《道路通行能力分析》ppt课件

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1、交通工程 (Traffic Engineering ),授课人：王智超 土木工程与力学学院,2019/1/9,交通工程,第五章,道路通行能力分析,2019/1/9,交通工程,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,2019/1/9,交通工程,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

2、某一断面或地点的最大交通体数量。,2019/1/9,交通工程,通行能力和交通量 两者都是单位时间内通过道路某断面的交通体数量。 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，是交通体根据实际情况在道路上运行的具体体现。,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,2019/1/9,交通工程,道路通行能力分析的作用 确定新建道路的等级、性质、主要技术指标和线形几何要素 确定现有道路系统或某一路段所存在的问题，针对问题提出改进方案和措施，为道路改建和

3、改善提供依据 作为交通枢纽的规划、设计及交通设施配置的依据 为制定交通组织、交通疏导、交通引导、交通量均衡、交通总量控制和综合治理等交通系统管理方案提供依据 为制定交通管理、交通控制方案，以及交通渠化、信号配时优化方案设计及选择等提供依据,2019/1/9,交通工程,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:计算通行能力的限制条件,2019/1/9,交通工

4、程,通行能力的分类,基本通行能力：其含义是“理想条件”下，公路设施在四级服务水平时所能通行的最大小时交通量，即理论上所能通行的最大小时交通量。 通常以高速公路上观测到的最大交通量为基准(理想、理论通行能力) 实际通行能力：其含义是根据该设施具体的公路几何构造、交通条件以及交通管理水平，对基本通行能力按实际公路条件、交通条件等进行相应修正后的小时交通量。 是现实条件道路上的最大交通量（可能通行能力） 设计通行能力：其含义是设计某一公路设施时，根据对交通运行质量的要求，即在一定服务水平要求下，公路设施所能通行的最大小时交通量。因此，设计通行能力与选取的服务水平级别有关。 是道路规划、设计的依据（实

5、用通行能力）,2019/1/9,交通工程,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,2019/1/9,交通工程,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,2019/1/9,交通工程,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

6、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。,2019/1/9,交通工程,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,2019/1/9,交通工程,服务水平分级 美国分为六级：A级 自由流；B级 低

7、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,2019/1/9,交通工程,LOS A,LOS B,LOS C,LOS D,LOS E,LOS F,美国道路设施服务水平标准,2019/1/9,交通工程,流量,速,度,自由流,稳 定 流,强制流,0,A,B,C,不稳定流,D,E,F,2019/1/9,交通工程,我国分为四级：一级、二级、三级、四级。,LOS I,LOS III,LOS II,LOS IV,2019/1/9,交通工程,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：道路与交通处于理想条件下，每一条车道

8、（或道路）在单位时间内能够通过的最大交通量。 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。,2019/1/9,交通工程,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:,2019/1/9,交

9、通工程,2019/1/9,交通工程,2019/1/9,交通工程,2019/1/9,交通工程,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),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:使不同类型的车辆换算为同

10、一车型。,2019/1/9,交通工程,1）高速公路：,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。,2019/1/9,交通工程,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。,2019/1/9,交通工程,3）二级公路、三级公路：,2019/1/9,交通工程,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，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

11、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。,2019/1/9,交通工程,例5-1 某微丘地区四个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,如无其服务水平如何?,解：先进行交通员换算,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:,2019/1/9,交通工程,计算实际通行能力:,近似取

12、为:,再计算负荷度:,查表，得知二级VC0.68,故其服务水平为二级。,2019/1/9,交通工程,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：为求服务水平要计算VC： （l）查表5-1220，得诸修正系数,（2）计算VC,（3）该公路服务水平属三级,2019/1/9,交通工程,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:,达到可能通行

13、能力前可增加的交通量V：,2019/1/9,交通工程,5-3 交织区与匝道的通行能力,5-3-1 交织区基本概念,1.定义：交织路段是指两股或两股以上交通流运行总方向基本相同的车流，先实现合流而后分流的整个运行过程所需的路段。,交织路段图示,(50m交织区长度600m),2019/1/9,交通工程,2.交织区分类：简单交织区和多重交织区两类。,简单交织区：由单一汇合点连着单一分离点形成； 多重交织区：由1个汇合点连着2个分离点，或2个汇合点连着1个分离点。,通常也可简单分类和类：,类交织区示意图,类交织区示意图,2019/1/9,交通工程,3.交织运行特性,交织区的车流运行关键在于车辆运行的交

14、织操作，它影响到行驶车速、车头时距以及行车安全。 交织长度和交织断面车道数是交织运行效率的2个主要参数。 随交织流量的增加，交织区的运行效率会下降。,交织区流量之和为： Q总=Q01+Q02+Qw1+Qw2,交织流量比： VR =(Qw1+Qw2)/Q总,设：Qw1Qw2，则,交织比：r= Qw1/Qw2,2019/1/9,交通工程,5-3-2 交织区通行能力和速度计算,1.通行能力的计算,交织区的通行能力和运行速度同交织区长度、车道数、交织流量比、总交通量及交织区车道构造等因素有关。,式中： rs 交织区类型修正系数，其中：类交织区rs =0.95，类交织区rs =1.0。 rN 交织区内车

15、道数修正系数； rL 交织区长度修正系数。0.128ln(L)+0.181 rVR 交织流量比修正系数,2019/1/9,交通工程,2.速度的计算,公式表明：交织区运行速度同交织区长度、车道数正相关，与交织流量比、总交通量负相关。,式中： SW 交织车辆的平均行驶速度 SnW 非交织车辆的平均行驶速度 VR 交通量比值， V 交织区内总流量 N 交织区内车道总数 L 交织区段长度,2019/1/9,交通工程,3.交织区段服务水平,评价交织区运行质量的因素有密度、流速和流率，但最重要的是行车密度和V/C。,2019/1/9,交通工程,5-3-3 匝道的通行能力,1. 匝道的定义：是联系不同高程上

16、两条交叉线路、供两线路车辆实现方向转换的连接道路。一般有一个入口和一个出口，由于线形变化较大且常有纵坡和小半径的转弯，故通行能力较正常路段要低。,2匝道的形式、类型 基本形式：右转、左转 特殊形式：定向 对角线 单向单车道 单向双车道,3.运行特征：有出入口车辆的运行及其在匝道上的运行，包括分流、合流、交织运行，亦有加速、减速运行，上坡、下坡，小曲线甚至反向曲线的运行。单向单车道匝道不允许超车。,2019/1/9,交通工程,4.匝道的通行能力计算,1) 实际条件下，自由流速度FV的可按下式计算：,FV0按匝道转弯半径计算的行车速度（km/h）； FFVW行车宽度修正系数（ km/h ）； FFVV视距修正系数（ km/h ）； FFVSL纵坡修正系数（ km/h ）； FFVS分隔带修正系数（ km/h ）； FFVUD驶入道路修正系数（ km/h ）。,式中：,2019/1/9,交通工程,2) 按匝