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1、公路交通量通行能力和车速、流量关系的分析第一章 交通量的概述及应用第一节 交通量观测的定义 在一定时间、一定期间或连续期间内， 对通过公路某一断面各种类型车辆数量的观测记录工作。 交通量观测应由养路道班或组织专人进行；连续观测，由县以上公路部门负责。交通量观测，分为间隙式和连续式两种。按 预先确定的 观测日期， 对交通量进行定期地统计观测的，是间隙式观测；全年按小时连续不断的对交通量进行统计观测的是连续式观测。其观测方法，是用人工或 仪器将通过规定观测断面的各种类型车辆分别记录在表格或计数器具上，每小时终了时，将记录结果进行整理并登记于规定的表格上。在观测时间的安排上，连续式观测站的观测时间可
2、以从建站时开始观测，连续不断，长期进行。间隙式观测，为了尽量减少观测资 料的偶然性，每月应于五日、二十日观测 2 次，每个观测日连续观测 24 小时，一般 应为当日晨 6 时起至次日晨 6 时止。在确定观测日时， 应尽量避开法定节假日，各观测站若偶遇地方性集会等到，仍可照常观测，但应在附注栏内说明。在交通量稀少的路段或北方寒季节，在积累充分资料的情况下，可只测白天 12 至 16 小时的交通量，但需 计入推算的夜间交通量。第二节 交通量的表达方式1.日交通量（1）年平均日交通量（Average Annual Day TrafficAADT）：一年中，在指定地点的平均每日交通量，称为年平均日交通
3、量。 Q某天通过指定点的车辆数（2）年平均工作日交通量 (Average Annual Weekday TrafficAAWT) （3）平均日交通量（ADT）：（1） 在少于一年的某个时间段内，在指定地点的平均每日交通量，称为平均日交通量。（4）平均工作日交通量 ：在少于一年的某个时间周期内(一个季度、一个月或一周)，在指定地点所有工作日的平均每日交通量，称为平均工作日交通量。2.小时交通量（1）高峰小时交通量 ：在一天的 24 小时内，小时交通量的差异很大，最大交通量常发生在早晚上下班拥挤时刻。一天中，具有最高小时交通量的那一小时称为“高峰小时” ；（2）第 30 位高峰小时交通量：将一年中
4、 8760 小时交通量的观测值依大小顺序排列，排在第 30 位的小时交通量称为第 30 位高峰小时交通量 ；3）设计小时交通量 选择一个适当的小时交通量作 为道路规划设计的依据， 这就是设计小时交通量（DDHV），即DDHVAADTKD 式中： DDHV具有方向性的设计小时交通量(辆/ 小时)；AADT年平均日交通量(辆天)；K高峰小时交通量占日交通量的比例 ()；D在高峰小时内的总交通量中，高峰方向所占的比例第三节 交通量的应用在工程可行性研究、路网的规划布局、 设计及建设进度安排方面，要客 观依据统计预测的交通量。路网的大小只有依据交通量的大小、特性来决定，才能真正解决主要的交通问题。相反
5、则会造成投资浪费，路网功能减弱。特 别是对于特大城市快速干道系统兴建，由于耗资较大，路网建设更要慎重考虑交通量的现状和发展趋势等方面因素。第二章 公路通行能力和服务水平第一节 公路的分类我国公路目前分为两大类：汽车专用公路和普通公路。汽车专用公路又分为高速公路、一级公路和二级公路；普通公路分为二、三级和四级公路，各 类公路的几何要求在公路工程技术标准中有严格的定义，这里不再赘述。第二节 车辆的分类和换算系数目前我国将汽车分为六类，即小客车、大客 车、小货、中货、大货、拖挂，考虑到面包车(包括中巴) 和小轿车虽然同属小客车，但它们的动力性能、行驶速度区别较大，在本次研究中又对它们加以区分。各 类
6、车辆换算系数(以中型汽车为标准车型)如表 1。表 1车 辆 类 型 换 算 系 数 车 辆 类 型 换 算 系 数小轿车 0.5 中货 1.0面包 0.5 大货 1.0大客 1.0 拖挂 1.5小货 1.0 拖拉机 1.0第三节 公路通行能力的测算公路通行能力是指在给定的道路和交通条件下，公路上的某个断面或某个规定的路段上单位时间内平均能够通过的最大车辆数，一般采用小时为单位，故通行能力一般以每小时能够通过的最大车辆数计。道路条件是指公路的几何特性，包括车道的数量和宽度、路肩宽度、 侧向系宽、设计车速、平面和纵面线型等要素。交通条件是指道路上交通流的特性，包括 车型分布、交通量的大小及车 流在
7、不同车道上的分布等要素。在“标准”或“ 理想”条件下的通行能力为基本通行能力，在这里，我们将符合公路工程技术标准的道路称之为满足“标准” 条件。一个路段确实能达到的通行能力称为实际通行能力，它是通过考虑道路、交通条件后对基本通行能力修正后获得的。当实际交通条件与“理想”条件不同时，在本研究中所采取的处理方法是在计算交通量时按换算系数将不同类型的车辆换算成标准中型车，建立车速流量曲线时分车型进行。在影响通行能力的各种几何条件中，路面宽度是最主要的因素，当路面宽度与公路工程技术标准中的要求的宽度不同时，必须对基本通行能力进行修正。公路两侧的商业活动、停 车、行人活动等通常称为路边“摩阻”，它们也会
8、对通行能力产生一定的影响，同时，路 边“摩阻”也会对车速产生影响。对公路来说，路边“摩阻”对车速的影响比对通行能力的影响要大一些，因此，我们这次采取了修正车速而不修正通行能力的做法。根据美国道路通行能力手册所述，水平直线上的 4 车道、路面宽为 14m 的公路路段的理论通行能力为 4000 标准车/h，或 1000 标准车/ 车道/h(2000 小汽车/车道/h)，由于我国车辆的 动力性能较差及存在着混合交通(这样外侧车道路利用不充分)，理 论通行能力将小于这一数字。根据 对某一高速公路 观测数据分析，每小时每个车道能力约为 800 辆中型车，因此，我们以这一数值作为高速公路和一级汽车专用公路
9、的基本通行能力。平原地区路面宽为 9m 的双车道三级公路的基本通行能力约为 1200 辆/h 中型车，其它各种等 级公路的基本通行能力均以 这些数据为基础，并考虑车道宽度、 计算标准和路肩宽度而测算的。各 类公路的基本通行能力见表 2 。汽车专用公路及普通公路基本通行能力 表 2道 路 类 别 等 级 地 形车道宽 度(1)(m)路肩宽度(m)通行能力(2)汽车专用公路 高速公路 平原微丘区 3.75 2.50 800山岭重丘区 3.75 2.5/2.0 750平原微丘区 3.75 2.50 800一级山岭重丘区 3.50 2.5/2.0 750平原微丘区 8.00 3.00 1200二级山岭
10、重丘区 7.50 1.5 1100平原微丘区 9.00 3.00 1200二级山岭重丘区 7.00 0.50 800平原微丘区 7.00 1.50 700三级山岭重丘区 7.00 1.50 600平原微丘区 3.50 0.0 200普通公路四级山岭重丘区 3.50 0.0 180注：(1) 指汽车专用公路单车道宽度或普通公路的双车道宽度；(2)汽车专用公路和普通公路分别以(标准车/h/车道)和(标准车/h)为单位。高速公路和一级汽车专用公路的车道宽度是固定的，即在平原微丘区每个车道为 3.75m，山岭重丘区为 3.5m，因此，不需要做宽度修正。但是，路面宽度对其它公路的通行能力却有着十分重要的
11、影响，当路面宽度与公路工程技术标准规定的宽度有出入时，必须考虑采用宽度修正系数对基本通行能力进行修正，亦即：C=fw*Co式中：C 实际通行能力；fw宽度调整系数；CO基本通行能力。 某个等级公路的宽度修正系数是这样测算的：首先测算标准宽度下的基本通行能力，并测算一个假想的 4 车道、路面 宽度为 14m 的同类公路的基本通行能力，然后采用线性内插法求取修正系数。宽度修正系数 fw 可以通过下式计算：fw=aW+b式中：W 行车道宽度；a，b系数，见 表 3。宽度修正系数 表 3公路类别 等级 地形 a b平原微丘区 0.22 -0.778汽车专用公路 二级山岭重丘区 0.196 -0.269
12、平原微丘区 0.250 -1.250二级山岭重丘区 0.286 -1.000平原微丘区 0.265 -0.857三级山岭重丘区 0.286 -1.000平原微丘区 0.619 -1.167普通公路四级山岭重丘区 0.619 -1.167第四节 公路的服务水平介绍服务水平划分为四级，是为了说明公路交通负荷状况，以交通流状态为划分条件，定性地描述交通流从自由流、稳定流到饱和流和 强制流的变化阶段。因此，采用四级服务水平，可以方便地评价公路交通的运行质量。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；二三级公路以延误率和平均运行速度作为主要指标；交叉口则用车辆延误来描述其服务水平。一级服
13、务水平：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。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。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
14、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。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
15、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。第三章 车速流量关系第一节 简介车速流量关系一般形式，当交通量较小时，车辆之间的干扰不大，高速行驶的车辆超车机会较多，此时， 车辆行驶的速度主要取决于其机械性能和道路几何特性，我们称这时交通流状态为自由状态。随着流量的增大， 车速也随之降低，开始时，降低的速度不是很大，当交通量接近道路的通行能力时，降低的速度增大。当交通量达到通行能力时， 车流量达到最大值。当更多的车辆试图进入道路时，交通流变得不稳定，流量开始下降，同 时车速也会 进一步下降。对车速流量关系产生影响的主要因素包括：(1)地形及道路几何特性，如平纵线型、 视距等； (2)车辆特性；(3)非机动车的混入；(4)路边“摩阻”。1对地形及道路几何特性的影响考虑道路的平面线型及视距在设计中往往取决于设计车速，而设计车速又与地形及道路等级密切相关。为此，我们针对不同道路等级及地形(平原/微丘区和山岭/重丘区)分别建立了车速流量关系。纵坡对车速的影响主要取决于坡度、坡长以及车辆的爬坡性能 ，在平原微丘区，纵坡对车速的影响非常小，通常可以忽略不 计，山岭重丘区纵坡对车辆的影响是通过修
