交通工程學第5講課件

第5講道路通行能力

交通與物流工程系交通工程教研室紀英

7/4/202311、概述通行能力又稱為交通容量，通行能力是隨著道路路線、等級、線型、交通管理和交通狀況的不同而變化的參數(shù)。如果某交叉口管理不善通行能力就可能大，路段的通行能力再高也發(fā)揮不了作用（見圖）。釘子戶釘子戶7/4/202322、道路通行能力與服務水平

通行能力—反應道路服務數(shù)量與能力的指標。服務水平—反應道路服務質量與滿意度的指標。通行能力基本概念：道路通行能力是指道路上某一點某一車道或某一斷面處，單位時間內可能通過的最大交通實體（車輛或行人）數(shù)，亦稱道路通行能量，用輛/h或用輛/晝夜或輛/秒表示，車輛多指小汽車，當有其它車輛混入時，均采用等效通行能力的當量標準車輛（小汽車）為單位（pcu）。7/4/202332、道路通行能力與服務水平道路通行能力分類：基本通行能力：是指在理想的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，道路的一組成部分的一車行道或一車行道對上述諸條件有代表性的均勻路段上或一端面上，不論服務水平如何，1h所能通過的車輛的最大車輛數(shù)。7/4/202342、道路通行能力與服務水平實際通行能力：是指在實際的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，道路的一組成部分的一車行道或一車行道對上述諸條件有代表性的均勻路段上或一端面上，不論服務水平如何，1h所能通過的車輛的最大車輛數(shù)。7/4/202352、道路通行能力與服務水平設計通行能力：是指在預測的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，一設計中的道路的一組成部分的一車行道或一車行道對上述諸條件有代表性的均勻路段上或一端面上，在所選用的設計服務水平下，1h所能通過的車輛的最大車輛數(shù)。7/4/202362、道路通行能力與服務水平影響通行能力的因素：道路條件：是指街道或公路的幾何條件，包括交通設施的種類、性質及其形成的環(huán)境，每個方向車道數(shù)、車道和路肩寬度、側向凈空以及平面縱面線形等。交通條件：是指使用車道路的交通流特性設計速度、客車、貨車、大車、小車、長途短途等交通組成和分布，車道中交通流量，流向及方向分布等。7/4/20237管制條件：是指道路管制設施裝備的類型、管理體制的層次，交通信號的位置、種類、配時等影響通行能力的關鍵性管制條件，其它還有停車讓路標志、車道使用限制，轉彎禁限等措施。其它條件：有氣候、溫度、地形、風力、心理等因素。但其中直接影響通行能力數(shù)值的主要因素有：車行道寬度及側向凈空，車行道數(shù)量、交通組成、駕駛員特性、道路縱坡、橫向干擾與視距等。2、道路通行能力與服務水平7/4/202382、道路通行能力與服務水平道路通行能力的作用：通過道路通行能力和設計交通量的具體分析，可以正確地確定新建道路的等級、性質、主要技術指標和線形幾何要素;通過對現(xiàn)有道路通行能力的觀測、分析、評定，并與現(xiàn)有交通量對比，可以確定現(xiàn)有道路系統(tǒng)或某一路段所存在的問題，針對問題提出改進的方案或措施，作為老路或舊街改建的主要依據(jù);道路通行能力可以作為鐵路、公路、水運、空運等各種方式的方案比選與采用的依據(jù);7/4/202392、道路通行能力與服務水平道路通行能力的分類較長路段暢通無阻的連續(xù)行駛車流的通行能力，一般稱為路段通行能力，它是所有道路交通系統(tǒng)都必須考慮的;在有橫向干擾條件下，時通時斷、不連續(xù)車流的通行能力，如具有平面信號交叉口的城市道路的通行能力;在合流、分流或交叉運行狀態(tài)下的通行能力，如各類匝道收費口及其附近連接段的通行能力;交織運行狀態(tài)下的通行能力，如立體交叉的各類匝道、常規(guī)環(huán)道上車流的通行能力。7/4/2023102、道路通行能力與服務水平服務水平概念：服務水平是指道路使用者從道路狀況、交通與管制條件、道路環(huán)境等方面可能得到的服務程度或服務質量。如可以提供的行車速度、舒適、方便、駕駛員的視野，以及經(jīng)濟安全等方面所能得到的實際效果與服務程度。7/4/2023112、道路通行能力與服務水平服務水平的劃分標準：行車速度和運行時間;車輛行駛時的自由程度（通暢性）;交通受阻或受干擾的程度，以及行車延誤和每公里停車次數(shù)等;行車的安全性（事故率和經(jīng)濟損失等）;行車的舒適性和乘客滿意的程度;最大密度，每車道每公里范圍內車輛的最大密度;經(jīng)濟性（行駛費用）。7/4/202312道路服務水平分級我國分為四個等級：一、二、三、四級美國定為6個等級：A、B、C、D、E、F

2、道路通行能力與服務水平7/4/2023133、路段通行能力

（1）基本通行能力：或稱理想通行能力是指道路與交通處于理想情況下，每一條車道（或每一條道路）在單位時間內能夠通過的最大交通量。

理想條件：理想的道路條件：主要是車道寬度應不小于3.65m（我國公路則定為3.75m），路旁的側向余寬不小于1.75m，縱坡平緩，并有開闊的視野、良好的平面線形和路面狀況。理想的交通條件：主要是車輛組成為單一的標準型汽車，在一條車道上以相同的速度連續(xù)不斷地行駛，各車輛之間保持與車速相適應的最小車頭間隔，且無任何方向上的干擾。7/4/2023143、路段通行能力

（2）實際通行能力：實際通行能力指的是在實際的道路和交通條件下，單位時間內通過道路上某一點的最大可能交通量。計算實際通行能力是以基本通行能力為基礎，考慮到實際的地形、道路和交通狀況，確定其修正系數(shù)，再以此修正系數(shù)乘以前述的基本通行能力，即得實際道路、交通在一定環(huán)境條件下的通行能力。7/4/2023153、路段通行能力（3）影響通行能力的修正系數(shù)①道路條件修正車道寬度修正系數(shù)fw側向凈空受限修正系數(shù)fcw

縱坡度修正系數(shù)fHV視距不足修正系數(shù)S1

沿途條件修正系數(shù)S2

7/4/2023163、路段通行能力

②交通條件修正交通條件的修正主要是指車輛的組成，特別是混合交通情況下，車輛類型眾多，大小不一，占用道路面積不同，性能不同，速度不同，相互干擾大，嚴重影響了道路的通行能力，因而需將不同類型的車輛換算成同一車型，即涉及到車輛換算系數(shù)。7/4/2023173、路段通行能力規(guī)劃（設計）通行能力：設計通行能力或稱規(guī)劃通行能力，是指道路根據(jù)使用要求的不同，按不同服務水平條件下所具有的通行能力，也就是要求道路所承擔的服務交通量，通常作為道路規(guī)劃和設計的依據(jù)。計算：只要確定道路的實際通行能力（Co），再乘以預先給定服務水平的服務交通量與通行能力之比（v/c），就得到規(guī)劃（設計）通行能力，即：

C規(guī)劃(設計)=Co×v/c7/4/2023184、高速公路交織區(qū)通行能力

概述

由于交織區(qū)車流運行方向不完全相同，車流相互交織，操作復雜，所以交織區(qū)車輛運行速度一般較低，車頭時距也較正常路段上稍大，通行能力降低而成為制約道路系統(tǒng)通行能力的瓶頸。交織運行特征

所謂交織，系行駛方向大致相同而不完全一致的兩股或多股車流，沿著一定長度的路段，不借助與交通控制與指揮設備，自主進行合流而后又實現(xiàn)分流的運行方式。7/4/2023194、高速公路交織區(qū)通行能力

交織區(qū)長度

根據(jù)國外研究，認為從入口段三角端部寬0.6m處至出口三角端寬度3.6處之間的一段距離。經(jīng)國內外研究認為交織區(qū)長度不應小于50m也不應大于600m，太短則操作困難，速度降低太大，太長則費用太高，且進出口之間的交織運行與操作過分分散，緊迫性不明顯，車流不具備交織特點。（見圖）

7/4/202320交織區(qū)類型（Ⅰ類交織區(qū)示意圖）交織區(qū)長度50～600m3.6m6m4、高速公路交織區(qū)通行能力

7/4/202321交織區(qū)類型（Ⅱ類交織區(qū)示意圖）交織區(qū)長度50～600m3.6m6m4、高速公路交織區(qū)通行能力

7/4/202322交織運行特性

交織區(qū)的車流運行關鍵在于車輛運行的交織操作，它影響到行駛車速，車頭時距以及行車安全等問題，交織長度與交織斷面車道數(shù)關系是交織運行效率的兩個主要參數(shù)，另一方面隨著交織流量增加，操作困難，速度大降，時距大增，會導致交織區(qū)運行效率下降。4、高速公路交織區(qū)通行能力

7/4/202323交織流量比（VB）與交織比（r）概念，見圖：

交織區(qū)流量之和為：Q總=Q01+Q02+Qw1+Qw2

交織流量比：VB=(Qw1+Qw2)/Q總設：Qw1<Qw2，則：

交織比：r=Qw1/Qw2Qw1Q01Qw2Q014、高速公路交織區(qū)通行能力

7/4/202324通行能力計算交織區(qū)的通行能力和運行速度，同交織區(qū)的長度、車道數(shù)、交織流量比，總交通量及交織區(qū)車道構造等因素有關，其計算公式為：式中：Cw—交織區(qū)通行能力（pcu/h）；

C0—單條車道基本通行能力（pcu/h）；

rs—交織區(qū)類型修正系數(shù)，其中：

Ⅰ類交織區(qū)rs=0.95，Ⅱ類交織區(qū)rs=0.95。4、高速公路交織區(qū)通行能力

7/4/202325

rN

—交織區(qū)內車道數(shù)修正系數(shù)；對于2、3、4和5條車道交織區(qū)，rN分布取1.8、2.6、3.4和4；

rL

—交織區(qū)長度修正系數(shù)由下式計算：式中L為交織長度。

rVR—交織流量比修正系數(shù)，見P98表5-234、高速公路交織區(qū)通行能力

7/4/202326服務水平

評價交織區(qū)運行質量的因素有密度、流速和服務流率，但重要為行車密度和服務流率，按四級標準劃分列于下表中：服務水平等級密度（輛/車道公里）服務交通量/通行能力（V/C）一級80.35二級180.75三級260.90四級421.004、高速公路交織區(qū)通行能力

7/4/202327概述

匝道是聯(lián)系不同高程上兩交叉線路、供兩線路車輛實現(xiàn)轉換方向的連接道路，長度較短，一般有一個入口和一個出口，線形變化較大且常有縱坡和小半徑的轉彎，通行能力較正常路段稍低。

4、高速公路交織區(qū)通行能力

7/4/202328正線正線正線正線匝道匝道匝道匝道匝道7/4/202329匝道匝道匝道匝道正線正線正線7/4/2023305、高速公路匝道通行能力

匝道的形式、類型與基本參數(shù)

匝道基本形式：右轉匝道與左轉匝道；匝道特殊形式：定向匝道和對角線匝道，單向單匝道和單向雙匝道，亦有采用雙向雙匝道的形式?；緟?shù)：匝道車輛的運行特征：有出入口車輛的運行及在匝道上的運行，包括分流運行、合流運行與交織運行，亦有加速運行與減速運行，上坡、下坡，小曲線甚至反向曲線的運行，匝道上車輛行駛狀況比較復雜。匝道通行能力計算的主要參數(shù)有：自由流速度FV、按匝道轉彎半徑計算的行車速度FV0、大車混入率修正值CH。7/4/202331自由流速度

實際條件下，自由流速度FV的可按下式計算：

FV0—按匝道轉彎半徑計算的行車速度（km/h）；

FFVW—行車寬度修正系數(shù)（km/h）；

FFVV—視距修正系數(shù)（km/h）；

FFVSL—縱坡修正系數(shù)（km/h）；

FFVS—分隔帶修正系數(shù)（km/h）；

FFVUD—駛入道路修正系數(shù)（km/h）。5、高速公路匝道通行能力

7/4/202332按匝道轉彎半徑計算的行車速度FV0

利用線性設計的基本公式：

R—匝道最小曲率半徑（m）；

i—匝道最大超高橫坡度（%）；

μ—最大側向力系數(shù)，一般采用0.12。5、高速公路匝道通行能力

7/4/202333大車混入率修正值CH

大車混入率修正值算式：

P2、P3—大中型車及特大型車所占比重（％）；

E2、E3—大中型車與特大型車的換算系數(shù)，見P101，換算方法為：

Q—標準小汽車交通量；Q1—小汽車交通量；

Q2—大中型車交通量；Q1—特大型車交通量5、高速公路匝道通行能力

7/4/202334匝道通行能力計算

匝道通行能力定義為在一定道路交通狀態(tài)、環(huán)境和良好氣候條件下，單位時間內，匝道的一條行車道上能夠通過的最大車輛數(shù)以pcu/h計，一般影響通行能力的因素很多，但就匝道而言，其長度較短絕大部分均為單向單車道，其影響的主要因素為車道寬度和車輛組成，至于半徑、縱坡的影響已在速度方面考慮。5、高速公路匝道通行能力

7/4/202335匝道通行能力計算：

式中：C—匝道一條車道實際通行能力（輛/h）；

C0—基本通行能力（輛/h）；

CW—匝道斷面總寬度修正系數(shù)；

CH—大車混入率修正系數(shù)。各參數(shù)的具體值可查閱有關表格。

5、高速公路匝道通行能力

7/4/202336匝道服務水平

服務水平評價的因素很多，一般均選用對本設施影響最大的幾項因素作為服務水平等級劃分的指標，對匝道通行能力的服務水平國內均選用飽和度與車流密度作為基本依據(jù)，并劃分為以下四個等級的服務等級：服務水平等級飽和度DS(Q/C)通行能力C0（輛/h）一<0.20對于特定匝道可查“不同速度、坡度下匝道的基本通行能力C0值”并乘以飽和度即得二0.20－0.50三0.50－0.80四0.80－1.05、高速公路匝道通行能力

7/4/2023376高速公路與匝道連接處通行能力

概述

由于高速公路與匝道連接處產(chǎn)生的分流與合流運行，車輛進出匝道與高速公路需要相互間協(xié)調配合，必然要影響運行車速和交通安全。而連接處為匝道的重要組成部分，它的通行能力決定了匝道和高速公路進出口的通行能力，是一個關鍵部位。一般稱匝道與高速公路連接處的通行能力，是高速公路分、合流點處導引與疏通交通流的能力，它關系到高速公路外側車道與進出口的正常運行。7/4/202338分、合流點車流運行特征

在分流點處，車輛分離運行，會影響到高速公路上的車流正常運行。車輛分流過程中，首先是轉移車道的過程，在車輛分流區(qū)范圍內，離開原車道的車輛必須逐步從內側車道向外側車道移動。據(jù)大量的觀測分析，隨距離分流點的接近而轉換車道的比重大大增加，由于分離運行對最右側車道正常交通流產(chǎn)生很大的影響，故分流點的交通運行必須考慮上游單向的總交通量，與最右側車道交通流之間的關系及相互影響。6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202339分、合流點車流運行特征

合流車輛絕大部分匯合于主線右側車道，故右側車道受影響最大，經(jīng)過右側車道逐步移換到速度較快的中間或內側車道，在合流區(qū)范圍內，留在最右側車道的車輛逐步減少。6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202340分合流點通行能力的相關因素分析：

根據(jù)國內外理論分析與實際觀測主要相關因素為：匝道交通量Qr，駛入匝道上游主路單向交通量，主路單向最大交通量Qf，與相鄰上、下游匝道的距離Du、Dd，相鄰上游、下游匝道的交通量Qu、Qd，及匝道的形式。一般分析計算連接處通行能力時，要分析三個關鍵交通量：匯合交通量Qm、分離交通量Qd、主線交通量Qf等因素。根據(jù)匝道形式，共有11種計算圖式。6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202341通行能力計算圖式四車道高速公路單車道駛入圖式

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202342通行能力計算圖式計算式：四車道高速公路單車道駛入匝道，有或無加減速車道。僅用于上游610m內無相鄰駛入匝道。使用范圍：=360~3100veh/h

=50~1300veh/h

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202343四車道高速公路單車道駛出圖式

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202344四車道高速公路單車道駛出圖式計算式：四車道高速公路單車道駛出匝道，有或無加減速車道。僅用于上游980m內無相鄰駛入匝道。使用范圍：=360~3800veh/h=50~1400veh/h

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202345四車道高速公路上游有相鄰單車道駛入匝道的駛入單車道圖式

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202346四車道高速公路上游有相鄰單車道駛入匝道的駛入單車道圖式

計算式：當Du≤120m或Vu≥900veh/h，計算結果不精確使用范圍：

＝720~3300veh/h，＝90~1400veh/h

＝90~900veh/h，＝120~610m6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202347四車道高速公路上游有相鄰單車道駛入匝道的駛出單車道圖式

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202348四車道高速公路上游有相鄰單車道駛入匝道的駛入單車道圖式四車道高速公路單車道駛出匝道其上游980m內有相鄰駛入匝道，該駛出匝道有或無減速車道。使用范圍：

＝65~3800veh/h，＝50~1450veh/h

＝50~810veh/h，＝210~980m6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202349六車道高速公路單車道駛入圖式

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202350六車道高速公路單車道駛入圖式計算式：上游有相鄰駛入匝道六車道高速公路上單車道駛入匝道，有或無加速車道。使用范圍：＝1620~4900veh/h，＝90~1350veh/h

＝90~1260veh/h，＝150~300m6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202351六車道高速公路單車道駛出圖式

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202352六車道高速公路單車道駛出圖式計算式：六車道高速公路單車道駛出匝道，上游有或無駛入匝道，該駛出匝道有或無減速車道。如果上游1700m內無相鄰駛入匝道使用65.5Vu/Du＝2。使用范圍：＝1000~5600veh/h，＝20~1620veh/h

＝45~1100veh/h，＝280~1700m6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202353六車道高速公路雙車道駛出匝道圖式

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202354六車道高速公路雙車道駛出匝道圖式計算式：六車道高速公路至少具有210m長減速車道的雙車道駛入匝道。使用范圍：＝1900~5400veh/h，＝1000~2700veh/h

匯合交通量Vm和分離交通量Vd的計算式：

Vm＝V1+VrVd＝V1

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202355六車道高速公路雙車道駛入匝道圖式

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202356六車道高速公路雙車道駛入匝道圖式計算式：六車道高速公路至少具有240m長減速車道的雙車道駛入匝道。使用范圍：＝540~2700veh/h，＝1000~2700veh/h

6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202357車道分布、車輛換算與服務水平分析車道分布與車輛換算大型車在最右側車道上交通量占單向車行道上總交通量的百分率與主線單向交通量的關系是計算最右側車道小客車當量交通量的重要關系之一。公關組得出的關系如圖所示。大中型與特大型車換算為小型車，大中型車的折算系數(shù)為1.5，特大型車為3.0。由于特大型車比重較小，有時均以大中型車進行換算，換算系數(shù)仍為1.5。6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202358大型車在最右側車道上分布與主線單向交通總量的關系如圖：6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/202359服務水平分析分合流點服務水平主要根據(jù)Qm、Qd與Qf三個檢驗點交通量的大小來確定分、合流點的服務水平。三個檢測點服務水平劃分標準見表5-34。6高速公路與匝道連接處通行能力

7/4/2023607信號交叉口通行能力主要介紹《城市道路設計規(guī)范》推薦的方法：在交叉口的信號燈控制采用如下規(guī)則時，采用該方法進行通行能力的計算：綠燈亮時，允許各流向的車輛駛入交叉口。紅燈亮時，只允許右轉車輛沿右轉專用車道駛入，但不得影響橫向道路上直行車輛的正常行駛。黃燈亮時，已越過停車線的車輛繼續(xù)通過交叉口，沒越過停車線的車輛應在停車線后面等候綠燈。7/4/202361此方法是指已知交叉口處的車道使用規(guī)定、信號相位、周期及配時等情況下，以交叉口進口道處的停車線作為基準面，凡是通過了停車線斷面的車輛就被認為已通過了交叉口，據(jù)此計算每小時通過停車線斷面不同行駛方向車道上的最大車輛數(shù)，以此作為該進口道的通行能力。各車道設計通行能力之和即為進口道設計通行能力，各進口道設計通行能力之和即為交叉口的設計通行能力。

7信號交叉口通行能力7/4/202362下面以十字形交叉口為例，介紹此計算方法。①停車線斷面一條直行車