第四章 高速公路基本路段通行能力分析67p.ppt
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1、第四章第四章 高速公路基本路段通行能力分析高速公路基本路段通行能力分析n高速公路及其构成n高速公路基本路段的交通特性n高速公路基本路段通行能力分析方法 全封闭全封闭全立交汽车专用公路全立交汽车专用公路高速公路高速公路全封闭全封闭全立交全立交汽车专用公路汽车专用公路n高速公路上的对向车流用连续的隔离栅栏或中央分隔带隔开。高速公路上的对向车流用连续的隔离栅栏或中央分隔带隔开。n每个行车方向最少有两条车道,专供汽车交通使用的公路。每个行车方向最少有两条车道,专供汽车交通使用的公路。n高速公路没有信号控制、停车控制的平面交叉口,也不允许毗高速公路没有信号控制、停车控制的平面交叉口,也不允许毗邻道路上车
2、辆直接进出,进出高速公路的车辆都要通过匝道。邻道路上车辆直接进出,进出高速公路的车辆都要通过匝道。高速公路及其特征高速公路及其特征通行能力分析通行能力分析n新建高速公路时,根据预测的交通需求,借助单车道通行能力确定车道数、车道宽度等道路几何要素。n通过对于现状道路通行能力和交通运行状况分析,可以正确评价道路运行状况,为制定道路改善的具体措施提供决策依据。n通过分析道路通行能力和交通运行状况,可以为研究高速公路、交通安全、油耗与尾气排放等提供参数。高速公路构成部分高速公路由基本路段(高速公路由基本路段(Bisic Freeway SegmentBisic Freeway Segment)、交织区
3、()、交织区(Freeway Freeway WeavingWeaving)、匝道()、匝道(RampsRamps)、匝道交叉口()、匝道交叉口(Ramp JunctionsRamp Junctions)组成。)组成。高等级道路基本路段:是指主线上不受匝道附近车辆汇合、分离以及交织运行影响的路段部分(如上图)。理想条件(1)3.75m车道宽度 4.50m;(2)侧向净宽 1.75m;(3)车流中全部为小客车;(4)驾驶员均为经常行驶高等级道路且技术熟练遵守交通法规者。高速公路基本路段10高速公路基本路高速公路基本路段及其特征段及其特征n高速公路基本路段是匝道影响区,或高速公路交织区以外的高速公
4、路路段。高速公路基本路段的交通特征高速公路基本路段的交通特征n与多车道公路、城市道路和双车道公路路段相比,高速公路与多车道公路、城市道路和双车道公路路段相比,高速公路基本路段有许多不同的车流特性。基本路段有许多不同的车流特性。n高速公路基本路段的交通流的运行情况会因上游和下高速公路基本路段的交通流的运行情况会因上游和下游瓶颈点压缩交通流的条件不同而有很大变化。瓶颈游瓶颈点压缩交通流的条件不同而有很大变化。瓶颈处包括:匝道的合流处、交织区、车道数减少地段以处包括:匝道的合流处、交织区、车道数减少地段以及正在维修保养的路段、事故发生地点和路上有交通及正在维修保养的路段、事故发生地点和路上有交通障碍
5、的地方。障碍的地方。n高速公路基本路段上的交通流可划分为三类:不饱和高速公路基本路段上的交通流可划分为三类:不饱和交通流、排队交通流、排队消散交通流和过饱和交通流。消散交通流和过饱和交通流。高速公路基本路段的交通特高速公路基本路段的交通特征征n高速公路基本路段上的交通流可划分为三类:不饱高速公路基本路段上的交通流可划分为三类:不饱和交通流、排队和交通流、排队消散交通流和过饱和交通流。消散交通流和过饱和交通流。高速公路基本路段的交通特征高速公路基本路段的交通特征n不饱和流表明交通流不受到上、下游交通条件的影响。n排队消散流表明交通流一旦通过瓶颈,就加速向高速公路的自由流速度恢复。n过饱和流是受下
6、游瓶颈影响左右的交通流。阻塞路段的交通流,变化范围很大,其速度取决于瓶颈的压缩程度。高速公路上的排队与交叉口前排队不一样。高速公路上排队,车辆没停下来。高速公路上的车辆停停走走,队列缓慢行进。14高速公路基本路段速度流率关系曲线关系图15高速公路基本路段密度流率关系曲线关系图16排队消散流与过饱和交通流的平均车速流率关系曲线图高速公路基本路段交通特征高速公路基本路段交通特征的影响因素的影响因素n设计车速设计车速 120km/h;n3.75m 车道宽度车道宽度 4.50m;n平原微丘;平原微丘;n左侧路缘带宽度左侧路缘带宽度 0.75m;n右侧路肩宽度右侧路肩宽度2.75m;n车流中全部为小客车
7、;车流中全部为小客车;n行政等级行政等级 为干线公路;为干线公路;n交通秩序和交通管理:好;交通秩序和交通管理:好;n驾驶员均为经常行驶高速公路且技术熟练遵守交通驾驶员均为经常行驶高速公路且技术熟练遵守交通法规者。法规者。一、高速公路基本路段的基本通行能力1.基本通行能力式中:交通流平均车头时距数值(s);CB基本通行能力,即理想条件下一车道所能通行的最大交通量(pcu/(hln);2.实际交通流车头时距测量小车跟小车;小车跟大车;大车跟小车;大车跟大车。高速公路车速观测沈大、沈本沈本高速公路内侧车道、外侧车道速度分布概率曲线 沈大高速公路内侧车道、外侧车道速度分布概率曲线 车头时距观测区间区
8、间(s)0.511.522.533.544.55频频 次次044596937076584838区间区间(s)5.566.577.588.599.0频频 次次2919219109826确定高速公路基本路段的基本通行能力:确定高速公路基本路段的基本通行能力:研究领域!研究领域!高速公路基本路段的基本通行能力高速公路基本路段的基本通行能力设计速度(km/h)1201008060每车道服务流率(pcu/h/ln)1950 18001500 1200基本通行能力(pcu/h/ln)2200 21001800 1500设计饱和度0.880.850.830.80基本通行能力与服务流率(SFL)及设计饱和度推
9、荐经验值表(参考,运用时以当时规范为准)高速公路基本路段服务水平二、高速公路基本路段的可能通行能力式中:C可可能通行能力数值(pcu/(hln);CB基本通行能力,即理想条件下一车道所能通行的最大交通量(pcu/(hln);N单向车行道的车道数;fCW车道宽度对通行能力的修正系数;fSW侧向净宽对通行能力的修正系数;fHV大型车对通行能力的修正系数;fP驾驶员条件对通行能力的修正系数。三、高速公路基本路段的设计(服务)通行能力三、高速公路基本路段的设计(服务)通行能力式中:CD单向车行道设计通行能力,即在具体条件下,采用i级服务水平时所能通行的最大交通量(veh/h);(V/C)i第i级服务水
10、平最大服务交通量与基本通行能力的比值。SFL第i级服务水平下一条车道的服务流率;N单向车行道的车道数;fCW fSW车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数;fHV大型车对通行能力的修正系数;fP驾驶员条件对通行能力的修正系数。四、高速公路基本路段通行能力的主要因素及修正方法设计速度(设计速度(km/h)1201008060车道宽度车道宽度3.75m1.01.01.01.0车道宽度车道宽度3.5m0.980.970.970.97左侧路缘带宽度(左侧路缘带宽度(m)右侧路缘带宽度(右侧路缘带宽度(m)0.250.51.01.52.00.980.990.980.991.00行车道宽度修正系数行车道宽
11、度修正系数(fCW)侧向净空修正系数侧向净空修正系数(fSW)1.车道宽度及侧向宽度的修正系数2.大型车的修正系数fHV式中:PLHV大中型车的混入百分率;PTC特大型车混入百分率;PCELHV大中型车折算系数;PCETC特大型车折算系数。3.驾驶员条件的修正系数fP 在1.000.90范围内取fP值,一般取1.00。实际运行状况的通行能力分析实际运行状况的通行能力分析n结合预测的或现有的交通需求,确定交通流的运行状况和道路设施所能够提供的服务水平;计算给定道路条件下的通行能力;保持某一特定运行状况前提下的最大服务交通量。n通过道路通行能力和交通运行状况分析,可以正确评价道路运行状况,为道路交
12、通、规划、建设和管理部门制定具体措施提供决策依据。n通过道路通行能力和交通运行状况分析,可以保证道路运行状况良好,造福社会。实际运营阶段通行能力分析步骤实际运营阶段通行能力分析步骤n1.收集路段基本数据n(1)划分高速公路路段;(2)记录和整理道路平面线形、纵断面线形、路面几何参数、地形及环境状况。n2.计算交通量n确定设计交通量和车辆换算系数;调查实际交通量及运行参数。n3.查表或计算修正系数fHV、fSW、fCW、fp,确定实际条件下的通行能力。n4.确定区间运行速度、时间和服务水平。n5.评价交通运营情况收集路段基本数据n(1)调查地点选择nA.理想条件的路段nB.通行能力修正路段nC.
13、修正方法的验证路段n(2)数据采集方法nA.断面观测方法n当观测路段的道路交通状况比较一致时,如道路平面线形顺直,纵断面起伏不大,横断面型式单一,断面法是非常有效的观测方法,可以得到除超车率以外的所有高速公路路段交通特性数据。nB.区间观测方法n区间法观测需要在观测区间的两端分别布置观测断面,区间长度一般在0.5km2.0km之间。AAV1 BBAAVi VN d.收集路段基本数据n(3)数据样本要求(车速为例)nn:最少观测样本量;n:观测车速标准差;nk:置信水平对应常数;nE:计算车速允许误差;nr:车速类型常数。n(4)数据处理方法nA.断面观测方法n车速、车型、流量、车头时距。nB.
14、区间观测方法n区间车速。AAV1 BBAAVi VN d.计算实例例 已知:一已有四车道高速公路,设计速度为100km/h,单向高峰小时交通量VP1800pcu/h,大货车占40%,车道宽3.50m,行车道两侧净空足够,重丘地形。分析其服务水平,问其达到可能通行能力之前还可增加多少交通量。解 为求服务水平要计算V/C:(1)查表得诸修正系数 fCW0.97,fSW1.0,PCELHV2.0,fHV=1/1+0.40(2.0-1)=0.714,fP=1.0(2)计算V/C(3)该公路服务水平属于二级(4)求算达到可能通行能力前可增加的交通量行车道的可能通行能力 达到可能通行能力前可增加的交通量V
15、:V2910-18001110pcu/h规划、设计阶段通行能力规划、设计阶段通行能力分析步骤分析步骤n1.收集路段基本资料n年平均日交通量(AADT)、小时交通量系数(HTF)、方向分布系数(D);n平纵线形、横向干扰、断面形式等等;n2.计算交通量n预测单向设计小时交通量:n3.分析车道数适应性n4.特定条件下的通行能力及交通运营情况估计小时交通流流率1.AADT-年平均日交通量(Annual average daily traffic)nAADT 给定地点的全年统计交通量平均到每一个24h交通量(日交通量),也就是全年交通量除以365(通常双向计算);nAADT 通常用于规划、建设和管理。
16、2.DDHV 单向设计小时交通量(Directional Design Hour Volume)DHV-设计双向小时交通量(Design hour volume);DDHV-单向设计小时交通量(Directional design hour volume);AADT-年平均日交通量;D-设计小时单向交通量占双向交通量的比例;.HTF-双向设计小时占 AADT的比例。规划、设计阶段通行能力分析实例规划、设计阶段通行能力分析实例n问题规划一条标准高速公路远景设计年限的平均日交通量AADT=45000veh/h,大货车占交通量的30%,方向系数D=0.6,平原地形,设计小时交通量系数HTF=0.12
17、,高峰小时系数PHF=0.9,应规划为几车道高速公路。(大货车2.0标准车)设计速度(km/h)1201008060每车道服务流率(pcu/h/ln)1950 18001500 1200基本通行能力(pcu/h/ln)2200 21001800 1500设计饱和度0.880.850.830.80服务流率(SFL)表规划、设计及运营阶段通行能力规划、设计及运营阶段通行能力分析实例分析实例设计速度(km/h)1201008060车道宽度3.75m1.01.01.01.0车道宽度3.50m0.980.970.970.97行车道宽度修正系数(fCW)表左侧路缘带宽度右侧路缘带宽度0.25m0.50m1
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