第十章-城市道路通行能力分析--通行能力分析教学课件.pptx

第一节第一节 城市干道通行能力城市干道通行能力一、城市干道交通流特征 城市道路分为n n快速路快速路n n主干路主干路n n次干路次干路n n支路支路快速快速路与主干路属交通性道路；次干路路与主干路属交通性道路；次干路兼有兼有交通性和交通性和生活型两重功能并以交通功能生活型两重功能并以交通功能为主为主；支路一般为生；支路一般为生活性道路。活性道路。n n四类道路的交通功能关系如表10-1所示n n 城市道路交通功能关系表 表10-1（P188）二、基本通行能力的确定 1.1.一条车道的基本通行能力一条车道的基本通行能力 基本通行能力基本通行能力，是指道路和交通都处于理想，是指道路和交通都处于理想条件下，条件下，技术性能技术性能相同的一种标准车，以最小的相同的一种标准车，以最小的车头时距连车头时距连续续行驶的理想行驶的理想交通流路段交通流路段上一条车道的通行能力，上一条车道的通行能力，可按可按车头间距和车头间距和车头时距车头时距两种方法计算。其计算公两种方法计算。其计算公式为式为：Co=3600/htCo=3600/ht或或Co=1000v/L Co=1000v/L （10-110-1）式中：式中：CoCo一条车道的基本通行能力（一条车道的基本通行能力（veh/hveh/h）htht饱和连续车流的平均车头时距（饱和连续车流的平均车头时距（S S）v v行驶速度（行驶速度（km/hkm/h）L L连续车流的车头间距（连续车流的车头间距（mm）连续车流条件下的车头间距车头间距L，可采用下式计算：式中：n n LoLo停车时的车辆安全车间距（停车时的车辆安全车间距（停车时的车辆安全车间距（停车时的车辆安全车间距（mm）n n L L1 1车辆的本身长度（车辆的本身长度（车辆的本身长度（车辆的本身长度（mm）n n V V行驶车速（行驶车速（行驶车速（行驶车速（km/hkm/h）n n l l与车重、路面阻力系数、粘着系数及坡度与车重、路面阻力系数、粘着系数及坡度与车重、路面阻力系数、粘着系数及坡度与车重、路面阻力系数、粘着系数及坡度有关的系数；有关的系数；有关的系数；有关的系数；n nU U驾驶员在反应时间内车辆行驶的距离（驾驶员在反应时间内车辆行驶的距离（驾驶员在反应时间内车辆行驶的距离（驾驶员在反应时间内车辆行驶的距离（mm）n n 在通常的城市道路设计范围内（坡度|4%|）、其I值近似为0.054，取Lo=2m，L1=5m，则一条车道的理论通行能力（pcu/h）如表表10-3（P189）所示。n n 城市道路设计规范建议的一条车道理论通行能力（pcu/h）如表表10-4（P189）所示。n n认为对于一条车道理论通行能力，取1500 pcu/h是比较合理的。2.多车道的基本通行能力多车道的基本通行能力多车道的基本通行能力可按下式计算：C=nCo 三、可能通行能力的确定三、可能通行能力的确定 1.多车道对路段通行能力的影响 其影响用折减系数 a条条来表示 据观测，自路中心线起：n n第一第一条车道的折减条车道的折减系数系数 a a条条条条假设假设为为1.001.00，n n第二第二条车道条车道为为0.800.890.800.89；n n第三第三条车道为条车道为0.650.780.650.78；n n第四条第四条车道为车道为0.500.650.500.65；n n第五第五条车道条车道为为0.400.520.400.52；2.交叉口对路段通行能力的影响交叉口对路段通行能力的影响 交叉口对通行能力的影响，用交叉口通行能力折减系数 a交交来表示：n n a a交交交交的的值可按交叉口的以下两种不同交通管制值可按交叉口的以下两种不同交通管制的情的情况况进行进行计算：计算：（1 1）当路段上的行驶车辆受到交叉口信号灯）当路段上的行驶车辆受到交叉口信号灯的红灯的红灯听候影响听候影响时交叉口时交叉口折减系数折减系数 a a交交交交值：值：l l交叉口之间的距离（交叉口之间的距离（mm）v v路段上的行车速度（路段上的行车速度（m/sm/s）a a启动时的平均加速度（启动时的平均加速度（m/s2m/s2），观测资料），观测资料b b制动时的平均减速度（制动时的平均减速度（m/s2m/s2），），b=1.5m/s2 b=1.5m/s2 车辆在交叉口的停候时间，可取红灯时间的一半，一般车辆在交叉口的停候时间，可取红灯时间的一半，一般 =15=152020 s sn n#n n（2）当路段上的行驶车辆不受信号灯的红灯影响时，或交叉口上不设红路灯时，交叉口折减系数a交通用计算公式：l l交叉口之间的距离（交叉口之间的距离（mm）v v路段上的行车速度（路段上的行车速度（m/sm/s）a a启动时的平均加速度（启动时的平均加速度（m/s2m/s2），其值见前），其值见前b b制动时的平均减速度（制动时的平均减速度（m/s2m/s2），其值见前），其值见前11，22系数，其值取决于的比值（表系数，其值取决于的比值（表10-710-7），），其中：其中：11及及2 2 值值 表表10-710-7（P193P193）3.3.行人过街等因素对路段通行能力的影响行人过街等因素对路段通行能力的影响 4.4.车道宽度对路段通行能力的影响车道宽度对路段通行能力的影响 考虑上述影响的折减系数，则路段上一条车道的通行考虑上述影响的折减系数，则路段上一条车道的通行能力为：能力为：四、服务水平分级四、服务水平分级 对于城市道路来讲，衡量交通服务质量的主要对于城市道路来讲，衡量交通服务质量的主要指标为路段、交叉口的拥挤程度（即指标为路段、交叉口的拥挤程度（即V/CV/C）。平均）。平均车速，延误（交叉口）车速，延误（交叉口）美国美国HCMHCM干道服务水平分类干道服务水平分类 表表10-910-9（P195P195）五、分析程序1.1.确定所考虑的干道的位置和长度；确定所考虑的干道的位置和长度；2.2.按照干道分类，结合自由流速度的测定，确定干道等级；按照干道分类，结合自由流速度的测定，确定干道等级；3.3.为了评价，将感到分成区段，每个区段由一个或几个干为了评价，将感到分成区段，每个区段由一个或几个干道路段组成；道路段组成；4.4.计算每个路段的干道运行时间，并以区段汇总；计算每个路段的干道运行时间，并以区段汇总；5.5.将每个交叉口上需要的资料列表，并计算所考虑的每个将每个交叉口上需要的资料列表，并计算所考虑的每个交叉口的入口的延误；交叉口的入口的延误；6.6.按区段计算整个设施的平均行程速度。按区段计算整个设施的平均行程速度。7.7.参考表参考表10-910-9干道服务水平分类表，评定服务水平。干道服务水平分类表，评定服务水平。首先考虑的是干道的功能类别：即它是主要干道，还首先考虑的是干道的功能类别：即它是主要干道，还是次要干道。是次要干道。“主要干道主要干道”为都市区重要活动中心之间和进出该地区为都市区重要活动中心之间和进出该地区的主要部分的交通服务。的主要部分的交通服务。“次要干道次要干道”是连接和延长主要干道体系的设施。是连接和延长主要干道体系的设施。典型的郊区设计是指具有部分和几乎全部入口控制、典型的郊区设计是指具有部分和几乎全部入口控制、有分隔的左转车道和不准停车的干道。有分隔的左转车道和不准停车的干道。中间设计指的是具有部分入口控制的干道。中间设计指的是具有部分入口控制的干道。典型的失去设计指的是对入口支路控制或不控制的干典型的失去设计指的是对入口支路控制或不控制的干道，是没有分隔带的双车道或多车道的单向或双向道路。道，是没有分隔带的双车道或多车道的单向或双向道路。美国美国HCMHCM干道分类辅助表干道分类辅助表 表表10-1110-11（P196P196）步骤五：交叉口数据列表并计算延误时间。交叉口入口延误可用下式计算：D=1.3d （10-6）式中：D交叉口入口延误（s/veh）;d交叉口停车延误（s/veh）交叉口的随机停车延误方程式为：式中：式中：d d指该车道组每辆车的平均停车延误指该车道组每辆车的平均停车延误（s/vehs/veh）TcTc信号周期长（信号周期长（S S）该车道的绿信比，即有效绿灯时间与周期长度该车道的绿信比，即有效绿灯时间与周期长度之比；之比；X X该车道组的该车道组的Q/CQ/C的值（的值（QQ交通量、交通量、C C为车道组为车道组的通行能力的通行能力步骤六：计算平均行程速度步骤六：计算平均行程速度第二节第二节 公共交通线路的通行能力公共交通线路的通行能力一、公共交通 公共交通体系包括定是定线行驶的公共汽车、无轨电车、有轨电车、轻轨、地铁以及定线和不定线行驶的小公共汽车、出租车和客运轮渡等交通工具及其配套设施。二、公共汽车停靠站与交通线路的通行能力 公共汽车交通线路的通行能力受沿线各停靠站通行能力的制约，其中通行能力最小的停靠站，是控制线路通行能力的站点。停靠站的通行能力取决于车辆占用停靠站的时间长短。因此，公共汽车停靠站的通行能力为：C站=3600/t （10-8）式中：C站公共汽车停靠站的通行能力（veh/h）t车辆占用停靠站的总时间（S）公共汽车在站停靠时间与车辆性能、车辆结构、上下车乘客的多少，车站秩序等因素有关。一般可按下式估算：t=t1+t2+t3+t4 (10-9)公共汽车交通线路的通行能力C线：C线=minC站 （10-11）三、提高公共交通线路通行能力的措施三、提高公共交通线路通行能力的措施 四、轻轨、地铁交通的客运能力四、轻轨、地铁交通的客运能力 根据远期（规划年）预测客流量选择相应客运能力的公根据远期（规划年）预测客流量选择相应客运能力的公共交通系统，或让客运能力略大于预测客流量的公共交通系共交通系统，或让客运能力略大于预测客流量的公共交通系统式最经济合理的。统式最经济合理的。轻轨的客运能力在大多数情况下是由通行能力控制的。轻轨的客运能力在大多数情况下是由通行能力控制的。一般而言，客运能力取决于车厢尺寸、列车长度、服务水平一般而言，客运能力取决于车厢尺寸、列车长度、服务水平决定的站立乘客和列车间的时间间隔（发生频率）决定的站立乘客和列车间的时间间隔（发生频率）最小最小间隔时距是在站停车时间、列车长度、加最小最小间隔时距是在站停车时间、列车长度、加速率、减速率和控制系统的函数。速率、减速率和控制系统的函数。最小列车间隔时距可用列车行车时距图估最小列车间隔时距可用列车行车时距图估算，也可用理论公式近似计算。然而最常用的方算，也可用理论公式近似计算。然而最常用的方法是根据实际经验、车辆停车时间和信号控制系统估算法是根据实际经验、车辆停车时间和信号控制系统估算列车最小列车间隔时距。列车最小列车间隔时距。根据最小列车间隔时距，可以计算每小时通过的列根据最小列车间隔时距，可以计算每小时通过的列车数、车厢数。车厢数乘以每节车厢载客人数，即得客车数、车厢数。车厢数乘以每节车厢载客人数，即得客运通行能力值。运通行能力值。当网线远期单向断面预测客流量低于当网线远期单向断面预测客流量低于80008000人人/h/h，选，选用常规的公共电、汽车系统比较稳妥可行。并不必考虑用常规的公共电、汽车系统比较稳妥可行。并不必考虑选择其他快速轨道交通方式；当网线远期单向最大断面选择其他快速轨道交通方式；当网线远期单向最大断面预测客流量超过预测客流量超过4000040000人次人次/h/h时选用快速、大容量的地时选用快速、大容量的地铁交通比较合理；铁交通比较合理；当网线近期单向最大断面预测客流量超过当网线近期单向最大断面预测客流量超过80008000人次人次/h/h，而远期单向最大断面预测客流量不超过，而远期单向最大断面预测客流量不超过4000040000人次人次/h/h时，且有条件设较多的地上线时，一时，且有条件设较多的地上线时，一般学则轻轨交通系统比较适宜；般学则轻轨交通系统比较适宜；当远期网线单向最大断面预测客流量不超过当远期网线单向最大断面预测客流量不超过2 2万万人人/h/h。而近期客流量大于。而近期客流量大于50005000人人/h,/h,可以考虑选用可以考虑选用单轨交通系统。单轨交通系统。缩小列车行车间隔增加行车密度是提高城市交缩小列车行车间隔增加行车密度是提高城市交通客运能力最经济合理的办法。通客运能力最经济合理的办法。n n第一节 匝道通行能力分析n n第二节 匝道连接点通行能力分析n n第三节 概述n n第四节 概述第一节第一节 概述概述一、收费站的分类一、收费站的分类一、收费站的分类一、收费站的分类1 1.按设立的位置分类按设立的位置分类 依收费站所处的位置可分为主收费站和匝道收费站。依收费站所处的位置可分为主收费站和匝道收费站。2.2.按收费公路的收费制式分类按收费公路的收费制式分类（1 1）均一式）均一式（2 2）开放式）开放式（3 3）封闭式）封闭式（4 4）混合式（主线）混合式（主线/匝道栏栅式）匝道栏栅式）3.3.按收费方式分类按收费方式分类 收费方式可分为停车人工收费、停车半自动收费、停车自收费方式可分为停车人工收费、停车半自动收费、停车自动收费和不停车自动收费。动收费和不停车自动收费。二、车型分类及车辆折算系数二、车型分类及车辆折算系数二、车型分类及车辆折算系数二、车型分类及车辆折算系数n n 车辆分类的主要目标就是要保证车类间收费的车辆分类的主要目标就是要保证车类间收费的公平性公平性，以体现出费用责任意义上的公平性和所，以体现出费用责任意义上的公平性和所得得效益效益上的公平上的公平。n n 车辆分类的标准主要是依据不同车辆行驶对车辆分类的标准主要是依据不同车辆行驶对收收费道路费道路路面的破坏程度、对道路建设投资的影响、路面的破坏程度、对道路建设投资的影响、对收费公路对收费公路通行能力的影响程度以及车辆行驶收通行能力的影响程度以及车辆行驶收费费道路道路所获得的效益情况所获得的效益情况。收费站车辆换算系数收费站车辆换算系数收费站车辆换算系数收费站车辆换算系数 表表表表7-27-2（P109P109）三、收费站车辆排队理论三、收费站车辆排队理论n n 在收费站通行能力研究中，主要采用在收费站通行能力研究中，主要采用排队理论排队理论 相继到达并按一定规则排队等候服务的车辆。正在相继到达并按一定规则排队等候服务的车辆。正在收费车道收费车道接受服务的车辆和收费设施一起组成一个接受服务的车辆和收费设施一起组成一个“车辆车辆收费排队收费排队系统系统”1.基本概念基本概念（1）排队与排队系统（2）排队系统的三个组成n n输入过程输入过程输入过程输入过程 如经过收费站的车辆总体可以使无限的如经过收费站的车辆总体可以使无限的 如在收费如在收费站，车辆到达收费站的时刻是随机的。站，车辆到达收费站的时刻是随机的。a.a.泊松输入泊松输入 b.b.定长输入定长输入 c.c.爱尔朗输入爱尔朗输入n n排队规则排队规则排队规则排队规则n n服务服务服务服务方式方式方式方式（3）排队系统的实际表达模式n n 用肯道尔符号来表示排队模型，其表达式为：到达过程/服务过程/服务台数/系统容量/顾客源容量/排队规则 如M/M/1/K/FCFS表示到达时间间隔为负指数分布，服务时间为负指数分布，服务台数为1，系统容量为k，顾客总体为无限，排队规则为先到先服务的服务系统2.排队系统的主要运行指标及其相互关系排队系统的主要运行指标及其相互关系n n 排队长度排队长度排队长度排队长度：系统中排队车辆个数期望值，单位：系统中排队车辆个数期望值，单位（辆（辆），以），以LqLq表示表示n n 队长队长队长队长：收费系统中车辆个数期望值，单位（辆），：收费系统中车辆个数期望值，单位（辆），以以L L表示表示 L=Lq+L=Lq+正在被服务的车辆正在被服务的车辆数数n n 排队时间排队时间排队时间排队时间：车辆在排队系统中派对上几件期望值，：车辆在排队系统中派对上几件期望值，单位（单位（S S），以），以WqWq表示表示n n 停留时间停留时间：车辆在收费系统的平均停留时间，单位（S），以W表示 W=Wq+服务时间 令表示单位时间内平均到达的车辆数，表示单位 时间内服务完毕离去的平均车辆数。L=W （7-8）Lq=Wq （7-9）W=Wq+1/u （7-10）L=Lq+/u （7-11）n nM/G/1模型的特征量模型的特征量：n n平均队长：平均队长：平均队长：平均队长：(7-14)n n平均停留时间：平均停留时间：平均停留时间：平均停留时间：W=E V+Lq （7-15）n n平均排队长：平均排队长：平均排队长：平均排队长：（7-16）n n平均排队等候时间：平均排队等候时间：平均排队等候时间：平均排队等候时间：（7-17）式中：收费车道利用率 车辆平均到达率（veh/s）V服务时间 E V 服务时间的数学期望值（S）D V 服务时间的方差（S2）有以上公式可以看出，只要知道、E V 和D V，不论服务时间V呈何种分布都可以求出M/G/1系统的运行指标。四、服务水平分级 1.服务水平 在公路收费站通行能力研究中，服务水平采用车辆通过收费站的延误和服务通行能力来衡量。2.分级标准收费站服务水平与延误 表7-4（P116）第二节第二节 实际运行状况通行能力分析实际运行状况通行能力分析一、分析方法3.车辆延误分析车辆的延误为：二、分析步骤二、分析步骤 分析步骤包括两部分内容：一部分是基础数据、条件分析步骤包括两部分内容：一部分是基础数据、条件的调查；另一部分是通过计算确定延误与服务水平。的调查；另一部分是通过计算确定延误与服务水平。1.1.确定收费站条件确定收费站条件（1 1）确定收费类型：一般我国主要为交费找零、出口验）确定收费类型：一般我国主要为交费找零、出口验票、入口领卡三种收费类型。票、入口领卡三种收费类型。（2 2）收费车道数目。）收费车道数目。2.2.确定交通条件确定交通条件（1 1）确定经过收费站的小时交通量）确定经过收费站的小时交通量（2 2）确定交通组成，即小型车、大中型车、特大型车各）确定交通组成，即小型车、大中型车、特大型车各自所站的比例，个车型的平均车长等。自所站的比例，个车型的平均车长等。3.3.确定服务水平等级及延误确定服务水平等级及延误第三节第三节 规划和设计阶段通行能力分析规划和设计阶段通行能力分析一、分析方法1.1.分析目的分析目的 合理地设置收费广场收费车道数量是收费站设计的重合理地设置收费广场收费车道数量是收费站设计的重要内容。要内容。2.2.数据要求数据要求（1 1）交通量）交通量 DDHV=AADTHTFD (7-26)DDHV=AADTHTFD (7-26)（2 2）服务时间）服务时间 在确定服务时间时，可以根据所采用的收费手段进行实在确定服务时间时，可以根据所采用的收费手段进行实地调查确定。一般认为服务时间指从接受服务的车辆停车地调查确定。一般认为服务时间指从接受服务的车辆停车后接受开始到车辆开动一段时间。后接受开始到车辆开动一段时间。(3)(3)离去时间离去时间 3.3.设计规划阶段分析准则设计规划阶段分析准则 收费车道数量决定于通过的交通量、收费方式和服务收费车道数量决定于通过的交通量、收费方式和服务标准。收费广场的通行能力应与相接高速公路的设计交通标准。收费广场的通行能力应与相接高速公路的设计交通量相当。根据不同收费方式的车道通行能力可以估算的后量相当。根据不同收费方式的车道通行能力可以估算的后妃车道数。妃车道数。个类型下的单通道的通行能力：个类型下的单通道的通行能力：式中：式中：对收费类型对收费类型j j标准车的服务时间；标准车的服务时间；对收费类型对收费类型j j标准车的离去时间。标准车的离去时间。所需车道数由下式确定：所需车道数由下式确定：