第五章通行能力调查.ppt

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1、第五章 通行能力调查,第一节 概 述,一、通行能力的慨念道路通行能力是指在一定的道路、交通、环境条件下，道路上某一断面在单位时间内能通过的最大车辆数，其单位通常为辆h。道路通行能力是道路的一种性能，是度量道路疏导车辆能力的物理量。道路通行能力又是道路的一项重要指标，是道路规划设计必需的基础数据，同时也是交通管理的具体指标，,道路条件是指道路的几何线形组成，如车道宽度、侧向净空、附加车道、道路线形、视距、路面性质和状况、坡度以及沿线的街道化程度等。交通条件是指交通流中的车辆组成、车道分布、交通量的变化、交通管理及交通控制等。,按交通流运行状况的特征，道路通行能力可分为四类情况：1路段的通行能力(

2、连续车流)：2信号交叉口的通行能力(间断车流)；3匝道的通行能力(分流、合流)；4交织路段的通行能力。,在进行路段通行能力调查时，应把调查地点选在其上的瓶领路段(道路爬坡、狭窄地段等)处。要确定合流区间的通行能力，首先必须要把探明阻塞发生的原因作为交通调查的对象。探明阻塞发生的原因和最大交通量的调查应看作是对交通流进行客观记述的综合的交通调查。,二、调查的必要性,1要了解目前发生拥挤和阻塞的道路、交叉口，研究发生阻塞的原因并分析各种不同条件对阻塞所产生的影响时；2对特定的道路或交叉口拟进行交通设施或交通运营管理的改造、以及对所做的工作进行前后效果对比时；3对现有道路网交通状况进行综合评价时；完

3、善和建立信号标志为拟建的交通设施和交通管理提供基础资料，检验新建和改建造路及交通设施与交通需求是否适应时。,三、调查注意事项,1 调查的地点一般应选在交通量大、易于发生拥挤阻塞的地方。例如道路上的瓶颈、爬坡路段。城市道路的主要交叉口，道路合流区间等；2调查的时间应选在可能发生拥挤阻塞的日期和时刻。通常调查在晴天时进行，观测的时间一般要持续lh；3当交通条件发生变化时，还应延长观测时间。例如对那些阻塞持续时间较长、处于饱和状态的车流在阻塞持续时间内要连续观测。同时还要根据交通变化条件分别予以分桥才能达到观测的目的。如果阻塞持续的时间较短，可以任意选择调查日期，但累计调查时间应大于比，还要注意每次

4、调查发生阻塞时的交通条件应基本相同；4为了解阻塞的动态情况或分析阻塞前后交通流的各种特性，需要把观测时间分为若干时段加以处理。,第二节 调查方法,一、连续通行路段的调查(1)交通量；(2)车速；(3)车流密度；(4)车头时距；(5)车头间距；(6)车道利用率(7)超车次数。,1车头时距的观测,调查地点应选在平直路段而且不受交叉口停车、加减速、车辆换道及行人过街等的影响。调查的车流应是连续行驶的车队。当车队中混有各种车型时，应分别调查各种车型的车头时距。用人工测定，由二人配合进行，先在测量地点预先做好前后相距1520m二个断面的标志。一人用秒表读连续车流中的首车经过此二断面的时间以求得该车队的地

5、点车速。然后，他连续读其余各车辆经过第二断面的时间和车型，另一人专门负责记录。,2车头间距的观测,在高处进行摄影观测时，要预先在路面上按一定距离间隔设置标记(例如粘贴白色纸带)，供分析时量测距离用。有时亦可通过量测现场实物来决定距离(如车道线虚线、护栏柱或电杆的间距等)。观测时摄象机的位置越高越好，最好高于三层楼房，其画面速度应视现场车辆行驶速度和摄象范围大小决定。对于市区道路一般取4画面s；对于高速公路要取8画面s。通常使用16mm录象带，如欲提高观测精度则需用35mm录象带。,3车道利用率的观测,车道利用率是指一个车道的交通量与全部车道交通量的比率。观测者只需分别测出每一车道的交通量即可算

6、出。,4超车次数的观测,分别在调查区间的前后断面记录每辆车的通过时间与车牌号，对照两断面的记录，再根据车辆的通过顺序即可求得超车次数。另外，还可从高处直接观测一定路段内的超车次数。,5公共汽车停靠站的通行能力调查,公共汽车停靠站的运行能力对于公交车辆专用车道及单向一车道的道路影响很大。有些道路尽管在正常路段的通行能力较大，但由于受停靠站的限制，仍然可能出现交通阻塞现象因此有必要确定它对道路通行能力的影响。,公交线路实际通行能力的计算 无交通信号引起延迟时的情况N每小时每个站点通过的最大公交车辆数；R折减系数，用于补偿车辆逗留及到达的变化，一般取0.633；h在公交停车站点车辆的最小车头时距，s

7、;D一辆公共汽车占用停车站的总时间，stc相继公交车辆之间的净时距(车辆开关门时间约45s：计入tc内)。,考虑到车辆和乘客上下车的方式不尽相同，N的计算公式也不同：,只有上车乘客时：hbB十tc只有下车乘客时：haA十tc双门都有上下乘客时：haA+bB十tc单门上下乘客时：h1.2(Aa+bB)十tc,A在客运高峰15min内统计的每车平均下车人数；a每位乘客下车平均所用的时间，sB一在客运高峰15min内统计的每车平均上车人数；b每位乘客上车平均所用的时间，s。*国内a,b通常均取15s。,受交通信号约束时的情况,g每个信号灯周期的绿灯时间(包接黄灯时间)，sC信号灯周期时长,为了计算公

8、交停靠站点的通行能力以及对它的影响确定合理的修正系数，通常应调查以下情况：(1)停靠站的长度和同一时间可停靠的车辆数；(2)相应于各种候车人数时不同大小公共汽车的停靠时间；(3)相继公交车辆进出站的最短时间间隔；,二、信号交叉口的调查,通过停车线进入交叉口的车辆数与待行车队的长短无关，而与交叉口处的道路、交通条件以及入口的信号显示情况有关。通行能力一般由各入口引道决定，在交叉口的几何构造、交通条件一定的前提下，有时也可以认为是一个绿灯小时可能通过的车辆数。但应区别于通常说的每绿灯小时通行能力。信号交叉口某一入口的通行能力应等于每绿灯小时通行能力乘以绿信比。,国内常用的有停车线法、冲突点法，此外

9、还有时差放行法。时差放行法主要用于左转车流量大的信号交叉口各向停车线位置的协调设计，,1停车线法调查,停车线法的基本思路是以车辆通过停车线作为通过路口，将饱和通行能力经修正后得到设计通行能力。所以调查主要集中在对通过某一信号交叉口进口道的饱和车流进行观测和分析上。所谓饱和流量是指在一次绿灯时间内，进口引道上车队能连续通过停车线的最大流量。,观测地点：选择有两条或两条以上入口车道、交通流量大、右转、直行、左转有明确分工的交叉口进口引道。观测的内容与方法：(1)调查交叉口的几何组成，各进口引车道数、停车线位置及各车道功能划分情况；(2)观测信号灯周期时长及各相位时长将(l)、(2)项内容填入交叉口

10、状况调查记录表，见表51。(3)观测交叉口高峰小时交通流量流向分布，并将结果填入交叉口状况调查统计表，见表52。(4)饱和流量的测定(参见表59),方法一：统引定周期交叉口进口引道的饱和流量 在绿灯和黄灯期间，以每6s为一观测单元，记录这些间隔时间内饱和车流通过的车型、车辆数和方向，最后一个间隔一般都小于6s，因此要列出最后间隔的时间、通过的车辆数和车型。方法二：非定周期饱和流量的观测 将每周期分为三个时间间隔，第一间隔为绿灯最初的10秒，第二间隔为10秒以后余下的绿灯时间，第三间隔为黄灯时间。测量各个间隔饱和连续车流通过停车线的车辆数，然后计算饱和流量。,方法三：用测量车头时距的方法计算饱和

11、流量观测饱和车流各车辆经过进口引道停车线的时间、车型、色灯交换时间。用以上一方法观测时，要看准车队最前面的第35辆车，待它们通过停车线时再开始统计经过的时间与车辆数。在黄灯即将显示的的适当时刻(原待行车队最后一辆车通过停车线的时刻前后)，要盯住车队最后一辆车，在其通过停车线的时刻即结束观测。之所以来用这种观测方法，是因为假定饱和流按一定流率(单位时间内分流的车辆数)行驶，从第35辆车开始计算是为了消除由于起动延误带来的时间和统计车辆数的误差，参见图510。对右转车，则以连续运行车流不少于5辆作为统计对象为宜。,方法四：摄影观测,前三种方法均为人工观测，还可以用摄影方法观测饱和流的分流车辆数和车

12、头时距。观测者应于高处以1一4画面s的速度拍摄自交叉口入口引道停车线前10s到出口这一区间内车流的动向及信号显示。为便于分析，要把观测的时间、地点、天气、画面速度等详细填写记录并输入录象带的前端。信号显示时，可直接拍摄信号灯并配以明显的标志。分析照片要判明距离，拷贝上交通调查用的过滤核对线即为决定距离的基准线。,2冲突点法调查,冲突点法的基本思想是以车辆通过“冲突点”作为通过路口。所谓冲突点是指本向直行车(右转车)相对向左转车在同一绿灯时间内交错通过，此两向车流轨线的交会点。该算法所得的饱和通行能力是以车辆通过冲突点的各平均饱和车头时距为基础的，因而此时的调查内容除与前还有不少相似之处以外，还

13、要着重观测在冲突点车辆穿插流动的规律。研究表明，若直行车流车辆到达分布属泊松分布时直行车流中出现的可供左转车穿越的空档分布符合负指数分布。观测地点：同前。,观测的内容与方法：,(1）一(3)项同前；(4)调查冲突点的位置；观测本向直行车与对向左转车的行驶轨线，定出冲突点位置并在实地做好标记。量取本向直行车及对向左转车自停车线至冲突点的行驶轨线长度见图52。L1为直行车自停车线到冲突点直线长;L2为对向左转车自停车线到冲突点轨线长。(5)观测绿灯启亮后，对向左转头车到冲突点的时间或本向直行头车到冲突点的时间(比较哪一方向先到冲交点，就测先到方向的时间)；(6)观测绿灯初期与绿灯中期对向左转车各自

14、的流量数；(7)观测黄灯亮后，对向左转车通过交叉口的车辆数；(8)观测本向直行车道(或合用车道)的周期流量；(9)观测各类车辆连续通过冲突点的临界车头时距；(10)观测车辆中可穿越空档及不饱和周期中出现的可穿越空档的次数。,可穿越空档：,是指交叉口上对向左转车辆穿越直行车流最小空档或直行车辆穿越对向左转车流中的最小空档。由于左转车辆通常所占比例较少，所以只讨论穿越直行车流的最小空档。观测可分解为三个步骤，见图53。(1)测量直行车1到达冲突点的时间t1及车型；(2)测量对向左转车2紧接着到冲突点的时间t2及车型；(3)测量左转车后的直行车3紧接着到冲突点的时间t3及车型。穿越空档的前半部分简称

15、前挡，以 表示；后半部分则称后档以 表示，则有,空档的总时长,可是在实测中很难得到直行车左转穿越车直行车紧接着经过冲突点的样本，因此可分别测得 与，然后迭加得到 值。,三、环行交叉口的调查,环行交叉口是自行调节交通的交叉口。进入交叉口的所有车辆都以同一方向绕中心岛行进，变车流的交叉为合流、交织分流。它的功能介于平面交叉与立体交叉之间。国内城市中有一定数量的这类交叉口，研究它的通行能力有现实意义。但是迄今尚未有成熟的理论计算公式可循，往往凭经验估计或参考国外类似情况处理。环行交叉口的通行能力受多种因素影响，既与它的各要素的几何尺寸、相交道路的交角有关，又与交通组成流量流向的分布有关。,第一种是专

16、门组织一批汽车按一定速度、一定流向进出交叉口使其达到饱和，同时进行观测。这一方式的主要缺点在于需要调动大量汽车、大量人力，耗用许多汽油且难于组织实施，此外，行驶路线和运行状况也不同于原交叉口的实际情况，存在着一定程度的失真，所以用得不多。第二种方式是阻车观测，它利用原有钱路上的车辆，使其在一段较短时间内暂停通行，当各进口引道上积累了一定数量的车辆之后再开始放行，于是便可使环行交叉口在一个短时间内处于饱和状态。第二种方式的实施尽管也有不少困难，尤其是如果准备不充分又缺乏经验时，可能会造成短时间的阻塞，影响正常交通。国内几个城市的阻车试验表明：事先做好充分的准备，选择适当的阻车时间，适当缩短阻车持

17、续时间，仔细分析可能发生的阻塞情况并准备好相应的疏导方案，那么采用阻车观测较为方便而且观测结果的真实性也较强。,1调查项目：(1)环行交叉口的几何尺寸，确定它的交织段长、交织角及进口道宽度等，见图54(2)非机动车及行人交通状况；(3)高峰小时路口交通流量、流向分布；(4)高峰时段环内车速的观测；(5)环道饱和车流的观测(阻车试验)。,2阻车试验,1)阻车试验的准备工作阻车观测的进备工作包括人员组织、仪器仪表及技术工作准备。此项工作一般应由城市交通管理部门、市政管理(研究)单位会同有关院校、研究所共同组织人员进行。对所有参加人员要进行关于观测的意义、方法、注意事项和应急措施的讲解，甚至进行必要

18、的培训，要求分工明确，各司其责。对观测用仪器、仪表和工具也要认真检查，保证使用可靠、有一定的精度。对技术方案要反复推敲，应预计可能发生的各种情况并准备相应的处理办法。各种记录表应事先备好，要求观测人员认真填写。,2)阻车时间和阻车持续时间的选择,阻车的目的旨在形成通过交叉口的饱和车流。一般来说，选在高峰时间易于实现，但高峰时间对客运工作影响大，应尽量避开。最好选在机动车高峰过后仍有较大交通量时，阻车持续时间应适当缩短，视累积车辆达到需要车辆数即可放行。例如武汉市1985年11月16日对武圣路环行交叉口的阻车试验，阻车开始时间为上午10时25分，持续时间西进口5min，东、南、北三进口仅3min

19、。南京市1987年12月17日对鼓楼环交口的阻车试验，阻车开始时间为上午9时整，持续时间10min。各进口引道阻车时间可以相同，也可以不同，但放行时间应一致。,3)观测记录,(1)以5min为统计单位记录机动车流量见表53，记录非机动车流量见表54。(2)记录机动车通过环行交叉口的平均速度见表55。,四、合流区间的调查,合流区间通行能力的调查一般是通过对阻塞时的交通情况进行多方面的观测、分析来探讨阻塞发生的原因和推算题行能力，而对于复杂的合流现象也常有用模拟演示来研究的，此时的交通调查的主要工作是获取建立模拟模型的基本资料，为分析和计算提供数据。为了分析的需要，有时要把合流区间全部车辆的运行情

20、况拍摄下来，往往要使用23台摄象机且各自的摄象区要互相搭接。有时也采取同时拍摄整个合流区间的办法，要求对行驶车辆逐个追踪并能绘制时间一距离曲线图。画面速度可根据分析项目、时间及经费设备来决定，通常取18画面s。对于加、减速等特殊项目，画面速度可进一步加快。,第三节 资料整理与分析,通行能力调查主要是：1试图获得在不同调查地点不同交通情况下的各类车型的车头时距以直接推算通行能力。2在交通流较稳定时，交通量与其它交通参数关系比较密切可以反映某些重要的规律，,(1)计算各种车型的平均车头时距,将同类车辆的车头时距整理在一起，用统计方法剔除异常数据车头时距的最大和最小值。如置信水平为95，则车头时距h

21、的取值应在h的平均之间(N为观测总次数，S为标本标准差，t0.025为自由度为(N1)、置信水平为95%时的 分布的统计量)，然后算出各类车型的平均车头时距。,(2)计算车辆换算系数,实际车流大都是混合车流，大致可分为大型车(通道、拖挂车)、中型车(普通汽车)和小型车(小汽车)三类。若以小汽车为标淮车，则须将大、中型车换算为当量小汽车，车辆换算系数的计算公式为：,一、连续通行路段,主要介绍交通量与其它交通参数之间的相关分析。作为与交通量对比的参数有平均车速、平均密度、车头时距和超车次数等，从它们的相关关系可以定量地求得它们之间的变化关系。分析的基本工作是绘制时距图(时间一距离曲线图)。按照每幅

22、面面(即每个读取时间)，确定路上纵方向各车的位置并将它们表示在时间一距离坐标系上。本法也可用于详细分析交叉口、合流区间等的交通情况。,图55表示一段城市街道干线两个信号交叉口之间的车流轨线。图上各曲线与水平线交点的间隔表示相应位置的车头时距；各曲线与各垂线的交点数即表示相应时间的交通量；而各曲线与各垂线交点的间隔表示相应时间的车头间距；距离间的交点数即表示该时刻的车辆数；曲线的斜率则表示车速。以这种分析为目的的录象范图，一台摄象机最多可能摄取150m左右。,利用时距图及下列各式即可求得交通量、车流的平均密度和速度。,图56为计算示例图，由图可知：L=150m；T=20s；730m；98.4s，

23、则,整个观测时间通取1一10min，当观测区间较短时，交通量可以取用观测区间内一个断面的直接测定值(如图56中断面AA,naa=5辆20s=900辆h)；当观测区间较长，也可取用几个断面交通量的平均值。,1)车头时距与速度差的关系,根据不同车型测得某断面前后两车的速度差即可绘制速度差一车头时距关系曲线见图57。由图可以把车流分为自由流与约束流两类，还可确定受前车影响的车头时距临界值。在求得临界值以内的车头时距占所有车头时距的比例后，就可以评价交通流受约束的程度并以此作为推算通行能力的资料，,2)空间平均车速与交通量、交通密度的关系,连续通行路段某一断面上单位时间内的交通量与空间平均车速的关系当

24、交通量较小时呈直线关系；当交通量增大致使所有车辆呈未遂行驶状态，这时的交通流开始紊乱，车速急剧下降。对应于这种状态下的交通流可视为通行能力。,随着密度的增加平均车速不断下降通常认为在通行能力附近，曲线将成为不连续形状,3)车头时距分布与交通量的关系,如图510所示，车头时距分布随交通量的不同有明显差异，因而根据不同交通量时的车头时距分布便可推算通行能力。当交通量较小时，各种车辆形成能够自由行驶的交通流，因而车头时距是随机的，并接近负指数分布曲线。随着交通量的增加，车辆之间相互干扰，车头时距的分散程度逐渐变小；当交通量进一步增加，车头时距变得几乎相等，全部车辆形成尾随行驶状态，由此特性，也可推算

25、通行能力。,4)交通量与超车次数的关系,在双车道道路上，随着交通量的增加超车会愈来愈困难，最后交通量达到某一数值时就完全无法超车，因此超车次数也可以用来作为衡量车辆行驶自由性的尺度，亦可作为推算通行能力的一种资料。图511分别表示不同车型车辆的超车次数与交通量的关系图。它是在日本东名高速公路某段241km区间观测记录的散点图。,5)根据交通流的稳定性分析交通密度与车速的关系,当交通量增加，平均车速便呈直线下降，越接近通行能力下降越厉害，此时交通流呈不稳定状态。这种现象可以用密度与平均车速的时间系列关系图表示。图中，密度为横坐标，平均车速为纵坐标。按时间顺序把每隔1min的密度与相应平均车速形成

26、的点连接起来，从中可以看到密度大于某一数值时，车速就失去稳定性，车速的变化变得十分剧烈，以此密度为界线可以清楚地区分稳定流和不稳定流，它对应的交通量即为通行能力。,二、平面交又口,1人工观测饱和流分流车辆数的情况 在信号显示周期内分流的车辆始终饱和时，可根据各周期的观测资料按下式计算入口车道每绿灯小时的通行能力N：,2饱和流率,饱和时间系指绿灯启亮后，饱和车流通过停车线的总时间。若它等于绿灯时间则称为全饱和周期；饱和时间小于绿灯时间为非全饱和周期。当饱和时间少于10s时，在计算饱和流量时应予排除。,例如在表56中打者表示饱和时间少于10s；饱和时间这一列标有“一者表示其小于绿灯时间，此时第(3

27、)列为零。x2=中间间隔的饱和车辆数；X4=饱和时间(s)；N4=记录饱和时间的周期数。如表中的数字得：饱和流量：若所记录车流为混合车流，则须按其组成折算为当量小汽车(P.c.u.)，再计算饱和流量。,3观测饱和流中车头时距的情况,绿灯信号时，饱和流开始分流，各车道最前面的第一辆车开始顺次经过停车线，测记各车头时距，并计算各周期各类型车的平均值。须注意在整理中以每周期第四辆车以后计算各饱和车流中车辆间的车头时距及车头时距平均值，用3600s除以平均车头时距即得饱和流量。例521 某交叉口人口引道饱和车流观测数据如表57所示：根据上表计算加权平均车头时距：,4阻车观察结果,三、合流区间,合流区间

28、通行能力推算过程的主要工作是先绘制时距图，在图上找出各交通因素，然后再按本节提出的几项内容进行分析。,1合流区前后各车道的利用率,这里所指的车道利用率是指合流前(匝道口)与合流后(车道宽度渐变路段的终点)两个断面上各车道单位时间内通行的车辆数与干道交通量之比。借助于车道利用率可以判断干线行驶车辆受合流车影响的程度可以探索究竟在合流区间的哪个位置上交通流受到约束。一般绘图时，纵坐标为相对于干线交通量的车道利用率()，横坐标为匝道口前(或合流后)5min内的交通量(辆5min)，在图上可分别绘制合流车与连续通行路段的关系曲线进行比较。详见图5l 4。,2合流前及合流处合流车与干线车的车速分布,这一

29、分析类似于绘制各种(干线内侧、外侧车道、交通岛端部合流车、合流区间的合流车等)车流的车速累计分布图，如图515。由此进行比较，分析合流车与干线行驶车的相互影响。当干线上各车道的车速与来自匝道上的合流车车速相近时，可以认为此时的交通状况与通行能力相一致，亦可以此推算通行能力。,3干线上行驶车辆的车道变更分布,干线外侧车道上行驶的车辆有在合流区间附近变更车道的情况。因此可以以合流处交通岛的端部为基准，纵坐标为变更的百分率，横坐标为至端部的距离，绘出车道变更起点和终点的柱状图，如图516。图中显示出车道变更后的分布情况。由此分析，同样可以探索在合流区间的哪个位置上干线交通受到约束。,4合流点处合流车

30、前后车头时距与合流位置的关系,有时也需要研究合流车与其前后干线上行驶车辆的车头时距与合流位置的关系。这时除分别绘制合流前与合流后的车头时距与合流位置的分布图，还要绘制合流位置的累计分布图，并找出第85、50、15位的合流位置，由此可求得不同合流位置处的不同临界车头时距特征值以此推算合流处的通行能力。详见图517。,5合流点处合流车与其前后干线上行驶车辆的速度差与车头时距的关系,当合流车在干线行驶车辆的间隔(空档)中汇流时，相应于前、后车和合流车车头时距的合流车速以及合流车车头时距与其前后车速度差的关系，也可作为模拟合流条件以求合流处的通行能力。,在分析时，可分别绘制速度差一车头时距的分布图以及

31、车头时距的分类曲线和累计曲线图，并找出其出现最大百分数的车头时距和第85、50及15位的车头时距。绘制和分析时应将合流车与其前、后干线车的分布图分别绘出。详见图518。,6车头间隔利用图,干线车辆的车头时距长短不一，足够长者可被合流车所利用，并汇入车队随同行驶；短者则不能被利用。能否被利用的时距分布情况，可借助于干线车头间隔利用图判别。由图中可找到最易改合流车利用的时距以及最不易被利用的时距以及能或不能被利用的临界车头时距。详见图519。,7一个车头时距内合流车辆数与该车头时距大小的关系,一个车头时距内允许连续插入的可能车辆数，随车头时距的增大而增大。为具体分析应绘制干线上车辆的车头时距(在合流处)与连续插入的合流车辆数的分布曲线，并求出其方程以便定量地确定二者之间的义系。详见图520。,8交通量与密度的关系,求得合流区间单位时间存在的车辆数(密度)和交通量(驶出交通量)，并进一步计算运行时间及研究其间的关系，对宏观地推算合流区间的通行能力起着重要的作用。通常可绘制交通量(辆5min)一平均存在车辆数关系图以及平均运行时间一平均存在车辆数关系图，然后分析其相互关系，并注意观察与通行能力相当的交通状况。详见图521。,连续通行路段路况调查和饱和流测定记录格式参见表58和表59。,