[工学]第四章 高速公路路段通行能力分析
公路的通行能力分析
公路的通行能力一、概述公路的通行能力是指在通常的道路条件、交通条件和度量标准下，单位时间内道路断面可以通过的最大车辆数。
公路的通行能力，尤其是公路"咽喉"处（一般在隧道、桥涵、交叉口、交汇处、匝道与口、山下坡、急拐弯等）的通行能力是决定运输车辆行驶径路的决定因素，因此它在运输组织中非常重要。
公路通行能力是公路的一种性能，是一项重要指标。
研究它的目的在于：估算公路设施在规定的运行质量条件下所能适应的最大交通量，以便设计时确定满足预期交通需求和服务水平要求所需要的道路等级、性质和设计道路的几何尺寸，同时可以评价现有道路设施。
关于通行能力的研究，最早是以美国为中心进行的，并于1950年将其算法标准化编入美国《公路通行能力手册》(Highway Capacity Manual－HCM)中。
之后，几经修订，目前最新版本为2000年版。
该手册不仅在美国，而且在很多国家作为计算通行能力的规范书使用着。
在日本，于1960年制定了公路工程技术标准，该标准采用了美国《公路通行能力手册》中的观点。
之后，于1982年趁修改日本《公路工程技术标准》的机会，将日本的研究成果编入《道路交通容量》一书中，而使日本的公路通行能力的计算标准化。
《道路交通容量》中论述了路段、平面交叉路口、匝道、交织区间等公路各组成部分通行能力的算法。
二、影响公路通行能力的因素公路条件：①车道应有充足的宽度以不影响通行能力(3.5m以上)。
②路旁障碍物(挡土墙、电线杆、护轨、路标等)的距离(侧向净空)应在即使与通行能力相等的交通量时也不给行驶车速带来影响(侧向净空应为1.75m以上)。
③纵向坡度、曲率半径、视距及其它线形条件不应给通行能力交通量时的车速带来影响。
交通条件：①交通量中不应含有影响通行能力的卡车等大型车辆、摩托车、自行车、行人，即仅由小客车构成。
②不应有给通行能力交通量时的车速带来影响的速度限制。
根据公路条件和交通条件的不同，将通行能力分"基本通行能力"、"可能通行能力"和"设计通行能力"。
高速公路通行能力分析与优化研究
高速公路通行能力分析与优化研究高速公路是现代交通网络中的重要组成部分，不仅提升了道路交通的速度和效率，更为人们的出行带来了极大的便利。
然而，在高速公路上行驶时，常常会出现拥堵现象，给出行带来不必要的困扰。
因此，如何对高速公路的通行能力进行分析和优化，是提高道路交通效率和方便出行的重要问题之一。
本文从高速公路通行能力的分析和优化两个方面进行探讨，力求为高速公路的交通流研究提供一些新的思路。
一、高速公路通行能力分析方法高速公路通行能力是指在某一特定时间内，通过每个车道能够通过的最大车流量。
通行能力的大小，直接影响着高速公路的行驶效率和交通拥堵状况。
因此，分析高速公路通行能力是道路交通规划和设计的重要组成部分。
目前，常用的高速公路通行能力分析方法有以下几种：1. 车头时距理论法车头时距理论法是一种传统的道路交通压力分析方法，它是根据车头时距对车行流量进行量化分析，来刻画道路交通压力的强弱程度。
车头时距理论法基于驾驶员的反应时间以及车辆的时速、长度等参数，通过简单的运算得出车辆通过高速公路某一路段的可能最大通行能力。
该方法简单实用，但由于只考虑了静态的交通特性，所以在实际应用中可能会有误差。
2. 微观仿真方法微观仿真方法是基于计算机模拟技术，对高速公路车流的行驶过程进行建模和仿真，从而模拟出车流在道路上的实际运动情况。
该方法利用计算机模型对交通流的变化进行分析和模拟，可以更加真实地反映高速公路的通行能力。
同时，微观仿真方法还可以研究不同车辆类型、驾驶员行为、道路结构等对交通流的影响，为高速公路的规划设计提供更加科学的依据。
3. 综合评估法综合评估法是将车头时距理论法、微观仿真方法、经验公式等多种方法综合运用，通过对高速公路通行能力进行量化评估，综合分析出高速公路的通行状况。
该方法不仅考虑到交通流量、速度等因素，还考虑了车道数量、交叉口、事故频率等多种因素的影响，对高速公路的通行能力分析更加全面和准确。
二、高速公路通行能力优化方法通过对高速公路通行能力的分析，可以找出通行效率低下的瓶颈因素，进而进行优化。
道路通行能力分析-高速公路路段通行能力分析
CHANG’AN UNIVERSITY
2014年10月15日星期
第四章 高速公路路段通行能力分析
课堂作业
1. 已知平原区某单向四车道高速公路，设计速度为120km/h，标准路 面宽度和侧向净宽，驾驶员主要为经常往迒于两地者。交通组成： 大客车35%，大货车5%，拖挂车5%，其余为小型车，高峰小时交 通量为5800 pcu/h，高峰小时系数为0.95。试分析其服务水平，问 其达到可能通行能力之前迓可以增加多少交通量？
调查地点 观测方法 数据样本 资料整理
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第四章 高速公路路段通行能力分析
实际运行状况通行能力分析
基础数据调查不分析 实际条件下通行能力计算 道路交通运行状况分析
3600 C0
t
表4-2 表4-3 式2-6
设计速度（km/h)
120 100 80 60
120km/h 平原微丘
2×7.5m
0.75m 2.75m 干线公路 对速度无影响 好
交通条件标准化
左侧路肩
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右侧路肩
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第四章 高速公路路段通行能力分析
实际运行状况通行能力分析
基础数据调查不分析 实际条件下通行能力计算 道路交通运行状况分析
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第四章 高速公路路段通行能力分析
高速公路基本路段 是指主线上丌受匝道附近车辆合流、分流
以及交织运行影响的路段部分。
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2014年10月15日星期第四章 高速公Fra bibliotek路段通行能力分析
基本路段的标准条件
高速公路基本路段通行能力分析
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。排队—消散 流的交通特征是：在下游另一瓶颈的影响还未 出现时，交通流保持相对稳定。这类交通流的 流率变化范围较小：在2000辆小客车/h/ln至 2300辆小客车/h/ln之间。此时，速度由55km/h 到基本路段的自由流速，瓶颈下游的车流速度 通常比较小。视道路的平面和纵面线形条件， 排队—消散流一般可在瓶颈下游的1-2km之内 加速到自由流速度。研究表明，瓶颈处的排 队—消散流的流率比非瓶颈路段的最大流率小， 交通流率的下降值约为5%左右。
对高速公路的研究，可以进一步理解与上、下 游瓶颈影响有关的交通流特性。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—消散交通流和过饱和交通流。
不饱和流表明交通流不受到上、下游交通 条件的影响。这一类型的交通流特征是： 中低交通流率时，车速为90km/h到120km/h； 交通流率大时，车速在为70km/h到100km/h。
交织区：沿一定长度的高速公路，两条或多条 车流穿过彼此的行车路线的高速公路路段。交 织路段一般由相距较近的合流区和分流区组成。
匝道与匝道—主线连接处：进口匝道和出口匝 道与高速公路的连接处。由于连接处汇集了合 流或分流的车辆，因而形成一个紊流区。
高速公路各组成部分的示意图
基本路段
基本路段
高速公路基本路段处于任何匝道或交织区的影 响区域之外。一般地说，匝道连接处或交织区 的影响范围可认为：
国内高速公路理想条件
道路通行能力复习资料 一至五章
1. 2. 3. 4.
5. 6. •
（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。
N (SK / E)
2
(2-1)
式中：N----样本量； S----样本标准差，假设速度标准差为5~10km/h； K----常数，当置信度为95%时，K=1.96； E----容许误差，假设速度容许误差为2km/h。
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（A~F） 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
一级 LOS （A、B级）
二级 LOS （C级）
第二节
实际运行状况通行能力分析
一、运行状况分析目的 由于双车道公路上的交通较为特殊，故应 从实际出发，分析现实的道路及交通条件， 从而分析出其实际运行情况的通行能力。 二、分析步骤 图2-2 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。
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。
高速公路通行能力分析与改善
高速公路通行能力分析与改善一、引言高速公路作为现代化交通网络的重要组成部分，对于促进经济发展、改善交通运输效率具有重要意义。
然而，随着城市化进程的加速以及车辆保有量的不断增加，高速公路通行能力不足的问题逐渐突显。
为了充分利用现有资源，提高高速公路通行能力，并保障交通的安全和顺畅，必须进行全面的分析与改善。
二、高速公路通行能力的定义高速公路通行能力是指在一定时间内，高速公路单向某一路段或交叉口所能容纳的最大车流量。
通行能力的提高可以通过增加车道数、改善路面状况以及优化车辆流控制等方式实现。
三、高速公路通行能力分析1. 车流量调查通过对高速公路上的车流量进行调查和分析，可以了解道路的交通负荷和拥堵情况。
具体而言，可以通过摄像头、道路压感器和电子收费系统等方法来获取车流量数据并进行分析。
2. 车辆密度计算车辆密度是指某一路段上单位长度内车辆的数量。
根据车流量和道路长度可以计算出车辆密度，进而评估道路的拥堵状况和通行能力。
高密度区域的车辆易导致交通拥堵，降低了道路通行能力。
3. 交通流模拟通过交通流模拟软件，可以模拟不同时间段的交通状况，包括车辆流动、车速和停车等。
通过模拟可以评估出高速公路的瓶颈，有针对性地进行改善。
四、高速公路通行能力改善1. 增加车道数和扩大道路容量增加高速公路的车道数和扩大道路容量是提高通行能力的有效手段。
可以通过在已有路基上新建车道或者拓宽现有车道的方式来扩大道路容量。
2. 提高路面状况保持良好的路面状况对于保障高速公路通行能力具有重要意义。
定期进行路面维修，及时修补损坏的路面，确保道路平坦，减少行车阻力，提高通行能力。
3. 优化车辆流控制合理的车辆流控制可以减少拥堵，提高高速公路的通行能力。
采取合理的限速措施、车道分配以及交通信号灯调整，可以有效地控制车辆流量，平稳道路交通。
4. 引入智能交通系统智能交通系统是一种利用先进的信息技术和通信技术，实现道路交通自动化和智能化的综合系统。
高速公路通行能力分析与优化
高速公路通行能力分析与优化高速公路作为连接城市的重要交通工具，承担着人们出行的重要任务。
但是，在日益增长的车流量面前，高速公路的通行能力也面临着巨大的挑战。
为此，对高速公路通行能力的分析和优化显得尤为重要。
本文将从高速公路通行能力的定义、影响因素、分析方法和优化措施四个方面进行探讨。
一、高速公路通行能力的定义高速公路通行能力通常指单位时间内通过某一路段的最大车辆通行能力，也就是高速公路在特定条件下能够容纳多少车辆。
通行能力分为理论通行能力、实际通行能力和安全通行能力。
其中，理论通行能力是指在最佳条件下高速公路能够容纳的最大车辆数，一般由高速公路设计参数和车辆的技术条件决定；实际通行能力是指实际条件下高速公路通过的车辆数，受交通流量、车速等因素影响；安全通行能力则是指高速公路在安全条件下能够支持的车流量。
二、高速公路通行能力的影响因素高速公路通行能力受到多方面因素的影响，其中包括车辆、道路和交通流量等因素。
（一）车辆因素车辆因素是指车辆的长度、宽度、高度、轴重、排放等技术参数，这些参数都会影响车辆通过高速公路的速度和流量。
由于不同类型的车辆在路面上的行驶效果不同，因此对高速公路的通行能力也有不同的影响。
（二）道路因素道路因素是指高速公路的设计、建设和维护等因素，这些因素决定了高速公路的通行能力和安全性。
其中，设计和建设的质量是影响通行能力的关键，而维护则是保证通行能力稳定的重要措施。
（三）交通流量因素交通流量因素是指车辆在高速公路上的数量和速度，是影响通行能力的最主要因素。
一般来说，交通流量越大，通行能力也就越小，当交通流量达到一定程度时，高速公路的通行能力会被严重压缩。
三、高速公路通行能力的分析方法高速公路通行能力的分析是基于交通流理论和运输系统的分析方法，其主要目的是为了确定高速公路的安全通行能力和实际通行能力。
（一）安全通行能力的分析方法安全通行能力的分析方法主要是基于对高速公路交通行为的观察和分析，以确定车辆在某种特定条件下的安全通行能力。
道路通行能力分析
道路通行能力分析1. 简介道路通行能力是指道路在单位时间内能够接纳和通过的交通流量。
对于城市道路来说，道路通行能力是评价其交通运输效能的重要指标之一。
合理评估道路通行能力对交通规划、交通管理和交通安全具有重要意义。
本文将介绍道路通行能力的相关概念和评估方法，帮助读者理解道路通行能力的影响因素以及如何进行分析和评估。
2. 影响道路通行能力的因素道路通行能力受多种因素影响，下面列举了几个主要因素：2.1 道路几何条件道路几何条件是指道路的设计和建设特点，包括道路宽度、车道数、弯道半径等。
道路几何条件的好坏直接影响道路的通行能力。
2.2 交通组织方式交通组织方式包括交通信号灯、交叉口类型、停车设施等。
不同的交通组织方式会对道路通行能力产生直接影响。
2.3 车辆特性不同类型的车辆具有不同的运行特性，如车辆长度、车辆速度等。
车辆特性也是影响道路通行能力的因素之一。
2.4 交通需求交通需求是指道路上的交通流量，指示了道路使用的频率。
交通需求的大小直接影响道路的通行能力。
3. 道路通行能力的评估方法对于评估道路通行能力，常用的方法包括交通容量分析和交通仿真模型。
3.1 交通容量分析交通容量分析是一种常用的静态评估道路通行能力的方法。
通过观察和记录车辆通过某一路段的时间和数量，可以计算出该道路的交通容量。
交通容量分析的主要步骤包括：选择观测点、记录交通流量、计算交通量、计算交通密度和计算道路通行能力。
3.2 交通仿真模型交通仿真模型是一种动态评估道路通行能力的方法。
通过建立交通仿真模型，可以模拟车辆在道路上的行驶过程，从而评估道路通行能力。
交通仿真模型的建立包括：收集道路和交通流量数据、选择仿真软件、建立道路网络、设定车辆类型和行驶规则等。
4. 道路通行能力的改善措施为了提高道路的通行能力，可以采取以下措施：•扩建道路：增加道路宽度和车道数可以提高道路通行能力。
•优化交通信号灯：合理调整交通信号灯的定时方案可以提高交叉口的通行能力。
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– ③大中型车的修正系数fHV
④驾驶员条件的修正系数fp fP ＝1.00~0.90
实际条件下，高速公路通行能力为：
×
四、路段交通运行状况分析
评价已有高速公路在特定的道路、交通条件下的通行能力 和交通运行状况。通过运行状况分析，可为交通管制人员 制定管理措施，改变高速公路运行的部分道路、交通条件 提供依据，使交通运行状况达到期望水平，如达到预期的 通行能力和速度等，以提高高速公路运输效益。
二、基本路段的界定
基本路段
▪ 是相对于高速公路、一级公路和城市快速路而言。 ▪ 对以上三者来讲，路段一般是由基本路段、匝道和交织区三部分 组成。 ▪ 基本路段处于任何匝道或交织区影响区域外。
– 基本路段，不受匝道合流、分流及交织流影响的路段。
•匝道，进口匝道和出口匝道与道路主线的连接 处，由于汇集了合流或分流的车辆，因而形成了 紊流区。 •交织区，沿一定长度的道路，2条或多条车流穿 过彼此的行车路线的路段。
2、通行能力影响因素及其修正系数 影响基本路段通行能力的主要因素： 道路条件 交通条件 驾驶员条件
车道宽及侧向净空Βιβλιοθήκη 大型车混入率驾驶员状况
– ①车道宽修正系数fcw 若高速公路路段的车道宽度不足3.75m，则应对 最大服务流率进行修正。
– ②侧向净空对通行能力的修正系数fsw 侧向净空的影响包括左侧路缘带和右侧路肩宽度的影响。左侧路 缘带宽度和右侧路肩宽度小于某一数值时，会使驾驶员感到不安 全，从而降速、偏离车道线，使旁侧车道利用率降低。
例1：运行状况分析
要求对广州——深圳高速公路某实测路段，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1256veh/h ▪ （2）交通组成：小型车比例50%，中型车比例35%，大型车比例 10%，拖挂车比例5%，驾驶员多为职业驾驶员，熟悉路况 ▪ （3）道路条件：平原微丘双向6车道高速公路，行车道宽度为 3×3.75m，柔性路面，内侧路缘带宽度0.75m，外侧路肩宽度 2.7m，设计速度为120km/h，纵坡度为0。
高速公路基本路段通行能力
▪ 在单位时间段和通常的道路、交通管制条件下，基本 路段上某一断面所容许通过的单向单车道最大持续交 通流。 ▪ 是针对单向单车道而言。
标准道路条件
▪ 高速公路基本路段通行能力影响因素：道路等级、车道宽度、线 形标准、交通组成以及路肩宽度等。 ▪ 高速公路基本路段标准条件
– – – – – – – – – 设计速度 车道宽度 右侧路肩宽度 左侧路缘带宽度 中央分隔带宽度 地形 横向干扰 交通流 街道化程度 120km/h 3.75m 2.75m 0.75m 3.0m 平原微丘 很低 均为小客车 无
通常进行设计分析所需的数据如下：
MSFi
MSFd
N
N= MSFd/MSFi
高速公路基本路段设计分析步骤
(1)计算规划、设计条件所需的最大服务交通量： ① 将设计年限的年平均日交通量换算成单方向设计小时交通量。
下表
②
③ 计算设计道路和假设交通条件所需的最大服务流率MSFd。
(2)计算规划、设计条件所提供的最大服务交通量：
▪ 匝道或交织区的影响范围划分：
– 进口匝道，从匝道连接处起，上游150米，下游760米的范围 为进口匝道影响范围。 – 出口匝道，从匝道连接处起，上游760米，下游150米凡人范 围为出口匝道的影响范围。 – 交织区，合流点上游150米为交织区的起点，分流点下游150 米为交织区的终点。
三、高速公路基本路段实际通行能力
根据以上条件确定该路段饱和度、服务水平等级。
五、规划和设计通行能力
规划和设计通行能力 • 设计通行能力或称规划通行能力，是指道路根据使用 要求的不同，按不同服务水平条件下所具有的通行能 力，即要求道路所承担的服务交通量。 • 设计通行能力分析是根据预测的交通量和交通特性， 以及期望的服务水平，确定高速公路所需车道数。
① 根据理想条件下的设计速度，参照式,查表计算实际条件下的设计 速度。
②
根据实际条件下的设计速度SR，查表2.1，通过内插计算实际 设计速度对应的设计通行能力； 通常取二级服务水平对应的最大服务流率MSF为设计通行能力.
标准化交通条件
▪ 在选择观测点时，可以选择道路条件满足理想条件的 地点； ▪ 观测时间选择在正常的工作日，从混合交通流中提取 部分标准车流进行分析；
▪ 速度、流量和密度的关系
基本路段通行能力计算
1、基本通行能力
基本通行能力又称理论通行能力，是指在规定的道路交通条件下， 一条车道的一个断面单位小时能够通过的最大车辆数。
流量（pcu/h/车道）
流量—密度曲线
高速公路基本路段服务水平 服务水平影响因素：
行车速度和运行时间 车辆行驶时的自由程度 交通受阻或受干扰程度 行车的安全性 行车的舒适性和乘客满意程度 经济型
服务水平评价指标
车流密度 平均运行速度 交通流状态（V/C） 最大服务流率
1、交通流饱和度的确定
▪ V/C = SF/C
2、计算实际条件下每车道需要的最大服务流率
▪ MSFd = SF/( × × N)
3、实际运行速度的确定 4、实际车流密度的确定
速度——流量曲线
120.00 100.00
速度（km/h）
80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 一级 二级 三级 四级
第四章
高速公路路段通行能力分析
由NordriDesign提供
主要内容
高速公路 基本路段 运行状况分析 规划和设计分析
一、高速公路
高速公路
▪ 是指中间有分隔带，每一方向至少2条车行道，所有交 叉口均修建立交，严格控制车辆出入，有良好的服务 设施和现代化的管理设施，能保证车辆快速、连续、 安全行驶的道路。 ▪ 能适应年平均昼夜小客车交通量为25000pcu以上，专 供汽车分到高速行驶，并全部控制出入。 ▪ 是唯一能提供完全不间断交通流的公路设施类型。