因此匝道设计要尽可能使车辆顺适,提高车速和通行能力 (一)匝道的形式、类型与基本参数 (二)匝道服务水平 (三)匝道通行能力 例5-4,(一)匝道的形式、类型与基本参数 1、匝道的形式 基本形式:右转匝道、左转匝道 特殊形式:定向匝道、对角匝道、单向单车道、单向双车道、双向双车道,复杂立体交叉可能有多种不同形式匝道组合 2、匝道车辆的运行特征 出入口车辆的运行及在匝道上的运行:分流运行;合流运行;交织运行;加速运行;减速运行;上下坡、小曲线反向曲线运行 故单向单车道匝道不允许超车,单向双车道匝道上可以超车,但对于有分隔带的双车道匝道不准许超车 3、匝道通行能力计算的主要参数 3、匝道通行能力计算的主要参数 1、自由流速度 FV=(FV0+FFVW+FFVV+FFVSL+FFVUD)×FFVs 2、FV0的求算 FV0=[127R(μ±i)]1/2 3、大车混入率修正值CH CH=1+P2+P3-P2E2-P3E3 将混合车流交通转换为当量交通量Q,则: Q=Q1+Q2(1-E2)+Q3(1-E3)(二)匝道服务水平 对匝道通行能力的服务水平国内均选用饱和度Ds(Q/C)与车流密度作为基本依据,并划分为四个等级的服务水准: 一级服务水平,代表不受限制或受限制较小的交通流,车流密度小,车辆在通畅条件下行驶,不存在或只有较小的相互干扰,基本上处于自由流状态,以接近于自由流速度行驶。
二级服务水平,代表车辆成队行驶,但相互间的车头时距较大,车流状态处于部分连续,排队车辆比重很小,速度较快,匝道上车辆对加减速车道及高速公路主线上的交通运行基本无影响 三级服务水平,虽基本处于平稳状态,但在接近流量上限时的小变化,将导致运行质量的大变化,车头时距进一步减小,如有慢车出现,后继车辆会受很大影响,车流运行速度将明显下降,匝道上车辆对加减速,车道及高速公路主线上的交通运行也有一定的影响 四级服务水平,车速进一步降低,排队长度超出匝道范围,交通量接近或达到通行能力,即使流量很小的变化,也会严重影响整个匝道的运行质量,车流状态为饱和流,匝道上车辆对加减速车道及高速公路主线上的交通运行有较大的影响(三)匝道通行能力 匝道通行能力定义为在一定通路交通状态、环境和良好气候条件下,单位时间内,匝道的一条行车道上能够通过的最大车辆数以pcu/h计, 一般影响通行能力的因素很多,但就匝道而言,其长度较短绝大部分均单向单车道,其影响的主要因素为车道宽度和车辆组成,至于半径、纵坡的影响已在速度方向考虑,故得出的计算公式为: C= C0×CW×CH 式中: C——匝道一条车道的实际通行能力(辆/h); C0——基本通行能力(辆/h), Cw——匝道断面总宽度修正系数, CH——大车混入率修正系数,例例5-4 5-4 某平原地区高速公路互通立交的匝道最小半径某平原地区高速公路互通立交的匝道最小半径R=150mR=150m,最大超高横坡,最大超高横坡2 2%,行车道宽度%,行车道宽度6m6m,停车视距,停车视距>135m>135m,纵坡度为,纵坡度为1.91.9%的下坡,匝道类型属于单%的下坡,匝道类型属于单向单车道,进入高速公路的匝道长向单车道,进入高速公路的匝道长450m450m,交通量为小车,交通量为小车250250辆/辆/h h,大小型车,大小型车100100辆/辆/h h,特大型车为,特大型车为2020辆/辆/h h,求算匝道自出流速度、通行能力与服务水平。
求算匝道自出流速度、通行能力与服务水平解:1、匝道转弯半径计算行车速度FV0 FV0=[127R(μ±i)]1/2 =[127×150×(0.020+0.12)]1/2 =51.5(km/h) 2、计算自由流速度FV FV=(FV0+FFVW+FFVV+FFVSL+FFVUD) FFVs =[51.5+(-8)+0+0+5]×1=48.5(km/h) 3、计算通行能力C C=C0×CW×CH=1183×0.88×1=1041(辆/h) 当量交通量Q=Q1+Q2(1-E2)+Q3(1-E3) =250+100×(1-0)+20×(1-0)=370(辆/h) 4、计算饱和度Ds Ds=Q/C=370/1041=0.355=0.36 对照服务水平等级表5-30,饱和度为0.36时应这二级服务水平。
§5-4 高速公路与匝道连接处通行能力一. 概 述二. 分、合流点车流运行特征 三、通行能力计算图式四、车道分布、车道换算与服务水平分析一. 概 述1.高速公路:是有中央分隔带,上下行每个方向至少有两车道,全部立体交叉,完全控制出入的公路组成(1) 高速公路基本路段;(2) 交织区;(3) 匝道,其中包括匝道-主线连接处及匝道-横交公路连接处2. 高速公路基本路段:是指主线上不受匝道附近车辆汇合、分离以及交织运行影响的路段部分(如图)理想条件(1) 3.75m≤ 车道宽度≤ 4.50m;(2) 侧向净宽≥ 1.75m;(3) 车流中全部为小客车;(4) 驾驶员均为经常行驶高速公路且技术熟练遵守交通法规者二. 分、合流点车流运行特征三、通行能力计算图式1.高速公路互通立体交叉匝道组成部分 匝道由以下三个部分组成: (1)匝道与高速公路连接处(或称匝道—主线连接处); (2)匝道车行道; (3)匝道与横交公路连接处2.设计要求及运行特征 (1)设计要求 通常要将匝道与主线连接处设计成为车辆能以高速汇人或分离,但对相邻接的高速公路过境交通流的干扰降至最小程度的几何构造。
匝道车行道在不同地点也会相差很多,匝道车道数有变化,通常是单车道或两车道的差别;在匝道长度,设计速度,平、纵线形方面都可能有变化但匝道车行道的变化很少引起运行发生困难,除非在其上发生交通事件可能引起交通骚乱甚至中断匝道与支线连接处要设计成使从主线驶来的车辆能顺利汇人该连接处,这种连接处一般设计成平面交叉 对于匝道与主线连接处的设计要强调交通安全 (2)运行特征 在汇人区中,从驶入匝道来的车辆试着去找到邻接的主线车道上交通流中可用的空隙以便汇人由于绝大部分匝道在主线右边,因此主线上右边第1车道(也叫路肩车道)是主线车道中最直接受影响者在汇人区中,汇人的车流与过境车流之间是相互影响的,而驶入匝道上来的车流对整个运行具有相当影响在驶出匝道上,基本是车辆从过境交通中分离出来的车辆必须先到与匝道相邻的车道1上来因此就使得其他驾驶员们在车行道之间调整车辆的分布百分率在有双车道匝道的地方,车辆分离的影响会扩大到高速公路若干车道上 3.孤立匝道和非孤立匝道 不论驶入匝道或驶出匝道,当其与相邻匝道之间的间距小至足以影响其交通运行者就是非孤立匝道,就要考虑相邻匝道对其通行能力和服务水平的影响。
上述间距因交通量和其他因素而定,具体间距值见图5—10至图5—14中有关的“使用条件”对非孤立匝道进行通行能力和服务水平的分析计算时要考虑到其他匝道的影响 当匝道与相邻匝道的间距大于对匝道交通产生影响的间距时,此匝道就是孤立匝道对孤立匝道单独进行通行能力和服务水平的分析计算 4.车道1交通量V1(veh/h)的计算 车道1交通量Vl是紧挨汇合区或分离区上游右侧数起第1车道的交通量它是计算Vm和Vd的基础计算V1有多种图式,具体计算图式见图5—10至图5—145. 汇合交通量Vm和分离交通量Vd的计算式Vm=V1+VrVd=V1式中:Vm--汇合交通量(veh/h); Vd--分离交通量(veh/h); V1--车道1交通量(veh/h); Vr--匝道交通量(veh/h)6.车道1中的大型车交通量 大型车在车道1中的交通量占单向行车道上大型车总交通量的百分比与主线单向交通量的关系曲线见图5-15但这是据美国加利福尼亚州的资料作成的图,我国一般大型车在总交通量中的百分比比美国的要大,因此,有条件时应尽量用当地或我国的这种曲线,只有在不得已情况下才参照图5-15中的曲线。
在使用图5-15过程中,如求得的车道1中的大型车交通量大于或等于车道1交通量,则仍用已得的车道1交通量,不过其中全部为大型车 7.检验点的服务水平计算及服务水平级别的采用 (1)应用主线基本路段的车辆换算系数(表5—3),将三个检验交通量均换算成当量小客车交通量(pcu/h),然后与检验点交通量服务水平标准中的有关数值进行比较即可得到三 个检验点Vm、Vd及Vf的服务水平 (2)检验点一般与主线基本路段一样采用二级服务水平但在需要采取改善措施而又有困难的不得已情况下,可降低一级采用三级服务水平 三个检验点中如果有低于所采用的服务水平者,则要采取改变几何设计或其他措施以使三个检验点的服务水平均达到所采用服务水平的要求 三. 匝道与主线连接处服务水平1.分析计算的步骤 (1)建立匝道几何构造及交通量 几何构造的建立(包括匝道的型式和位置)是计算交通量的基础交通量是指匝道上及匝道附近的交通量在初步考虑时,与所分析的匝道相距在1800m以内的相邻匝道应按对所分析的匝道有影响者来处理在一单独匝道的上、下游均有相邻匝道时,常常成双进行分析对此,在诸计算图式中有更详细的数值来说明什么情况下另一“相邻”匝道是隔离的,对所分析的匝道没有影响,什么情况下必须将相邻匝道对所分析的匝道的影响考虑进去。
(2)计算车道1交通量 车道1交通量可用相应计算图式中的计算式计算或者用近似法估计 (3)将所有交通量(veh/h)换算成每小时小客车交通量,在将车道1交通量换算为当量小客车交通量之前必须确定车道1中的大型车百分率 (4)计算检验点交通量Vm、Vd及Vf (5)确定各检验点的服务水平 对于一个分析过程来讲,是用检验点交通量Vm、Vd及Vf分别与服务水平标准表中相应的数字相比较以得到三个检验点处的服务水平等级 许多情况下,汇合交通流、分离交通流和主线单向交通流在运行质量上是不平衡的也就是说三个检验点没有相同的服务水平在这种情况下,三者中服务水平最差者是控制因素,对其所求得的服务水平不能被接受的一种或几种要素要进行改进最令人满意的是匝道与主线连接处和高速公路整体在运行上达到平衡 二. 匝道与主线连接处的运行分析 1.导言 由于在三个组成部分中,匝道与主线连接处对主线过境交通及总的运行有最大的影响,因此,本节的重点在于对匝道与主线连接处的分析计算由于一般分析计算得到的是服务水平,因此称为运行分析 因为汇入和分离发生在匝道邻接的车道1上,车道1上的交通量和其特性就成为分析计算中主要关心的因素了,故这一节中大部分分析计算步骤集中在估算紧挨驶入匝道或驶出匝道上游车道1中的交通量。
一般,车道1交通量根据以下几个因素而变化: (1)匝道交通量Vr; (2)匝道上游高速公路单向交通量Vf; (3)与相邻上游和(或)下游匝道的距离Du、Dd; (4)相邻上游和(或)下游匝道的交通量Vn、Vd; (5)匝道型式(驶入匝道还是驶出匝道,在连接处的匝道车道数等) 在决定车道1交通量时,相邻匝道的位置及交通量是重要因素,因为它们很大程度上影 响着主线交通量的车道分布2.在匝道与主线连接处需要分析计算的三个关键交通量 (1)汇合交通量Vm,用于驶入匝道,它是相互汇合的车流交通量之和(veh/h); (2)分离交通量Vd,用于驶出匝道,它是即将进行分岔的交通流的交通量(veh/h); (3)主线交通量Vf,用于任何汇合或分离点,它是匝道与主线连接处最大的主线单向交通量,即驶入匝道下游或驶出匝道上游主线单向行车道的交通量(veh/h) 以上三个交通量是匝道与主线连接处的三个检验点交通量,见图5—93.服务水平标准 各级服务水平简要描述如下: Vm、Vd、Vf三个检验点处交通量的服务水平标准见表5-11 四、车道分布、车道换算与服务水平分析一级服务水平,相当于美国通行能力手册(HCM)服务水平A和B。
服务水平A,是不受约束的运行,汇人车辆和分离车辆对主线上的过境车流的影响很小汇人时运行流畅,在进人过境交通流车辆间隙时仅需很小的车速调整分离运行时不会遇到多大扰动 服务水平B,汇人的车辆驶进车道1过境车辆间隙时需要稍许调整他们的车速分离出来的车辆仍然没有多大扰动主线上的过境车辆受到的影响不大,交通流—般是流畅和稳定的 二级服务水平,相当于HCM中的服务水平C,仍然是稳定流,但接近车流有小的变化就会产生运行质量的大范围变化车道I和驶入匝道上的车辆都必须调整他们的速度以达到流畅的汇人,并且当驶入匝道上的交通量大时还会有小的车队形成在分离区车速也会有些降低驶入车辆和驶出车辆所引起的扰乱扩展的范围更大些,并且这种扰乱可能延伸到与车道1相邻的主线其他车道上去高速公路总的交通速度和密度不会有大的变化 三级服务水平,相当于HCM中的服务水平D,在此水平范围内难以达到流畅的汇人,不论要汇人的车辆还是车道1中的过境车辆都必须频频调整其车速以防止在汇人区内发生冲突分离区附近的车辆车速减低得更多,汇人和分离运行所引起的扰乱将影响若干主线车道在有大交通量的驶入匝道上,匝道车队可以变成对运行具有破坏性的因素。
四级服务水平,相当于HCM中的服务水平E和F 服务水平E,在此水平的下限交通量达到基本通行能力在此水平汇人行为产生大的扰乱,但在主线上仍没有形成明显的车队在驶入匝道上则会形成大的车从分离运行的车速大为降低,并且在分离区内会形成一些车队所有车辆均受到扰乱的影响,主线上的过境车辆则企图到靠近中央带一侧的诸车道上去行驶以躲开扰乱 服务水平F,所有汇人基本上都是停停行行的,在匝道上广泛地形成车队,车道1上的过境交通被破坏许多扰乱是由于过境车辆改变车道以避开汇人区和分离区而产生的在匝道端部附近(并且可能在高速公路上游若干距离内)会发生相当大的交通延误,且情况变化的范围很大,因为不稳定,就产生稍好的交通流和强制性交通流交替运行状态四. 匝道与主线连接处 匝道设计通行能力 一般是将几何构造初步设计出来后,作匝道与主线连接处三个检验点的服务水平分析计算,而不再进行匝道与主线连接处匝道设计通行能力的分析计算五. 匝道行车道的设计通行能力1.单车道匝道的设计通行能力 匝道设计速度≤50km/h时,为1200pcu/h; 匝道设计速度≥60km/h时,为1 500pcu/h.2.双车道匝道的设计通行能力 双车道匝道只有在驶入或驶出匝道端部的车辆能以两列驶入或驶出主线的情况下,才可采用单车道匝道设计通行能力的两倍。
3.大型车对匝道通行能力的修正系数,fHV值见表5-13 4.设置双车道匝道的注意事项 (1)通常匝道与主线连接部分的匝道的设计通行能力与匝道行车道设计通行能力相比是较小的,匝道设计通行能力一般由匝道与主线连接处的设计通行能力所控制,故当设计交通量要求采用双车道匝道时就需慎重地进行主线与匝道连接处三个检验点服务水平的分析计算 (2)虽然从通行能力的观点来看设置一单车道匝道是足够了,但如果具有下列条件之一者,通常亦要设置双车道匝道: ①匝道长度长于300m,设置双车道匝道以供车辆绕过停驻的车辆或超过慢行车辆; ②需要在匝道上储存从具有控制性的匝道与横交道路连接处延长来的车队; ③匝道处于一陡坡上或其几何线形很差 如果由于上列条件之一面设置双车道匝道时,通常在匝道与主线连接处前就需要将匝道斜缩成单车道 例5—3 孤立匝道运行质量的分析计算 (1)已知:图5—16中的驶入匝道在它的1800m范围内无相邻匝道,可以作为一孤立匝道,处于平原地形中,设计速度为120km/h,问其运行质量在几级服务水平之内 解 ①几何构造及交通量见图5—16。
驶入匝道是一孤立匝道,单独进行分析 ②计算车道1的交通量V1,查表5-12,孤立驶入匝道(车道高速公路)用图5-10中之计算式来求V1 ③将所有以veh/h为单位的交通量转换成理想条件下的以pcu/h为单位的交通量,见表5-12 上表车道1中大型车百分比之求算:从图5-15中查到, 四车道高速公路主线单向交通量为2000veh/h时,车道1中大型车占意向总大型车交通量之百分比为0.64,亦即在车道1中大型车2000×0.50×0.64=640辆,640辆占车道1交通量779辆的百分比为640/779=0.82匝道交通量410veh/h,其中40%为大型车,其fHV见表5-13④计算检验点交通量Vm及VfVm=V1+Vr=1227+554=1781pcu/hVf=Vf′+Vr=2699+554=3253pcu/h⑤确定服务水平 从表5-11对比出,Vf=3253puc/h属于三级服务水平,但靠近二、三级服务水平交界处汇合交通量Vm=1781pcu/h属于四级服务水平,靠近三、四级服务水平交界处因此汇合交通量所处位置的服务水平最差,是控制因素,最好设法加以改进,其措施之一是实行匝道调节。
二. 高速公路基本路段服务水平三. 高速公路基本路段通行能力1. 最大服务交通量式中: -第i级服务水平的最大服务交通量(pcu/(h·ln)); CB-基本通行能力,即理想条件下一车道所能通行的最大交通量(pcu/(h·ln)); (V/C)i-第i级服务水平最大服务交通量与基本通行能力的比值2. 单向车行道的设计通行能力式中:CD-单向车行道设计通行能力,即在具体条件下,采用i级服务水平时所能通行的最大交通量(veh/h); N-单向车行道的车道数; fW-车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数; fHV-大型车对通行能力的修正系数; fP-驾驶员条件对通行能力的修正系数四. 影响高速公路基本路段通行 能力的主要因素及修正方法1. 车道宽度及侧向宽度的修正系数fW(上表)2. 大型车的修正系数fHV式中: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3. 驾驶员条件的修正系数fP 在1.00~0.90范围内取fP值。
六. 高速公路基本路段通行能力及服务水平分析计算例 已知:一已有四车道高速公路,设计速度为100km/h,单向高峰小时交通量VP=1800veh/h,大型车占40%,车道宽3.50m,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V/C:(1) 查表(5-2、5-4)得诸修正系数 fW=0.79,EHV=2.5, fHV=1/[1+0.40×(2.5-1)]=0.625, fP=1.0(2) 计算V/C(3) 该公路服务水平属四级上半段(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 达到可能通行能力前可增加的交通量V:V=1975-1800=175veh/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0.91查图5-1、2得平均行程速度为63km/h,平均交通密度为30pcu/(km·ln),观测到的速度56km/h小于理想条件下的速度63km/h,这由于有大型车及非平原的重丘地形所致§5-5 平面交叉口的通行能力一. 概述二. 无信号交叉口通行能力 三. 环形交叉口的通行能力四. 信号交叉口机动车的通行能力 一. 概述一般规定7.1.1 道路与道路交叉可分为平面交叉和立体交叉。
交叉形式应根据道路网规划、相交道路等级及有关技术、经济和环境效益的分析合理确定7.1.2 道路交叉口设计应符合下列规定: 1 应保障交通安全,使交叉口车流有序、畅通、舒适,并应兼顾景观 2 应兼顾所有交通使用者的需求,处理好与其他交通方式的衔接 3 应合理确定建设规模,分期建设时,应近远期结合 4 应综合考虑交通组织、几何设计、交通管理方式和交通工程设施等内容 5 除考虑本交叉口流量、流向以外,还应分析相邻或相关交叉口的影响 6 改建设计应同时考虑原有交叉口情况,合理确定改建规模7.1.3 道路交叉口设计应符合现行行业标准《城市道路交叉口设计规程》CJJ152的规定––交叉口设计的基本要求交叉口设计的基本要求交叉口设计的基本要求交叉口设计的基本要求––1 1 1 1、保证车辆与行人在交叉口能以最短的时间顺利通过,、保证车辆与行人在交叉口能以最短的时间顺利通过,、保证车辆与行人在交叉口能以最短的时间顺利通过,、保证车辆与行人在交叉口能以最短的时间顺利通过,使交叉口的通行能力能适应各条道路的行车要求使交叉口的通行能力能适应各条道路的行车要求使交叉口的通行能力能适应各条道路的行车要求。
使交叉口的通行能力能适应各条道路的行车要求––2 2 2 2、正确设计交叉口立面,保证转弯车辆的行车稳定,、正确设计交叉口立面,保证转弯车辆的行车稳定,、正确设计交叉口立面,保证转弯车辆的行车稳定,、正确设计交叉口立面,保证转弯车辆的行车稳定,同时符合排水要求同时符合排水要求同时符合排水要求同时符合排水要求•交叉口设计的内容交叉口设计的内容•1.正确选择交叉口的型式、确定几何尺寸正确选择交叉口的型式、确定几何尺寸(进口车道数、车行道道宽、缘石转弯半(进口车道数、车行道道宽、缘石转弯半径、交通岛尺寸等)径、交通岛尺寸等)•2.视距计算视距计算•3.立面设计立面设计•4.交通设计(标志、标线、信号灯)和渠化交通设计(标志、标线、信号灯)和渠化设计设计•5.结构设计结构设计二. 无信号交叉口通行能力1.行车规定 在无信号灯控制的交叉口上,我国未采取其他交通管理措施按照惯例,主要道路上的车辆,优先通行,通过路口不用停车,一直通过;沿次要道路行驶的车辆,让主要道路上的车辆先行,寻找机会,穿越主要道路上车流的空档,通过路口 主要道路上能够通过的车辆多少,按路段计算次要道路上能够通过多少车辆,受下列因素影响:主要道路上车流的车头间隔分布、次要道路上车辆穿越主要道路车流所需时间、次要道路上车辆跟驰的车头时距大小、主要道路上车流的流向分布。
这种路口的通行能力,等于主要道路上的交通量加上次要道路上车辆穿越空档能通过的车辆数若主要道路上的车流已经饱和,则次要道路上的车辆一辆也通不过因此,无信号交叉口的通行能力最大等于主要道路路段的通行能力事实上,在无信号交叉口,主要道路上的交通量不大,车辆呈随机到达,有一定空档供次要道路的车辆穿越,相交车流无过大阻滞,否则,需加设信号灯,分配行驶权 2.交通流向分析 在无信号交叉口,次要道路上的车流,每一流向都面临与之发生冲突的交通流,见图5—17例如,次要道路上的右转车流与主要道路右侧车道的直行车流发生侧向摩擦、合流主要道路上的右转车流,驶近交叉口时,由于没使用或没及时使用转弯信号,致使次要道路上右转车流产生误判,行进受到影响 次要道路的直行车流与主要道路上所有车流都有冲突、摩擦 次要道路的左转车流与次要道路的右转车流、直行车流、主要道路上的各股车流发生冲突、摩擦 此外,主要道路上的左转车流与主要道路上的直行、右转车流也有冲突、摩擦 由此可见,主要道路上车流存在的可穿越间隙,有多股车流争相利用 3.穿越间隙 可穿越间隙大小与次要道路上的车流通过交叉口的状态有关系。
若在进口停车等候,则所需间隙时间为7~9s;若驶近路口降速待机,则所需间隙时间为6~8s此外,应当说与穿越车流的流向有关系 4.计算公式 假设:主要道路上的车辆优先通过路口;主要车道上的双向车流视为一股车流;交通量不大,车辆之间的间隙分布符合负指数分布;当间隙大于临界间隙t0时,次要道路上车辆方可穿越次要道路上车辆跟驰行驶时的车头时距t=3s 按可穿越间隙理论,推算出次要道路上的车辆每小时能穿越主要道路车流的数量为 式中 Q主——主要道路上的交通量(pcu/h); Q次——次要道路可能通过的车辆数(pcu/h); q——Q主/3600(pcu/s); t0——临界间隙时间,对停车待机通过者t0=7~9s,对减速待机通过者,t0=6~8s; t——次要道路上车辆跟驰行驶的车头时距,t=3~5s 例5—5 一无信号灯控制的交叉口,主要道路的双向交通量为1200pcu/h,车辆到达符合泊松分布次要道路上车辆可穿越的临界车头时距,t0=6s车辆跟驰行驶的车头时距t=3s求次要道路上的车辆可穿越主要道路车流的数量。
解 由上式同样计算,得到表5—30中各个数值三. 环形交叉口的通行能力1. 环形交叉口类型 环形交叉口按中心岛直径大小分为三类:(1)常规环形交叉口,中心岛直径大于25m,交织段比较长,进口引道不拓宽成喇叭形(图5-22)我国现有的环形交叉口大都属于此类2)小型环形交叉口,中心岛直径小于25m,引道进口加宽,做成喇叭形,便于车辆进入交叉口(图5-23)3)微型环形交叉口,中心岛直径一般小于4m,中心岛不一定做成圆形,也不一定做成一个,可用白漆画成圆圈不用凸(图5-24)这种环交,实际上是渠化交叉口2. 常规环形交叉口的通行能力(1)沃尔卓普(Wardrop)公式式中:C--交织段上设计通行能力(pcu/h); l--交织段长度(m); w--交织段宽度(m); e--环交入口平均宽度,e=1/2(e1+e2) (m); e1--入口引道宽度(m); e2--环道突出部分的宽度(m); p--交织段内进行交织的车辆与全部车辆这比(%)(2)英国环境部暂行公式式中:C--交织段通行能力,再乘以0.85,等于设计通行能力(pcu/h); 其余各参数的意义、取值范围同前。
当重车超过15%时,对该式应做修正例5-7 某环形交叉口环道宽12m,西北和东南中的交织距离长48m,东北和西南象限中的交织距离长42m,E1=6m,E2=12m,远景年设计交通量见图5-26求设计通行能力,验算能否通过设计交通量解 用公式(5-37)分别计算四个象限交织段的设计通行能力现列表5-33计算如下: 由计算结果可知,各象限的设计通行能力均大于相应象限的远景设计交通量3. 小型环形交叉口的通行能力式中:C--环交实用通行能力,该值乘以0.8等于设计通行能力(pcu/h); --所有引道基本宽度的总和(m),见图5-27; A--引道拓宽增加的面积(m2), 即图中阴影部分; K--系数(pcu/(h·m))三路交叉,K=70;四路交叉,K=50;五路交叉,K=45四. 信号交叉口机动车的通行能力中国道路交通管理条例规定,在没有实施多相位信号灯控制的交叉口,绿灯亮时,允许 各行驶方向的车辆进入交叉口红灯亮时,只允许右转车辆沿右转专用车道行进,但不得影响横向道路上直行车辆的正常行驶。
黄灯亮时,已越过停车线的车辆继续行驶,通过交叉口;没越过停车线的车辆应在停车线后等候绿灯 1.十字形交叉口的设计通行能力 十字形交叉口(图5—18)设计通行能力等于各进口道设计通行能力之和进口道设计 通行能力等于各车道设计通行能力之和 (1)一条直行道的设计通行能力计算公式式中:Cs——一条直行车道的设计通行能力(pcu/h); T—信号灯周期(s); tg——信号每周期内的绿灯时间(s); t0—绿灯亮后,第一辆车启动、通过停车线的时间(s),如无本地实例数据,可采用2.3s; ti——直行或右行车辆通过停车线的平均时间(s/pcu); ——折减系数,可用0.9(2)直右车道通行能力计算公式Csr=Cs式中:Csr—一条直右车道的设计通行能力(puc/h)3)直左车道设计通行能力计算公式式中:Cs1——一条直左车道的设计通行能力(pcu/h); —直左车道中左转车所占比例4)直左右车道设计通行能力计算公式 Cs1r=Cs1式中:Cs1r—一条直左右车道的设计通行能力(pcu/h)。
5)交叉口进口道的设计通行能力 前已提及,进口道的设计通行能力等于进口各车道设计通行能力之和此外,也可根据本进口车辆左、右转比例计算1)进口设有专用左转与专用右转车道时,进口道设计通行能力按下式计算:式中:Ce1r--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); --本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h); --右转车占本面进口道车辆的比例专用左转车道的设计通行能力为专用右转车道的设计通行能力为(2)进口设有专用左转车道而未设专用右转车道时,进口道的设计通行能力按下式计算:式中:Ce1--设有专用左转车道时,本面进口道设计通行能力(pcu/h); --本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h) ; Csr--本面直右车道的设计通行能力(pcu/h)专用左转车道的设计通行能力为(3)进口道设有专用右转车道而未设专用左转车道时,进口道的设计通行能力按下式计算:(4)通行能力折减 在一个信号周期内,对面到达的左转车超过3~4pcu时,左转车通过交叉口将影响本面直行车。
因此,应折减本面各直行车道(包括直行、直左、直右、直左右车道)的设计通行能力 当 时,本面进口道折减后的设计通行能力为式中: --折减后本面进口道的通行能力(pcu/h); Ce--本面进口道的设计通行能力(pcu/h); ns--本面各种直行车道数; C1e--本面进口道左转车的设计通过量(pcu/h), --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例5-6 已知某交叉口设计如图5-21东西干道一个方向有三条车道,南北支路一个方向有一条车道信号灯管制交通信号配时:周期T=120s,绿灯tg=52s车种比例大车:小车为2:8,东西方向左转车占该进口交通量的15%,右转车占该进口交通量的10% 求交叉口的设计通行能力解 先计算东西方向干道东进口有三条车道,区分为专用左转、直行和直右三种车道1)计算直行车道的设计通行能力取 。
据车种比例为2:8,查表5-32,得ti=2.652)计算直右车道的设计通行能力,(3)东进口属于设有专用左转车道而未设右转专用车道类型(4)该进口专用左转车道的设计通行能力(5)验算是否需要折减当 时,应当折减 不影响对面直行车辆行驶的左转交通量 等于4n,n为1h内周期个数,因为T=120s所以 有进口设计左转交通量C1e=C1=188pcu/h6)西进口设计通行能力同东进口(7)南进口设计通行能力该进口只有直、左、右混行车道,其设计通行能力计算(8)验算南进口的左转车是否影响对面直行车,因为南北进口车道划分相同,即验算北进口左转是否影响南进口车的直行设计左转交通量C1=493×0.15=74pcu/h设计左转交通量 ,不需要折减9)交叉口的设计通行能力 交叉口设计通行能力等于四个进口设计通行能力之和东进口折减后的设计通行能力为1118pcu/h;西进口折减后的设计通行能力为493pcu/h故该交叉口的设计通行能力为城市道路路段通行能力一. 一条车道的理论通行能力 理论通行能力 指在理想的道路与交通条件下,车辆以连续车流形式通过时的通行能力。
其计算公式为N0=3600/ht 或 N0=1000V/L式中:N0--一条车道的理论通行能力(辆/h); Ht--饱和连接车流的平均车头时距(s); V--行驶车速(km/h); L--连接车流的车头间距(m)连续车流条件下的车头间距L,可采用下式计算:L=L0+L1+U+I·V2式中:L0--停车时的车辆安全车间距(m); L1--车辆的车身长度(m); V--行驶车速(m/s); I--与车重、路面阻力系数、粘着系数及坡度有关的参数,根据有关研究,I可以按表5-20取值 在通常的城市道路设计范围内(坡度≤14%),其I值近似为0.054,取L0=2m,L1=5m,则一条车道的理论通行能力(小汽车单位)如表5-21所示 我国对一条车道的理论通行能力也进行过专门的研究《城市道路设计规范》建议的一条车道理论通行能力(可能通行能力)(小汽车单位)如表5-22所示 通过对城市道路饱和连续车流条件下的车头的时距进行观测,观测结果及计算的理论通行能力如表5-23所示(车速范围15~60km/h)。
由国内外的研究成果可知,对于一条车道的理论通行能力,取1500pcu/h(小汽车单位)是比较合理的二. 路段设计通行能力 城市道路路段设计通行能力 (或实用通行能力)可根据一个车道的理论通行能力进行修正而得对理论通行能力的修正应包括车道数、车道宽度、自行车影响及交叉口影响四个方面即式中:Na--单向路线设计通行能力(pcu/h); γ--自行车影响修正系数; η --车道宽影响修正系数; n′--车道数修正系数; C——交叉口影响修正系数 修正系数γ,η,C的计算方法如下:1.自行车影响折减系数γ的确定 自行车对机动车道机动车的影响,应视有无分隔带(墩)及自行车道交通负荷的大小分三种情况考虑 (1)机动车道与非机动车道之间有分隔带(墩) 当机动车道与非机动车道之间设有分隔带时,路段上的自行车对机动车几乎没有影响,可不考虑折减,故取γ =1 (2)机动车道与非机动车道间无分隔带(墩),但自行车道负荷不饱和 当机动车道与非机动车之间没有设置分隔带时,自行车对机动车有影响,但如果自行车道上的自行车交通量小于自行车道通行能力,此时,自行车基本上在非机动车道上行驶,对机动车的影响不大,建议取γ =0.8。
(3)机动与非机动车道间无分隔带(墩),且自行车道超饱和负荷 当自行车交通量超过自行车道的通行能力时,自行车将侵占机动车道而影响机动车的正常运行,使机动车的车速、通行能力大大降低,其影响系数可根据自行车侵占的机动车道宽度与机动车道单向总宽之比确定,其影响系数为 γ=0.8-(Qbic/[Qbic]+0.5-W2)/W1式中:Qbic--自行车交通量(辆/h); [Qbic]--每米自行车道的实用通行能力(辆/h); W2单向非机动车道宽度(m); W1——单向机动车道宽度(m) 对于自行车道通行能力,在连续车流条件下(有分隔带),每米宽自行车道的理论通行能力为[Qbic]=2200辆/h 无分隔带时,自行车道的通行能力小于有分隔带的自行车道通行能力,《城市道路设计规范》建议的有无分隔带的自行车道通行能力比为0.82,即无分隔带时,每米宽自行车道的理论通行能力为 [Qbic]′=2200×0.82=1800辆/h 由于平面交叉口的影响,路段上一般只有50%的时间能有效通行,故每米宽自行车道的实用通行能力为 [Qbic]=1 800 × 0.5=900辆/h 该值与《城市道路设计规范》建议值800~1000辆/h是一致的。
2.车道宽度影响系数η的确定 车道宽度对行车速度有很大的影响,在城市道路设计中,取标准车道宽度为3.5m,当车道宽度大于该值时,有利于车辆行驶,车速略有提高;当车道宽度小于该值时,车辆行驶的自由度受到影响,车速降低经观测发现,车道宽度不足对车速的影响远远大于宽度富裕对车速的影响,如宽度不足1m引起的车速降低值远远大于宽度富裕1m引起的车速提高值当宽度不足标准宽度1m(此时车道宽2.5m)时,小车的车速几乎下降至正常车速的一半,大车已难以通行当宽度大于标准宽度2.5m(此时车道宽6m,接近于两个车道的宽度)时,其车速约提高30%,此时,即使车道宽再增加,由于受到车辆本身性能的限制,其车速不可能再高因此可以认为车道宽与车速之间呈下陡上缓的曲线关系,其车道宽度影响系数,η可由下式确定: 式中:W0--一条机动车道宽度(m) 当车道宽为标准宽度3.5m时,η=100%,车道宽度与影响系数之间的变化关系如表5-24所示 3.交叉口影响修正系数C的确定 交叉口影响修正系数,主要取决于交叉口控制方式及交叉口间距当交叉口间距较小时,交叉口的停车延误在车辆行驶时间中所占的比例较小,不利于道路空间的利用、路段通行能力的发挥及路段车速的提高。
交叉口间距的增大,有利于提高路段通行能力及路段车速,有利于充分利用道路空间,经研究表明,交叉口间距从200m增大到800m时,其通行能 力可提高80%左右表5—25为通行能力与交叉口间距的关系值 由上表可见,路段通行能力提高值与交叉口间距基本上呈线性关系因此,交叉口影响修正系数可采用下式计算:式中:s--交叉口间距(m); C0--交叉口有效通行时间比,视路段起点交叉口控制方式而定,信号交叉口即为绿信比 结果由式计算的C大于1,则取C=1 车道数修正系数n′可根据车道利用系数确定前苏联采用的车道修正系数如表5-26所示例5—4 某路段单向机动车道宽为8m,交叉口间距离为300m,两端交叉口采用信号控制,绿信比为0.48,机动车与非机动车之间设有隔离带试计算该路段的设计通行能力解 一个车道的理论通行能力为N0=1500pcu/h路段设计通行能力为由于机动车道与非机动车道之间有隔离带,故机动车道总宽为8m,不足3车道,只能按2车道处理,每个车道宽W0=4m,则由表5-29可知,车道数修正系数为n′=1.87交叉口间距修正系数为所以,该路段的设计通行能力为§5-6 自行车道的通行能力一、理论通行能力二、设计通行能力一、理论通行能力(一)按车头间距计算(二)按车头时距原理计算 只要测得连续行驶的自行车流中前后两车的最小车头时间间隔ti值即可用下式计算 N时=3600/ti (辆/h)二、设计通行能力(一)长路段设计通行能力N长=N可×C1式中:N长——长路段(一般认为5km左右)每米宽度自行车道(一条车道)的设计通行能力,它不考虑交叉口或其它纵横向干扰的影响(辆/h);C1——考虑到街道的性质、重要性和使用要求而规定的街道等级系数,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;N可——每米宽度内自行车连续行车1h的通过辆(辆/h)(二)短路段设计通行能力(三)信号灯交叉口的设计通行能力1、全部放行时间(绿灯时间)平均通过量Q12、每次放行前20s的平均通过量Q23、每次放行时间段内最密集的5s的通过量Q3。