第2章-双车道公路路段通行能力分析-第1章-通行能力分析绪论-通行能力分析教学.ppt

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,1,章 通行能力分析绪论,一、通行能力,二、服务水平,三、车型分类及车型折算系数,四、教学安排,学习意义,现代化的道路建设具有严密的管理程序，从,路网规划、道路建设项目可行性研究、,道路设计、,道路建设,、,道路施工管理,一直到工程交付使用后进行,建设项目后评价,这样一种全过程的一体化决策管理依据主要来于,交通需求预测,和,道路通行能力,分析,第一节 通行能力,一、基本概念,1,、道路通行能力定义,通行能力（,capacity,）,是指道路设施所能疏导交通流的能力。即在一定时段（通常取,15min,或,1h,）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。是道路负荷性能的一种量度，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）。,思考,：通行能力与交通量的联系与区别？,三、通行能力分类,基本通行能力,是指道路和交通都处于理想条件下，由技术性能相同的一种标准车，已最小的车头间距连续行驶的理想交通流。也称,理论通行能力,。,可能,通行能力,设计通行能力,四、通行能力分析的目的和作用,(,自学,),第二节 服务水平,一、服务水平的概念,服务水平,（,level,of,service,，,LOS,）,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。,二、服务交通量,服务交通量,（,service,flow,）,是指在通常的道路条件、交通和管制条件下，并保持规定的服务水平时，道路的某一断面或均匀路段在单位时间内所能通过的最,大,小时交通量。服务交通量规定了不同服务水平之间的流量界限。,三、评价指标,不同设施服务水平的评价指标（,P4,）表,1-1,四、服务水平分级,日本分为三个等级，美国定为六个等级,（,AF,）,高速公路的服务水平分级表,(P5),表,1-2,一级公路的服务水平分级表,(P6),表,1-3,双车道公路的服务水平分级表,(P6),表,1-4,二级 LOS（B、C级）,三级 LOS（D级）,第三节 车型分类及,车辆,折算系数,一、标准车型与车型分类,对于通行能力分析而言，车辆分类的,目的,就是把在混有多种车型交通,流中,运行特征相似的车辆归为一类,，,以便,确定各种运行车辆对标准车交通量的不同影响。,应以车辆运行特性（运行速度和总体标准差）作为车辆分类的首要标准，将公路上的常见机动车分为,微型车、小型车、大型车、中型车和特大型车五类，,将构成比率小于,5%,的人、畜力车与自行车等非机动车不再作为交通流中的独立车型，仅作为,横向干扰,考虑,二、折算系数,1,、车辆换算系数的概念及其特点,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。,混合交通的双车道公路中，速度和延误是反应交通流变化最敏感的两个参数。,交通流密度是高速公路和一级公路等多车道公路服务水平的主要度量参数。,车辆折算系数的具体含义,：,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。,P9,关于车辆折算系数的一些结论,道路通行能力的发展方向,美国联邦公路局,FHWA,：,HCM,2000,、,HCM2010,四套用于通行能力分析的仿真软件：,美国,HCM,系统,澳大利亚,ARRB,的,SIDRA(,交叉口分析,),瑞典公路局的,CAPCAL,荷兰公路局的,PTDESGN,教学安排,通行能力分析,绪论,1,双车道公路,1,多车道公路,1,高速公路,1,交织区,2,匝道及匝道连接点,2,收费站,1,城市道路、无信号交叉口及行人、自行车,1,第,2,章 双车道公路路段通行能力分析,一、交通特性分析,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,交通特性分析,双车道,交通特性分析是进行合理科学的通行能力研究的,前提和基础,。,交通特性分析,即是要研究交通系统各个要素自身的特性，如驾驶员交通特性、车辆交通特性、道路交通特性等。,一、驾驶员交通特性,1,、反应时间,反应时间,是指驾驶员从感知信息，经过辨认、判断、采取动作并使动作发生效果这一过程需要的时间。,2,、驾驶员的倾向性,驾驶员分为冷静型（偏安全型）、一般和冲动型（偏兴奋型）三类。,区别体现在,跟,随车头间距,的把握和,超车机会的评判,上。驾驶员的驾驶倾向性可采用,反应使用系数,来描述，反应使用系数是驾驶员进行某个驾驶动作时的实际,反应,时间与其制动反应时间的比值。,三、道路交通特性,1,、道路宽度,就双车道公路而言，道路宽度即,车行道宽度与硬路肩宽度之和,。,2,、道路线形,道路线形分,平面,及,纵断面线形,。平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线三部分组成。纵断面一般使用直线和圆曲线。,平面线形,受车辆性能影响较小；但纵坡受到,车辆性能的差别影响很大。,3,、视距,（,vision,distance,）,视距,是指驾驶员看到前面道路或路上障碍物时，汽车所能行驶的最短距离。,第二节 实际运行状况通行能力分析,一、运行状况分析目的,P18,二、分析步骤,图,2-1,实际运行状况通行能力分析框图（,P18,）,三、基础数据调查与分析,1,、基础数据的调查获取,根据研究的需要，进行公路通行能力分析需要取得以下数据：,道路横断面和平、,纵,线形参数；,街道化程度；,横向干扰等级；,5min,时段内的交通量、交通组成、运行速度和方向分布系数；,给定条件下，不同车型的自由流速度；,超车数量与被超车数量；,车头时距分布和跟车率；,延误与饱和度,。,（,2,）观测时间的确定,公路通行能力分析中关键的,速度,、,密度和流量参数,都是随机变量，为保证这些参数能够有足够的精度，必须保证一定得实测样本量。最小观测样本量可以按照式（,2-1,）计算。,(2-1),式中：,N-,样本量；,S-,样本标准差，假设速度标准差为,510km/h,；,c-,常数，当置信度为,95%,时，,C=1.96,；,E-,容许误差，假设速度容许误差为,2km/h,。,（,3,）常见的路段数据观测方法,P21,单断面观测法,（平原、横线干扰少）,超车率、速度、交通量、车头时距、道路横断面几何数据等,区间观测法,（丘陵、横向干扰变化大、,2km,）,进出口双向交通量、超车率、行程时间、区间速度、平纵断面线形等,四、实际条件下自由流速度的计算,(2-2),式中,FV-,实际条件下小型车的自由流速度（,km/h,）,;,FV,0,-,小型车基本自由流速度（,km/h,）,;,FV,CW,-,行车道宽度随自由流速度影响的修正值,（,km/h,）,;,FV,T,ER-,-,地形条件对自由流速度影响的修正值（,km/h,）,;,FV,FRIC,-,横向干扰对自由流速度影响的修正值（,km/h,）,FV,REDEV,-,街道化程度对自由流速度影响的修正值,（,km/h,）,1.,基本自由流速度,FV,0,FV,0,=a+,FV,CW,CW+,FV,TER,TERRAIN+,FV,SW,SW+,FV,FRIC,FRIC,式中：,FV,0,-,小客车自由流速度观测值（,km/h,）,a,-,回归系数，可通过实际道路和交通状况观测数据经过统计分析得到；,CW-,路面宽度（,m,）,;,SW-,路肩宽度（,m,）,;,TERRAIN-,地形等级；,FRIC-,横向干扰等级，取值为,1,至,5,内的整数；,FV,CW,、,FV,TER,、,FV,SW,、,FV,FRIC,-,各因素的影响系数。,根据标准化后的统计结果，,9m,和,7m,宽没有横向干扰的双车道二、三级公路，其标准道路条件下小客车的基本自由流速度分别为,85km/h,和,73km/h,。,.,2.,自由流速度影响因素分析,（,课后自学,）,路面宽度,地形条件,横向干扰,街道化程度,五、实际条件下通行能力的计算,1.,双车道公路路段通行能力的分析是,建立在二级路标准条件下的基本通行能力基础上,的，如表,2-10,所示为二级公路标准条件，且一般规定二级公路基本通行能力,C,0,为,2500veh/h,。,双车道公路实际条件下的通行能力,C,：,C,=,C,0,FV,CW,FV,DIR,FV,FRIC,FV,HV,式中：,C,-,实际条件下的通行能力（,pcu/h,）,;,C,0,-,基本通行能力（,pcu/h,）,;,FV,CW,-,行车道宽度对通行能力的修正系数，见表,2-11,；,FV,DIR,-,方向分布对通行能力的修正系数，见表,2-12,；,FV,FRIC,-,横向干扰对通行能力的修正系数，见表,2-13,；,FV,HV,-,交通组成对通行能力的修正系数。,见,公式（,2-6,）,关于车辆折算系数,例,：小客车,1000,veh/h,、大型车,1000,veh/h,，问：交通量,Q,？,pcu/h,交通工程学,P126,（,5-1,）,例,：如果 某公路小客车和大型车比例为,1,：,1,，基本通行能力,C0,2500,，问,C,？（车辆折算系数查表,2-14,）,用公式（,2-6,）有：,FV,HV,1/,（,1+0.5*,（,1.5-1,）,+0.5*,（,1-1,）,1/1.25,C,2500*,FV,HV,2000,pcu/h,例,：如果 某公路小客车和自行车比例为,1,：,1,，基本通行能力,C,0,2500,，问,C,？（车辆折算系数查表,2-14,）,用公式（,2-6,）有：,FV,HV,1/1+0.5*,（,0.2-1,）,+0.5*,（,1-1,）,1/0.6,C,2500*,FV,HV,2500/0.6=,4166,pcu/h,？,注意：,非机动车,PCE,的不合理性,。因此在通行能力分析中，通常不将摩托车、自行车作为换算车型，而是作为横向干扰因素。,六、路段交通运行状况分析,在以上基础数据的获取以及所求出的实际运行状况下的,自由流速度,和,通行能力,的基础上，可对路段的交通运行状况进行分析。,主要包括：,路段饱和度,(V/C),、,区间行驶速度,(travel,speed),、,车辆运行时间,(travel,time),、,延误率,（,Delay,）,服务水平,（,LOS,）,路段交通运行状况分析,主要流程：,1.,路段饱和度,计算出双车道公路中,总的交通流量值,与实际状况下的,道路通行能力,的比值，即为所分析路段的饱和程度,（,V/C,）,。,2.,服务水平衡量指标,用,平均运行速度,和,车辆延误,作为衡量服务质量的主要指标。其中延误是指由于道路环境条件、交通干扰以及交通管理与控制设施等驾驶员无法控制的因素所引起的行程时间损失，一般包括,路段行车延误,和,交叉口延误,。,3.,服务水平分级指标,根据延误率、速度及流量关系，可拟定双车道公路服务水平分级指标，分级标准同第一章表,1-4,。,4.,交通运行状况评价,第三节 规划和设计阶段通行能力分析,一、规划和设计阶段通行能力分析和目的,设计阶段通行能力是指设计中公路的一个组成部分在预计的道路、交通、控制及环境条件下，,该,组成部分一条车道或一车行道对有代表性的均匀路段上或一横断面上，在所选用的设计服务水平下，,1h,所能通过的车辆的最大数目，记为,C,D,。,二、分析步骤,1.,计算,DDHV,确定设计小时交通量,DDHV,(veh/h/ln),：,已知的年平均日交通量,AADH,小时交通量系数,HTF,（默认为,0.09,）,方向分布系数,D,（默认为,50/50,）,最大服务交通量,MSVi,2.,确定公路及交通特征,平纵面线形,街道化程度、地形条件,道路几何特征,车辆折算系数,横向干扰等级；等,3.,确定自由流速度,自由流基本速度,修正系数,；,行车道宽度,地形条件,横向干扰,街道化程度,4.,实际通行能力,C,基本通行能力,C,0,修正系数,；,行车道宽度、方向分布,横向干扰、交通组成,5.,确定（,V/C,）,i,查表,2-15,，,（,V/C,）,i,MSV,i,/C,0,6.,确定设计通行能力,C,D,三、分析方法,计算规划和设计阶段的双车道公路路段通行能力，最重要的是确定,第,i,级服务水平最大服务交通量与基本通行能力之比,(V/C),i,。,1.,车,道,最大服务交通量,MSV,i,最大服务交通量常以,MSV,i,表示：,MSV,i,=,C,O,(V/C),i,2.,规划和设计阶段路段通行能力,C,D,由下式得出：,例,1,：,P29,某公路交通量观测资料如表,2-16,所示。平均速度为,48.8,km/h,85,位车速,54.5,km/h,，行车道宽,9m,，对向车流量相当，二级公路，平纵面线形平缓顺直，有足够超车视距，路面状况良好，路面无划线，快慢车混行，沿线有较大村庄，较多工矿企业，对交通干扰较大。试分析该公路交通拥挤状况，计算通行能力。,第四节 计算示例,解题思路,：解题的关键是计算道路的实际通行能力,C,，然后根据实际交通流量，分析,LOS,.,解,：,1,）,双车道公路实际条件下的通行能力,C,：,C,=,C,0,FV,CW,FV,DIR,FV,FRIC,FV,HV,基本通行能力,C,0,为,2500veh/h,；,FV,CW,-,行车道宽度修正系数，,查,表,2-11,得,FV,CW,1,；,FV,DIR,-,方向分布修正系数，见表,2-12,得,FV,DIR,1,；,FV,FRIC,-,横向干扰修正系数，表,2-3,中将横向干扰分为,5,个等级：,轻微、较轻、中等、严重、非常严重,；,根据题意，取,4,级 严重，表,2-13,，,FV,FRIC,0.65,。,FV,HV,-,交通组成修正系数。,FV,HV,1/1+,Pi,（,Ei-1,）,1.63,Pi,为车型,i,的交通量百分比，,Ei,为车型,i,的车辆折算系数,解决方法：,摩托车和自行车已纳入横向干扰因素，故在交通组成中不考虑，这样：,FV,HV,1/1+,Pi,（,Ei-1,）,1/1.54,0.65,故实际通行能力为：,C,=,C,0,FV,CW,FV,DIR,FV,FRIC,FV,HV,=2500,110.650.65,1056,pcu/h,其所能适应的年平均日交通量,AADT,为（,HTF,0.1,）：,AADT,C/HTF,1056/0.1,10560,pcu/d,2,）按照车辆折算系数折算出日,标准当量交通量,Q,（,考虑摩托车和自行车,）：,Q,=,QiEi,4300.8+11201.0+,6428,pcu/d,其中：,Qi,为车型,i,的交通量，,Ei,为车型,i,的车辆折算系数。,3,）交通状况分析：,计算,V/C,比：,V/C,6428/,（,2500/HTF,）,0.26,答,：,目前实际年平均日交通量为,6428,pcu/d,，未超过道路实际日通行能力,10560,pcu/d,。且最大服务交通量与基本通行能力比（,V/C,）为,0.26,，根据表,1-4,，达到二级服务水平。道路实际日通行能力为,10560,pcu/d,。,例,2-2,课后阅读,课 后 练 习,计算题,1,、,2,要求步骤完整，有结论,