第5章--道路通行能力-交通工程學-東南大學版

1、第五章第五章 道路通行能力道路通行能力5-1 概 述n道路通行能力道路通行能力(Highway Capacity)：在不同運行：在不同運行質(zhì)量情況下質(zhì)量情況下1h所能通行的最大交通量所能通行的最大交通量n服務水平服務水平（Level Of Service, LOS)：交通流中車：交通流中車輛運行的以及駕駛員和乘客所感受的質(zhì)量量度輛運行的以及駕駛員和乘客所感受的質(zhì)量量度通行能力種類道路、交通、控道路、交通、控制和環(huán)境條件制和環(huán)境條件服務水平服務水平測量范圍測量范圍單位單位基本通行能力基本通行能力理想的理想的不論服務水不論服務水平如何平如何車道或車道的均車道或車道的均勻段或橫斷面勻段或橫斷面標準車

2、輛標準車輛可能通行能力可能通行能力實際或預測的實際或預測的不論服務水不論服務水平如何平如何車道或車道上對車道或車道上對上述條件有代表上述條件有代表性的均勻段或橫性的均勻段或橫斷面斷面車輛車輛（在混合（在混合交通公路交通公路上為標準上為標準汽車）汽車）設計通行能力設計通行能力預測的預測的所選用的設所選用的設計服務水平計服務水平由于時間單位愈大，交通不均勻性亦愈大，就愈不由于時間單位愈大，交通不均勻性亦愈大，就愈不能很好反應交通量與運行質(zhì)量之間的關系能很好反應交通量與運行質(zhì)量之間的關系通常是以小時為單位來計算通行能力和設計交通量通常是以小時為單位來計算通行能力和設計交通量我國現(xiàn)階段仍用小時交通量而

3、不用交通流率我國現(xiàn)階段仍用小時交通量而不用交通流率計算通行能力的時間單位、交通量和交通流率理想條件n道路條件道路條件：是指道路的幾何特征（車道數(shù)、車道、路：是指道路的幾何特征（車道數(shù)、車道、路肩、中央帶等的寬度，側向凈寬，設計速度及平、縱肩、中央帶等的寬度，側向凈寬，設計速度及平、縱線形和視距等）線形和視距等）n交通條件交通條件：是指交通特征（交通流中的交通組成、交：是指交通特征（交通流中的交通組成、交通量、不同車道中的交通量分布、上下行方向的交通通量、不同車道中的交通量分布、上下行方向的交通量分布）量分布）n控制條件控制條件：是指交通控制設施的形式及特定設計和交：是指交通控制設施的形式及特定

4、設計和交通規(guī)劃通規(guī)劃n環(huán)境條件環(huán)境條件：指橫向干擾程度以及交通秩序等：指橫向干擾程度以及交通秩序等車輛換算系數(shù)和換算交通量n車輛換算系數(shù)車輛換算系數(shù)(Passenger Car Equivalent, PCE)：在通行：在通行能力方面某類車輛一輛等于能力方面某類車輛一輛等于標準車輛標準車輛(Passenger Car Unit, PCU)的輛數(shù)的輛數(shù)n換算交通量換算交通量：也稱為當量交通量，是將總交通量中各類：也稱為當量交通量，是將總交通量中各類車輛交通量換算成標準車型交通量之和車輛交通量換算成標準車型交通量之和式中：式中：Ve當量交通量；當量交通量； V未經(jīng)換算的總交通量；未經(jīng)換算的總交通量

5、； Pi第第i類車交通量占總交通量的百分比；類車交通量占總交通量的百分比； Ei第第i類車的車輛換算系數(shù)類車的車輛換算系數(shù)iieEPVVn高速公路基本路段高速公路基本路段(Basic Segment)n不控制進入的汽車多車道公路路段不控制進入的汽車多車道公路路段n不控制進入的汽車雙車道公路路段不控制進入的汽車雙車道公路路段n混合交通雙車道公路路段混合交通雙車道公路路段n匝道匝道(Ramp)，包括匝道主線連接部分，包括匝道主線連接部分(Ramp Junctions)n交織區(qū)交織區(qū)(Weaving)n平面交叉平面交叉(Intersection)n市區(qū)及近郊干線道路市區(qū)及近郊干線道路通行能力分析的對

6、象服務水平的劃分標準n 行車速度和運行時間行車速度和運行時間n 車輛行駛時的自由程度（暢通性）車輛行駛時的自由程度（暢通性）n 行車延誤、停車次數(shù)或排隊長度、行車行車延誤、停車次數(shù)或排隊長度、行車n 安全性（事故率和經(jīng)濟損失）安全性（事故率和經(jīng)濟損失）n 行車舒適性和乘客的滿意程度行車舒適性和乘客的滿意程度n 經(jīng)濟性（行駛費用）經(jīng)濟性（行駛費用）n 負荷系數(shù)負荷系數(shù)服務水平的分級美國的六級服務水平美國的六級服務水平：AB服務水平的分級A級級：交通量很小，交通為：交通量很小，交通為自由流自由流，使用者不受或基本不受交通流中其他，使用者不受或基本不受交通流中其他車輛的影響，自由度非常高、舒適便利程

7、度極高車輛的影響，自由度非常高、舒適便利程度極高B級級：交通量較前增加，交通在：交通量較前增加，交通在穩(wěn)定流范圍內(nèi)的較好部分穩(wěn)定流范圍內(nèi)的較好部分。在交通流中，。在交通流中，開始易受其他車輛的影響，駕駛自由度、舒適和便利程度比服務水平開始易受其他車輛的影響，駕駛自由度、舒適和便利程度比服務水平A稍稍有下降有下降C級級：交通量大于服務水平：交通量大于服務水平B，交通處在交通處在穩(wěn)定流范圍的中間部分穩(wěn)定流范圍的中間部分，但車輛間，但車輛間的相互影響變大，舒適和便利程度有明顯下降的相互影響變大，舒適和便利程度有明顯下降D級級：交通量又增大，交通處在：交通量又增大，交通處在穩(wěn)定流范圍的較差部分穩(wěn)定流范

8、圍的較差部分。速度和駕駛自由。速度和駕駛自由度受到嚴格約束，舒適和便利程度低下度受到嚴格約束，舒適和便利程度低下E級級：交通常處于：交通常處于不穩(wěn)定流不穩(wěn)定流范圍，所有車速降到一個低的但相對均勻的值，范圍，所有車速降到一個低的但相對均勻的值，駕駛自由度極低，舒適和便利程度也非常低駕駛自由度極低，舒適和便利程度也非常低F級級：交通處于：交通處于強制狀態(tài)強制狀態(tài)，車輛經(jīng)常排成隊，跟著前面的車輛停停走走，車輛經(jīng)常排成隊，跟著前面的車輛停停走走，極不穩(wěn)定。在此服務水平中，交通量與速度同時由大變小，直到零為止，極不穩(wěn)定。在此服務水平中，交通量與速度同時由大變小，直到零為止，而交通密度則隨交通量的減少而增

9、大而交通密度則隨交通量的減少而增大流量流量速速度度自由流自由流穩(wěn)穩(wěn) 定定 流流強制流強制流0ABC不穩(wěn)定流不穩(wěn)定流DEF我國公路服務水平現(xiàn)分為四級：我國公路服務水平現(xiàn)分為四級：n一級相當于美國的一級相當于美國的A、B兩級兩級n二、三級分別相當于美國的二、三級分別相當于美國的C級及級及D級級n四級相當于美國的四級相當于美國的E、F兩級兩級每一服務水平有其服務質(zhì)量的范圍。因此，除每一服務水平有其服務質(zhì)量的范圍。因此，除F級級外，各級服務水平都有外，各級服務水平都有相應于該級服務水平最差相應于該級服務水平最差時的服務交通量時的服務交通量，該服務交通量在該級服務水平，該服務交通量在該級服務水平種是最大

10、的，故稱為最大服務交通量種是最大的，故稱為最大服務交通量最大服務交通量道路通行能力和服務水平的作用n用于道路設計用于道路設計nP28的例題的例題n用于道路規(guī)劃用于道路規(guī)劃n用于道路交通管理用于道路交通管理國內(nèi)外道路通行能力研究的概況n美國的美國的Highway Capacity Manual（HCM）n瑞典、加拿大、澳大利亞、德瑞典、加拿大、澳大利亞、德國等發(fā)達國家的道路通行能力國等發(fā)達國家的道路通行能力手冊手冊n道路通行能力模擬軟件，如美道路通行能力模擬軟件，如美國的國的Highway Capacity Software (HCS)，瑞典公路局的，瑞典公路局的CAPCALn1980年代后期，

11、東南大學、同年代后期，東南大學、同濟大學等高校以及部分科研所濟大學等高校以及部分科研所針對中國交通狀況的研究針對中國交通狀況的研究52 高速公路基本路段通行能力高速公路的定義及組成高速公路：高速公路：有中央分隔帶，上下行每個方向至少有兩車道，有中央分隔帶，上下行每個方向至少有兩車道，全部立體交叉，完全控制出入的公路全部立體交叉，完全控制出入的公路其組成為：其組成為：n 高速公路基本路段高速公路基本路段n 交織區(qū)交織區(qū)n 匝道，包括匝道主線連接處及匝道橫交公路連接處匝道，包括匝道主線連接處及匝道橫交公路連接處高速公路基本路段高速公路基本路段：指主線上不受匝道附近車輛匯合、分離：指主線上不受匝道附

12、近車輛匯合、分離以及交織運行影響的路段部分以及交織運行影響的路段部分高速公路基本路段的理想條件n3.75m 車道寬度車道寬度 4.50m；n側向凈寬側向凈寬 1.75m；n車流中全部為小客車；車流中全部為小客車；n駕駛員均為經(jīng)常行駛高速公路且技術熟練遵守駕駛員均為經(jīng)常行駛高速公路且技術熟練遵守交通法規(guī)者交通法規(guī)者高速公路基本路段服務水平高速公路基本路段通行能力1. 最大服務交通量最大服務交通量式中：式中： 第第i級服務水平的最大服務交通量級服務水平的最大服務交通量(pcu/(hln)； CB基本通行能力，即理想條件下一車道所基本通行能力，即理想條件下一車道所能通行的最大交通量能通行的最大交通量

13、(pcu/(hln)； (V/C)i第第i級服務水平最大服務交通量與基本級服務水平最大服務交通量與基本通行能力的比值。通行能力的比值。isvBi( / )MCV CisvM式中：式中：CD單向車行道設計通行能力，即在具體條件下，采單向車行道設計通行能力，即在具體條件下，采用用i級服務水平時所能通行的最大交通量級服務水平時所能通行的最大交通量(veh/h)； N單向車行道的車道數(shù)；單向車行道的車道數(shù)； fW車道寬度和側向凈寬對通行能力的修正系數(shù)；車道寬度和側向凈寬對通行能力的修正系數(shù)； fHV大型車對通行能力的修正系數(shù)；大型車對通行能力的修正系數(shù)； fP駕駛員條件對通行能力的修正系數(shù)。駕駛員條件

14、對通行能力的修正系數(shù)。PHVWSVDfffNMCiPHVWiDfffNCVCBC)/(2. 單向車行道的設計通行能力單向車行道的設計通行能力影響高速公路基本路段通行能力的主要因素及修正方法1. 車道寬度及側向寬度的修正系數(shù)車道寬度及側向寬度的修正系數(shù)fW2. 大型車的修正系數(shù)大型車的修正系數(shù)fHV式中：式中：PHV大型車交通量占總交通量的百分比；大型車交通量占總交通量的百分比； EHV大型車換算成小客車的車輛換算系數(shù)。大型車換算成小客車的車輛換算系數(shù)。3. 駕駛員條件的修正系數(shù)駕駛員條件的修正系數(shù)fP 在在1.000.90范圍內(nèi)取范圍內(nèi)取fP值值) 1(11HVHVHVEPf高速公路基本路段通

15、行能力分析計算例例 已知：一已有四車道高速公路，設計速度為已知：一已有四車道高速公路，設計速度為100km/h，單向高單向高峰小時交通量峰小時交通量VP1800veh/h，大型車占大型車占40%，車道寬，車道寬3.50m，緊緊挨行車道兩邊均有障礙物，重丘地形。分析其服務水平，問其達挨行車道兩邊均有障礙物，重丘地形。分析其服務水平，問其達到可能通行能力之前還可增加多少交通量。實地觀測的平均速度到可能通行能力之前還可增加多少交通量。實地觀測的平均速度為為56km/h。解解 為求服務水平要計算為求服務水平要計算V/C：(1) 查表（查表（5-2、5-4）得諸修正系數(shù)）得諸修正系數(shù) fW0.79，EH

16、V2.5， fHV=1/1+0.40(2.5-1)=0.625, fP=1.0(2) 計算計算V/C91. 00 . 1625. 079. 022000/1800/PHVWBPfffNCVCV(3) 該公路服務水平屬四級上半段該公路服務水平屬四級上半段(4) 求算達到可能通行能力前可增加的交通量求算達到可能通行能力前可增加的交通量行車道的可能通行能力行車道的可能通行能力達到可能通行能力前可增加的交通量達到可能通行能力前可增加的交通量V：V1975-1800175veh/h(5) 求理想條件下之速度及密度求理想條件下之速度及密度1800veh/h的的V/C在在(2)中已求出為中已求出為0.91。

17、查圖。查圖5-1、2得平均行程速得平均行程速度為度為63km/h，平均交通密度為平均交通密度為30pcu/(kmln),觀測到的速度觀測到的速度56km/h小于理想條件下的速度小于理想條件下的速度63km/h，這由于有大型車及非平原這由于有大型車及非平原的重丘地形所致。的重丘地形所致。hvehfffCVNCPHVWB/19750 . 1625. 079. 000. 122000)/(57 道路平面交叉口的通行能力無信號交叉口通行能力 n在無信號燈控制的交叉口上，主要道路上的車輛，優(yōu)先在無信號燈控制的交叉口上，主要道路上的車輛，優(yōu)先通行，通過路口不用停車；沿次要道路行駛的車輛，讓通行，通過路口不

18、用停車；沿次要道路行駛的車輛，讓主要道路上的車輛先行，尋找機會穿越主要道路上車流主要道路上的車輛先行，尋找機會穿越主要道路上車流的空檔，通過路口的空檔，通過路口n主要道路上能夠通過的車輛多少，按路段計算。次要道主要道路上能夠通過的車輛多少，按路段計算。次要道路上能夠通過多少車輛，受下列因素影響：路上能夠通過多少車輛，受下列因素影響：n主要道路上車流的車頭間隔分布主要道路上車流的車頭間隔分布n次要道路上車輛穿越主要道路車流所需時間次要道路上車輛穿越主要道路車流所需時間n次要道路上車輛跟馳的車頭時距大小次要道路上車輛跟馳的車頭時距大小n主要道路上車流的流向分布主要道路上車流的流向分布n這種路口的通

19、行能力，等于主要道路上的交通量加上次這種路口的通行能力，等于主要道路上的交通量加上次要道路上車輛穿越空檔能通過的車輛數(shù)要道路上車輛穿越空檔能通過的車輛數(shù)無信號交叉口通行能力計算公式 假設：假設：n主要道路上的車輛優(yōu)先通過路口主要道路上的車輛優(yōu)先通過路口n主要車道上的雙向車流視為一股車流主要車道上的雙向車流視為一股車流n交通量不大，車輛之間的間隙分布符合負指數(shù)分布交通量不大，車輛之間的間隙分布符合負指數(shù)分布n當間隙大于臨界間隙當間隙大于臨界間隙t0時，次要道路上車輛方可穿越時，次要道路上車輛方可穿越按可穿越間隙理論，推算出次要道路上的車輛每小時能穿越主要道路車流按可穿越間隙理論，推算出次要道路上

20、的車輛每小時能穿越主要道路車流的數(shù)量為的數(shù)量為 式中式中 Q主主主要道路上的交通量主要道路上的交通量(pcu/h)； Q次次次要道路可能通過的車輛數(shù)次要道路可能通過的車輛數(shù)(pcu/h)； qQ主主/3600(pcu/s)； t0臨界間隙時間，對停車待機通過者臨界間隙時間，對停車待機通過者t0=79s，對減速待機通過者，對減速待機通過者，t0=68s； t次要道路上車輛跟馳行駛的車頭時距，次要道路上車輛跟馳行駛的車頭時距，t=35s。 qtqteeQQ10主次信號交叉口通行能力 1十字形交叉口的設計通行能力十字形交叉口的設計通行能力十字形交叉口設計通行能力等于各進口道設計通行能力之十字形交叉口

21、設計通行能力等于各進口道設計通行能力之和；進口道設計通行能力等于各車道設計通行能力之和和；進口道設計通行能力等于各車道設計通行能力之和 (1)一條直行道的設計通行能力計算公式一條直行道的設計通行能力計算公式式中：式中：Cs一條直行車道的設計通行能力一條直行車道的設計通行能力(pcu/h)； T信號燈周期信號燈周期(s)； tg信號每周期內(nèi)的綠燈時間信號每周期內(nèi)的綠燈時間(s)； t0綠燈亮后，第一輛車啟動、通過停車線的時間綠燈亮后，第一輛車啟動、通過停車線的時間(s)，如無本地實例數(shù)據(jù)，可采用如無本地實例數(shù)據(jù)，可采用3.s； ti直行或右行車輛通過停車線的平均時間直行或右行車輛通過停車線的平均

22、時間(s/pcu)； 折減系數(shù)，可用折減系數(shù)，可用0.9。0s3600(1)gittCTt(2)直右車道通行能力計算公式直右車道通行能力計算公式Csr=Cs式中：式中：Csr一條直右車道的設計通行能力一條直右車道的設計通行能力(puc/h)。(3)直左車道設計通行能力計算公式直左車道設計通行能力計算公式式中：式中：Cs1一條直左車道的設計通行能力一條直左車道的設計通行能力(pcuh)； 直左車道中左轉車所占比例。直左車道中左轉車所占比例。(4)直左右車道設計通行能力計算公式直左右車道設計通行能力計算公式 Cs1r=Cs1式中式中：Cs1r一條直左右車道的設計通行能力一條直左右車道的設計通行能力

23、(pcuh)。(5)交叉口進口道的設計通行能力交叉口進口道的設計通行能力 等于進口各車道設計通行能力之和等于進口各車道設計通行能力之和11(1/2)ssCC1當設有左轉專用或右轉專用車道時，交叉口進口道的設計通行當設有左轉專用或右轉專用車道時，交叉口進口道的設計通行能力可根據(jù)本進口車輛的左、右轉比例計算能力可根據(jù)本進口車輛的左、右轉比例計算(1)進口設有專用左轉與專用右轉車道時進口設有專用左轉與專用右轉車道時，進口道設計通行能力，進口道設計通行能力按下式計算：按下式計算：式中：式中：Ce1r設有專用左轉與專用右轉車道時，本面進口道的設有專用左轉與專用右轉車道時，本面進口道的設計通行能力設計通行

24、能力(pcu/h)； 本面直行車道設計通行能力之和本面直行車道設計通行能力之和(pcu/h) 分別為左、右轉車占本面進口道車輛的比例分別為左、右轉車占本面進口道車輛的比例專用左轉車道的設計通行能力為專用左轉車道的設計通行能力為專用右轉車道的設計通行能力為專用右轉車道的設計通行能力為11/(1)e rsrCCsCl,r 111reCCrrerCC1(2)進口設有專用左轉車道而未設專用右轉車道時進口設有專用左轉車道而未設專用右轉車道時，進口道的，進口道的設計通行能力按下式計算：設計通行能力按下式計算：式中：式中：Ce1設有專用左轉車道時，本面進口道設計通行能力設有專用左轉車道時，本面進口道設計通行

25、能力(pcu/h)； 本面直行車道設計通行能力之和本面直行車道設計通行能力之和(pcu/h) Csr本面直右車道的設計通行能力本面直右車道的設計通行能力(pcu/h)專用左轉車道的設計通行能力為專用左轉車道的設計通行能力為)1/()(11srseCCCsC111eCC(3)進口道設有專用右轉車道而未設專用左轉車道時進口道設有專用右轉車道而未設專用左轉車道時，進口道，進口道的設計通行能力按下式計算：的設計通行能力按下式計算：式中：式中：Cer設有專用右轉車道時，本面進口道設計通行能力設有專用右轉車道時，本面進口道設計通行能力(pcu/h) 本面直行車道設計通行能力之和本面直行車道設計通行能力之和

26、(pcu/h) Csl本面直左車道的設計通行能力本面直左車道的設計通行能力(pcu/h)專用右轉車道的設計通行能力為專用右轉車道的設計通行能力為er1()/(1)ssrCCCssCrerrCC(4)通行能力折減通行能力折減在一個信號周期內(nèi)，對面到達的左轉車超過在一個信號周期內(nèi)，對面到達的左轉車超過34pcu時，左轉時，左轉車通過交叉口將影響本面直行車。因此，應折減本面各直行車車通過交叉口將影響本面直行車。因此，應折減本面各直行車道道(包括直行、直左、直右、直左右車道包括直行、直左、直右、直左右車道)的設計通行能力。的設計通行能力。 當當 時，本面進口道折減后的設計通行能力為時，本面進口道折減后

27、的設計通行能力為式中：式中： 折減后本面進口道的通行能力折減后本面進口道的通行能力(pcu/h)； Ce本面進口道的設計通行能力本面進口道的設計通行能力(pcu/h)； ns本面各種直行車道數(shù)；本面各種直行車道數(shù)； C1e本面進口道左轉車的設計通過量本面進口道左轉車的設計通過量(pcu/h)， 不折減本面各種直行車道設計通行能力的對面左不折減本面各種直行車道設計通行能力的對面左轉車數(shù)轉車數(shù)(pcu/h)，當交叉口小時為當交叉口小時為3n，大時為大時為4n，n為每小時信為每小時信號周期數(shù)。號周期數(shù)。11eeCC)(11eeseeCCnCCeC11eeCC1eC環(huán)形交叉口的通行能力1. 環(huán)形交叉口

28、類型環(huán)形交叉口類型 環(huán)形交叉口按中心島直徑大小分為三類：環(huán)形交叉口按中心島直徑大小分為三類：(1)常規(guī)環(huán)形交叉口常規(guī)環(huán)形交叉口，中心島直徑大于，中心島直徑大于25m，交織段比較長，交織段比較長，進口引道不拓寬成喇叭形進口引道不拓寬成喇叭形(圖圖522)。我國現(xiàn)有的環(huán)形交叉口。我國現(xiàn)有的環(huán)形交叉口大都屬于此類。大都屬于此類。(2)小型環(huán)形交叉口小型環(huán)形交叉口，中心島直徑小于，中心島直徑小于25m，引道進口加寬，引道進口加寬，做成喇叭形，便于車輛進入交叉口做成喇叭形，便于車輛進入交叉口(圖圖523)。(3)微型環(huán)形交叉口微型環(huán)形交叉口，中心島直徑一般小于，中心島直徑一般小于4m，中心島不一定中心島不一定做成圓形，也不一定做成一個，可用白漆畫成圓圈不用凸做成圓形，也不一定做成一個，可用白漆畫成圓圈不用凸(圖圖524)。這種環(huán)交，實際上是渠化交叉口。這種環(huán)交，實際上是渠化交叉口。2. 常規(guī)