道路饱和度计算.pdf

道路饱和度计算方法研究摘要：道路饱和度是研究和分析道路变通服务水平的重要指标，但目前人们仍比较简单地用 VC 来计算饱和度，未能根据各类不同道路的标准进行计算，尤其是公路和城市道路，其计算方法并不一致，、应根据不同的情况，采用不同的方法进行计算。0 引言饱和度的计算主要应考虑两点：一是交通量，二是通行能力。前者的数据一般是通过交通调查数据经过计算获得，后者的计算则相对较为复杂。由于城市道路与公路的通行能力计算方法不同，有必要分开讨论。本文将在介绍道路分类的基础上，对不同类型道路的通行能力及饱和度算法作一探讨。1 道路分类我国道路按照使用特点的不同，可分为城市道路、公路、厂矿道路、林区道路和乡村道路。目前除公路和城市道路有准确的等级划分标准外，对林区道路、厂矿道路和乡村道路一般不再进行等级划分。1.1 城市道路城市道路是指在城市范围内具有一定技术条件和设施的道路，不包括街坊内部道路。城市道路与公路分界线为城市规划区的边线。根据道路在城市道路系统中的地位、作用、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能一般将城市道路分为四类：快速路、主干路、次干路及支路。具体分级标准参见城市道路设计规范等相关规范。1.2 公路公路是连接各城市、城市与乡村、乡村与厂矿地区的道路。根据交通量、公路使用任务和性质，一般将公路分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。具体分级标准参见公路工程技术标准等相关规范。2 饱和度定义及影响因素2.1 饱和度道路饱和度是反映道路服务水平的重要指标之一，其计算公式即为人们常说的 VC，其中V为最大交通量，C为最大通行能力。饱和度值越高，代表道路服务水平越低。由于道路服务水平、拥挤程度受多方面因素的制约，实际中因难以考虑多方面因素，常以饱和度数值作为评价服务水平的主要指标。美国的通行能力手册将道路的服务水平根据饱和度等指标的不同分为六级(具体分级标准可参考该手册，此处从略)我国则一般根据饱和度值将道路拥挤程度、服务水平分为如下四级：一级服务水平：道路交通顺畅、服务水平好，VC介于0至0.6之间；二级服务水平：道路稍有拥堵，服务水平较高，VC 介于0.6 至0.8 之间；三级服务水平：道路拥堵，服务水平较差，VC 介于0.8 至1.0之间；四级服务水平：VC1.0，道路严重拥堵，服务水平极差。2.2 影响因素饱和度的大小取决于道路的车流量和通行能力，此外，影响饱和度的因素主要还有车流量、道路通行能力、行程速度及运行时间等。2.2.1 行程速度与运行时间道路行驶速度越高、运行时间越短，饱和度值就越低，反之则越高。因此，饱和度值与行车速度成反比，与行驶时间成正比。2.2.2 车辆行驶时的自由程度(通畅性)饱和度与行驶的自由程度成反比，即行驶自由程度越大。饱和度值越低。2.2.3 交通受阻或受干扰程度车辆在道路上受阻或干扰(如大型车辆的混入、超车等)越多，饱和度值就越高，即两者呈正相关关系。2.2.4 气候因素，如雨、雾、雪及台风等，会使车辆行驶速度减慢，饱和度值增加。3 饱和度计算方法具体对城市道路和公路而言。目前饱和度的计算方法不同主要体现在计算时段上，公路计算饱和度常用日交通指标，即求得日最大交通量与日最大通行能力的比值；而城市道路由于日交通量随时段变化较大。常常在进行交通调查的基础上采用日高峰小时交通量与小时最大通行能力的比值计算方法。相应地。其采用的计算公式及计算方法也略有差异。饱和度的值主要取决于两方面：一是交通量：二是通行能力，两者所在时间段必须统一用日交通量或者小时交通量，一般而言，交通量是通过观测站记录和交通量调查后通过换算得到的，已有较为成熟的计算方法及程序。饱和度计算的难点在于通行能力的确定。因为公路、城市道路通行能力的计算方法不同，并受多种因素的影响。以下详述城市道路和公路的饱和度计算方法，其中重点在于通行能力的计算。3.1 城市道路饱和度计算方法城市道路饱和度采用道路日高峰小时交通量与道路小时最大设计通行能力的比值来计算。其中交通量数据由调查或观测获取后通过折算而得。此处不详细论述，以下重点介绍通行能力的计算。计算城市道路通行能力必须先了解如下概念。3.1.1 理论(可能)通行能力理论通行能力又称可能通行能力，是指在道路交通理想条件下。每条车道单位时间内能够通过的最大交通量，计算公式如下：CB=3600/t0式中，CB为理论通行能力；t0为平均车头时距。我国城市道路设计规范建议的单车道理论通行能力见表1。表1 我国单车道理论通行能力取值行车速度(km/h）20 30 40 50 60 通行能力(pcu/h)1400 1600 1650 1700 1800 注：pcu指“折算标准车”，下同3.1.2 实际通行能力实际通行能力是指在实际道路交通条件下，每条车道单位时间内能够通过的最大交通量，考虑到地形、道路交通状况等因素，实际通行能力是在理论通行能力上的折减计算公式为：CP=CBLCr其中，CP为实际通行能力；CB为理论通行能力；L、C、r为折减系数，分别为宽度修正系数、侧向净空修正系数、重车修正系数等，具体取值参见相关规范手册。在求得单车道通行能力后，再乘以相应的车道数，通过对应的交通量数据即可求得道路的饱和度。3.2 公路饱和度计算方法与城市道路计算饱和度方法不同的是，公路的饱和度往往采用日交通量与公路适应日交通量的比值来确定，其中不同等级公路尤其是高速公路的饱和度还有其各自的计算方法，比较复杂。一般地，日交通量由收费站等机构获取，适应日交通量按公路技术工程标准中列出的数据来确定。高速公路适应交通量见表2。表2 高速公路适应日交通量范围(pcu/d)设计车速(km/h)四车道六车道八车道120 4000055O00 55O00 80O00 80000100O00 以上100 35O00 50O00 5000070000 7000090000 80 25O00 45O00 45O00 60O00 6000080000 由于公路运行质量受双向流量比、超车视距、管理水平、采取的路侧干扰措施以及总体服务水平的要求等许多因素的影响，因此其公路的设计通行能力与适应交通量范围较大。在实际计算中往往取中值计算，导致与实际不符的误差产生。而在公路管理部门中，日交通量和高峰小时交通流量的数据均较易获取，因此也可采用小时交通量数据统一进行相关计算。3-3 多车道道路饱和度计算方法由以上分析可见，公路与城市道路饱和度通行能力计算方面，差别主要在计算时段的选取上。城市多选用小时交通量计算，公路多采用13、年交通量计算。在具体计算过程中，公路与城市道路的计算方法也有一定的差异，有必要寻求一种统一的计算方法。在实际运用中，单车道的道路情况极为少见。多数为多车道的情况。由于公路、城市道路均可视为多车道道路 不同之处仅为通行能力方面的取值。因此。可将两种计算方法统一用多车道通行能力来计算，在通行能力方面用不同标准取值，各种影响因素则通过不同的折算系数进行折减。此处讨论的“多车道道路”指各车道有明显划分标志的道路，等级较低、各车道之间没有明显划分标志的较低等级道路(包括城市道路和公路)暂不列入讨论范围。3.3 多车道总通行能力 Cn 计算公式为：Cn=n C1 Kn 式中：C1第一条车道可能通行能力，单位为pcu/h。可参考城市道路设计规范和公路工程技术标准取值：Kn相应的各车道的折减系数，通常以靠近路中线或中央分隔带的车行道为第一车道，其通行能力为 1，第二车道为第一车道的 0.8 0.9 第三车道通行能力为第一车道的0.65 0.8 第四条车道则为 0.5 0.6，具体可根据实际情况取值；n机动车道的道路分类系数，高速公路、快速路取0.8，一级公路、主干路取 0.85，次干路(二级以下公路)取0.9，支路取0.95；交叉口影响系数，此系数具体取值参考美国通行能力手册及国内通行能力研究资料。在公路和城市道路的具体计算过程中，通行能力的指标根据实际情况取值。就公路和城市道路而言，计算方法过程基本相同差别主要在于如下两点。3.3.1 单车道通行能力城市道路单车道通行能力可参考表3取值。表3 城市道路通行能力(pcu/h/ln)行车速度(km/h）20 30 40 50 60 可能通行能力1400 1600 1650 1700 1800 高速公路单车道通行能力可参考表4取值。表4 高速公路基本通行能力与设计通行能力(pcu/h/ln)设计速度(km/h）120 100 80 基本通行能力2200 2200 2000 设计通行能力1600 1400 1150 一级公路单车道通行能力可参考表5取值。表5 一级公路每车道的设计通行能力(peuhIn)设计速度(km/h）100 80 60 作为干线公路的一级公路1400 1150 900 作为集散公路的一级公路8501000 700900 550700 注：集散公路指纵横向干扰较大、设置供汽车行驶的慢车道的公路其他类型公路单车道通行能力可参考公路工程技术标准 等相关规范标准。3.3.2 交叉口折算系数城市道路和非封闭式公路需考虑交叉口折算系数，封闭式公路不考虑交叉口折算系数，取值为1，具体折减系数取值参考相关资料，此处从略。多车道通行能力除了受道路类型、交叉口、车道折减等因素影响外，还受多方面因素影响，如重型车、超车的影响等，上述公式只考虑了主要影响因子系数，其他情况可参考美国通行能力手册及相关国内标准规范。用上述方法计算得出道路通行能力后，再根据相应交通量指标，即可算出多车道道路饱和度。