5道路通行能力分析资料.ppt
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1、2019年7月7日7时3分,1,第五章,道路通行能力分析,2019年7月7日7时3分,2,目 录 (contents),5-1 道路通行能力和服务水平 5-2 道路路段通行能力 5-3 交织区与匝道的通行能力 5-4 平面交叉口的通行能力,2019年7月7日7时3分,3,5-1 道路通行能力和服务水平,通行能力主要反映了道路服务的数量或负荷能力; 服务水平主要反映了道路服务的质量或满意程度,5-1-1 道路通行能力(道路容量),基本概念 在一定的时间段内和在通常的道路、交通、管制条件下,能合理的期望人和车辆通过道路某一断面或地点的最大交通体数量。 通行能力是度量道路疏导车辆或人流能力的物理量,
2、是道路本身的一种性能。,2019年7月7日7时3分,4,2、道路通行能力与交通量的区别,两者都是单位时间内通过道路某断面的交通体数量。一般道路的交通量均小于道路的通行能力。,当道路上的交通量比其通行能力小得多时,则司机驾车行进时操作的自由度就越大,既可以随意变更车速,转移车道,还可以方便地实现超车。,当交通量等于或接近于道路通行能力时,车辆行驶的自由度就逐渐降低,一般只能以同一速度循序行进,如稍有意外,就会发生降速、拥挤,甚至阻滞。,当交通量超过通行能力时,车辆就会出现拥挤,甚至堵塞。,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
3、际情况在道路上运行的具体体现。,2019年7月7日7时3分,5,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的最大交通量,2019年7月7日7时3分,6,4、道路通行能力的种类 (1)按照影响因素分:,基本通行能力,可能通行能力,设计通行能力,在一定的时段,理想的道路、交通、控制和环境条件下,道路的一条车道或一均匀段或一交叉点,合情合理地期望能通过人或车辆的最大小时流率。,在一定的时段,在具体的道路、交通、控制和环境条件下,一条车道或一均匀段或一交叉点,合情合理地期望能通过人或车辆的最大小时流率。,在一定的
4、时段,在具体的道路、交通、控制和环境条件下,一条车道或一均匀段或一交叉点,对应服务水平的通行能力。,2019年7月7日7时3分,7,基本通行能力,可能通行能力,设计通行能力,三者间的关系,各种修正系数,指定服务水平下的V/C比,2019年7月7日7时3分,8,各级公路通用的车辆换算系数,在公路方面高速公路与一级公路采用小客车为基本单位,其它车辆均换算为当量小客车(pcu),其它各级公路均以中型货车为基本单位,其它车辆均换算为中型货车,城市道路方面均采用小客车为单位(pcu),其它车辆均换算为当量小客车(pcu)。,2019年7月7日7时3分,9,信号交叉口 交叉口通行能力 无信号交叉口 环型交
5、叉口 立体交叉口 城市道路通行能力 路段通行能力 公交线路通行能力 自行车道通行能力 人行道通行能力 高速公路基本路段通行能力 高速公路交织区段通行能力 公路通行能力 高速公路互通了立体交叉匝道的通行能力 双车道公路路段通行能力 多车道公路路段通行能力,(2)按设施类型分:,2019年7月7日7时3分,10,5、影响因素 道路条件:车道宽度、车道数、侧向净空、附加车道、几何线形、视距、坡度和设计车速 交通条件:车流中的车辆组成、车道分布、方向分布 管制条件:交通法规、控制方式、管理措施 环境条件:街道化程度、商业化程度、横向干扰、非交通占道 气候条件:风、雨、雪、雾等恶劣天气 规定运行条件:计
6、算通行能力的限制条件,2019年7月7日7时3分,11,高速公路(控制进入)的基本路段; 不控制进入的多车道公路路段; 不控制进入的双车道公路路段; 混合交通双车道公路路段; 匝道,包括匝道主线连接部分; 交织区; 无信号控制的平面交叉; 信号控制的平面交叉; 市区及近郊干线道路。,需分别进行通行能力和服务水平分析的公路组成部分,2019年7月7日7时3分,12,5-1-2 道路服务水平,基本概念 道路使用者根据交通状态,从速度、舒适、方便、经济和安全等方面得到的服务程度,即在某种交通条件下所提供运行服务的服务质量。 服务流率与评价指标 服务流率: 在通常的道路条件、交通条件和管制条件下,在给
7、定时间周期内保持规定的服务水平,合理地期望人或车辆通过一条车道或道路的一点或均匀断面,所能达到的最大小时流量。 评价指标: 行车速度和运行时间; 车辆行驶时的自由程度; 交通受阻或干扰的程度,以及行车延误和每公里停车次数等; 行车安全性; 行车的舒适性和乘客满意的程度; 经济性。,2019年7月7日7时3分,13,服务水平的划分指标 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) 然而,由于实
8、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。,2019年7月7日7时3分,14,服务水平分级 美国分为六级:A级 自由流;B级 低密稳定流;C级 中密稳定流;D级 高密稳定流;E级 接近饱和状态;F级 过饱和状态。,美国道路设施服务水平标准,2019年7月7日7时3分,15,服务水平分级,服务水平的划分: 高速公路一级公路以车流密度作为主要指标,其相应的服务
9、水平与运行状态,一级为自由流,二级为稳定流上限,三级为稳定流下限,四级为饱和流。 二三级公路以延误率和平均运行速度作为主要指标,其相应的服务水平与运行状态应为一级自由流或较为自由,二级处于稳定流中间范围自由受到限制,三级处于稳定流的下限,接近饱和流;四级为处于不稳定的强制流状态。 交叉口则用车辆延误来描述其服务水平.,2019年7月7日7时3分,16,各类公路设施评价服务水平的主要参数,pcu当量小汽车(passenger car unit) ln 车道数,2019年7月7日7时3分,17,LOS A,LOS B,LOS C,LOS D,LOS E,LOS F,美国道路设施服务水平标准,201
10、9年7月7日7时3分,18,A级:车流畅通,平均车速大于48km/h,交通量小于道路通行能力的60% B级:车流稳定,稍有延迟,平均车速大于40km/h,交通量接近道路 通行能力的70% C级:车流稳定,有延迟,平均车速大于32km/h,交通量接近道路通 行能力的80% D级:车流不大稳定,延迟尚可忍受,平均车速大于24km/h,交通量 接近道路通行能力的90% E级:车流不稳定,延迟不能忍受,平均车速降到24km/h,交通量接 近道路通行能力 F级:交通阻塞,平均车速小于24km/h,交通量可能超过道路通行能力,但已没有意义,2019年7月7日7时3分,19,流量,速,度,自由流,稳 定 流
11、,强制流,0,A,B,C,不稳定流,D,E,F,2019年7月7日7时3分,20,一级服务水平(公路工程技术标准(JTB B01-2003) ) 交通量小,驾驶者能自由或较自由地选择行车速度并以设计速度行驶,行驶车辆不受或基本不受交通流中其他车辆的影响,交通流处于自由流状态,超车需求远小于超车能力,被动延误少,为驾驶者和乘客提供的舒适便利程度高。,2019年7月7日7时3分,21,二级服务水平: 随着交通量的增大,速度逐渐减小,行驶车辆受别的车辆或行人的干扰较大,驾驶者选择行车速度的自由度受到一定限制,交通流状态处于稳定流的中间范围,有拥挤感, 到二级下限时车辆间的相互干扰较大开始出现车队被动
12、延误增加,为驾驶者提供的舒适便利程度下降,超车需求与超车能力相当。,2019年7月7日7时3分,22,三级服务水平: 当交通需求超过二级服务水平对应的服务交通量后,驾驶者选择车辆运行速度的自由度受到很大限制,行驶车辆受别的车辆或行人的干扰很大交通流处于稳定流的下半部分并已接近不稳定流范围,流量稍有增长就会出现交通拥挤,服务水平显著下降,到三级下限时行车延误的车辆达到80%,所受的限制已达到驾驶者所允许的最低限度,超车需求超过了超车能力,但可通行的交通量尚未达到最大值。,2019年7月7日7时3分,23,四级服务水平: 交通需求继续增大,行驶车辆受别的车辆或行人的干扰更加严重,交通流处于不稳定流
13、状态,靠近下限时每小时可通行的交通量达到最大值,驾驶者已无自由选择速度的余地,交通流变成强制状态,所有车辆都以通行能力对应的但相对均匀的速度行驶。一旦上游交通需求和来车强度稍有增加或交通流出现小的扰动,车流就会出现走走停停的状态,此时能通过的交通量很不稳定,其变化范围从基本通行能力到零时,常发生交通阻塞。,2019年7月7日7时3分,24,2019年7月7日7时3分,25,4、最大服务交通量,一、二、三、四级上半段服务水平都有相应于该级服务水平最差的服务交通量,该服务交通量在该级服务水平中是最大的,故称最大服务交通量。它反映是是在某一特定服务水平下道路所能提供的疏导交通的能力极限。,5、设计服
14、务水平等级,为保证道路在具备较好的运行质量的同时,又不至于浪费道路设施的能力,通常设计道路时不采用最大通行能力,而采用设计服务水平等级对应的最大服务交通量。 中国现行的设计服务水平等级规定如后:,2019年7月7日7时3分,26,高速公路基本路段、匝道-主线连接处、交织区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。,2019年7月7日7时3分,27,不控制进入的汽车多车道公路路段在平原微丘区采用二级服务水平,在山岭重丘区及城市近郊采用三级服务水平。,2019年7月7日7时3分,28,不控制进入的汽车双车道公路路段采用三级服务水平。,混合交通双车道
15、公路路段采用三级服务水平。,2019年7月7日7时3分,29,2019年7月7日7时3分,30,2019年7月7日7时3分,31,#为平均行程速度; 不准超车区(%)为指超车视距小于设计速度所要求的最小超车视距的路段长度占区段总长的百分率 (双向的平均值),2019年7月7日7时3分,32,通行能力和服务水平的作用,用于道路设计 确定车道数、服务水平评估、发现瓶颈路段 用于道路规划 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 用于道路交通管理 根据交通量增长情况,制定各阶段的交通管理措施,2019年7月7日7时3分,33,通行能力和服务水平的关系,通行能力和服务水平
16、是一个事物的两个方面,从不同的角度反映了道路的性质与功能,通行能力主要反映道路服务数量的多少或能力的大小,服务水平主要反映了道路服务质量或服务的满意程度。严格地说,没有无通行能力的服务水平,也没有无服务质量的通行能力,两者是不能分开的。,2019年7月7日7时3分,34,5-2 道路路段通行能力,5-2-1 基本通行能力,基本通行能力:在理想的道路和交通条件下,单位时间一个车道或一条道路某一路段通过小客车最大数,是计算各种通行能力的基础。 理想道路条件:车道宽度不小于3.75米,侧向余宽不小于1.75米,纵坡平缓并有足够的行车视距、良好的平面线形和路面状况。 理想交通条件:车流组成为单一的标准
17、型汽车,在一条车道上,比相同的速度连续行驶,车辆之间均保持与车速相适应的最小安全车头间隔,且流向分配均衡,无任何方向干扰。,基本路段指道路不受匝道立交及其附近合流、分流、交织、交叉影响的路段。它是道路的主干和重要组成部分。,由于两个方向上的交通互不依赖,且两个方向在其前进方向上的线性不同, 因此,两个方向车行道的通行能力和服务水平分别进行计算。,2019年7月7日7时3分,35,基本路段处于任何匝道和交织区的影响区域之外,一般,高速公路匝道连接处及交织区的影响范围为: 进口匝道:从匝道连接处起,其上游150m-200m,下游760m-800m的范围为进口匝道影响范围; 出口匝道:从匝道连接处起
18、,其上游760m,下游150m的范围为进口匝道影响范围; 交织区:合流点上游150m为交织区的起点,分流点下游150m为交织区的终点;,2019年7月7日7时3分,36,计算的最大交通量为:,行驶车辆之间的最小安全间距为:,l安一般取用2m,t可取1s, 附着系数与轮胎花纹、路面粗糙度、平整度、表面湿度、行车速度等因素有关(如表5-9)。车辆长度对于小汽车采用6m,对于解放牌汽车采用12m: (5-2),2019年7月7日7时3分,37,按实际观测到的最小车头时距计算则可达2000辆/h以上,这主要是由于路面干燥使附着系数增大,并且道路的平纵线形和视距好,驾驶员估计不会出现意外停车,从而减少了
19、车头应保持的最小间隔。我国在作通行能力分析时作出了如下的规定:,2019年7月7日7时3分,38,5-2-2 实际通行能力,实际通行能力是在实际的道路和交通条件下,单位时间内通过道路上某一点的最大可能交通量。,式中:CP可能通行能力 CB基本通行能力 fi各项修正系数(道路和交通条件的修正系数) N单向车道数,道路条件:1)车道数修正系数fN;2)车道宽度修正系数fw;3)侧向净空受限修正系数fcw;4)车道硬路肩宽度修正fsw;5)交通组成修正系数fHV;6)方向分布修正系数fd;7)路侧干扰修正系数ff;8)平面交叉修正系数fj ;9)驾驶员条件对通行能力的修正系数fp 。,交通条件:使不
20、同类型的车辆换算为同一车型。,2019年7月7日7时3分,39,1)高速公路:单向车道的通行能力,fN:六车道及其以上取0.98一0.99; fp:通常在0.95一1.00之间。,2019年7月7日7时3分,40,2019年7月7日7时3分,41,侧向净空是指车道边缘至路侧障碍物(护墙、灯柱等)的横向距离,当小于1.75m时,驾驶员感到不安全,从而减速、偏离车道线,使旁侧车道利用率降低。,2019年7月7日7时3分,42,2019年7月7日7时3分,43,2019年7月7日7时3分,44,PHV 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。,驾驶员条件的修正系数
21、fP,fP 1.000.90,2019年7月7日7时3分,45,【例】 一四车道高速公路,设计速度为100km/h,单向高峰小时交通量VP1800veh/h,大型车占40%,车道宽3.50m,侧向净空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。 解 为求服务水平要计算V/C: (1) 查表(9-4、9-5)得诸修正系数 fW0.97,EHV2.5, fHV=1/1+0.40(2.5-1)=0.625, fP=1.0 (2) 计算V/C (3) 该公路服务水平属三级 (4) 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
22、 达到可能通行能力前可增加的交通量V2425-1800625veh/h (5) 求理想条件下之速度及密度 1800veh/h的V/C在(2)中已求出为0.74。查图得平均行程速度为78km/h,远大于观测到的速度56km/h,这由于有大型车及非平原的重丘地形所致。,2019年7月7日7时3分,46,2)一级公路路段:,fN:取0.95一0.97; fp:通常在0.95一1.00之间。,fj,ff,2019年7月7日7时3分,47,3)二级公路、三级公路:,fd,fsw,ff,2019年7月7日7时3分,48,5-2-3 设计(或规划)通行能力,设计通行能力是由不同服务水平规定条件下的通行能力,
23、也就是要求道路所承担的服务交通量,通常作为道路规划和设计的依据:,在公路设计中,原则上: 高速公路和一级公路采用二级服务水平进行设计; 二级公路、三级公路和平面交叉采用三级服务水平设计; 四级公路为支线公路和地方公路,主要提供短途的可达性运输服务,因此,四级公路服务水平不作规定,可视其用途、作用、目的等需求而确定。,2019年7月7日7时3分,49,例5-1 某微丘地区四车道高速公路设计车速100km/h,路基宽26m,其中两侧路肩与路绿带均为0.75m,硬路肩均为3m中央分隔带2m,纵坡为1,设计小时交通量为小汽车2400辆,大中型汽车480辆,特大型汽车70辆.试求该路有无超过其通行能力,
24、如无其服务水平如何?,解:先进行交通量换算,按表5-19,经内插计算分别为,再求算实际条件下通行能力,由表5-1得知,查修正系数:,2019年7月7日7时3分,50,计算实际通行能力:,近似取为:,再计算负荷度:,查表,得知二级VC0.68,故其服务水平为二级。,2019年7月7日7时3分,51,例5-2 一四车道高速公路,设计速度为100km/h,单向高峰小时交通量=1800veh/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。实地观测的平均速度为56km/h。,解:为求服务水平要
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