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1、道路通行能力、服务水平与汽车制动 道路通行能力、服务水平与汽车制动道路通行能力、服务水平与汽车制动 学习要点学习要点道路路段通行能力道路路段通行能力 通行能力的应用汽车制动过程的分析 制动时汽车的运动方程制动时汽车的运动方程 2.3.1 概述概述 道路的通行能力和服务水平从不同角度反映了道路的性质与功能。通行能力主要反映道路服务的数量或服务能力，服务水平主要反映了道路服务质量或服务的满意程度。2.3.1.1 通行能力通行能力 通行能力定义：通行能力指在一定的道路、交通、管制条件下，在单位时间内，一条车道或道路的某一断面所通过的最大车辆数，所能承担车辆运行的极限值，以辆辆/h或辆或辆/（车道（车
2、道.h）表示）表示。单位时间通常以小时小时计，车辆数对于多车道公路用一条车道一条车道的通过数表示， 2.3 道路的通行能力和服务水平道路的通行能力和服务水平影响道路通行能力的因素：影响道路通行能力的因素：道路条件道路条件：道路几何条件及设计标准；交通条件交通条件：车辆组成、车道分布、方向分布；管制条件管制条件：交通法规、控制方式等管理措施；环境条件环境条件：街道划程度、商业化程度、干扰、占道等；气候条件气候条件：风、雨、雪、雾等；规定运行条件规定运行条件：根据车速和行程时间、中断交通、方便、安全等 因素规定。通行能力的分类通行能力的分类：按交通实体分按交通实体分：机动车、非机动车、人行的通行能
3、力；按车辆运行状态分按车辆运行状态分：路段通行能力、交叉口通行能力、匝道和匝道连接点通行能力；较长路段畅通无阻的连续行驶车流的通行能力，它是整个街道和道路交通系统通行能力的基础，如市郊公路或城市无横向干扰的快速干道通行能力。 在横向有干扰条件下，时通时断、不连续车流的通行能力，如具有平面信号交叉口的城市干道的通行能力。 交织运行状态下的通行能力，如立体交叉的匝道，常规环交环 道 上 车 流 的 通 行 能 力 。进行通行能力分析的主要目的是进行通行能力分析的主要目的是：一是确定某道路设施容纳的最大交通量；二是确定规定运行特性下的最大交通量。根据通行能力的性质和使用要求的不同分根据通行能力的性质
4、和使用要求的不同分：基本通行能力、可能通行能力和设计通行能力。基基本本通通行行能能力力是道路、交通、环境和气候均处于理想条件下，由技术性能相同的一种标准车辆，以最小的车辆间距连续行驶，在单位时间内通过道路的某一断面处的最大车辆数，这是一种理想状态下的通行能力，亦称理论通行能力。 可可能能通通行行能能力力是在实际道路交通条件下，单位时间内通过道路某一点的最大可能交通量。可能通行能力可以由基本通行能力乘以修正系数而得。 设设计计通通行行能能力力是根据道路的性质和使用要求的不同，而划分成若干等级不同的服务水平，在不同服务水平条件下，道路所具有的通行能力。 服务水平服务水平定义定义：服务水平是指道路使
5、用者从道路状况、交通条件、道路环境等方面可能得到的服务程度或服务质量。服务交通量服务交通量：服务交通量是指在通常的道路、交通和管制条件下，在保持规定服务水平时，道路的某一断面或均匀路段在单位时间所通过的最大交通量。2.3.1.2 服务水平服务水平如可以提供的行驶速度、舒适、方便、司机的视野以及经济安全等方面所能得到的实际效果和服务程度。在不同的服务水平下，服务交通量是不同的。服务水平高的道路行驶速度快，驾驶自由度大，舒适和安全性好，但相应的服务交通量就小。 服务水平分级服务水平分级，根据公路为驾驶员和乘客所提供的服务质量的 高低，服务水平可划分为不同等级。其服务质量范围可以从自由运行、高速、舒
6、适方便、完全满意的最高水平到拥挤、受阻、走走停停、难以忍受的最低水平。 服务水平的评价指标服务水平的评价指标，主要指标有：行驶速度、运行时间、车辆行驶的自由度、交通受阻或干扰程度、安全性、舒适性、方便性、乘客满意程度，经济性等。服务水平等级各国划分不一，一般根据本国交通条件分为36级。如日本分3级，美国分6级，我国分4级。但在实际应用中，很难全面考虑上述因素，通常是根据最能说明驾驶质量的一项或几项主要指标进行评价。一般常用行驶速度，即服务交通量与行驶能力之比作为评价的主要指标。设计服务水平设计服务水平：是根据公路的等级和使用性质所确定的设计公路在使用年限末期应达到的最低服务水平。设计服务水平决
7、定公路的最大服务交通量，最大服务交通量应大于公路的设计小时交通量。各级公路设计采用的服务水平表各级公路设计采用的服务水平表公路等级高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路服务水平二级二级三级三级 基本通行能力基本通行能力是指道路与交通处于理想情况下，每一条车道在单位时间内能够通过的最大交通量。2.3.2 道路路段通行能力道路路段通行能力2.3.2.1 基本通行能力基本通行能力 在这样的理想条件下建立的车流计算模式所得的最大交通量，即为基本通行能力，亦称理论通行能力。所谓理想条件包括公路本身和交通两个方面，即公路本身应在车道宽、侧向净宽有足够的宽度及平、纵线形和视距良好；交通上只有小客车
8、行驶，没有其他车型混入且不限制车速。 基本通行能力的计算可采用“车头时距车头时距”或“车头间距车头间距”推求。车头时距是指连续两车通过车道同一地点的时间间隔，车头间距是指交通流中连续两车车头之间的距离。 如以车头时距为例，则一条车道的通行能力N (单位为pcu/h)按下式计算： N =3600/t 式中：t连续车流平均车头间隔时间（s），可通过观测求得。 如以车头间距为例，则一条车道的通行能力N （单位为pcu/h）按下式计算： N =1000V/l式中：V车速，km/h; l连续车流平均车头间隔距离（m），可通过观测求得。式中：v行车速度，km/h； t司机反应时间，一般取1s； 轮胎与路面
9、附着系数，见表2-10； L安车辆间的安全间距，一般取2m； L车车辆的平均长度，对于小汽车取5m，载重车取8m。影响通行能力修正系数影响通行能力修正系数道路条件修正系数道路条件修正系数和交通条件修正系数交通条件修正系数。 道路条件修正系数（详见P44）：车道宽度修正系数r1侧向净空修正系数r2纵坡度修正系数r3视线不足修正系数r4沿途条件修正系数r5 可能通行能力是指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。可能通行能力是由于通常的公路和交通条件与理想条件有较大差距，考虑了影响通行能力的诸多因素如车道宽、侧向净宽和大型车混入后，对对基基本通行能力进行修正后的通行
10、能力本通行能力进行修正后的通行能力。2.3.2.2 可能通行能力可能通行能力交通条件修正系数 车型众多，大小不一；性能不同，速度不一。这些因素的影响，应进行修正。国外换算成小汽车，我国换算成载重汽车。见表2-7 例例3 某市的入城干道，地处平原区，按三级公路标准初建，即路基宽为8.5m，路面宽为7.0m，设计车速为60km/h。该路段纵坡为2%，视线不足路段长度占全路段的20%。根据交通调查，该路段高峰时交通量为875辆/h，吉普车为8辆/h，自行车为115辆/h，人力车为13辆/h，马车为5辆/h，试求该路交通量是否超过其本身的通行能力。解解：（1）基本通行能力，由公式：取整后值为900辆/
11、h，对双车道基本通行能力为N基本=1800辆/h。 （2）求可能通行能力需确定以下修正系数： 车道宽为3.5m，得r1=1.0； 两侧路肩宽均为0.75（标准1.75m），取r2=0.81； 纵坡为2%，得r3=1； 超车视线路段不足路段占20%，得r4=0.88； 它是入城干道，两侧已经街道划，得r5=0.75。 因此 （3）实际交通量Q。由表2-7可以换算为载重汽车交通量：（4）比较。QN可能，故该路段的调查交通量尚未达到该路段的可能通行能力。 设计通行能力是实际道路可能接受的通过能力，考虑了人为主观对道路的要求，按照道路运行质量要求及经济、安全、出入口交通条件等因素而确定作为设计依据的。
12、2.3.2.3 设计通行能力设计通行能力 设计通行能力是指道路根据使用要求不同，按不同服务水平条件下所具有的通行能力，也就是要求道路所承担的服务交通量，作为道路规划和设计的依据。 以上计算的各种通行能力均为一条车道的通行能力，当在一个方向上的车行道有两条或多于两条时，因车辆经常由外侧车道转入内侧车道或由内侧车道驶至外侧车道，这种车辆转移常常影响正常行驶的汽车，主要是外侧车道受干扰最大。 通常以靠近路中线或中央分隔带的车行道为第一车行道，其通行能力为1（即100%），第二条车行道的通行能力为第一条的0.80.9，第三条车道的通行能力则为第一条的0.650.8，第四条车道的通行能力则为第一条的0.
13、50.65。因此，用公式：式中：N1第一条车道的通行能力，辆/h； Ki相应于各条车行道的折减系数； N多多车道的通行能力，辆/h。2.3.3 通行能力的应用通行能力的应用道路规划、设计方面道路交通管理交通运力与运输调度方面路政管理与公路养护 用用N可可能能与与Q进进行行比比较较，看看道道路路还还有有没没有有潜潜力力，哪哪些些服服务务水水平平已已达达到到不不可可容容忍忍的的程程度度，为为道道路路改改、扩建计划提供依据。扩建计划提供依据。对对N可可能能与与Q进进行行分分析析，确确定定服服务务水水平平，找找出出问问题题，改改进进管管理理，调调控路网中车辆分布，改善拥挤。控路网中车辆分布，改善拥挤。
14、根根据据N可可能能与与Q的的分分析析及及发发展展，合合理理制制定运力。定运力。根根据据N可可能能与与Q的的服服务务水水平平分分析析，制制定定管理措施和养护计划。管理措施和养护计划。2.4.1 汽车制动过程的分析汽车制动过程的分析2.4 汽车制动汽车制动 汽车的制动过程就是人为地增加汽车的行驶阻力，使汽车的动能或位能（汽车下坡行驶时）转化为其他形式的能（一般为热能）。 车轮制动是利用制动器内的摩擦阻力矩来形成与汽车运动方向相反的路面对车辆的切向摩擦阻力，简称车轮制动力。 车轮制动力随制动摩擦阻力矩的增加而增加，它等于车轮对地面的垂直前载G与轮胎和地面的摩擦系数的乘积。可见，车辆在制动过程中地面与
15、轮胎之间的摩擦力不断增加。式中：v车轮平移的线速度； 车轮滚动的角速度； 车轮工作半径。 大量试验证明，一个弹性轮胎在路面上滚动过程中制动时，其摩擦系数不是理论上的纯滚动状态下达到最高值，而是部分滑动时才能达到最高值。这里引用滑移率 来代表滑移与滚动的百分比。 车轮被抱死，在地面纯滑动时，=0,则100。车子纯滚动时vr，于是 =0。2.4.2 制动时汽车的运动方程制动时汽车的运动方程制动力制动力汽车的制动是由于车轮制动的作用，车轮上的最大制动力取决于轮胎与路面的附着力。因此，作用在汽车上的最大制动力为式中：G传递到制动轮上的车重力，现代汽车全部轮子均为制动轮，故它等于汽车之总重力； 轮胎与路
16、面间的附着系数。汽车运动方程汽车运动方程 在制动力起作用时，其余各项运动阻力与牵引行驶时一样存在。因此，这时的运动方程可写为 式中：T促使汽车停止的力；Pi坡度阻力 上式中，滚动阻力Pj与空气阻力Pw值甚小，可略去，则上式可写成 式中“+”代表上坡时制动，“-”代表下坡时制动。能量守恒能量守恒 制动距离与全部制动力的乘积称为制动功。这个制动功应当与车速从v1减到v2时动能消耗相等，即制动停止制动停止全部制动距离全部制动距离式中：t1司机的心理反应时间，既由司机看到障碍物的时间起到开始踏制动踏板为止的时间，其值在0.30.8之间，在营运计算中，一般采用0.8s； t2由开始踏制动踏板到制动器生效并使制动减速度增长至最大时所需的时间，对液压式制动可采用0.4s，对气压式制动可采用0.61.0s； k制动实际使用系数，其值为1.21.4。 讨 论 时 间课后思考题1、通行能力及影响通行能力的因素2、论述基本通行能力、可能通行能力和设计通行能力的关系
