道路通行能力第4章.ppt

根据实际情况，确定各修正系数 确定单向实际交通量（或指定的交通量）V，或定向设计小时交通量DDHV 计算V/C 或 V/C DDHV/(CB× fHV × fSW × fCW） 确定对应的服务水平LOS 分析说明（其他影响因素）,实际通行能力分析步骤：,设计阶段的服务水平分析时应用DDHV,所需资料： 选定设计标准（各修正系数） 远景设计年限的AADT 交通组成 确定设计采用的LOS以及（V/C）i 计算分析 确定各修正参数值 DDHVAADT×HTF×D 车道数 NDDHV/(CB × (V/C)i × fHV × fSW × fCW） 分析、取整 分析说明（其他影响因素）,设计通行能力分析步骤：,双车道公路不考虑方向和车道数：CD CB × (V/C)i × fHV × fDIR × fCW× fFRIC,公路设计采用的水平等级,高速公路各部分均采用二级服务水平；但在不得已的情况下，匝道主线连接处及交织区可降低要求采用三级服务水平； 多车道公路路段在平原微丘地形采用二级服务水平，在重丘山岭地形采用三级服务水平； 汽车双车道公路路段采用三级服务水平； 混合交通的双车道公路采用三级服务水平。,第4章 高速公路路段通行能力分析,一、概述 二、实际运行状况通行能力分析 三、规划和设计阶段通行能力分析 四、计算示例,第一节 概 述,一、基本概念 高速公路是在设计年限内能适应年平均昼夜交通量2500055000 pcu/d 的高等级公路。 定义： 高速公路是专供汽车分方向、分车道行驶并全部控制出入、全部立交的干线公路。 高速公路是唯一一种能提供完全不间断交通流的公路设施类型。,通行能力分析的作用： 确定新建或扩建交通设施的车道宽和车道数， 评价交通设施改建后的运行特性和服务水平， 确定需要改造的交通设施和道路。,二、高速公路基本路段 高速公路分为基本路段、交织区和匝道（包括匝道连接点）三个部分，其中高速公路基本路段是指不受匝道附近的合流、分流以及交织流影响的高速公路路段，是高速公路系统的重要组成部分。,1.基本路段的标准条件 设计速度 120km/h 地形 平原微丘 路面宽度 2×7.5m 左侧路缘带宽度 0.75m 右侧路肩宽度 2.75 行政等级 干线公路 平整度 对速度无影响 交通秩序和交通管理 好,2.标准化交通条件（理想条件） 通常以车头时距作为基础来计算流量的： (4-1) 式中, F 流率（veh/h/ln或veh/h） Hav 平均车头时距（s/veh） 在实测交通流中可以观测到4种车头时距，即： PP：小客车跟随小客车； PT: 小客车跟随大客车； TP:大客车跟随小客车； TT:大客车跟随大客车。,标准化交通流的计算，可利用小客车的速度作为车流速度，用车辆折算系数计算某时间间隔内的标准车数量： Fp PCEi×Ni 车流密度： Dp=Fp/Sp Fp标准车流率（pcu/h/ln 或 pcu/h） Sp小客车平均速度（km/h） Dp车流密度（pcu/km/ln）,第二节 实际运行状况通行能力分析,一、分析步骤 1. 弄清路段基本数据 （1）划分高速公路路段 将高速公路沿其长度方向划分为具有相似特征的若干路段，然后分别对每个路段进行通行能力分析。 每个分析路段的交通运行状况都不能受立交出入的影响，且整个分析路段的交通特征和车行道特征都必须是一致的。,（2）记录和整理道路的几何特征参数 总的地形类别 平原地形， 丘陵地形， 山岭地形， 根据表4-1 平曲线半径和纵坡坡度（）来确定路段所属的地形类别。,（3）确定设计小时交通量和车辆折算系数 DDHV=AADT×HTF×D DDHV单向设计小时交通量（pcu/h） Directional design-hour volume The traffic volume for the design hour in the peak direction of flow, in vehicles per hour. AADT分析年份的平均日交通量（pcu/h） Annual average daily traffic The total volume of traffic passing a point or segment of a highway facility in both directions for one year divided by the number of days in the year.,HTF小时交通系数，即设计小时交通量与年平均日交通量之比值（默认为0.09） Design-hour factor (K-factor) The proportion of the 24-h volume that occurs during the design hour.（HCM） D方向分布系数 Directional split The directional distribution of hourly volume on a highway, expressed in percentages.,表4-2 高速公路车辆折算系数,2. 查出（计算）各修正系数，计算实际通行能力CCB× fHV × fSW × fCW fHV fSW fCW,3. 确定区间速度、运行时间和服务水平等级LOS 4. 分析当地不同于理想的条件因素，调整和分析说明。,二、基础数据调查与分析（课堂阅读） 1.调查地点选择 高速公路基本路段的数据采集点可分为三类： （1）理想条件的路段 。选择的主要标准是高速公路的横断面形式和交通组成。 （2）通行能力修正路段 。主要考虑的影响因素包括行车道宽度、自由流速度和交通组成。 （3）修正方法的验证路段,注意事项： 为了进行观测路段平均速度，所选观测路段不宜短于2km。 观测点的位置应避免选在有车辆进出的地方，以保证交通流数据的正常。 由于观测仪器对驾驶员的正常驾驶也会造成影响，所以仪器的安放问题在观测点选择时应该一并考虑。,总而言之，所选观测点的交通流是正常流，其性质不应被外界所干扰（或少干扰）。 观测地点应在平坡直线路段，远离匝道和交叉口，并不受交叉口停车、车辆加减速、换车道的影响，所选的观测点应在图4-2 标示的区间外。,图4-2 高速公路匝道及交织区示意图,2.观测方法 单面观测法 区段观测法。,3.数据样本要求 需要观测的车速样本量由式（4-7）估算： 计算观测车速样本数量标准差，两车道 8.5 km/h，四车道取 6.8 km/h, 六车道取5.2 km/h;（双方向） E计算车速允许误差，取决于平均车速的精度要求，一般为1.52km/h。 c满足期望置信水平对应的常数，表4-3,4.资料和整理和分析 （1）断面观测数据处理方法 单车信息：包括车辆通过的车道号、通过时间、车头时距、地点速度、车型、轴数和各轴间的轴距。 统计速度信息：地点速度，自由流车辆和全部车辆的速度分布，自由流车辆是指车头时距大于8 s的车辆。,Vi时间平均速度（km/h） VS 区间平均速（km/h）,统计流量信息：统计各时间段内各车型的数量、平均速度、平均密度，用于计算宏观车辆系数和建立交通流统计分析模型。 统计车头时距：从0200km/h将车辆速度按5km/h的步长划分为40个区间段，统计各速度区间内各车型的车头时距均值，用于车辆折算系数。 （2）区间观测数据处理方法 验证修正系数的正确性。统计各车型的区间速度。,三、实际条件下通行能力的计算 1.基本通行能力 又称理论通行能力，是指在一定时间段（取15min 或1h）和理想的道路、交通及管制条件下，一条车道 的一个断面所容许通过的最大持续交通流。 (4-11),高速公路的基本通行能力 CB和设计速度高低有关系：,设计速度 120km/h 100km/h 80km/h 60km/h ,基本路段的 CB 2200pcu/h/ln 2200pcu/h/ln 2000pcu/h/ln 1800pcu/h/ln。,2.实际条件下的通行能力 C= CB× fCW × fSW × fHV 式中： C-实际条件下的通行能力（pcu/h）; CB -基本通行能力（pcu/h）; fCW -行车道宽度修正系数； fSW -侧向净空修正系数。 fHV -交通组成修正系数。,3.影响高速公路CB的因素及其修正系数 （1）行车道宽度对通行能力的修正系数 当车道宽度达到某一数值时其通过量能达到理论上的最大值，当车道宽度小于该值时，则通行能力降低。 P51 表4-4 高速公路行车道宽度 修正系数,（2）侧向净空 影响包括左侧路缘带宽度和右侧路肩宽度的影响，当两者宽度小于某一数值时会使驾驶员感到不安全，从而降速、偏离车道线、使旁侧车道利用率降低 P51 表4-5 侧向净空的 修正系数,（3）交通组成对通行能力的修正系数 大型车和中型车 P51 公式（4-13） 原理同前 注意： 公式的PTC标记注释有些问题，应为占总交通量的百分比。,四、路段交通运行状况分析 主要是评价已有高速公路在特定的道路、交通 条件下的通行能力和交通运行状况。 1.交通流饱和度的确定 不同方向 单车道 的流量Q, 与通行能力C比值： Q/C,2.实际运行速度的确定 选择曲线交通流量Q 实际运行速度,3.路段服务水平 衡量高速公路服务水平的主要指标: 车流密度、平均运行速度、交通流状态（V/C比）和最大服务流MSV.,120 km/h 100 km/h 80 km/h 60 km/h,第三节 规划和设计阶段通行能力分析,目的是确定公路设施的几何线形，在设计、规划阶段，计算在特定的运行状况条件下，承担给定交通量所需要的公路设施几何参数，如车道数、行车道宽度等，并预测其它一些设计要素（如预留中央分隔带、调整路肩宽度、设置爬坡车道）对通行能力和运行特性的影响。 资料仅有规划年的年平均日交通量（AADT）。,一、分析步骤 1.路段基本资料 （1）选定设计标准； （2）预测远景设计年限的年平均日交流量AADT； （3）定出交通特征，包括交通组成及驾驶员条件； （4）确定采用的服务水平及V/C的比值； （5）定出所有修正系数和车辆换算系数。,2.分析步骤 （1）计算单向设计小时交通量DDHV DDHV=AADT×HTF×D (4-14) （2）计算高速公路每一方向所需车道数 N 交通工程手册：NDDHV/(CB ×(V/C)i × fCW × fSW × fHV) 教材： NDDHV/(SFL×PHF) 说明：考虑特定上坡路段的设计小时交通量超过其路段设计通行能力时，需考虑设置爬坡车道。还要进行运行分析一边对服务水平作出比较。,（3）预测特定条件下路段的通行能力 C= CB× fCW × fSW × fHV 主要是确定特定条件下的修正系数 （4）评价交通运行状况,二、确定路段基本通行能力的分析方法 (课堂阅读) 1. 基于流量车道占用率模型的通行能力分 析方法, 以Greenshieds速度密度线性模型为基础： (4-18) (4-19) 再对观测数据进行模型拟合（回归分析） 进行极大值求解，得到通行能力C,2. 基于交通流统计分析模型的通行能力分析 根据自由流速度进行分类 速度密度散点进行曲线拟合/参数标定 进一步的处理：内插、外推,3.基于突变理论的通行能力分析 （课外阅读）,课堂阅读,第四节 计算示例,课后练习,习题 1、2,