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1、第四章 高速公路路段通行能力分析,一、概述二、实际运行状况通行能力分析三、规划和设计阶段通行能力分析四、计算示例,第一节 概 述,一、研究目的和意义 高速公路是在设计年限内能适应年平均昼夜交通量2500055000 pcu/d 的高等级公路。高速公路一般符合下列4个条件：1、只供汽车高速行驶；2、设有多车道、中央分隔带，将往返交通完全隔开；3、设有平面、立体交叉口；4、全线封闭，出入口控制，只准汽车在规定的一些立体交叉口进出公路。,通行能力分析的作用：确定新建或扩建交通设施的车道宽和车道数，评价交通设施改建后的运行特性和服务水平，确定需要改造的交通设施和道路。,二、高速公路基本路段 高速公路分
2、为基本路段、交织区和匝道（包括匝道连接点）三个部分，其中高速公路基本路段是指不受匝道附近的合流、分流以及交织流影响的高速公路路段，是高速公路系统的重要组成部分。,1.基本路段的标准条件 设计速度 120km/h 地形 平原微丘 路面宽度 27.5m 左侧路缘带宽度 0.75m 右侧路肩宽度 2.75 行政等级 干线公路 平整度 对速度无影响 交通秩序和交通管理 好,2.标准化交通条件（理想条件）通常以车头时距作为基础来计算流量的：(4-1)式中,F 流率（veh/h/ln或veh/h）Hav 平均车头时距（s/veh）在实测交通流中可以观测到4种车头时距，即：PP：小客车跟随小客车；PT:小客
3、车跟随大客车；TP:大客车跟随小客车；TT:大客车跟随大客车。,标准化交通流的计算，可利用小客车的速度作为车流速度，用车辆折算系数计算某时间间隔内的标准车数量：PC PCEiNi 车流密度：Dp=Fp/SpFp标准车流率（pcu/h/ln 或 pcu/h）Sp小客车平均速度（km/h）Dp车流密度（pcu/km/ln）,第二节 实际运行状况通行能力分析,一、基础数据调查与分析1.调查地点选择高速公路基本路段的数据采集点可分为三类：（1）理想条件的路段。选择的主要标准是高速公路的横断面形式和交通组成。（2）通行能力修正路段。主要考虑的影响因素包括行车道宽度、自由流速度和交通组成。（3）修正方法的
4、验证路段,注意事项：1、为了进行观测路段平均速度，所选观测路段不宜短于2km。2、观测点的位置应避免选在有车辆进出的地方，以保证交通流数据的正常。3、由于观测仪器对驾驶员的正常驾驶也会造成影响，所以仪器的安放问题在观测点选择时应该一并考虑。,4、总而言之，所选观测点的交通流是正常流，其性质不应被外界所干扰（或少干扰）。5、观测地点应在平坡直线路段，远离匝道和交叉口，并不受交叉口停车、车辆加减速、换车道的影响，所选的观测点应在图4-2 标示的区间外。,图4-2 高速公路匝道及交织区示意图,2.观测方法单面观测法区段观测法,3.数据样本要求需要观测的车速样本量由式（2-1）估算：计算观测车速样本数
5、量标准差，两车道 8.5 km/h，四车道取 6.8 km/h,六车道取5.2 km/h;（双方向）E计算车速允许误差，取决于平均车速的精度要求，一般为1.52km/h。c满足期望置信水平对应的常数，表4-3,4.资料和整理和分析（1）断面观测数据处理方法 单车信息：包括车辆通过的车道号、通过时间、车头时距、地点速度、车型、轴数和各轴间的轴距。统计速度信息：地点速度，自由流车辆和全部车辆的速度分布，自由流车辆是指车头时距大于8 s的车辆。,Vi时间平均速度（km/h）VS 区间平均速（km/h）,统计流量信息：统计各时间段内各车型的数量、平均速度、平均密度，用于计算宏观车辆系数和建立交通流统计
6、分析模型。统计车头时距：从0200km/h将车辆速度按5km/h的步长划分为40个区间段，统计各速度区间内各车型的车头时距均值，用于车辆折算系数。（2）区间观测数据处理方法 验证修正系数的正确性。统计各车型的区间速度。,二、实际条件下通行能力的计算1.基本通行能力 又称理论通行能力，是指在一定时间段（取15min或1h）和理想的道路、交通及管制条件下，一条车道的一个断面所容许通过的最大持续交通流。(4-11),高速公路的基本通行能力 CB和设计速度高低有关系：,设计速度 120km/h 100km/h 80km/h 60km/h,基本路段的 CB2200pcu/h/ln2200pcu/h/ln
7、2000pcu/h/ln1800pcu/h/ln。,2.实际条件下的通行能力 C=CB fCW fSW fHV式中：C-实际条件下的通行能力（pcu/h）;CB-基本通行能力（pcu/h）;fCW-行车道宽度修正系数；fSW-侧向净空修正系数。fHV-交通组成修正系数。,3.影响高速公路CB的因素及其修正系数（1）行车道宽度对通行能力的修正系数当车道宽度达到某一数值时其通过量能达到理论上的最大值，当车道宽度小于该值时，则通行能力降低。P51 表4-4 高速公路行车道宽度 修正系数,（2）侧向净空影响包括左侧路缘带宽度和右侧路肩宽度的影响，当两者宽度小于某一数值时会使驾驶员感到不安全，从而降速、
8、偏离车道线、使旁侧车道利用率降低P51 表4-5 侧向净空的 修正系数,（3）交通组成对通行能力的修正系数大型车和中型车公式（2-6）,4、分析步骤（1）确定路段基本数据划分高速公路路段将高速公路沿其长度方向划分为具有相似特征的若干路段，然后分别对每个路段进行通行能力分析。每个分析路段的交通运行状况都不能受立交出入的影响，且整个分析路段的交通特征和车行道特征都必须是一致的。,记录和整理道路的几何特征参数总的地形类别 平原地形，丘陵地形，山岭地形，根据表4-1 平曲线半径和纵坡坡度（）来确定路段所属的地形类别。,确定设计小时交通量和车辆折算系数 DDHV=AADTHTFDDDHV单向设计小时交通
9、量（pcu/h）Directional design-hour volumeThe traffic volume for the design hour in the peak direction of flow,in vehicles per hour.AADT分析年份的平均日交通量（pcu/h）Annual average daily trafficThe total volume of traffic passing a point or segment of a highway facility in both directions for one year divided by th
10、e number of days in the year.,HTF小时交通系数，即设计小时交通量与年平均日交通量之比值（默认为0.09）Design-hour factor(K-factor)The proportion of the 24-h volume that occurs during the design hour.（HCM）D方向分布系数Directional splitThe directional distribution of hourly volume on a highway,expressed in percentages.,表4-5高速公路车辆折算系数,（2）.查出
11、（计算）各修正系数，计算实际通行能力CCB fHV fSW fCWfHVfSWfCW,（3）.确定区间速度、运行时间和服务水平等级LOS（4）.分析当地不同于理想的条件因素，调整和分析说明。,三、路段交通运行状况分析 主要是评价已有高速公路在特定的道路、交通条件下的通行能力和交通运行状况。1.交通流饱和度的确定不同方向 单车道 的流量Q,与通行能力C比值：Q/C,2.实际运行速度的确定 选择曲线交通流量Q 实际运行速度,3.路段服务水平衡量高速公路服务水平的主要指标:车流密度、平均运行速度、交通流状态（V/C比）和最大服务流MSV.,120 km/h100 km/h80 km/h60 km/h
12、,第三节 规划和设计阶段通行能力分析,目的是确定公路设施的几何线形，在设计、规划阶段，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、设置爬坡车道）对通行能力和运行特性的影响。资料仅有规划年的年平均日交通量（AADT）。,一、分析步骤1.路段基本资料（1）选定设计标准；（2）预测远景设计年限的年平均日交流量AADT；（3）定出交通特征，包括交通组成及驾驶员条件；（4）确定采用的服务水平及V/C的比值；（5）定出所有修正系数和车辆换算系数。,2.分析步骤（1）计算单向设计小时交通量DDHV DDH
13、V=AADTHTFD(4-14)（2）计算高速公路每一方向所需车道数 N交通工程手册：NDDHV/(CB(V/C)i fCW fSW fHV)教材：NDDHV/(SFLPHF)说明：考虑特定上坡路段的设计小时交通量超过其路段设计通行能力时，需考虑设置爬坡车道。还要进行运行分析一边对服务水平作出比较。,（3）预测特定条件下路段的通行能力 C=CB fCW fSW fHV主要是确定特定条件下的修正系数（4）评价交通运行状况,二、确定路段基本通行能力的分析方法 1.基于流量车道占用率模型的通行能力分析方法,以Greenshieds速度密度线性模型为基础：(4-18)(4-19)再对观测数据进行模型拟
14、合（回归分析）进行极大值求解，得到通行能力C,2.基于交通流统计分析模型的通行能力分析根据自由流速度进行分类速度密度散点进行曲线拟合/参数标定进一步的处理：内插、外推,3.基于突变理论的通行能力分析（课外阅读）,课堂阅读,第四节 计算示例,课后练习,习题 1、2,根据实际情况，确定各修正系数确定单向实际交通量（或指定的交通量）V，或定向设计小时交通量DDHV计算V/C 或 V/C DDHV/(CB fHV fSW fCW）确定对应的服务水平LOS分析说明（其他影响因素）,实际通行能力分析步骤：,设计阶段的服务水平分析时应用DDHV,所需资料：选定设计标准（各修正系数）远景设计年限的AADT交通组成确定设计采用的LOS以及（V/C）i计算分析确定各修正参数值DDHVAADTHTFD车道数 NDDHV/(CB(V/C)i fHV fSW fCW）分析、取整 分析说明（其他影响因素）,设计通行能力分析步骤：,双车道公路不考虑方向和车道数：CD CB(V/C)i fHV fDIR fCW fFRIC,公路设计采用的水平等级,高速公路各部分均采用二级服务水平；但在不得已的情况下，匝道主线连接处及交织区可降低要求采用三级服务水平；多车道公路路段在平原微丘地形采用二级服务水平，在重丘山岭地形采用三级服务水平；汽车双车道公路路段采用三级服务水平；混合交通的双车道公路采用三级服务水平。,
