

2、力之間的關(guān)系，是交通環(huán)境評(píng)價(jià)的依據(jù),9.1 概述,美國(guó)最早進(jìn)行通行能力的研究工作，其成果集中地反映在Highway Capacity Manual（簡(jiǎn)稱(chēng)HCM）中，最新版本為HCM 2000 許多發(fā)達(dá)國(guó)家如瑞典、加拿大、澳大利亞、德國(guó)等也都對(duì)本國(guó)的交通情況進(jìn)行了研究, 編制了相應(yīng)的道路通行能力手冊(cè) 目前國(guó)際上有許多道路通行能力模擬軟件，如美國(guó)的HCS (Highway Capacity Software)，瑞典公路局的CAPCAL 上世紀(jì)八十年代后期，東南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等高校以及交通部所屬部分科研所對(duì)適合我國(guó)國(guó)情的道路通行能力進(jìn)行了研究工作,9.1 概述,什么是通行能力（traf

3、fic capacity）？ 在一定的道路條件、交通條件、控制條件、環(huán)境條件下、道路斷面在一定的時(shí)間內(nèi)能夠通過(guò)的最大車(chē)輛數(shù) 車(chē)輛換算 交通量1換算系數(shù)2交通量2換算系數(shù)2 換算成小汽車(chē)數(shù)（pcu：passenger car unit） 計(jì)量通行能力的時(shí)間單位 時(shí)間單位愈大交通不均勻性也愈大，無(wú)法準(zhǔn)確反映交通量與服務(wù)水平的關(guān)系。通常用1h為單位，美國(guó)用15min。,9.1.1 通行能力概述,通行能力是指所分析的道路、設(shè)施沒(méi)有任何變化,還假定其具有良好的氣候條件和路面條件下的通過(guò)能力,如條件有任何變化都會(huì)引起通行能力的變化。 總之,道路通行能力不是一個(gè)一成不變的定值,是隨其運(yùn)行質(zhì)量變化而變動(dòng)的疏解

4、交通能力的極限。 通行能力分析的主要目的是求得在不同運(yùn)行質(zhì)量下1h所能通行的最大交通量，即可求得在指定的交通運(yùn)行質(zhì)量條件下所能承擔(dān)交通的能力。,9.1.1 通行能力概述,通行能力和交通量的關(guān)系什么？,兩者都是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)道路某斷面的交通體數(shù)量。 通行能力反映了道路的容量，是道路容納性能的一種量度。 交通量反映了道路實(shí)際負(fù)荷交通的數(shù)量大小，是交通體根據(jù)實(shí)際情況在道路上運(yùn)行的具體體現(xiàn)。,道路通行能力分析的主要目的？,確定某道路設(shè)施在通常條件下能容納的最大交通量。 確定在保持與規(guī)定運(yùn)行特性相適應(yīng)的條件下，某道路設(shè)施所能容納的最大交通量。,5.1.1 通行能力概述,計(jì)算通行能力的條件,道路條件 是指

5、公路的幾何特征（車(chē)道數(shù)、車(chē)道、路肩、中央帶等的寬度，側(cè)向凈寬，設(shè)計(jì)速度及平、縱線(xiàn)形和視距等） 交通條件 是指交通特征（交通流中的交通組成、交通量、不同車(chē)道中的交通量分布、上下行方向的交通量分布） 控制條件 是指交通控制設(shè)施的形式及特定設(shè)計(jì)和交通規(guī)則 環(huán)境條件 指橫向干擾程度以及交通秩序,9.1.1 通行能力概述,道路通行能力分類(lèi),基本通行能力basic capacity 道路組成部分在理想的道路、交通、控制和環(huán)境條件下，該組成部分一條車(chē)道或一橫斷面上，不論服務(wù)水平如何，1h所能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛的最大輛數(shù)(pcu) 通常以高速公路上觀(guān)測(cè)到的最大交通量為基準(zhǔn)(理想、理論通行能力),9.1.1 通行能力

6、概述,道路通行能力分類(lèi),可能通行能力possible capacity 已知道路的一組成部分在實(shí)際或預(yù)測(cè)的的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，一條車(chē)道或一橫斷面上，不論服務(wù)水平如何，1h所能通過(guò)的車(chē)輛的最大輛數(shù)(pcu) 是現(xiàn)實(shí)條件道路上的最大交通量（實(shí)際通行能力）,9.1.1 通行能力概述,道路通行能力分類(lèi),設(shè)計(jì)通行能力design capacity 一設(shè)計(jì)中的道路的一組成部分在預(yù)測(cè)的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，一條車(chē)道或一橫斷面上，在指定的設(shè)計(jì)服務(wù)水平下，1h所能通過(guò)的車(chē)輛的最大輛數(shù)(pcu) 是道路規(guī)劃、設(shè)計(jì)的依據(jù)（實(shí)用通行能力）,9.1.1 通行能力概述,基本通行能力,可能通行能力,設(shè)計(jì)

7、通行能力,各種修正系數(shù),指定服務(wù)水平下的V/C比,道路通行能力分類(lèi),三者關(guān)系,9.1.1 通行能力概述,公路服務(wù)水平（Level of Service）,是交通流中車(chē)輛運(yùn)行的以及駕駛員和乘客所感受的質(zhì)量量度； 即公路在某種交通條件下所提供運(yùn)行服務(wù)的質(zhì)量水平。,9.1.2 公路服務(wù)水平概述,服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn),(美國(guó))六級(jí)服務(wù)水平 A B C D E F 速度高、密度小 速度低、密度大舒適度高 舒適度低 (中國(guó))四級(jí)服務(wù)水平 一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí) A B C D E F,A 級(jí),F 級(jí),E 級(jí),D 級(jí),C 級(jí),B 級(jí),9.1.2 公路服務(wù)水平概述,流量,速,度,自由流,穩(wěn) 定 流,強(qiáng)制流,0,A,B,C,

8、不穩(wěn)定流,D,E,F,服務(wù)交通量,不同服務(wù)水平下要求通過(guò)的交通量。服務(wù)水平高，服務(wù)交通量小，反之亦然。 每一服務(wù)水平有其服務(wù)質(zhì)量的范圍，服務(wù)水平最差時(shí)對(duì)應(yīng)的交通量稱(chēng)為最大服務(wù)交通量。,9.1.2 公路服務(wù)水平概述,最大服務(wù)交通量,V/C比,指最大服務(wù)交通量與基本通行能力之比。V/C越大，即說(shuō)明交通量越接近通行能力，即道路的服務(wù)水平就越低；V/C越小，說(shuō)明最大服務(wù)交通量與基本通行能力之間的差距就越大，即道路的服務(wù)水平就越高。,行車(chē)速度和運(yùn)行時(shí)間; 車(chē)輛行駛時(shí)的自由程度(通暢性); 交通受阻或受干擾的程度,以及行車(chē)延誤和每公里停車(chē)次數(shù)等; 行車(chē)的安全性(事故率和經(jīng)濟(jì)損失等); 行車(chē)的舒適性和乘客滿(mǎn)

9、意的程度; 最大密度,每車(chē)道每公里范圍內(nèi)車(chē)輛的最大密度; 經(jīng)濟(jì)性(行駛費(fèi)用),9.1.2 公路服務(wù)水平概述,服務(wù)水平的劃分指標(biāo),然而,由于實(shí)際確定服務(wù)等級(jí)時(shí)，難以全面考慮和綜合上述諸因素，往往僅以其中的某幾項(xiàng)指標(biāo)作為代表。如行車(chē)速度及服務(wù)交通量與通行能力之比，作為路段評(píng)定服務(wù)等級(jí)的主要影響因素。 同時(shí)，由于這幾項(xiàng)指標(biāo)比較易于觀(guān)測(cè)，而且車(chē)速和服務(wù)交通量也同其它因素有關(guān)，所以取此二者作為評(píng)價(jià)服務(wù)水平的主要指標(biāo)是有一定根據(jù)的。,服務(wù)水平的劃分指標(biāo),9.1.2 公路服務(wù)水平概述,9.1.3 通行能力和服務(wù)水平,道路的通行能力和服務(wù)水平從不同的角度反映了道路的性質(zhì)與功能,通行能力主要反映道路服務(wù)數(shù)量的多

10、少或能力的大??；服務(wù)水平主要反映了道路服務(wù)質(zhì)量或服務(wù)的滿(mǎn)意程度。 嚴(yán)格地說(shuō),沒(méi)有無(wú)通行能力的服務(wù)水平,也沒(méi)有無(wú)服務(wù)質(zhì)量的通行能力,兩者是不能分開(kāi)的。,9.1.3 通行能力和服務(wù)水平,通行能力和服務(wù)水平作用,用于道路設(shè)計(jì) 確定車(chē)道數(shù)、服務(wù)水平評(píng)估、發(fā)現(xiàn)瓶頸路段 用于道路規(guī)劃 根據(jù)交通量預(yù)測(cè)、投資效益評(píng)估、環(huán)境效益評(píng)估， 確定路網(wǎng)改進(jìn)辦法與實(shí)施步驟 用于道路交通管理 根據(jù)交通量增長(zhǎng)情況，制定各階段的交通管理措施,9.2 高速公路基本路段通行能力,9.2.1 概述,高速公路,定義 高速公路是具有中央分隔帶，上下行每個(gè)方向至少有兩車(chē)道，全部立體交叉，完全控制出入的公路 組成 高速公路基本路段 交織區(qū)

11、匝道,9.2.1 概述,高速公路基本路段,定義 主線(xiàn)上不受匝道附近車(chē)輛匯合、分離以及交織運(yùn)行影響的路段部分 理想條件 3.75m 車(chē)道寬度 4.50m 側(cè)向凈寬 1.75m 車(chē)流中全部為小客車(chē) 駕駛員均為經(jīng)常行駛高速公路且技術(shù)熟練遵守交通法規(guī)者,9.2.1 概述,高速公路基本路段,9.2.2 高速公路基本路段服務(wù)水平,關(guān)鍵性參數(shù) 最大交通密度（pcu/(kmln)）,將服務(wù)水平分為四級(jí)。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,基本通行能力 CB,理想條件下一車(chē)道所能通行的最大交通量（ pcu/(hln) ） 高速公路基本路段 設(shè)計(jì)車(chē)速V=120km/h，CB=2000 pcu/(hln)； 設(shè)

12、計(jì)車(chē)速V=100km/h，CB=2000 pcu/(hln)； 設(shè)計(jì)車(chē)速V=80km/h， CB=1900 pcu/(hln)； 設(shè)計(jì)車(chē)速V=60km/h， CB=1800 pcu/(hln)；,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,最大服務(wù)交通量 MSVi,最大服務(wù)交通量 = 基本通行能力服務(wù)水平,MSVi 第i級(jí)服務(wù)水平的最大服務(wù)交通量（pcu/(hln) ）； CB 基本通行能力； (V/C)i 第i級(jí)服務(wù)水平最大服務(wù)交通量與基本通行能力比值。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,單向車(chē)行道的可能通行能力 CP,單向車(chē)行道的可能通行能力 = 基本通行能力單向車(chē)道數(shù)運(yùn)行質(zhì)量,CP 單向車(chē)

13、行道的可能通行能力(pcu/h) ； N 單向車(chē)行道的車(chē)道數(shù)； fW 車(chē)道寬度和側(cè)向凈空對(duì)通行能力的修正系數(shù)； fHV 大型車(chē)對(duì)通行能力的修正系數(shù)； fP 駕駛員條件對(duì)通行能力的修正系數(shù)。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,單向車(chē)行道的設(shè)計(jì)通行能力 CD,單向車(chē)行道的設(shè)計(jì)通行能力 = 最大服務(wù)交通量單向車(chē)道數(shù)運(yùn)行質(zhì)量,CD 單向車(chē)行道的設(shè)計(jì)通行能力(pcu/h) ； N 單向車(chē)行道的車(chē)道數(shù)； fW 車(chē)道寬度和側(cè)向凈空對(duì)通行能力的修正系數(shù)； fHW 大型車(chē)對(duì)通行能力的修正系數(shù)； fP 駕駛員條件對(duì)通行能力的修正系數(shù)。,車(chē)道寬度與側(cè)向凈空修正系數(shù) fW,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,主

14、要因素及修正方法,大型車(chē)修正系數(shù) fHV,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,主要因素及修正方法,PHV大型車(chē)交通量占總交通量的百分比； EHV大型車(chē)換算成小客車(chē)的車(chē)輛換算系數(shù)。,駕駛員條件的修正系數(shù) fp,fP 1.000.90,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,一雙向四車(chē)道高速公路，設(shè)計(jì)速度為100km/h，單向高峰小時(shí)交通量VP=1800pcu/h，大型車(chē)占40%，車(chē)道寬 3.50m，側(cè)向凈空為1.75m，緊挨行車(chē)道兩邊均有障礙物，重丘地形。分析其服務(wù)水平，問(wèn)其達(dá)到可能通行能力之前還可增加多少交通量。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,解:（1）求服務(wù)水平 為求服務(wù)

15、水平，應(yīng)首先計(jì)算V/C，然后查表5-1確定其服務(wù)水平。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,基本通行能力CB 因?yàn)榈缆窞楦咚俟罚以O(shè)計(jì)車(chē)速為100km/h，所以CB =2000 pcu/(hln),單向車(chē)行道車(chē)道數(shù)N 因?yàn)槭请p向四車(chē)道高速公路，所以N =2,車(chē)道寬度與側(cè)向凈空修正系數(shù) fW 因?yàn)殡p向四車(chē)道高速公路，車(chē)道寬3.50m，緊挨行車(chē)道兩邊都有障礙物，所以查表5-2得 fW =0.97,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,大型車(chē)修正系數(shù) fHV 因?yàn)榈缆窞楦咚俟?，且為重丘地區(qū)，所以查表5-3得到大型車(chē)換算成小客車(chē)的車(chē)輛換算系數(shù)EHV =2.5。 已知大型車(chē)占40%，所

16、以PHV =0.4。 根據(jù)公式5-5得：,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,駕駛員條件的修正系數(shù) fp 假設(shè)駕駛員技術(shù)熟練、遵守交通法規(guī)，行駛經(jīng)驗(yàn)豐富且身體健康，取 fp=1。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,查表5-1，可知該道路服務(wù)水平為三級(jí)服務(wù)水平。,（2）求達(dá)到可能通行能力之前可增加的交通量,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,課堂練習(xí),一雙向四車(chē)道高速公路，設(shè)計(jì)速度為100km/h，單向高峰小時(shí)交通量VP=2500pcu/h，大型車(chē)占30%，車(chē)道寬 3.75m，側(cè)向凈空為1.60m，緊挨行車(chē)道一邊有障礙物，重丘地形。分析其服務(wù)水平，問(wèn)其達(dá)到可能通行能力之前還可

17、增加多少交通量。,9.3 高速公路交織區(qū)通行能力,9.3.1 概述,交織運(yùn)行的定義及分類(lèi),交織運(yùn)行定義 兩個(gè)或更多交通流沿公路相當(dāng)長(zhǎng)路段運(yùn)行的總方向相同且在沒(méi)有交通控制設(shè)施的情況下，相交而過(guò)的運(yùn)行稱(chēng)為交織運(yùn)行。 交織區(qū)分類(lèi) 簡(jiǎn)單交織區(qū) 多重交織區(qū),9.3.1 概述,交織區(qū)長(zhǎng)度,從匯合三角區(qū)上一點(diǎn)，即從車(chē)道1右邊緣至入口（匯合）車(chē)道左邊緣的距離為0.6m的那一點(diǎn)，至分離三角區(qū)車(chē)道1右邊緣至出口（分離）車(chē)道走邊緣距離3.7m的點(diǎn)的距離,3.7m,9.3.1 概述,簡(jiǎn)單交織區(qū)構(gòu)造型式,交織區(qū)的構(gòu)造型式由交織車(chē)輛在通過(guò)交織區(qū)段時(shí)所必須進(jìn)行的最少車(chē)道變換數(shù)來(lái)區(qū)分。 構(gòu)造型式 A型交織構(gòu)造：兩股交織車(chē)流都

18、至少變道1次 B型交織構(gòu)造：1股無(wú)須變道，1股至少變道1次 C型交織構(gòu)造：存在1股車(chē)流至少變道2次,9.3.1 概述,簡(jiǎn)單交織區(qū)構(gòu)造型式,A型交織構(gòu)造,9.3.1 概述,簡(jiǎn)單交織區(qū)構(gòu)造型式,B型交織構(gòu)造,9.3.1 概述,簡(jiǎn)單交織區(qū)構(gòu)造型式,C型交織構(gòu)造,9.3.1 概述,交織寬度和交織運(yùn)行形式,交織寬度 由交織區(qū)段的車(chē)道數(shù)來(lái)度量。 交織運(yùn)行形式 約束 非約束,9.3.1 概述,交織寬度和交織運(yùn)行形式,9.3.2 交織運(yùn)行形式的確定,交織車(chē)輛運(yùn)行速度(Sw)和非交織車(chē)輛運(yùn)行速度(Snw)的計(jì)算,計(jì)算公式,9.3.2 交織運(yùn)行形式的確定,交織車(chē)輛運(yùn)行速度(Sw)和非交織車(chē)輛運(yùn)行速度(Snw)的計(jì)

19、算,9.3.2 交織運(yùn)行形式的確定,交織車(chē)輛運(yùn)行速度(Sw)和非交織車(chē)輛運(yùn)行速度(Snw)的計(jì)算,運(yùn)行形式的確定 非約束運(yùn)行： 約束運(yùn)行：,9.3.3 交織區(qū)段運(yùn)行參數(shù),9.3.4 交織區(qū)段服務(wù)水平,交織區(qū)衡量服務(wù)水平及劃分水平級(jí)別的關(guān)鍵性參數(shù)是交織車(chē)輛的平均行駛速度和非交織車(chē)輛的行駛速度。,9.4 雙車(chē)道一般公路路段通行能力,9.4.1 雙車(chē)道一般公路路段車(chē)流運(yùn)行特征,車(chē)流運(yùn)行特征,車(chē)流超車(chē)受限 車(chē)流受對(duì)向交通限制 對(duì)車(chē)行道雙向通行能力和服務(wù)說(shuō)平進(jìn)行總分析,9.4.1 雙車(chē)道一般公路路段車(chē)流運(yùn)行特征,理想條件,(1)設(shè)計(jì)速度大于或等于80kmh。 (2)車(chē)道寬度大于或等于4.00m， 但不大

20、于4.50m。 (3)側(cè)向凈寬大于或等于1.75m。 (4)在公路上無(wú)“不準(zhǔn)超車(chē)區(qū)”。 (5)交通流中全部為中型載重汽車(chē)。 (6)兩個(gè)方向交通量之比為5050。 (7)對(duì)過(guò)境交通沒(méi)有橫向干擾且交通秩序良好。 (8)處于平原微丘地形。,9.4.2 服務(wù)水平,9.4.3 雙車(chē)道一般公路路段通行能力,式中：Msvi在理想條件下第i級(jí)服務(wù)水平的車(chē)行道雙向最大服務(wù)交通量(mvuh)； CB 基本通行能力，理想條件下車(chē)行道每小時(shí)雙向合理的期望能通行的最大交通量，CB=2000mvuh； (V/C)i第i級(jí)最大服務(wù)交通量與基本通行能力之比。,車(chē)行道最大服務(wù)交通量,9.4.3 雙車(chē)道一般公路路段通行能力,式中：CP行車(chē)道可能通行能力，是實(shí)際或預(yù)測(cè)交通和道路等條件下采用i級(jí)服務(wù)水平的車(chē)行道雙向最大服務(wù)交通量(vehh)； fs設(shè)計(jì)速度小于80km/h時(shí)對(duì)通行能力的修正系數(shù)； fd交通量方向分布對(duì)通行能力的修正系數(shù)； fw車(chē)道寬度及(或)側(cè)向凈寬小于理想條件時(shí)對(duì)通行能力的修正系數(shù)； fT交通流中有非中型載重汽車(chē)時(shí)，交通組成對(duì)通行