道路通行能力章

會計學(xué)1道路通行能力章25.1．引言

匝道（Ramp）是指專門連接兩個道路設(shè)施的道路段落。用匝道連接的設(shè)施包括高速公路（Freeways）、多車道公路（MultilaneHighways）、雙車道公路（Two-laneHighways）、郊區(qū)道路（SuburbanStreets）和城市道路（UrbanStreets）。第1頁/共94頁匝道會包含的主要的三部分幾何要素：

匝道與高速公路連接點(diǎn)(Ramp-freewayjunction,)； 匝道路段(Ramproadway)；匝道與城市道路連接點(diǎn)(Ramp-streetjunction)。第2頁/共94頁25.1.1方法的適用范圍

本章集中論述了匝道與高速公路連接點(diǎn)的運(yùn)行和匝道路段自身的特點(diǎn)。這些分析方法也近似適用于分析多車道公路和雙車道公路等其他類型設(shè)施的完全無控制的匝道終點(diǎn)。本章方法用來鑒別近似擁堵(congestion)（服務(wù)水平F）條件下的匝道與高速公路連接點(diǎn)的運(yùn)行，以及分析匝道與高速公路連接點(diǎn)、匝道路段從服務(wù)水平A到E的運(yùn)行。第二十二章《高速公路設(shè)施》提供了飽和條件下交通流(oversaturatedflow)的運(yùn)行分析方法以及某些特殊情況下的應(yīng)用，如單向5車道(five-lane(one-direction))高速公路路段上的匝道、雙車道匝道、主要合流區(qū)(majormergeareas)和主要分流區(qū)(majordivergeareas)。

第3頁/共94頁對影響匝道連接點(diǎn)運(yùn)行的一般概念和原則的其他論述見第13章《高速公路概念》。本版匝道－高速公路連接點(diǎn)分析方法主要來源于全美公路合作研究計劃項目3-37(NationalCooperativeHighwayResearchProgramProject3-37)的成果。而一些特殊的應(yīng)用則來源于對上世紀(jì)七十年代研究方法的改編。AASHTO標(biāo)準(zhǔn)中包括有匝道幾何設(shè)計(geometricdesign)與幾何設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(geometricdesigncriteria)的其他材料。第4頁/共94頁25.1.2方法的限制條件

（在未經(jīng)分析者做出適當(dāng)修正的前提下），本章方法尚未考慮，也不能應(yīng)用于以下情況：特殊車道，如作為高載客率車輛專用車道(high-occupancyvehicle(HOV)lanes)的匝道進(jìn)口車道(rampentrancelanes)；匝道調(diào)節(jié)(Rampmetering)；飽和條件下(Oversaturatedconditions)；限速標(biāo)志和警察執(zhí)法的區(qū)域(Postedspeedlimit,andextentofpoliceenforcement)；存在智能交通系統(tǒng)的特點(diǎn)。第5頁/共94頁25.2．方法

圖表25-1圖解了匝道與匝道連接點(diǎn)分析方法的輸入條件和基本計算流程。方法的主要輸出成果服務(wù)水平等級(LOS)和通行能力值(Capacity)。如圖表25-2中所示，模擬合流區(qū)與分流區(qū)的基本方法集中在一段長1500ft的影響區(qū)、包含加速車道或減速車道以及高速公路第1、第2車道的范圍。雖然高速公路其他車道也可能受到合流與分流運(yùn)行的影響，并且匝道附近擁堵的影響可能會延伸到超出1500ft影響區(qū)之外的區(qū)域，這里定義的影響范圍是對各級服務(wù)水平等級都經(jīng)歷過大部分運(yùn)行影響的。因此，如圖表25-2所定義的匝道影響區(qū)內(nèi)的車輛運(yùn)行分析是該計算方法的中心內(nèi)容。第6頁/共94頁圖表25-1匝道和匝道連接點(diǎn)分析方法第7頁/共94頁第8頁/共94頁圖表25-2匝道連接點(diǎn)的主要變量第9頁/共94頁本方法有三個主要步驟：

首先，確定進(jìn)入緊鄰合流影響區(qū)上游或分流影響區(qū)減速車道開始處的第1、第2車道的流量（v12

）。然后，確定通行能力值，并同已有的或者預(yù)測的需求流量進(jìn)行比較，以判斷擁堵出現(xiàn)的可能性。用于評價的通行能力值有：駛?cè)敫咚俟分饕至鲄^(qū)的最大總流量(vF

)；從高速公路合流區(qū)或分流區(qū)駛出的最大總流量（vFO）；駛?cè)朐训烙绊憛^(qū)的最大總流量。（對合流區(qū)為vR12

，對分流區(qū)為v12

）；匝道最大流量（vR

）。第10頁/共94頁合流或分流區(qū)通行能力總是受它的進(jìn)口或出口道路通行能力的控制。也就是說，受匝道上游、下游高速公路路段通行能力或受匝道本身通行能力的控制。對于分流區(qū)，大多數(shù)問題的發(fā)生是因為出口匝道通行能力不足。研究表明合流和分流行動造成的紊流可能會使車道分布與使用的局部擾動的改變，但不會影響合流或分流區(qū)的道路的通行能力。最后，確定匝道影響區(qū)域內(nèi)的車流密度（density）（DR）以及根據(jù)該參數(shù)得到的服務(wù)水平。對于一些情況，還要計算紊流區(qū)內(nèi)的平均車流速度（theaveragespeed）（SR）。第11頁/共94頁圖表25-2示出了匝道紊流區(qū)和關(guān)鍵變量以及它們之間的關(guān)系。影響合流和分流運(yùn)行的一個關(guān)鍵幾何變量是加速車道長度（thelengthoftheaccelerationlane）（LA）或減速車道長度（thelengthofthedecelerationlane（LD）。該長度的度量是從匝道車道左側(cè)和高速公路右側(cè)合并點(diǎn)開始到連接匝道和高速公路的楔形路段（tapersegment）的端點(diǎn)。該收斂點(diǎn)可以用在地面涂油漆或用柵欄或兩者結(jié)合來標(biāo)示，無論楔形段還是平行匝道的量測方法是一樣的。第12頁/共94頁模型各方面以及服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)都用基本條件下高峰15分鐘的最大小時流率表示。所以，在應(yīng)用這些方法之前，所有有關(guān)的高速公路和匝道流量都必須用公式（25-1）轉(zhuǎn)換為基本條件下的高峰15分鐘當(dāng)量小客車小時流率。

（25—1）第13頁/共94頁其中：

vi=基本條件下i方向高峰小時中高峰15分鐘的流率；

Vi=i方向小時流量；

PHF=高峰小時系數(shù)；

fHV=重車修正系數(shù)；

fP=駕駛總體特征修正系數(shù)。修正系數(shù)和分析高速公路基本路段使用中的系數(shù)相同，可以從第23章查到。第14頁/共94頁25.2.1匝道道路路段

由于大部分運(yùn)行問題都發(fā)生在匝道終點(diǎn)（無論匝道—高速公路連接終端還是匝道—街道連接終端），所以關(guān)于匝道道路本身的運(yùn)行特征描述的現(xiàn)有信息很少。AASHTO設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中有一些基本設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但卻沒有針對特定的運(yùn)行特征。在19世紀(jì)七十年，采用這些資料給出一套更廣泛的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但還是沒有針對具體的運(yùn)行特征。所以，這里給出的信息僅僅是從一般意義上進(jìn)行指導(dǎo)。第15頁/共94頁匝道道路和高速公路主線的

不同之處在于：它們長度和寬度是有限的（經(jīng)常為1車道）；自由流車速一般比所連接道路上的自由流速度低，尤其是高速公路；在不能超車的單車道匝道上，重車或其他運(yùn)行緩慢的車的影響比在一般多車道公路上要嚴(yán)重；在匝道——街道連接點(diǎn)，匝道上可能會形成排隊，尤其是當(dāng)匝道——街道連接點(diǎn)是信號控制時。第16頁/共94頁圖表25-3列出了匝道道路通行能力的近似值。這些通行能力值來源于研究1和前面提到的19世紀(jì)70年代進(jìn)行的工作2。表25-3匝道道路的通行能力近似值第17頁/共94頁注意圖表25-3中給出的是匝道道路自身的通行能力，而不是匝道—高速連接終端的通行能力。例如，沒有證據(jù)表明雙車道進(jìn)口匝道—高速連接終端能比單車道匝道連接終端容納更多的車輛。雙車道進(jìn)口匝道不大可能容納多達(dá)2250—2400（pc/h）的車輛通過它自己的合流區(qū)。雙車道的構(gòu)型能夠帶來較少的擾動和較高的服務(wù)水平，但是不能提高合流區(qū)的通行能力。合流區(qū)的通行能力受下游高速公路基本路段通行能力控制。對于更大的進(jìn)口匝道流量，必須使用雙車道進(jìn)口匝道，由一條附加車道和一個主要合流區(qū)組成的構(gòu)型第18頁/共94頁與單車道出口匝道（Single-laneoff-ramps）相比，雙車道出口匝道（Two-laneoff-ramps）能容納更大的通過分流區(qū)的流量。一個主要分流區(qū)構(gòu)型可以更有效的平衡在各分支路每條車道上的分流車輛。當(dāng)一個出口匝道的終點(diǎn)處于一個信號或非信號交叉口（signalizedorunsignalizedintersection）時，匝道系統(tǒng)的通行能力可能受交叉口進(jìn)口匝道的通行能力的控制。信號交叉口的分析采用第16章的方法，非信號交叉口的分析方法在第17章。第19頁/共94頁所有穩(wěn)定運(yùn)行條件下的合流區(qū)（和分流區(qū)）的服務(wù)水平用車流密度來判斷，分別用A級到E級表示。當(dāng)從合流區(qū)駛出的總流率超過下游高速公路路段通行能力時會出現(xiàn)F級服務(wù)水平，對這種情況沒有給出任何車流密度。見第22章用來分析F級服務(wù)水平的方法。合流和分流區(qū)服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)列于圖表25-4。表中給出的A到E級服務(wù)水平的車流密度值是假設(shè)穩(wěn)定運(yùn)行、合流影響區(qū)內(nèi)沒有出現(xiàn)交通中斷的。25.2.2服務(wù)水平

第20頁/共94頁圖表25-4合流和分流區(qū)的服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)第21頁/共94頁

以下部分講述應(yīng)用模型分析合流區(qū)的三個主要步驟。該模型應(yīng)用于單車道、右側(cè)入口匝道合流區(qū)。附加的部分討論該方法對其他幾何構(gòu)造時的應(yīng)用。

25.2.3合流影響范圍第22頁/共94頁25.2.3.1．預(yù)測進(jìn)入車道1和2的流量V12

對合流影響區(qū)上游車道1和2上存留的流量有影響的主要因素包括：進(jìn)入合流區(qū)的高速公路總流量（vF）；匝道總流量（vR）；加速車道總長（LA）；合流點(diǎn)處匝道的自由流車速（SFR）。第23頁/共94頁4車道、8車道和10車道高速公路的匝道分析可以作為獨(dú)立的合流區(qū)和分流區(qū)進(jìn)行。預(yù)測v12的方法道理對4車道的情形十分簡單，而對于8車道和10車道高速公路，缺乏足夠的數(shù)據(jù)確定臨近匝道的效果。而對于6車道高速公路，具有足夠的數(shù)據(jù)來考慮相鄰匝道對一個目標(biāo)匝道處車道分布的效果。當(dāng)附近匝道向第1車道匯入或從第1車道分流出車輛時，車道分布可能會嚴(yán)重改變。確定該影響的重要參數(shù)包括上游的總流率vu或下游匝道的總流率vD（或者兩者都有），單位是小客車/小時，目標(biāo)匝道到臨近的上游匝道的距離Lup或到下游匝道的距離Ldown（或者兩者都有），單位是英尺。因此對于6車道高速公路上的匝道，需要附加分析步驟，確定臨近匝道是否靠近到足以影響目標(biāo)匝道處的車道分布。第24頁/共94頁

在所有這些變量中，對第1和2車道流率最有主導(dǎo)性影響的是上游高速公路駛來的總流率。模型在不曲解其他關(guān)系的前提下描述了這種現(xiàn)象。長加速車道使匝道車輛匯入高速公路車流中時的擾動降低，所以導(dǎo)致影響區(qū)內(nèi)的車流密度變小和第1、第2車道有較大的流率。當(dāng)匝道具有較高的自由流速度時，車輛將趨于以較高速度匯入高速公路，高速公路上游進(jìn)入的車輛則趨于進(jìn)一步向左移以避免可能發(fā)生的高速擾動。圖表25-5列出了預(yù)測鄰接匝道影響區(qū)上游v12的公式。這些公式適用于6車道和8車道高速公路（每個方向分別有3和4條車道）。對于4車道高速公路（每個方向2條車道），只存在車道1和2，從定義上v12=vF。第25頁/共94頁圖表25-5預(yù)測進(jìn)口匝道v12的模型圖表25-5中使用的變量定義如下：v12=合流區(qū)上游1、2車道上的流率；vF=合流區(qū)上游高速公路交通需求；第26頁/共94頁vR=進(jìn)口匝道需求流率；vD=相鄰下游匝道交通需求；PFM=合流區(qū)上游1、2車道上流率占上游總流率的比例；LA=加速車道長度；SFR=匝道自由流速度；Lup=到相鄰上游匝道的距離；Ldown=到相鄰下游匝道的距離。第27頁/共94頁一般模型指定v12是進(jìn)入合流區(qū)的上游主線流率vF的一個比例。對于四車道高速公路，幾乎沒有什么關(guān)系，因為所有上游的車流都在1、2車道上。對于八車道公路，不需要考慮上下游相鄰匝道的情況，只用一個等式來確定這個比例。對六車道高速公路來講，由于能夠預(yù)測的相鄰匝道類型的影響使得分析變得復(fù)雜。圖表25-6列出了可能出現(xiàn)在六車道高速公路上的匝道的不同序列和每種情況下相應(yīng)采用的表25-5中合適的公式。第28頁/共94頁

圖表25-5中公式2適用于有一個相鄰上游出口匝道，而公式3適用于有一個相鄰下游出口匝道。相鄰進(jìn)口匝道不影響目標(biāo)匝道的行為，所以分析過程采用公式1。圖表25-6選擇六車道上PFM的等式第29頁/共94頁當(dāng)有一個相鄰上游或下游（或二者都有）出口匝道存在，按確定的匝道之間的平衡距離（equilibriumseparationdistance）（LEQ），決定使用等式2或3和1。如果匝道間距大于或等于LEQ，常用公式1。如果匝道間距小于LEQ，需考慮用公式2或3中合適的。LEQ是計算PFM時用來選擇合適的公式1和2或3的距離。因此，當(dāng)有上游出口匝道存在時，需考慮用公式2。如果令公式2等于公式1，用公式25-2表示LEQ。第30頁/共94頁

（25—2）

式中：LEQ=當(dāng)表25-5中公式1等于公式2時的平衡距離。如果Lup>LEQ，使用等式1，如果Lup<LEQ

，使用公式2。類似的，當(dāng)必須在公式1和公式3中選擇一個時，用式25-3計算LEQ：

（25-3）式中：LEQ=當(dāng)表25-5中公式1等于公式3時的平衡距離。第31頁/共94頁在這種情況下，如果到下游出口的距離大于或等于LEQ，使用公式1，否則，使用等式3。一種特殊情況是下游和上游都有一個相鄰出口匝道時。在這種情況下，有兩種求解PFM的方法，這取決于分析考慮上游還是下游，因為不能同時考慮上游和下游。在這種情況下，分析結(jié)果取用PFM的最大值。第32頁/共94頁25.2.3.2．確定通行能力

合流區(qū)通行能力主要由下游高速公路路段通行能力決定。所以，上游高速公路和進(jìn)口匝道到達(dá)的總流量不能超過駛離下游高速公路路段基本通行能力。沒有證據(jù)顯示合流的擾動會使下游高速公路路段的通行能力低于高速公路基本路段通行能力。研究還表明能進(jìn)入合流影響區(qū)的總流量有一個實(shí)際的上限。對于進(jìn)口匝道，進(jìn)入合流影響區(qū)的總流量，包括v12和vR。所以，進(jìn)入匝道影響區(qū)的總流率可以用公式25-4表示。（25-4）第33頁/共94頁圖表25-7列出了下游高速公路總流率的通行能力流率和進(jìn)入匝道影響區(qū)的總流率的最大期望值。對于一個給定的分析可能出現(xiàn)兩個情況。首先，駛出的總流率可能超過下游高速公路路段的通行能力。將會出現(xiàn)堵塞（F級服務(wù)水平），并且從合流點(diǎn)開始將會向上游形成排隊。當(dāng)超過下游高速公路路段的通行能力時，不管進(jìn)入匝道影響區(qū)的流率是否超過其通行能力，都處在F級服務(wù)水平。第34頁/共94頁圖表25-7合流區(qū)通行能力值第35頁/共94頁當(dāng)進(jìn)入匝道影響區(qū)的總流率超過了其最大期望的水平但高速公路總流率沒有超過下游高速公路路段的通行能力時，就出現(xiàn)了第二種情況。在這種情況下，局部將有大密度，但是高速公路上不會有排隊。進(jìn)入車輛的實(shí)際車道分布情況很可能是占據(jù)外側(cè)車道的車輛比用模型計算出的結(jié)果多?？傊?，運(yùn)行將保持穩(wěn)定，不會出現(xiàn)F級服務(wù)水平。當(dāng)下游總流率超過高速公路基本路段通行能力時，就會出現(xiàn)F級服務(wù)水平。在該情況下，不需要進(jìn)行深入的計算就可確定為F級服務(wù)水平。對于所有其他情況，包括vR12超過了它本身承受極限的情況，都通過計算匝道影響區(qū)內(nèi)的車流密度確定服務(wù)水平。第36頁/共94頁25.2.3.3．確定服務(wù)水平

圖表25-4是根據(jù)合流影響區(qū)內(nèi)車流密度值劃分為服務(wù)水平的標(biāo)準(zhǔn)。研究（2、4）表明，在達(dá)到通行能力范圍時，車流密度有重疊，使得某些處于中斷運(yùn)行狀態(tài)的車流密度比處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的車流密度還低。這種情況是因為排隊車輛波動運(yùn)行以及影響區(qū)長度短造成的。結(jié)果，僅僅根據(jù)比較需求流量和通行能力來確定服務(wù)水平F。

用公式25-5計算合流影響區(qū)內(nèi)的車流密度，需注意的是，該公式僅適用于非飽和條件。第37頁/共94頁

（25-5）

式中：DR=合流影響區(qū)車流密度；vR=入口匝道高峰15分鐘流率；v12=進(jìn)入匝道影響區(qū)的流率；LA=加速車道長度。第38頁/共94頁25.2.3.4.特殊情況

有許多入口構(gòu)形不是單車道，不是右側(cè)入口匝道的情況。處理這種構(gòu)形時需對基本合流分析方法加以改動，并采用對特定幾何情況分析的結(jié)果。（1）雙車道入口匝道圖表25-8表示出一個典型的高速公路雙車道入口匝道。其特征是具有兩條加速車道，并分別使車流向左側(cè)匯入。對雙車道入口匝道，需要將基本合流分析方法做兩次改動。緊鄰入口匝道上游第1和第2車道上存留的流量比相似條件下的單車道入口匝道時高一些，并且合流區(qū)車流密度比類似條件下的單車道入口匝道時低。這種較低的車流密度主要是因為有兩條加速車道，而且這兩條加速車道延伸的距離一般較長。于是，和傳統(tǒng)設(shè)計的單車道匝道相比，承擔(dān)相同流量時，雙車道入口匝道可以使較大的流量的運(yùn)行更順暢，并且服務(wù)水平也較好第39頁/共94頁圖表25-8典型的雙車道入口匝道

第40頁/共94頁在計算雙車道入口匝道的V12時，使用圖表25-5中的標(biāo)準(zhǔn)：而對于雙車道入口匝道，使用PFM下述值替代圖表25-5中的值：4車道高速公路，PFM=1.000；6車道高速公路，PFM=0.555；8車道高速公路，PFM=0.209。第41頁/共94頁在計算匝道影響區(qū)的車流密度時，應(yīng)用公式25-5，只是要用由公式25-6計算的有效加速車道長度LAeff代替加速車道長度LA。

（25—6）

式中：和的定義見圖表25-8。雙車道入口匝道對于控制v和vR12不影響給出的最大流率數(shù)值。下游高速公路路段的通行能力依然控制著合流區(qū)總流出的通行能力，并且沒有因為使用雙車道入口匝道而增大進(jìn)入影響區(qū)內(nèi)第1、第2車道的最大車輛數(shù)。圖表25-7中的數(shù)值可以如數(shù)采用。第42頁/共94頁（2）附加車道

有時會在入口匝道合流點(diǎn)處附加一條車道。當(dāng)單車道入口匝道附加一條車道時，匝道幾何條件控制匝道的通行能力而不是匝道與高速公路的連接點(diǎn)的控制。當(dāng)雙車道入口匝道附加上一條車道時，就應(yīng)將連接點(diǎn)歸類為主要合流區(qū)。

單車道附加車道（或縮減車道）的情況可以直接進(jìn)行分析。簡單地將下游路段看作帶附加車道的高速公路基本路段。而當(dāng)在附加點(diǎn)后2500ft范圍內(nèi)的分流點(diǎn)處設(shè)附加車道時，就會形成交織構(gòu)造，該路段的分析就要采用第二十四章《高速公路交織區(qū)》中的分析方法。第43頁/共94頁（3）主要合流區(qū)

主要合流區(qū)是指具有多車道的兩條道路匯合形成一個高速公路路段。匯合道路可能開始于高速公路立交出口或來自城市道路或鄉(xiāng)村道路。主要合流區(qū)和單車道入口匝道及雙車道入口匝道的區(qū)別在于，合流道路一般都達(dá)到或接近高速公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并且合流區(qū)中沒有明顯的匝道或加速車道。

這種主要合流區(qū)有許多種幾何形式，但可以劃分為兩種類型，如圖25-9與25-10所示。在圖表25-9中，合流區(qū)出口道路的車道數(shù)比總合流車道數(shù)少一條。這種幾何類型是通過將左側(cè)入口右邊車道和右邊入口左側(cè)車道合并為一條車道構(gòu)成的。在圖表25-10中所示的構(gòu)造類型中，合流區(qū)出口道路的車道數(shù)和總合流車道數(shù)相等。第44頁/共94頁圖表25-9影響區(qū)為減少車道的主要合流區(qū)圖表25-10影響區(qū)沒有減少車道的主要合流區(qū)第45頁/共94頁目前還沒有分析主要合流區(qū)的有效模型，所以分析工作局限于檢查入口道路和出口路段的通行能力。而入口道路和出口路段通行能力用圖表25-7中的數(shù)值計算。每條入口道路的通行能力和其上已轉(zhuǎn)換為小客車/小時的高峰需求流率進(jìn)行比較，而出口路段的通行能力與兩條入口道路上已轉(zhuǎn)換為小客車/小時的高峰需求流率之和進(jìn)行比較。主要合流區(qū)一般因下游高速公路路段通行能力不足而發(fā)生問題。第46頁/共94頁（4）雙向10車道高速公路的入口匝道雙向10車道高速公路雖然不很普遍，但是北美有一些單向5車道高速公路路段，為此需要一個分析這種高速公路路段單車道右側(cè)入口匝道的方法。從進(jìn)入高速公路的車流可以計算和推算第5車道上的流率。高速公路上其余的車流就類似于4車道高速公路上的車流，于是就可以使用標(biāo)準(zhǔn)分析方法。對與入口匝道，高速公路第5車道上的車流按圖表25-11估算。第47頁/共94頁圖表25-11高速公路第5條車道上的流率一旦確定了預(yù)先考慮的第5條車道的來車流率，就可以假設(shè)雙向8車道高速公路，用公式25-7計算有效來車流率，然后采用一般方法分析。第48頁/共94頁（25-7）

式中：vF4eff=單向4車道高速公路路段有效來車流率（輛小客車/小時）；vF=單向5車道高速公路路段總來車流率（輛小客車/小時）；v5=用圖表25-11計算的高速公路第5車道的流率（輛小客車/小時）。第49頁/共94頁（5）左側(cè)入口匝道雖然一般情況下不建議使用左側(cè)入口匝道，但一些高速公路上確實(shí)存在左側(cè)入口匝道，并且在集散道路上也頻繁出現(xiàn)。左側(cè)入口匝道影響區(qū)的范圍大小和右側(cè)入口匝道情況下相等，但這時卻集中在左側(cè)兩條車道和加速車道上。對于右側(cè)入口匝道，計算的關(guān)鍵是估算v12。對于左側(cè)入口匝道，則針對左側(cè)兩條車道。對于4車道高速公路，這個流率顯而易見仍然是v12

；對于6車道高速公路，進(jìn)入流率為v23

；而對8車道高速公路，則為v34

。雖然對左側(cè)入口匝道分析沒有直接的方法，但可以通過對右側(cè)入口匝道分析方法進(jìn)行合理的改動來得到合理結(jié)果（2）。第50頁/共94頁建議分析者首先使用右側(cè)入口匝道方法計算v12，然后將分別乘以1.00、1.12和1.20得到4車道、6車道和8車道高速公路左側(cè)入口匝道時v12、v23、v34。接下來，用v23、v34

合理替換v12來計算車流密度、車速或兩者都計算。所有的通行能力值保持不變。第51頁/共94頁（6）匝道控制對入口匝道的作用

除了匝道調(diào)節(jié)對vR的限制外，本章分析匝道控制的效果對分析方法不做任何改變時。研究（4）表明，合流區(qū)運(yùn)行中斷可能是因為匝道來車排隊特征的概率事件。匝道調(diào)節(jié)使進(jìn)入匝道的車輛之間具有均一的空隙，并可能因此降低了高速公路主線交通中斷的可能性。25.2.4分流影響區(qū)分流影響區(qū)的分析方法與合流影響區(qū)的分析方法基本相同。標(biāo)準(zhǔn)方法來源于一項對單車道右側(cè)出口匝道應(yīng)用的研究（2）。同樣包括三個步驟：確定高速公路第1、第2車道的來車流率v12，確定路段通行能力vF和v12以及確定匝道影響區(qū)內(nèi)的車流密度DR。改動這些方法則可用于分析其他幾何構(gòu)造類型的分流區(qū)。第52頁/共94頁25.2.4.1.預(yù)測進(jìn)入第1、第2車道的流率V12預(yù)測進(jìn)入分流區(qū)第1、第2車道流率的模型列于圖表25-12。與分析合流區(qū)中的方法類似，并受相同的變量影響。合流區(qū)與分流區(qū)分析方法有兩個主要區(qū)別。首先，預(yù)測的第1、第2車道流率v12是針對連接減速車道上游某點(diǎn)的，而不管該點(diǎn)位于匝道影響區(qū)開始處的上游或下游。其次，在分流區(qū)，v12包含了vR。于是，公式中v12將看作出口匝道流率和高速公路部分直行流率之和。第53頁/共94頁圖表25-12預(yù)測出口匝道v12的公式第54頁/共94頁圖表25-12中使用的變量定義如下：v12=分流點(diǎn)上游高速公路第1、第2車道流率；vF=分流點(diǎn)上游高速公路需求流率；vR=出口匝道需求流率；vU=上游相鄰匝道的需求流率；vD=下游相鄰匝道的需求流率；PFD=分流點(diǎn)上游仍行駛于第1、第2車道的高速公路直行交通量的比例Lup=到相鄰上游匝道的距離；Ldown=到相鄰下游匝道的距離。第55頁/共94頁公式指出v12是出口匝道流率（vR）和部分高速公路直行流率VF

之和，對于4車道高速公路而言，這是一個不足道的關(guān)系，因為所有來車流率都處于第1和第2車道上。對于8車道高速公路，不管上、下游相鄰匝道條件，使用一個數(shù)值。對6車道高速公路來說，由于受相鄰匝道車輛進(jìn)出的影響分析就比較復(fù)雜了。圖表25-13給出了可能出現(xiàn)在6車道高速公路上的不同匝道組合和對應(yīng)的表25-12中適用于各種情況的公式。圖表25-13中的等式6適用于有一個相鄰上游進(jìn)口匝道的情況，公式7適用于有一個相鄰下游出口匝道的情況。相鄰上游出口匝道和相鄰下游進(jìn)口匝道對目標(biāo)匝道的交通行為沒有影響，因此采用等式5進(jìn)行分析。第56頁/共94頁當(dāng)有一個相鄰上游進(jìn)口匝道或相鄰下游出口匝道或二者同時存在時，是否使用公式6、7或5取決于匝道間的等價距離（equilibriumseparationdistance）（LEQ）。如果匝道間距離大于或等于LEQ

，適用公式5；如果匝道間距離小于LEQ

，則適合使用公式6或7。第57頁/共94頁表25-13六車道高速公路上計算選用的公式第58頁/共94頁LEQ是使用公式5和6或7取得相同PFD值對應(yīng)的距離。這樣，當(dāng)有一個相鄰上游進(jìn)口匝道時，必須考慮公式6。如果令公式6等于公式5，則可以得到下面公式25-8

（25—8）式中：LEQ—圖表25-12中公式5等于公式6時的等效距離。這里所有的變量都事先定義過。如果適用公式5，如果適用公式6。第59頁/共94頁當(dāng)存在相鄰下游出口匝道時，進(jìn)行類似的分析，用公式25-9進(jìn)行分析。

（25—9）式中：LEQ—圖表25-12中令公式5等于公式7時對應(yīng)的等效距離。在這種情況下，如果到下游出口匝道的距離大于或等于LEQ

，使用公式5。否則，則使用公式7。第60頁/共94頁一種特殊情況是上游相鄰進(jìn)口匝道和下游相鄰出口匝道同時存在。在這種情況下，PFD的計算有兩種方法，取決于分析者考慮上游匝道還是下游匝道，因為兩者不能同時考慮。在這種情況下，用最大的PFD值進(jìn)行分析

第61頁/共94頁25.2.4.2確定通行能力在分流區(qū)應(yīng)該檢查的三個限制值分別是：能夠從分流區(qū)駛出的總流率、駛離高速公路分岔路或匝道或兩者的通行能力、在減速車道前能夠進(jìn)入1、2車道的最大流率。在分流區(qū)，能夠駛出的最大流率通常受進(jìn)入分流區(qū)的高速公路車道通行能力的限制。在所有合適的分流區(qū)設(shè)計中，離開分流區(qū)的車道數(shù)或者等于駛?cè)氲能嚨罃?shù)或者比駛?cè)胲嚨蓝嘁粭l。這個流率(vF)前面已經(jīng)定義過。圖表25-14給出了這個流率的通行能力值。第62頁/共94頁表25-14分流區(qū)通行能力值注：出口匝道路段的通行能力見圖表25-3。第63頁/共94頁第二個限制是最重要的，因為它是分流區(qū)堵塞的首要原因。分流區(qū)的交通堵塞經(jīng)常和出口的一條支路，（大部分是匝道）的通行能力有關(guān)。必須檢查出口每條支路的通行能力和期望流率的關(guān)系。對下游高速公路出口支路（在主要分流區(qū)可能有兩條出口支路），根據(jù)合適的車道數(shù)，可以從圖表25-14中，查取通行能力。對出口匝道，通行能力值在表25-3中給出。在減速車道上游進(jìn)入1、2車道的交通流就是1、2車道的流率（v12），按照圖表25-12中的公式進(jìn)行計算，這個流量包括出口匝道流量。圖表25-14中給出了v12的最大期望值。第64頁/共94頁如果有下列情況出現(xiàn)，分流區(qū)將出現(xiàn)運(yùn)行中斷（F級服務(wù)水平）：

1到達(dá)交通需求超過上游高速公路路段通行能力，

2下游高速公路路段交通需求超過其通行能力，

3出口匝道交通需求超過匝道通行能力。當(dāng)駛?cè)敕至饔绊憛^(qū)的總流量超過其最大期望水平，但是總需求流率不超過下游通行能力時，局部將出現(xiàn)大密度，但是仍然保持穩(wěn)定的交通流。在這種情況下，在外側(cè)車道，可能會出現(xiàn)比計算結(jié)果更多的車輛。像前面表示的那樣，通過計算匝道影響區(qū)的密度來確定服務(wù)水平。第65頁/共94頁25.4.2.3確定服務(wù)水平

根據(jù)分流影響區(qū)的密度，確定的分流區(qū)的服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)與合流區(qū)的相同，如圖表25-4中所示。

用公式25-10來計算分流影響區(qū)內(nèi)的車流密度。

（25-10）

式中：DR—

分流影響區(qū)內(nèi)的密度；v12—

進(jìn)入匝道影響區(qū)的流率；LD—

減速車道長度。第66頁/共94頁就像合流區(qū)的情況，預(yù)測密度的公式（公式25-10）只能應(yīng)用于非飽和交通流狀況。當(dāng)（交通需求）超過通行能力時不計算密度。因此當(dāng)需求流率超過進(jìn)入高速公路路段、或駛離高速公路路段或匝道路段的通行能力時，自動得到F級服務(wù)水平。對于其他情況，包括進(jìn)入匝道影響區(qū)的最大流率，采用公式25-10計算密度，并對照圖表25-4的劃分標(biāo)準(zhǔn)確定服務(wù)水平。25.4.2.4特殊情況像合流區(qū)的情況，分流也有很多形式和幾何條件不符合單車道、右側(cè)駛出的出口匝道。這些作為特殊情況來處理，在基本分析流程上作了適當(dāng)?shù)男薷幕蚋郊訔l件，以使其能夠更精確的符合這些情況。第67頁/共94頁（1）雙車道出口匝道（Two-LaneOff-Ramps）比較常見的兩種出口設(shè)計類型是雙車道、右側(cè)出口匝道。如圖表25-15所示。首先引入兩個連續(xù)的減速車道。第二步用一條單車道減速車道。左側(cè)的匝道車道在高速公路的三角段不帶減速車道從1車道分開。雙車道出口匝道的存在影響了接近分流區(qū)的車輛的車道分布并由此影響了v12的計算。第68頁/共94頁圖表25-15典型的雙車道出口匝道第69頁/共94頁計算分流區(qū)v12的公式仍和圖表25-12中的公式有相同形式：

然而，和圖表25-12中使用的標(biāo)準(zhǔn)公式不同，雙車道出口匝道的的取值如下：

四車道高速公路，PFD=1.000

六車道高速公路，PFD=0.450

八車道高速公路，PFD=0.260用公式25-10來計算分流影響區(qū)的密度，然而，當(dāng)雙車道出口匝道的幾何尺寸如圖表25-15中上面那幅圖所示時，減速車道的長度用等效長度LDeff（公式25-11）來代替。（25—11）第70頁/共94頁

當(dāng)幾何尺寸如圖表25-15中下面那幅圖所示時，減速車道長度不用修正。

雙車道出口匝道的通行能力和單車道出口匝道的通行能力相同，也就是說，通過分流區(qū)的總流率的通行能力沒有變化，但是由于雙車道出口匝道能適應(yīng)更多的交通量，所以車流的分布更分散。第71頁/共94頁（2）車道消失（LaneDrops）當(dāng)一個單車道出口匝道造成了一條車道的消失，匝道的通行能力受自身的幾何條件制約。并且被當(dāng)作匝道路段進(jìn)行分析。當(dāng)雙車道出口匝道造成一條車道的消失，應(yīng)該視為主要分流區(qū)。當(dāng)一條車道在距離增加一條車道的合流點(diǎn)2500ft或更短距離消失時，就構(gòu)成了一個交織區(qū)，采用24章中的方法進(jìn)行分析。各種情況下進(jìn)入和離開的高速公路路段都作為由不同車道數(shù)的基本路段來分析。第72頁/共94頁（3）主要分流區(qū)（MajorDivergeAreas）主要分流區(qū)的兩種常見形式如圖表25-16和25-17。在圖25-16中，進(jìn)入分流區(qū)的車道數(shù)和離開分流區(qū)的車道數(shù)相同。在圖表25-17種，離開分流區(qū)的車道數(shù)比進(jìn)入分流區(qū)的車道數(shù)多一條車道。第73頁/共94頁圖表25-16影響區(qū)沒有車道縮減的主要分流區(qū)第74頁/共94頁圖表25-17影響區(qū)有車道縮減的主要分流區(qū)第75頁/共94頁主要分流區(qū)的首要分析包括進(jìn)入路段和離開路段的通行能力，這些路段都是按照主線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的。每條支路上的駛?cè)胄枨蠛婉偝鲂枨蠖急仨毢拖喈?dāng)?shù)倪M(jìn)口和出口支路上的通行能力進(jìn)行對比。三角區(qū)上游1500ft內(nèi)所有車道上的密度可以用公式25-12來計算。

（25-12）式中：D—分流區(qū)上游1500ft內(nèi)所有車道上的平均密度；

vF—接近分流區(qū)的高速公路流率；

N—接近分流區(qū)的高速公路路段上車道數(shù)。將計算密度和圖表25-4中的服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而確定分流區(qū)的服務(wù)水平。第76頁/共94頁（4）十車道高速公路上的出口匝道（單向五車道）（Off-RampsonTen-LaneFreeways(FiveLanesinOneDirection)）一些郊區(qū)公路的路段單向有五條車道的路段。分析這些路段上的出口匝道采用分析進(jìn)口匝道類似的方法。第五車道上的交通流v5用圖表25-18中的標(biāo)準(zhǔn)計算。其余四車道的流量等于：第77頁/共94頁表25-18單車道右側(cè)出口匝道上5車道的流量第78頁/共94頁這和第5車道路段進(jìn)口匝道的情況相同（見公式25-7），然后把vF4eff作為vF，按八車道高速公路上的匝道用標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行分析。

這個特殊流程只適用于第5車道路段上單車道、右側(cè)出口匝道的分析。（4）左側(cè)出口匝道（Left-HandOff-Ramps）在一些高速公路路段上設(shè)有左側(cè)出口匝道。在這種情況下，匝道影響區(qū)包括高速公路最左邊的兩條車道，不是1、2車道。除非在四車道高速公路上，因為四車道高速公路上1、2車道就是道路最左側(cè)的兩條車道也是最右側(cè)的兩條車道。第79頁/共94頁分析這種情況，用圖表25-12中的標(biāo)準(zhǔn)程序計算v12。進(jìn)入分流影響區(qū)的最左側(cè)兩條車道的流量，用v12對應(yīng)于四車道、六車道、八車道，分別乘以1.00，1.05，1.10計算。

用v23、v34代替v12

，保持原來密度、速度的計算，所有車道的通行能力保持不變。（6）重疊匝道影響區(qū)（OVERLAPPINGRAMPINFLUENCEAREAS）當(dāng)分析一條高速公路上的一系列匝道時，可能存在1500ft影響區(qū)相互重疊的情況。在這種情況下，重疊區(qū)域的交通運(yùn)行狀況取決于有密度最大的匝道。第80頁/共94頁25.2.5確定匝道影響區(qū)的速度

為了表征高速公路和多車道公路的服務(wù)水平，需要預(yù)測設(shè)施較長路段的平均速度。因此，為計算1500ft匝道影響區(qū)長度范圍內(nèi)匝道影響區(qū)內(nèi)和影響區(qū)外面車道上（3車道和4車道，如果存在的話）的平均速度提供的模型很有用。根據(jù)這種計算，可以得到匝道影響區(qū)1500ft范圍內(nèi)高速公路所有車道上所有車輛的空間平均速度。注意，野外觀測也反映了匝道影響區(qū)外的車流平均速度也受到分流和合流運(yùn)行的影響。因此，在每條車道流率相同的情況下，假定那些外側(cè)車道上的車輛速度和基本路段上各條車道上的速度相同是不合適的。一般來說，在匝道附近的外側(cè)車道上的速度和相似流量水平的基本路段上的速度相比較有所降低，除非這些車道上的流率特別小。第81頁/共94頁圖表25-19提供了計算這些速度的公式，注意只有在穩(wěn)定流的情況下才能計算速度。飽和運(yùn)行情況下的高速公路通行能力分析依賴于確定性的排隊方法，已在22章中做過介紹。外側(cè)車道平均速度的公式反映了合流區(qū)平均每車道流率在2988vel/h/ln以下和分流區(qū)平均每車道流率在2350vel/h/ln以下的情況。在合流車道情況下，這個流率大于高速公路車道可以接受的平均通行能力。然而，注意到高速公路每車道通行能力總是表述為所有車道通過車輛的平均值，各條車道總是承擔(dān)相對多或少的比例。在合流或分流區(qū)，直行的車輛趨向于向左側(cè)偏移，以避免擾動，導(dǎo)致影響區(qū)外側(cè)車道比影響區(qū)內(nèi)的車道承擔(dān)更多的流量。因此，在現(xiàn)場觀測到，平穩(wěn)流狀況下會有如此高的流率。第82頁/共94頁圖表25-19高速公路匝道連接點(diǎn)附近的平均速度第83頁/共94頁圖表25-19中的變量分別定義如下：SR—

匝道影響區(qū)內(nèi)的區(qū)間平均速度；對于合流區(qū)，包括VR12在內(nèi)的所有車輛；對于分流區(qū)，包括v12內(nèi)的所有車輛;SO—

在匝道影響區(qū)1500ft長度范圍內(nèi)的外側(cè)車道（車道3和4）上車輛的區(qū)間平均速度；SFF—

接近合流區(qū)或分流區(qū)的高速公路上的自由流速度；SFR—

匝道自由流速度；LA—

加速車道長度；vR—

匝道流率；VR12—

在合流區(qū)的匝道流率（VR）和進(jìn)入匝道影響區(qū)1、2車道的車流（v12）之和；vOA—

匝道影響區(qū)起點(diǎn)處外側(cè)車道（車道3和4）上平均每車道上的流率；MS—

合流區(qū)確定速度的中間變量；DS—

分流區(qū)確定速度的中間變量。第84頁/共94頁外側(cè)車道上每車道的平均流率根據(jù)公式25-13計算。

(25-13)式中：vOA—

外部車道每車道平均交通需求流率No—

一個方向外側(cè)車道的數(shù)量（不包括加（減）速車道，和1、2車道）；vF—

進(jìn)入高速公路的總流率；v12—

進(jìn)入匝道影響區(qū)的需求流率。第85頁/共94頁一旦確定了SR和SO，就可以用加權(quán)平均方法計算合流區(qū)1500ft長度內(nèi)所有車輛的區(qū)間平均速度（公式25-14），用公式25-15計算分流區(qū)的區(qū)間平均速度。