第8章+通行能力分析.ppt

交通工程学 （第8章 通行能力分析）,8.1 通行能力与服务水平（熟练掌握） 8.2 路段通行能力（熟练掌握） 8.3 无信号灯控制交叉口的通行能力(理解) 8.4 信号灯控制的交叉口通行能力（理解） 8.5 环行交叉口的通行能力（理解） 8.6 高速公路的通行能力（了解） 8.7 自行车道的通行能力（了解）,第8章 通行能力分析,8.1.1 通行能力概述 8.1.2 服务水平概述,8.1 通行能力与服务水平,8.1.1 通行能力概述,通行能力：又称为道路容量，是指在一定的道路、交通和管制条件下，道路的某一断面在单位时间内通过的最大车辆数。 由于道路、交通、管制条件及服务水平的不同，通行能力可分为基本（理论）通行能力，可能（实际）通行能力，设计（规划）通行能力。,（1）通行能力的定义,8.1.1 通行能力概述（续）,（2）三种通行能力的比较,一般来讲：基本通行能力可能通行能力设计通行能力,8.1.1 通行能力概述（续）,（2）三种通行能力的比较,8.1.1 通行能力概述（续）,道路条件：道路的几何特征。 交通条件：交通特征，包括交通流中的交通组成、交通量、车道使用和交通量的方向性分布等。 管制条件：交通控制设施的型式及特定设计和交通规则，如交通信号的位置、形式；停车和让路标志；限制路边停车以及车道使用管制等。 环境条件：横向干扰程度及交通秩序；气候、温度、地形、风力、心理等。,（3）影响通行能力的因素,8.1.1 通行能力概述（续）,（4）道路通行能力的作用 衡量交通需求与交通供给的关系 确定运营过程中可能出现的瓶颈地带 道路、交叉口设计或改造设计 道路、交通规划与管理 信号设计 -交通拥挤问题 -交通事故问题 -环境污染问题 -能源消耗问题,8.1.2 服务水平概述,服务水平是指道路使用者从道路状况、交通与管制条件、道路环境等方面可能得到的服务程度或服务质量。,（1）服务水平的定义,快捷性：行车速度和运行时间； 通畅性：车辆行驶时的自由程度； 安全性：事故率和经济损失； 舒适性：行车的舒适性和乘客满意的程度； 经济性：行驶费用。,（2）服务水平的主要评价指标,驾驶员和乘客,8.1.2 服务水平概述（续）,（3）各类交通设施服务水平的确定,交通设施的服务水平常用等级来表示，在实际确定服务等级时，往往考虑其中的一个或几个指标，具体计算随道路交通设施而异。,确定服务水平的效率度量表,美国道路通行能力手册,8.1.2 服务水平概述（续）,（4）服务水平分级,高速和一级公路主要以密度作为主要指标，其相应的服务水平与运行状态，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。 双车道公路主要以车辆延误率作为服务水平分级的主要指标，延误率在数值上等于排队行驶车辆数与总流量之比，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。 在服务水平选用时原则上高速公路与一级公路应采用二级服务水平设计，而其它公路一般应采用三级服务水平设计。,8.2 路段通行能力,8.2.1 概述 8.2.2 基本通行能力 8.2.3 可能通行能力 8.2.4 设计通行能力,8.2.1 概述,（1）道路组成,按照交通流运行特性的变化，道路组成： 基本路段、交织区、匝道、通道连接点 按道路结构物构造，道路组成： 路段交叉口、匝道 按车辆运行形态不同： 分流、合流、交织与交叉,8.2.1 概述,（2）基本路段定义,是指道路不受匝道立交及其附近合流、分流、交织、交叉影响的路段部分。（道路的主干）,（3）路段分类,高速公路：高速公路基本路段；交织区；匝道；高速公路与匝道连接处。 城市道路：城市道路路段；交叉口。,（4）路段通行能力划分 依据道路条件和交通条件：基本通行能力、可能通行能力、设计通行能力,8.2.2 基本通行能力,（1）定义,是指在道路和交通都处于理想条件下，标准车辆以最小的车头间距连续行驶的理想交通流，在单位时间内通过道路断面的车辆数，是理论上能通行的最大交通量。,（2）理想条件,车道宽度3.65m(公路的车道宽度3.75m) 侧向净宽1.75m 车辆组成为单一的标准车（小客车） 以最小的车头时距和相同的速度连续不断的行驶 道路视野、线形、路面良好，坡度平缓。,8.2.2 基本通行能力,（2）基本公式,N最大为V和的函数,值越大则N理论亦增大；速度增加则通行能力增大，但增大至某一数值后，通行能力开始减小，一般变化于5001300辆/h之间；同时随车长增加，通行能力也随之减小。,8.2.3 实际通行能力,（1）基本原理,以理论通行能力为基础，考虑到实际的地形、道路和交通状况，确定其修正系数，再以此修正系数乘以前述的基本通行能力，即得实际道路、交通在一定环境条件下的可能通行能力。 一般公路的修正：设计速度、交通量方向分布、行车道宽度及侧向净空、横向干扰、交通组成。 高速公路的修正：车道宽度、侧向宽度、交通组成、驾驶员条件。 城市道路的修正：自行车影响、车道宽度、交叉口影响。,8.2.3 可能通行能力(续),（2）基本公式,fw车道宽度修正系数 fcw侧向净空受限修正系数 fHV纵坡度修正系数 S1视距不足修正系数 S2沿途条件修正系数 fp驾驶员条件的修正系数,8.2.4 设计通行能力,（1）基本公式,V/C服务交通量/通行能力，可根据道路的设计服务等级水平来确定。,（2）多车道路段的设计通行能力,由于受对向车流（无中央隔离带）和同向车流的影响，多车道路段的通行能力往往要进行折减，这在城市道路中尤其明显。,8.3.1 定义 两条或两条以上的道路在同一平面相交，形成车流的转向、交汇与交叉现象，且相交的位置没有设置信号控制灯，这一位置可能通过的相交车流的最大交通量就是无信号控制交叉口的通行能力。,8.3 无信号灯控制交叉口的通行能力,8.3.2 分类 暂时停车方式 两向停车方式：主干道（优先方向）与次干道相交（非优先方向），主干道可优先通过，次干道上车辆一律停车等待，等待优先通行方向交通流的间隙通过或转弯。 全向停车方式：用于同等重要的道路相交的路口，不分优先与非优先（即主干道与次干道），所有车辆至交叉口均需停车，然后根据交通法规的规定，选择适当时机通过。 环形方式（见8.3.3）,8.3 无信号灯控制交叉口的通行能力,8.3.2 两向停车方式 1）通行能力，等于主要道路上的路段通行能力加上次要道路上的车辆穿越空当所能通过的车辆数。 2）计算原理 将主干道（优先方向）上的车流视为连续行驶的交通流，并假定车辆到达的概率分布符合泊松分布，则车辆之间出现的时间间隔分布为负指数分布，但不是所有间隔均可供次干道车辆通过或插入，只有当此间隙大于临界间隙（即50的驾驶员可以接受）时才有可能。,8.3 无信号灯控制交叉口的通行能力,8.3.2 两向停车方式（续） 3）两向停车通行能力计算方法 根据可插间隙理论，直接计算优先方向交通流中的可插间隙（车头时间间隔），即非优先方向交通可以横穿或插入的间隙数，作为非优先方向可以通过的最大交通量。 当出现可插间隙时间t时，次要方向的车流可以相继通过的随车时距为t0，推导出下列计算公式： 式中： N次次干道上可以通过的交通量（辆/h）； N主主干道优先通行的双向交通量（辆/h）； 主要干道单位时间车辆的到达率，N主/3600，辆/s; t临界间隙时间（s）（68s或57s）； t0次干道上车辆间的最小车头时距（3s或5s）。,8.3 无信号灯控制交叉口的通行能力,例：一无信号控制交叉口，主要道路双向流量为1200辆/h，车辆到达符合泊松分布，车流允许次要道路穿越或左右转弯并线的车头时距为6s，如次要道路采用让路控制，平均车头时距为3s，求次干道上可以通过的交通量。 解： N主= 1200辆/h，=1200/3600=0.333辆/s，t= 6s ，t0= 3s,8.3 无信号灯控制交叉口的通行能力,8.4.1 概述 8.4.2 信号灯交叉口的通行能力,8.4 信号灯控制交叉口的通行能力,8.4.1 概述 交叉口信号是由红、黄、绿三色信号灯组成的，用以指挥车辆的通行、停止和左右转弯，随信号灯色的变换使车辆通行权由一个方向转移给另一个方向，根据信号周期长度及每个信号相所占时间的长短，可以计算出交叉口的通行能力。,8.4 信号灯控制交叉口的通行能力,8.4.1 概述 信号交叉口的运行特征 交叉口是两条或两条以上道路相交的区域，车辆由此通过，并转换方向，其运行路线必须相互交织或交叉， 由色灯信号控制指挥车辆前进、停止或转向，这就不可避免地要减速、制动、停车或启动、加速、转向，同时还由于红灯周期性地定时出现，所以必然要导致停车等候和时间损失。 在交叉口范围内各种车辆混合行驶，转弯时相互穿插，当自行车高峰时，机动车差不多处于非机动车的包围之中，要实现方向转换是困难的。,8.4 信号灯控制交叉口的通行能力,8.4.2 信号灯交叉口的通行能力 1、信号灯交叉口通行能力计算模式 一条专用直行车道的通行能力 一条右转专用车道的通行能力 一条左转专用车道的通行能力 不设专用左转信号时一条左转车道的通行能力 直、左混合行驶时一条车道的通行能力(N直左) 直、右混行一条车道的通行能力(N直右),8.4 信号灯控制交叉口的通行能力,8.4.2 信号灯交叉口的通行能力 2、各种直行车道的设计通行能力 1）一条专用直行车道的设计通行能力： 式中： tc信号灯周期（s）； tg信号周期内的绿灯时间（s)； t1变为绿灯后第1辆车起动并通过停止线的时间（s)，2.3s； tis直行或右转车辆通过停止线的平均间隔时间，s/pcu； s直行车道通行能力折减系数，可采用0.9。,8.4 信号灯控制交叉口的通行能力,8.4.2 信号灯交叉口的通行能力 2）直右车道的设计通行能力： 原则上可按直行方法计算，一般采用下式 NSrNs （辆/h） 式中： NSr一条直右车道的设计通行能力，pcu/h. 3）直左车道的设计通行能力： NslNs(1-l/2) （辆/h） 式中： Nsl一条直左车道的设计通行能力，pcu/h； l一条直左车道中左转车所占比例。 4）直左右车道的设计通行能力： Nslr Nsl （辆/h） 式中： Nslr一条直左右车道的设计通行能力，pcu/h；,8.4 信号灯控制交叉口的通行能力,8.4.2 信号灯交叉口的通行能力 2、进口道设有专用左转车道时，设计通行能力按照本面车辆左、右转比例计算。 1）进口道设计通行能力 Nelr= 式中： Nelr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，pcu/h； Ns本面直行车道设计通行能力，pcu/h； 1左转车占本面进口道车辆的比例； r右转车占本面进口道车辆的比例； 2）专用左转车道设计通行能力 N1= Nelr. 1 3）专用右转车道设计通行能力 Nr= Nelr. r,8.4 信号灯控制交叉口的通行能力,8.4.2 信号灯交叉口的通行能力 3、进口道设有专用左转车道而未设专用右转车道时，专用左转车道的设计通行能力N1应按本面左转车辆比例1计算。 1）进口道设计通行能力 Nel= 式中： Nel设有专用左转时，本面进口道的设计通行能力，pcu/h； Nsr本面直行车道及右车道设计通行能力，pcu/h； 2）专用左转车道设计通行能力 Nl= Nel. l,8.4 信号灯控制交叉口的通行能力,8.4.2 信号灯交叉口的通行能力 4、进口道设有专用右转车道而未设专用左转车道时，专用右转车道的设计通行能力Nr应按本面右转车辆比例r计算。 1）进口道设计通行能力 Ner= 式中： Ner设有专用右转车道时，本面进口道的设计通行能力，pcu/h； Nsr本面直行车道及直左车道设计通行能力，pcu/h； 2）专用右转车道设计通行能力 Nr= Ner. r,8.4 信号灯控制交叉口的通行能力,8.4.2 信号灯交叉口的通行能力 5、在一个信号周期内，对面到达左转车超过34pcu时，应折减本面各种直行车道（包括直行、直左、直右及直左右等车道）的设计通行能力 当NleNle时，本面进口道的设计通行能力按下式折减： Ne=Ne-ns（Nle-Nle) 式中： Ne折减后本面进口道的设计通行能力，pcu/h； Ne折减前本面进口道的设计通行能力，pcu/h ； ns本面各种直行车道数； Nle对面进口道左转车的设计通行能力， pcu/h ； Nle不折减本面各种直行车道设计通行能力的对面左转车数， pcu/h 。当交叉口小时为3n,大时为4n,n为每小时信号周期数。,8.4 信号灯控制交叉口的通行能力,（1）概述,环行交叉口的特性 在交叉口中央设置圆岛或带圆弧形状的岛，使进入交叉口的所有车辆均以同一方向绕岛行驶，其运行过程一般分合流、交织、分流，避免了车辆交叉行驶 优点：不需设置管理设施 缺点：占地大、绕行距离长 分类：,8.5 环行交叉口的通行能力,常规环形交叉口： 中心岛直径大于25m，交织段比较长，进口引道部拓宽成喇叭形。 小型环形交叉口 中心岛直径小于25m，引道进口做成喇叭形，便于车辆进入交叉口。 微型环形交叉口 中心岛直径一般小于4m，不一定做成圆形，可用白漆涂成。,常规环 形交叉 口通行 能力计 算方法 1）沃尔卓 普公式 2）英国环境 部暂行公式,8.5 环行交叉口的通行能力,环形交叉口的车流模型,8.5 环行交叉口的通行能力,拥堵的环岛交叉（巴黎，法国，1965年）,8.6.1 概述 8.6.2 高速公路基本路段通行能力 8.6.3 交织区通行能力 8.6.4 匝道通行能力 8.6.5 高速公路与匝道连接处的通行能力,8.6 高速公路通行能力,8.6.1 概述 高速公路的特点 设有中央分隔带 上下行每个方向至少有两条车道 全部立体交叉 完全控制出入 高速公路组成部分 基本路段 交织区 匝道,8.6 高速公路通行能力,8.6.2 高速公路基本路段通行能力 1、基本路段的定义 主线上不受匝道附近车辆汇合、分类以及交织运行影响的路段 2、高速公路基本路段的理想条件 3.75米车道宽度4.5米 侧向净宽1.75米 车流中全部为小客车 驾驶人均为经常行驶高速公路，且技术熟练，遵守交通法规者。,8.6 高速公路通行能力,（1）概述,交织：两股或多股车流沿道路一定长路段，不借助于交通控制设施的情况下，相交而过的通行方式。 交织区长度：从入口段三角端部0.6m处至出口三角端宽度3.6m之间的一段距离。一般为50600m。 交织区的类型：,8.6.3 交织区通行能力,8.6 高速公路通行能力,8.6.3 交织区的通行能力（续）,（2）通行能力计算公式,Cw交织区通行能力 C0单车道理论通行能力 rs交织区类型修正系数 rN交织区内车道数修正系数 rL交织区长度修正系数 rVR交织流量比修正系数,8.6.4 匝道的通行能力,（1）概述,匝道：联系于不同高程上两交叉线路、供两线路车辆实现方向转换的连接道路。 匝道形式：车辆流向划分；车道数量划分；匝道形式划分。,8.6.4 匝道的通行能力（续）,（2）通行能力的计算公式,C匝道一条车道的实际通行能力 C0基本通行能力 Cw匝道断面总宽度修正系数 CH大车混入修正系数,8.6.5 高速公路与匝道连接处的通行能力,8.6.5.1 概述 8.6.5.2 通行能力的计算,8.6.5.1 概述,匝道与高速公路连接处的通行能力：是指高速公路分、合流点处导引与疏通交通流的能力，它关系到高速公路外侧车道与进出口的正常运行。 分类：独立式和非独立式。 车流运行特征：在多车道高速公路中，随距离分流点的接近而转换车道的比重逐渐增加。 影响要素：匝道的形式，匝道交通量Vr，驶入匝道上游主路单向交通量V'f，主路单向最大交通量Vf，与相邻上游和（或）下游匝道的距离Du、Dd ，相邻上游和（或）下游匝道的交通量Vu、Vd。,8.6.5.2 通行能力的计算（举例）,使用条件： 四车道高速公路单车道驶入匝道，有或无加减速车道； 仅用于上游610m内无相邻驶入车道； Vf=3603100veh/h； Vr=501300veh/h。,8.7.1 概述 8.7.2 基本通行能力 8.7.3 设计通行能力,8.7 自行车道通行能力,8.7.1 概述 研究道路上自行车的交通特性、运行规律和通行能力，可以为城市规划、街道网规划和设计提供理论数据和计算方法。,8.7 自行车道通行能力,8.7.2 基本通行能力 1、基于车头间距的自行车道通行能力 令 式中：V车速，km/h; t反应时间，一般为0.51.0s,平均用0.7s; 制动系数； 2、基于车头时距的自行车道通行能力 N基本(时)=3600/ti（辆/h）,8.7 自行车道通行能力,8.7.3 设计通行能力 1、长路段设计通行能力 N长=N可C1 式中： N长长路段每米宽度自行车道（一条车道）的设计能力，它不考虑 交叉口或其他纵横向干扰的影响，辆/h，而长路段通常取5km； N可街道等级系数，与街道的性质、重要性和使用要求有关，根据城市道路设计规范），快速干道、主干道的C1定为0.8，次干道和支路的C1定为0.9； C1每米宽度内自行车连续行车1h的通过量，辆/h.m。,8.7 自行车道通行能力,8.7.3 设计通行能力 2、短路段设计通行能力 N短=C1 C2N可= C1 .C2. Nt/(B-0.5).3600/t 式中： t连续车流通过的时间间隔，s; C1每米宽度内自行车连续行车1h的通过量，辆/h.m C2路口等综合影响的折减系数,8.7 自行车道通行能力,