道路通行能力概述.pptx

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1、课程教学安排第一章 绪论（2学时）第二章 路段通行能力（4学时）第三章 匝道及匝道与主线连接点通行能力（4学时）第四章 交织区通行能力（4学时）第五章 收费站通行能力（6学时）第六章 公共交通线路通行能力（2学时）第七章 行人交通设施和自行车道通行能力（6学时）第八章 无信号交叉口通行能力（6学时）第九章 信号交叉口通行能力（4学时）第十章 环形交叉口通行能力（2学时）第十一章 立体交叉口通行能力（2学时）总复习（2学时）课内实验（4学时）第1页/共42页考核方式与成绩评定考核方式闭卷考试成绩评定（考查课）平时成绩30%实验10%期末考试60%第2页/共42页第一章 绪论主要内容通行能力服务水

2、平车型分类及车辆折算系数第3页/共42页为什么会发生交通阻塞为什么会发生交通阻塞？n 通行能力通行能力 交通需求交通需求无交通拥挤无交通拥挤n 通行能力通行能力 交通需求交通需求交通拥挤发生交通拥挤发生n 都市都市中早晚交通拥挤中早晚交通拥挤交通需求究竟在多大程度上超过了通行能力交通需求究竟在多大程度上超过了通行能力？1010？、？、2020？3030倍以上倍以上？n 交通需求超过通行能力的交通需求超过通行能力的 5 5 1010 的的程度程度 交通拥挤发生交通拥挤发生 严重交通拥堵严重交通拥堵第4页/共42页为什么要研究通行能力？交通需求与交通供给交通需求与交通供给交通拥堵问题交通拥堵问题交

3、通事故问题交通事故问题环境污染问题环境污染问题能源消耗问题能源消耗问题第5页/共42页学习要点：学习要点：1 1、透彻的理解影响通行能力的各种因素及运行质量、透彻的理解影响通行能力的各种因素及运行质量（道路条件、交通条件、控制条件、环境条件）。（道路条件、交通条件、控制条件、环境条件）。2 2、掌握各种道路设施通行能力特征及其计算方法。、掌握各种道路设施通行能力特征及其计算方法。第6页/共42页国内外道路通行能力研究的概况美国最早进行通行能力的研究工作，其成果集中地反映在Highway Capacity Manual（简称HCM）中，最新版本为HCM 2000许多发达国家如瑞典、加拿大、澳大利

4、亚、德国等也都对本国的交通情况进行了研究,编制了相应的道路通行能力手册目前国际上有许多道路通行能力模拟软件，如美国的HCS(Highway Capacity Software)，瑞典公路局的CAPCAL上世纪八十年代后期，东南大学、同济大学、北京工业大学等高校以及交通部所属部分科研所对适合我国国情的道路通行能力进行了研究工作第7页/共42页1 1、道路通行能力的定义是什么？有何作用？它与、道路通行能力的定义是什么？有何作用？它与交通量、高峰小时交通量有何区别？有何内在联系交通量、高峰小时交通量有何区别？有何内在联系？2 2、影响道路通行能力的因素有哪些？各表现在哪、影响道路通行能力的因素有哪些

5、？各表现在哪些方面？些方面？3 3、道路通行能力分为哪三个方面？这三个方面是、道路通行能力分为哪三个方面？这三个方面是如何定义的？三者间有何联系？试说明之。如何定义的？三者间有何联系？试说明之。4 4、什么叫服务水平？评定服务等级的主要指标有、什么叫服务水平？评定服务等级的主要指标有哪些？有何用途？哪些？有何用途？第8页/共42页1、通行能力通行能力（Capacity）是指道路设施所能疏导交通流的能力。即在一定的时段和正常的道路、交通、管制以及运行质量要求下，道路设施通过交通流质点的能力。一定时段：通常取15min或1h道路通行能力是在一定条件下道路所能通过的车辆的极限数值。条件不同，要求不同

6、，道路的通行能力也就不同。通行能力一般以Veh/h（辆/小时）、pcu/h（当量标准小客车/小时）表示，基本单位是pcu/h/ln（当量小客车/小时/车道）。第9页/共42页道路通行能力的分类n基本通行能力基本通行能力basic capacitybasic capacity公路的某组成部分在公路的某组成部分在理想理想理想理想的道路、交通、控制和环境条件下，一条车道的一的道路、交通、控制和环境条件下，一条车道的一横断面上，横断面上，不论服务水平如何不论服务水平如何不论服务水平如何不论服务水平如何，1h1h所能通过标准车辆的最大辆数所能通过标准车辆的最大辆数(pcu)(pcu)通常以高速公路上观测

7、到的最大交通量为基准通常以高速公路上观测到的最大交通量为基准通常以高速公路上观测到的最大交通量为基准通常以高速公路上观测到的最大交通量为基准(理想、理论通行能力理想、理论通行能力理想、理论通行能力理想、理论通行能力)n可能通行能力可能通行能力possible capacitypossible capacity公路的某组成部分在公路的某组成部分在实际实际实际实际的道路、交通、控制及环境条件下，一条车道的一的道路、交通、控制及环境条件下，一条车道的一横断面上，横断面上，不论服务水平如何不论服务水平如何不论服务水平如何不论服务水平如何，1h1h所能通过的车辆的最大辆数所能通过的车辆的最大辆数(pcu

8、)(pcu)是现实条件道路上的最大交通量（实际通行能力）是现实条件道路上的最大交通量（实际通行能力）是现实条件道路上的最大交通量（实际通行能力）是现实条件道路上的最大交通量（实际通行能力）n设计通行能力设计通行能力design capacitydesign capacity公路的某组成部分在公路的某组成部分在预测预测预测预测的道路、交通、控制及环境条件下，一条车道的一的道路、交通、控制及环境条件下，一条车道的一横断面上，横断面上，在指定的设计服务水平下在指定的设计服务水平下在指定的设计服务水平下在指定的设计服务水平下，1h1h所能通过的车辆的最大辆数所能通过的车辆的最大辆数(pcu)(pcu)

9、是道路规划、设计的依据（实用通行能力）是道路规划、设计的依据（实用通行能力）是道路规划、设计的依据（实用通行能力）是道路规划、设计的依据（实用通行能力）第10页/共42页基本通行能力中的理想条件道路条件道路条件车道幅宽十分大（3.5m以上）到路旁障碍物的距离足够大(侧向净空在1.75m以上)线性条件良好交通条件交通条件交通流仅由小客车构成，无车型混合、机非混合没有任何速度限制控制条件控制条件是指交通控制设施的形式及特定设计和交通规划环境条件环境条件指横向干扰程度以及交通秩序等理想条件：对条件进一步提高也不能提高基本通行能力的条件。理想条件：对条件进一步提高也不能提高基本通行能力的条件。第11页

10、/共42页基本通行能力基本通行能力可能通行能力可能通行能力设计通行能力设计通行能力三者间的关系三者间的关系各种修正系数指定服务水平下第12页/共42页通行能力的影响因素道路条件交通条件管制条件气候条件环境条件规定运行条件第13页/共42页通行能力与交通量的异同相同它们都是指单位时间内通过道路某断面的交通体数量，表示的单位和方法相同。区别交通量是道路上实际运行着的交通体的观测值，其数值具有动态性与随机性。通行能力则是根据道路的几何特性、交通状况及规定运行特征所确定的最大流量，其数值具有相对的稳定性与规定性。在正常运行状况下，道路的交通量均小于通行能力。当交通量远远小于通行能力时，车流为自由流状态

11、，车速高，驾驶自由度大；随着交通量的增加，车流的运行状态会逐渐恶化，当交通量接近或达到通行能力时，车流为强制流状态，将会出现车流拥挤、阻塞等现象。第14页/共42页通行能力的分析层次运行状况分析：其目的是在现有的或规划的交通需求下，确定交通流的运行状况，以及公路设施所能提供的服务水平等级，计算实际道路条件下的通行能力，以及在保持某一特定运行状况的前提下所能通过的最大服务流量。规划和设计分析：其目的是确定公路设施的几何参数。在规划、设计阶段，计算在特定的运行状况条件下，承担给定交通量所需要的公路设施几何参数，如车道数、行车道宽度、平交类型等，并预测其它一些设计要素（如预留中央分隔带、调整路肩宽度

12、、设置爬坡车道）对通行能力和运行特性的影响。第15页/共42页服务水平（Level of Service）服务水平是指道路使用者根据交通状态，从行车速度、舒适、方便、经济和安全等方面所能得到的服务程度。实质是描述车流之间的运行条件及其驾驶员和旅客感觉的一种质量测定标准。服务水平的评价指标是由多项定性或定量指标组成。2、服务水平第16页/共42页效率度量（Measure of Effectiveness）（或称评价指标）对于每种交通设施，使用最能说明其运行质量的一项或几项运行参数来确定服务水平。为确定每种设施服务水平而选择的参数就成为效率度量。每种设施服务水平的效率度量见下表。设施类型效率度量高

13、速公路基本路段密度、平均行程车速、V/C（饱和度）交织区密度、V/C（饱和度）匝道连接点流率、V/C（饱和度）一级公路等多车道公路密度、平均行程车速、V/C（饱和度）双车道公路时间延误百分比、平均行程车速、V/C（饱和度）收费站平均延误无信号交叉口平均延误信号交叉口平均每辆车停车延误城市干道平均行程车速公共交通负载系数行人交通空间第17页/共42页服务水平分级 服务等级可以从自由运行、高速、舒适、方便、安全满意的最高水平到拥挤、受阻、停停开开，难以忍受的最低水平。我国按照公路设施提供服务程度的不同，将服务水平划分为一级、二级、三级和四级4个等级。美国道路通行能力手册，将服务水平分为A、B、C、

14、D、E、F共6个等级。第18页/共42页一级服务水平下交通流状况（连续流）二级服务水平下交通流状况（连续流）三级服务水平下交通流状况（连续流）第19页/共42页四级服务水平上半部分交通流状况（连续流）四级服务水平下半部分交通流状况（阻塞流）第20页/共42页A A 级级F F 级级E E 级级D D 级级C C 级级B B 级级第21页/共42页与美国 HCM 的六级服务水平相比，一级相当于A 级，二级相当于B 级、三级相当于C 级和D 级，四级相当于E、F 两级。第22页/共42页服务水平的划分指标行车速度和运行时间;车辆行驶时的自由程度(通畅性);交通受阻或受干扰的程度,以及行车延误和每公

15、里停车次数等;行车的安全性(事故率和经济损失等);行车的舒适性和乘客满意的程度;最大密度,每车道每公里范围内车辆的最大密度;经济性(行驶费用)然而,由于实际确定服务等级时,难以全面考虑和综合上述诸因素,往往仅以其中的某几项指标作为代表。如行车速度行车速度及服务交通量与通行能力之比服务交通量与通行能力之比,作为路段评定服务等级的主要影响因素。第23页/共42页一级公路的服务水平分级表 表中V/C是在理想条件下，最大服务交通量与基本通行能力之比，基本通行能力是四级服务水平的最大交通量。第24页/共42页在公路规划、设计时选用合适的服务水平等级可以更为科学的确定公路的建设规模和技术标准，一般建议高速

16、公路和一级公路采用二级服务水平进行设计，而二、三级双车道公路按三级服务水平设计。另一方面，通过确定的服务水平分级表，可对运营的公路服务状况进行分析评价。第25页/共42页 用于道路设计用于道路设计 确定车道数、服务水平评估、发现瓶颈路段 用于道路规划用于道路规划 根据交通量预测、投资效益评估、环境效益评估，确定路网改进办法与实施步骤 用于道路交通管理用于道路交通管理 根据交通量增长情况，制定各阶段的交通管理措施道路通行能力与服务水平道路通行能力与服务水平通行能力主要反映道路服务数量的多少或能力的大小服务水平主要反映道路服务质量或服务的满意程度第26页/共42页3、车型分类及车辆折算系数 车型分

17、类 在国道网交通量统计中，规定了3类11种车型，分别是6种汽车（即小客车、大客车、小货车、中型货车、大货车和拖挂车）；大、中小型拖拉机2种，以及畜力车、人力车和自行车3种非机动车。在通行能力分析计算过程中，以车辆运行特性（运行速度和总体标准差）作为车辆分类的首要标准，结合考虑车辆的轴距出现频率和结构特征，将交通量统计中规定的11种车型合并为以下6种。第27页/共42页第28页/共42页在通行能力分析时，针对交通组成与车辆运行特征在不同道路设施上的差异，以上车型需要进行相应的归并，以减少数据分析工作量。具体的高速公路，一般公路以及交叉口的车型分类规定见下表。第29页/共42页第30页/共42页车

18、辆折算系数车辆折算系数（PCE）是用于将混合交通流中的各车型转化成标准车的当量值。车辆折算系数的具体含义是：在交通流中，某种车平均每增加或减少一辆对标准车小时平均运行速度（车流延误或密度）的影响值，与平均每增加或减少一辆标准车对标准车小时平均运行速度（车流延误或密度）影响值的比值，即为折算系数。第31页/共42页各汽车代表车型和车辆折算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0 19座的客车和载重量 2t的货车中型车1.5 19座的客车和2t载重量 7t的货车大型车2.07t14t的货车第32页/共42页交叉口车辆折算系数车型小客车中型车大客车拖挂车LVKHVLHVTCPCE值1.001.5

19、63.053.56第33页/共42页不同坡度下各车型的PCE值 坡度 车型-4-2024小客车1.001.001.001.001.00中型车2.232.252.262.282.30大型车3.673.723.763.813.85拖挂车3.363.403.433.473.51第34页/共42页交通流的基本参数（1）交通量交通量是指单位时间内通过道路某一地点或某一截面的实际车辆数，又称交通流量或流量。（2）速度地点速度（即时速度或者瞬时速度）是车辆通过道路某一点时的速度。平均速度时间平均速度观测时间内通过道路某断面所有车辆地点速度的算术平均值。区间平均速度车辆行驶一定距离与该距离对应的平均行驶时间的

20、商；某一时刻路段上所有车辆地点速度的平均值。两者之间呈线性相关关系第35页/共42页（3）流率流率是指在给定不足1h的时间间隔（15min)内，车辆通过一条车道或道路指定点或指定断面的当量小时流率。取不足1h时段观测车辆数，除以观测时间（单位为小时），即得到流率。注意流率和交通量之间的区别。第36页/共42页某公路路段的通行能力为4500veh/h，对该路段进行调查得到一个小时的交通量，交通量如下表所示时间段交通量/veh流率/(veh.h-1)5:00-5:15100040005:15-5:30120048005:30-5:45110044005:45-6:00100040005:00-6:

21、004300高峰小时系数：整个小时交通量与该小时内最大15min流率之比。第37页/共42页（4）密度密度是指在已知长度的车道或道路上的车辆数，按时间取平均值。单位为veh/km。它表示车辆之间相互接近的程度，反映在交通流中驾驶的自由度。K=N/L 式中：式中：KK车流密度，车流密度，辆辆/km/km N N观测路段内某瞬时车辆数，观测路段内某瞬时车辆数，辆辆 LL观测路段长度，观测路段长度，kmkm第38页/共42页 交通量反映的是交通量反映的是车辆通通过道路某断面的道路某断面的频繁程繁程度，度，交通密度大小反映一条道路上的交通密集程度。为使车流速度具有可比性，车流密度应按单车道来定义，单位

22、：辆km车道。n n车流密度的特征值车流密度的特征值n n最佳密度最佳密度最佳密度最佳密度K Kmm:流量达到最大时的密度流量达到最大时的密度流量达到最大时的密度流量达到最大时的密度.n n阻塞密度阻塞密度阻塞密度阻塞密度K Kj:j:车流密集到所有车辆无法运动时的密度车流密集到所有车辆无法运动时的密度车流密集到所有车辆无法运动时的密度车流密集到所有车辆无法运动时的密度.第39页/共42页 此外此外此外此外,交通密度还可用车头时距和车头间距来表示交通密度还可用车头时距和车头间距来表示交通密度还可用车头时距和车头间距来表示交通密度还可用车头时距和车头间距来表示.n n车头时距车头时距车头时距车头

23、时距 在观测时间内，同向行驶的一列车队中相邻在观测时间内，同向行驶的一列车队中相邻在观测时间内，同向行驶的一列车队中相邻在观测时间内，同向行驶的一列车队中相邻两车车头之间的两车车头之间的两车车头之间的两车车头之间的时间间隔时间间隔时间间隔时间间隔，单位为，单位为，单位为，单位为s/veh s/veh n n车头间距车头间距 在观测路段内，一条车道上相邻两在观测路段内，一条车道上相邻两车的车头车的车头空间间隔空间间隔，单位为，单位为m/vehm/veh 交通工程电子教程 第五章 交通密度第40页/共42页平均车头间距与平均车头时距与宏观交通流参数Q、K存在以下关系：式中：平均车头间距（m）;平均车头时距（s）。Q 交通量 K 密度第41页/共42页感谢您的观看！第42页/共42页