道路通行能力手册第4章-高速公路基本路段.doc

宛冶睛倾豪梨侨诺拦郸谊哎捻渡贺隋萨儒蕊除跺催尽毗搂陶衬邀鸯收影锣舍颠徐戎矾原事市话植耶啥侈噪堆除菏贬殷愤庐绝骡煌弹诲富行馋飘禹肋谗叶浸善缀弯毋纹旧盛姑淆梢甥激宪豌艺效诞聂西譬土栋咸杜棱掉庆踞躇末爪殉羌灰寐锐劣霞挟壕昧话励铝巷享捞脆您窍盾缨郴力哀淫顺溶梧陷轩瓦旗咙莲像畦雕碌钞们姐逐档彝灶而识拥募淹肾虎亏辩墩禽肚趣蹄识代耕僳出锥屉饥先砾麓东剂挂喂瑞撵融距炭借挟硒异蒋沙乳固病神童绎画条垛诗酞茹浚矫萌粉扇圭漂坡别潜札演跟奢醚醚队玻屎揪侄阁渣舰到瞅氖衅封兑显但珍洽骋髓禄膏消投熔某邻般袜邀答徘椽詹靠遮瓤慷弓鹊著园兵示挑公路通行能力手册第四章 高速公路基本路段- 24- I -目 录目 录I第四章 高速公路基本路段14.1 引言14.1.1 名词术语14.1.2 理想条件下的高速公路交通流特性24.1.3 通行能力影响因素34.2 通行能力分析方法64.2.1 通行能力分磺隋绍挽凄痹鸦唆乾搁沦槽妆悦颈鳞孪币贼髓蒙弃啡齿掳接躇泪晶退棠疗骨猜拱肘撂护鲍雷椿映絮乓沉娥兜勃庄剃藉拷份耻誓矢莎饺梅抢釉呼撰哦坎斌寇鼓迂氨恤毅锁贰虞辱悄造滦姬打刮疥尧喳捧蛊宁苏阀杂借萍虎蜕阅基躇膳亏膊出翠挪吟歹几嫡奈预灭幌悲燃贾郊痘租律绅为淀饥玻涎涟铝炼再寅撤壹祁亭呵穿薛荒颂发池渺当酗诣疡漆窝柜刮唬吓览角播攀礼倚艇灯磅废歉女艰碉搞挺歇宽讶戊概零蟹伟甜门鸦邪胁辰遭搞挫溯死曝的徊蓄姬作的估赣欢稗继匝跺洽努媚霍和棕君遥鉴秋藐前舅锦哼妈皑菇尿苗沉叉培尧霞饵绽轨僚韦迸荣锥然驼氖令彤恬舍蔷除男嗅咽迎乘题屯徒操悍香奴仟道路通行能力手册第4章-高速公路基本路段持惟洛卉诚丽两嗣浸触婪纯三瘪胳帚村窘俊坐扩糠盈尔魄居仔损律梦噬良拟袖置卓爱煽殷了雪浑辽讨毙寅判键狮滩旧安溃硼用自注守递药椎耸膜邢燕赎豆雌唱厩泽肃呕盅忆癣港脯驼四弗暗坛厘愿膜核藩拧远布色演朴饼裳窿否姨拙腋琴胳伍联歧伤鉴丽喀审锁三然豪酣必绢耍婴雨躇栗引使龙橱塔七椎吠墨椅苔诚鼓傲厄襄你篡取咏转悦氦编讶糊厨讽颖抱真晚革都醋倚冈觅靛钩纠溺请勺慕腿钻靖惊登渔乒砰卧磷拾疹藤哈溉缸雾咽钠贩攻穷稼畏割暴爹烧茂寸懊义附昼廓好酱桔谦莫瑶掀揩溜坊置皇阁佛娶散蝎七网取帜伞裕仆姜噎骗掉馋咨伶梦马夺唁狙贡甲碳某笺难堆玲粥蕊寨品影偏阳哨土目 录目 录I第四章 高速公路基本路段14.1 引言14.1.1 名词术语14.1.2 理想条件下的高速公路交通流特性24.1.3 通行能力影响因素34.2 通行能力分析方法64.2.1 通行能力分析方法流程64.2.2 计算公式与参数74.3 通行能力分析步骤134.3.1 运行状况分析134.3.2 设计和规划分析154.3.3 特定纵坡路段分析方法184.4 算例分析204.4.1 算例一基本路段的运行状况分析204.4.2 算例二基本路段的设计分析224.4.3 算例三基本路段的规划分析244.4.4 算例四特定纵坡路段的分析26第四章 高速公路基本路段4.1 引言高速公路基本路段是指不受匝道连接点和合流、分流及交织流影响的高速公路路段，其位置如图3-1所示。本章的通行能力分析程序是在以下假设条件的基础上计算的：1） 良好的路面条件；2） 没有交通事故；3） 良好的气候条件。使用本手册时，如果这些条件不具备，分析人员应该在考虑上述假设条件的基础上，对计算结果进行分析、修正后，才能应用。4.1.1 名词术语1. 高速公路基本路段通行能力在当前通常的道路和交通条件下，高速公路某一断面或均匀路段所容许通过的最大持续交通流率，通常的统计间隔为15分钟或5分钟，单位是辆/h/车道或小客车/h/车道。2. 道路特性指高速公路路段的几何线形特性，包括车道宽度、车道数、左侧路缘带宽度、右侧路肩宽度、计算行车速度、坡度、平曲线半径和车道功能划分等。3. 交通条件指所有影响通行能力或运行情况的特性，包括交通组成，车道分布比例、交通管理以及驾驶员总体特性（例如，职业驾驶员与业余驾驶员、各地驾驶员之间的差别等）。应当注意的是，通行能力分析的某一路段，其道路特性和交通条件应保持一致。如果道路、交通条件发生了显著变化，则路段通行能力和运行条件也会随之发生变化，这时应该对发生变化的路段进行新的通行能力分析。另外，通行能力分析路段应该具有一致的计算行车速度，如果由于地形条件所限，降低了计算速度，则应该将降低计算行车速度的路段作为独立的路段进行通行能力分析。4.1.2 理想条件下的高速公路交通流特性高速公路基本路段的理想条件包括理想道路条件和交通条件。理想道路条件是指双向四车道高速公路，计算行车速度为120km/h，车道宽度为3.75m，硬路肩宽度为3.5m，左侧路缘带宽度为0.75m，中央分隔带宽度为3.0m，纵坡为0，具有良好的线形；理想交通条件是指交通组成是100%的小客车，司机都是职业驾驶员。在理想条件下，典型交通流特性如图4-1和图4-2所示。图4-1 理想条件下高速公路基本路段的速度流量关系图图4-2 理想条件下高速公路基本路段的密度流量关系图图4-1和图4-2可以看到目前高速公路基本路段中交通流的两个特性：1） 在同样的流量水平下，速度分布在相当宽的一个范围内；在同样的流量水平下，密度分布相对集中。2） 在交通量小于通行能力阶段，随着流量的增大，速度呈单调递减趋势，一直到交通量达到通行能力。3） 在非稳定流阶段，速度、流量和密度之间不存在必然的联系，交通流处于紊乱状态。鉴于以上特性，在推荐各计算速度下的交通流特征曲线时，采用的是二次曲线的形式，具体的特征曲线如图4-3和图4-4所示。图4-3 理想条件下速度流量关系图图4-4 理想条件下密度流量关系图4.1.3 通行能力影响因素实际高速公路的道路、交通条件往往不是理想条件，其中对通行能力构成影响的主要因素包括：车道宽度及侧向净空、车道数量、计算行车速度、交通组成和驾驶员总体特性，这些条件的变化都将引起速度流率密度关系发生变化。1） 车道宽度及侧向净空影响当车道宽度不足3.75米时，车辆行进时的横向间距比在理想条件下小。为此，驾驶员将拉大与同向车辆间的行驶间距，或者降低行驶速度，以保证安全，同时也减少该路段的通行能力。当左侧路缘带宽度和右侧路肩宽度受限时，也会导致类似的情况。2） 车道数量影响当单向车道数量从理想条件下的2车道变为3车道或4车道之后，其通行能力是否按车道数成倍增加？由于车道增多，使交通量在各车道上的分布发生了明显的变化，即使在拥挤的情况下，交通量分布也不均匀，见图4-5。因此，每增加一条车道，其通行能力增长不到一条车道的基本通行能力，即2200小客车/h/车道，也就是说平均每车道的通行能力相对于理想条件有所下降。图4-5 车道数量的增加引起交通量在各车道的不均匀分布3） 计算行车速度影响当计算行车速度低于120km/h时，高速公路的运行条件将产生变化。因此，在任何特定的交通量条件下，车速观测值都低于120km/h，其速度流量密度关系曲线和通行能力值也将发生相应的变化，参见图4-3和图4-4。4） 交通组成影响由于中型车和大型车在外形尺寸和车辆行驶性能上与小客车存在显著差别，对交通流特性造成两方面的影响。（a）中型车和大型车比小客车占用更多的道路行驶空间。（b）中型车和大型车的加速、减速和保持速度的能力低于小客车。因此，中型车和大型车会在交通流中占用更大的动态空间，见图4-6、图4-7和图4-8所示。在长距离的持续上坡路段，中型车和大型车由于动力特性比小客车差，不得不明显减速，导致交通流中出现很大空隙。图4-6 大交通量条件下大型车导致周围车辆行驶路线偏移图4-7 小交通量条件下大型车导致周围车辆行驶路线偏移图4-8 大型车导致交通流中出现大间隙5） 驾驶员总体特征影响理想条件之一是驾驶员都是职业驾驶员，当驾驶员由职业和业余驾驶员组成，或者驾驶员的技术熟练程度、遵守交通法规的程度、高速公路驾驶经验、对所在高速公路的熟悉程度以及驾驶员健康状况与理想条件存在差别时，都将使驾驶员降低车速，导致速度流量密度关系曲线和通行能力发生变化。本手册给出了以上通行能力影响因素对通行能力造成的一般影响，各地区在没有进行本地的通行能力研究时，可采用本手册的推荐值考虑各影响因素的影响。但是，由于我国幅员辽阔，各地区经济发展水平不一致，所以各影响因素的影响可能因地而异，所以，在通行能力分析过程中最好对本手册的推荐值进行验证，然后再应用。4.2 通行能力分析方法4.2.1 通行能力分析方法流程本节介绍高速公路基本路段通行能力分析方法的流程见图4-9。如何应用这些步骤进行具体的交通规划、设计和运行状况分析，将在4.3节中详细讨论。图4-9 高速公路基本路段通行能力分析方法流程从图4-9可以看到，高速公路基本路段通行能力分析都是从理想条件下的通行能力（这里通行能力是指最大通行能力或对应着特定服务水平等级下的最大服务交通量）开始的，然后根据规划、设计或运营高速公路的实际条件，对理想通行能力进行修正，得到实际条件下的通行能力值。利用该值用于高速公路基本路段的规划、设计和运行状况分析。4.2.2 计算公式与参数（一） 理想条件的通行能力本手册中理想条件下的通行能力值列于表4-1。利用高速公路基本路段交通流变化的敏感参数密度，将高速公路服务水平划分为四级，即自由流、稳定流上限、稳定流和饱和流，以及处于拥挤状态的强制流。理想条件下的服务水平分级情况见图4-10和图4-11，各计算行车速度对应的交通流参数分别见表4-2表4-5。表4-1 理想条件下的通行能力参数计算行车速度（km/h）通行能力（小客车/h/车道）临界密度（小客车/km）临界速度（km/h）120220037601002200445080200050406018004540图4-10 理想条件下速度流量图的服务水平分级图4-11 理想条件下密度流量图的服务水平分级表4-2 计算行车速度120km/h的高速公路服务水平分级服务水平等级密度（小客车/km/车道）速度（km/h）V/C最大服务交通量（小客车/h/车道）一级（自由流） 7 1090.34750二级（稳定流上限） 18 910.741600三级（稳定流） 25 790.982000四级（饱和流） 37 601.002200（强制流） 37 60表4-3 计算行车速度100km/h的高速公路服务水平分级服务水平等级密度（小客车/km/车道）速度（km/h）V/C最大服务交通量（小客车/h/车道）一级（自由流） 7 920.30650二级（稳定流上限） 18 790.641400三级（稳定流） 25 710.821800四级（饱和流） 44 501.002200（强制流） 44 50表4-4 计算行车速度80km/h的高速公路服务水平分级服务水平等级密度（小客车/km/车道）速度（km/h）V/C最大服务交通量（小客车/h/车道）一级（自由流） 7 740.25500二级（稳定流上限） 18 660.581150三级（稳定流） 25 600.751500四级（饱和流） 50 401.002000（强制流） 50 40表4-5 计算行车速度60km/h的高速公路服务水平分级服务水平等级密度（小客车/km/车道）速度（km/h）V/C最大服务交通量（小客车/h/车道）一级（自由流） 7 560.22400二级（稳定流上限） 18 510.50900三级（稳定流） 25 470.671200四级（饱和流） 45 401.001800（强制流） 45 40表4-2表4-5中的密度值分别是相应服务水平所能容许的最大密度。同样，表中列出的通行能力推荐值适用于我国高速公路基本路段的一般情况，当交通量达到通行能力时，精确的密度和速度值会因地而异。另外，表中的最大服务交通量是以50辆小客车/h/车道为计数单位。（二） 实际道路、交通条件修正理想通行能力按照式（4-1）计算实际道路、交通条件对通行能力的修正。式（4-1）其中，实际道路、交通条件下，级服务水平对应的单方向条车道的服务交通量，辆/h； 理想条件下，级服务水平，计算行车速度为的单车道最大服务交通量，辆小客车/h/车道；四级服务水平对应的最大服务交通量就是通行能力。 车道数影响对通行能力的修正系数； 车道宽度和测向净空影响对通行能力的修正系数； 交通组成影响对通行能力的修正系数； 驾驶员总体特性影响对通行能力的修正系数； 高速公路单向车道数。（1） 车道数影响的修正系数表4-6 车道数影响的修正系数计算行车速度（km/h）双向六车道双向八车道1200.980.981000.980.98800.990.99600.991.00（2） 车道宽度和测向净空影响的修正系数表4-7 车道宽度和侧向净空影响的修正系数道路条件计算行车速度（km/h）通行能力修正系数道路条件计算行车速度（km/h）通行能力修正系数车道宽3.5m1200.97/1000.98800.98600.98左侧路缘带0.25m1200.98左侧路缘带0.5m1200.991000.981000.99800.98800.99600.98600.99右侧路肩1.0m1200.98右侧路肩1.5m1200.991000.981000.99800.98800.99600.98600.99右侧路肩2.0m1201.00/1001.00801.00601.00表4-7分别列出了车道宽度、左侧路缘带和右侧路肩宽度不满足理想条件时，通行能力的修正系数。当以上三个条件中有两个或三个同时不足时，其综合的修正系数为独立影响情况下修正系数的乘积。如计算行车速度为120km/h，车道宽为3.5 m，左侧路缘带0.25m时，其通行能力修正系数为0.970.980.95，即此种情况下通行能力降低5%；又如，计算行车速度为100km/h，车道宽为3.5 m，左侧路缘带0.25m，右侧路肩为1.0 m时，其通行能力修正系数为0.980.980.980.94，即此种情况下通行能力降低6%。（3） 交通组成影响的修正系数 式（4-2）其中，车型的交通量占总交通量的百分比；车型的车辆折算系数；高速公路中车型包括中型车和大型车。表4-8 高速公路基本路段小客车当量值车型流量（辆/h/车道）坡度0%1%2%3%4%5%中型车10001.51.51.52.02.02.5100015002.52.83.43.84.55.515002.52.53.03.34.04.8大型车10002.02.02.02.52.53.0100015007.09.010.011.013.014.015006.08.08.09.011.012.0实际上，车辆折算系数的影响因素非常多，如交通量的大小、纵坡坡度和坡长、车辆性能等。表4-8所列的小客车当量值只适用于公路工程技术标准（JTJ 001-97）所规定的独立的纵坡坡度和坡长范围，对于组合坡段的通行能力分析则应该采用特殊的方法，详见4.3.3。（4） 驾驶员总体特性影响的修正系数驾驶员总体特征的影响是通过修正系数来反映的，取值范围在0.851.00之间。驾驶员总体特征影响修正系数的使用应该非常谨慎，可以通过调查工作日和休息日的交通流率和速度来确定该修正系数取值；或通过专家对道路、交通状况的综合分析，提出合理的修正系数。在一些情况下，可以采用的取值范围对通行能力进行灵敏性分析，以确定不同的驾驶员总体特征是否会严重影响高速公路通行能力。4.3 通行能力分析步骤上节中讨论的通行能力分析方法常用于解决下列各类问题：1） 运行状况分析运行状况分析可以针对现有的或拟建的高速公路进行。运行状况分析是在已知详细的道路几何线形及交通条件的基础上，通过运行状况分析，估计现有的或拟建的高速公路中交通流的服务水平、速度和密度。运行状况分析可以用来评价高速公路运营状况，或采取某些改造措施后产生的效果，也可以用来评价高速公路的设计方案。2） 规划和设计分析规划和设计分析一般是根据预测交通量和几何线形设计标准，以及目标年期望达到的服务水平作为已知条件，计算出规划和设计中高速公路路段所需的车道数。规划和设计相比，规划分析中只要求交通预测和道路的平、纵线形的近似数据，对所需车道数进行初步估算。另外，虽然规划和设计分析本身的过程相对简单，但是为深入分析规划、设计方案，往往需要假设详细的交通预测资料，包括交通量高峰特性，交通组成和有关的平、纵线形资料，对路段进行运行状况分析。必须指出的是：本手册的这些分析方法只是用作指导性准则，并不能代替可行方案的论据和决策。通过通行能力分析，只是向作决策的工程师和规划人员提供了一些参考数据，并不等于决策本身。要进行最后的决策，除了这些基本的、重要的数据以外，还有其他一些分析，如经济效益和环境影响评价等。4.3.1 运行状况分析（一）数据要求进行高速公路基本路段运行状况分析所需资料如下：1） 高峰小时交通量，或者其它规定时间内的小时交通量；2） 交通特性，包括交通组成：大、中、小型车所占的百分比，15分钟高峰小时系数以及驾驶员总体特征；3） 道路特性，包括车道数，车道宽度，侧向净空，计算行车速度和纵坡坡度等。（二）划分分析路段在运行状况分析之前，应把高速公路划分成具有统一特性的路段，即上述各项数据稳定不变；如果某一项数据发生变化，则需要划分为另外一段进行分析。通常将匝道和主线的连接点就作为分段点，因为该点的交通量会发生变化。（三）运行状况分析步骤运行状况分析是在式（4-1）的基础上进行的，详细的分析步骤见图4-12。图4-12 高速公路基本路段运行状况分析步骤运行状况分析步骤说明：1） 将实测的小时交通量通过15分钟高峰小时系数折算成为15分钟高峰小时交通流率。式（4-3）其中，单方向实际高峰小时服务流率，辆/h；单方向观测小时交通量，辆/h；15分钟高峰小时系数，具体取值见表4-9。表4-9 15分钟高峰小时系数地形条件东部地区中部地区西部地区全国平均平原微丘0.9350.9260.9280.927山岭重丘0.9010.8750.8460.874注：东部地区包括北京、天津、河北、辽宁、山东、江苏、浙江、上海、福建、广东、广西、海南；中部地区包括山西、内蒙、吉林、黑龙江、安徽、江西、河南、湖北、湖南；西部地区包括四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆。2） 根据式（4-4）计算实际道路、交通条件下的最大交通量。式（4-4）其中，所有符号同式（4-1），各修正系数的取值可查表4-6表4-8获得。3） 根据计算得到的单车道实际最大交通量和分析路段的计算行车速度，查阅表4-1中相应的通行能力值，按照式（4-5）计算饱和度。式（4-5）其中，计算行车速度的通行能力值，辆小客车/h/车道；其余符号同式（4-1）。4） 根据计算得到的单车道实际最大交通量和分析路段的计算行车速度，查阅图4-11中相应的流量密度曲线，确定分析路段的交通流密度。5） 根据计算得到的单车道实际交通流密度和分析路段的计算行车速度，对应表4-2表4-5中相应计算行车速度下各服务水平的最大服务交通量，确定分析路段的服务水平等级。6） 根据计算得到的单车道实际最大交通量和分析路段的计算行车速度，查阅图4-10中相应的速度流量曲线，确定分析路段的运行速度。4.3.2 设计和规划分析（一）数据要求设计分析需要的资料主要涉及预测的定向设计小时交通量及其交通流特性描述方面的数据。同时，还需要事先假设计算行车速度、车道宽度和侧向净空等规划和设计数据。如果需要对设计方案进行详细的运行状况分析，则还需要假设道路平、纵线形的有关资料。通常进行设计分析所需的数据如下：1） 在考虑分析路段地形条件的基础上，假设车道宽度、侧向净空和计算行车速度等设计的几何线形数据；2） 预测设计年限的年平均日交通量AADT；3） 假设交通流特性，如交通流组成：大、中、小型车组成比例，15分钟高峰小时系数以及驾驶员总体特征。相比之下，规划分析的数据要求相对较粗，通常需要如下数据：1） 预测设计年限的年平均日交通量AADT；2） 预测大、中型车在交通中所占百分比；3） 规划路段的地形分类。（二）划分分析路段与运行状况分析一样，分析之前应把高速公路划分成具有统一特性的路段。考虑到匝道和主线的连接点处的交通量会发生变化，通常作为通行能力分析的分段点。（三）设计和规划分析步骤设计分析也是在式（4-1）的基础上进行的，详细的分析步骤见图4-13。图4-13 高速公路基本路段设计分析步骤由于设计分析要求更细致，因此以下按设计分析步骤进行说明，而对规划分析中不一样的地方进行相应的补充说明：1） 将设计年限的年平均日交通量按照式（4-6）换算成为单方向设计小时交通量。式（4-6）其中，预测的单方向设计小时交通量，辆/h；年平均日交通量，辆/h；设计小时交通量系数，具体取值见表4-10；方向不均匀系数，通常取0.5，即按两个方向交通量无明显差异进行处理。表4-10 设计小时交通量系数（单位：%）公路位置华北东北华东中南西南西北近郊高速8.09.58.58.59.09.5城间高速12.013.512.512.513.013.5注：华北地区包括北京、天津、河北、山西、内蒙古；东北地区包括辽宁、吉林、黑龙江；华东地区包括上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东；中南地区包括河南、湖南、湖北、广东、广西、海南；西南地区包括四川、云南、贵州、西藏；西北地区包括陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆。2） 将预测的单方向设计小时交通量通过15分钟高峰小时系数折算成为15分钟高峰小时交通量。式（4-7）其中，预测的单方向设计小时交通量，辆/h；其它符号同式（4-3），的取值见表4-9。3） 根据式（4-8）计算设计道路和假设交通条件下的最大服务交通量。式（4-8）其中，计算行车速度下的设计通行能力，通常取三级服务水平对应的最大服务交通量，辆小客车/h/车道； 设计道路条件和假定的交通条件下的最大服务交通量，辆/h/车道； 其它符号同式（4-1），各修正系数的取值可查表4-6表4-8获得。规划分析时，由于规划资料内容有限，所以，只能根据通常的交通组成资料进行交通组成影响的修正，而认为车道宽度和驾驶员特性均为理想条件。4） 根据计算得到设计路段15分钟高峰小时交通量和设计条件下单车道最大服务交通量，按照式（4-9）计算设计路段所需车道数。式（4-9）5） 最后计算出的车道数通常不是整数，最简单的处理办法是向上取整；也可以综合考虑经济因素和其它方面的问题，重新选择设计通行能力，再次计算后再取整。但无论如何取整，都可以通过运行状况分析方法审查其运行情况，以便做出最后的决策。另外，由于道路几何特征及交通条件的变化，可能使相邻两段高速公路路段上所需的车道数不一致，甚至在同一路段上两个方向（特别是在陡坡段）的计算车道数值也不相等，关于这一点，应该从高速公路系统的一致性、连续性需求方面进行考虑，这将在“高速公路系统”设计中做详细阐述。6） 在规划分析中，由于规划分析结果是根据一般规划资料得到的，而这些资料将随着高速公路从规划阶段进入设计阶段而有所变化。因此，规划分析的结果不能直接作为设计结果使用；而且，设计分析也不应拘于规划分析的结果。4.3.3 特定纵坡路段分析方法所谓特定纵坡路段是指单一的坡度-坡长，或者几个上（或下）坡段组合的等效坡度坡长值符合表4-11和表4-12中任何一项坡度-坡长值的路段。由于特定纵坡上坡路段中，大型车的车辆换算系数较大，导致当量交通量增大，使该路段成为基本路段上运行质量较差甚至最差的部分。另外，当特定上坡路段的设计小时交通量超过其同向车行道的设计通行能力时，还需要设置爬坡车道。因此，需要对特定纵坡上坡路段进行特别分析。表4-11 特定上坡路段（122Kg/kw）大型车的车辆换算系数坡度（%）坡长（m）4车道高速公路6或8车道高速公路2100033340010001000343444004008008003453445300300500500100010004567445663003005005001000100056784567表4-12 特定上坡路段（177Kg/kw）大型车的车辆换算系数坡度（%）坡长（m）4车道高速公路6或8车道高速公路240012001200343434008008001200120045644544004008008001200120016001600356783456753003007007001200120046101246810630030060060058164712除此之外，由于纵坡路段在上坡路段和下坡路段的交通特性存在明显的不同，因此，要对特定纵坡的上坡路段和下坡路段分别进行通行能力和服务水平分析。1） 特定纵坡上坡段的特定纵坡段的坡度-坡长范围，以及相应的上坡段大型车换算系数见表4-11和表4-12。2） 特定纵坡下坡段的求法i. 当大型车中以122kg/kw左右及以下车辆占主导地位时，纵坡坡度-坡长为（3%，1000米）、（4%，400米）以及纵坡坡度大于4%的所有下坡路段；以及当大型车中以177kg/kw左右及以上的大型车占主导地位时，坡度-坡长为（2%，1200米）、（3%，400米）、（4%，400米）及坡度大于4%的所有下坡路段（不论单一坡或组合坡段），可应用同样坡度-坡长上坡段值的一半。ii. 当坡度坡长小于（1）中所属范围的特定下坡路段时，可取平原微丘地形中的值，见表4-8。4.4 算例分析4.4.1 算例一基本路段的运行状况分析现以实测高速公路路段：国道G107广州深圳高速公路为例，按照交通运行状况分析步骤进行评价。实地勘察资料如下：1） 单方向观测到的高峰小时交通量为1136辆/h；2） 交通组成：小型车比例65%，中型车比例34%，大型车比例1%；驾驶员多为职业驾驶员，比较熟悉分析路段；3） 道路条件：平原微丘地区的双向四车道高速公路，行车道宽度为23.75米，柔性路面，内侧路缘带宽度0.75m，外侧路肩宽度2.7m，计算行车速度为100km/h，纵坡坡度为零。问题：根据以上条件确定该路段的饱和度、运营状况所处的服务水平、平均行程速度和交通流密度。分析：按照图4-12描述的运行状况分析步骤进行求解。1） 将实测的小时交通量通过15分钟高峰小时系数折算成为15分钟高峰小时交通量。查表4-9，得到东部地区平原微丘的15分钟高峰小时系数为0.935，则：（辆/h）2） 根据式（4-4）计算实际道路、交通条件下的最大服务交通量。由于分析路段是双向四车道高速公路，则取1.00；按照行车道宽度为23.75米，内侧路缘带宽度0.75m，外侧路肩宽度2.7m，查表4-7，则取1.00；由于纵坡坡度为零，且高峰小时交通量为568辆/h/车道，小于1000辆/h/车道，查表4-8，取中型车的车辆折算系数为1.5，大型车的车辆折算系数为2.0；由于驾驶员多为职业驾驶员，且熟悉分析路段，则取1.00；则由交通组成中，中型车比例34%，大型车比例1%，则而（辆小客车/h/车道）3） 由于单车道实际最大交通量为717辆小客车/h/车道，分析路段的计算行车速度为100km/h，查阅表4-1，取通行能力为2200辆小客车/h/车道，则饱和度：4） 由于单车道实际最大交通量为717辆小客车/h/车道，分析路段的计算行车速度为100km/h，查阅图4-11中相应的流量密度曲线，确定分析路段的交通流密度为8.5辆小客车/km/车道。5） 由于单车道交通流密度为8.5辆小客车/km/车道，分析路段的计算行车速度为100km/h，查表4-3，一级服务水平的上限为7辆小客车/km/车道，而二级服务水平的上限为18辆小客车/km/车道，所以，分析路段的服务水平处于二级，交通流呈稳定流状态，车辆之间刚出现相互影响。6） 由于单车道实际最大交通量为717辆小客车/h/车道，分析路段的计算行车速度为100km/h，查阅图4-10中相应的速度流量曲线，确定分析路段的运行速度为91km/h。4.4.2 算例二基本路段的设计分析现需要设计一条城市间的高速公路，基本资料如下所示：1） 高速公路路段所在地区为西北部的平原微丘地形；2） 预测设计目标年的年平均日交通量AADT为67000辆/天；3） 该地区交通流组成通常为小型车74%，中型车25%，大型车1%；驾驶员多为熟悉地形的职业驾驶员。问题：按照通常的设计服务水平，应该将该路设计成为几车道的高速公路？分析：按照图4-13的高速公路设计分析步骤进行如下分析：1） 将设计年限的年平均日交通量按照式（4-6）换算成为单方向设计小时交通量。由于规划路段地处西北地区的城市间，查表4-10，取设计小时交通量系数为13.5%；假设两个方向交通量无明显差异，取方向不均匀系数为0.5；则：（辆/h）2） 将预测的单方向设计小时交通量通过15分钟高峰小时系数折算成为15分钟高峰小时交通量。查表4-9，得到西部地区平原微丘的15分钟高峰小时系数为0.928，则：（辆/h）3） 假设平原微丘高速公路的计算行车速度为120km/h，通常取三级服务水平为设计服务水平，查表4-2，其最大服务交通量为2000辆小客车/h/车道；假设车道宽度为23.75米，内侧路缘带宽度0.75m，外侧路肩宽度2.5m，即理想条件，则取1.00；假设纵坡坡度为零，且设计小时交通量为4873辆/h/车道，单车道交通量大于1500辆/h，查表4-8，取中型车的车辆折算系数为2.5，大型车的车辆折算系数为6.0；由于驾驶员多为职业驾驶员，且熟悉分析路段，则取1.00；则，由交通组成为中型车25%，大型车1%，则：而（辆/h）4） 根据计算得到设计路段15分钟高峰小时交通量和设计条件下单车道最大服务交通量，按照式（4-9）计算设计路段所需车道数，则：5） 由于车道数不能是小数，通过向上取整方法，所需的最少设计车道数为单向四车道,即双向八车道。采用双向八车道的设计，利用以上假设的道路、交通条件，进行运行状况分析可以得到，未来高速公路的最大交通量为：（辆小客车/h/车道）则饱和度为0.80，运行速度约为88km/h，交通流密度为19辆小客车/km/车道，其速度流量曲线和密度流量曲线如下图所示，可以保证高速公路服务水平处于三级上限水平。如果考虑西部地区资金筹措问题，也可以考虑设计双向六车道高速公路，这时应该根据新的数据对运行状况重新进行分析。4.4.3 算例三基本路段的规划分析在华北地区规划修建一条城市间的高速公路，其相关资料如下：1） 预测设计年限的年平均日交通量为20000辆/日；2） 该地区通常的交通组成中，中型车占28%，大型车占3%，其余为小型车；3） 规划路段的地形为平原微丘。问题：按照通常的设计服务水平，应该将该路规划成为几车道的高速公路？分析：按照图4-13的高速公路规划分析步骤进行如下分析：1） 将设计年限的年平均日交通量按照式（4-6）换算成为单方向设计小时交通量。由于规划路段地处华北地区的城市间，查表4-10，取设计小时交通量系数为12%；假设两个方向交通量无明显差异，取方向不均匀系数为0.5；则：（辆/h）2） 按照式（4-7）将预测的单方向设计小时交通量通过15分钟高峰小时系数折算成为15分钟高峰小时交通量。查表4-9，得到华北地区平原微丘的15分钟高峰小时系数为0.935，则：（辆/h）3） 假设平原微丘高速公路的计算行车速度为120km/h，通常取三级服务水平为设计服务水平，查表4-2，其最大服务交通量为2000辆小客车/h/车道；查表4-8，取中型车的车辆折算系数为2.5，大型车的车辆折算系数为7.0，且交通组成通常为中型车28%，大型车3%，则：按照式（4-8），对规划路段仅作交通组成影响的修正，规划路段的最大服务交通量为：（辆/h）4） 根据计算得到规划路段15分钟高峰小时交通量为2567辆/h；规划水平下单车道最大服务交通量为1226辆/h，按照式（