交通工程-道路通行能力-第一章-通行能力概论课件

SEUSEU交通、土地利用与经济发展交通、土地利用与经济发展1SEUSEU引言引言交通分析交通分析等价于分析等价于分析交通需求交通需求交通供给交通供给交通供给：交通供给：提供一定提供一定服务水平服务水平的的通行能力通行能力2SEUSEU 道路通行能力道路通行能力 交通需求交通需求交通系统畅通、不出现拥堵现象交通系统畅通、不出现拥堵现象SEUSEU第一章第一章 基本概念基本概念第一节第一节 道路通行能力（道路通行能力（Highway Capacity）第二节第二节 服务水平服务水平第三节第三节 车辆换算系数车辆换算系数4SEUSEU道路通行能力道路通行能力1）定义）定义道路设施疏导交通流的能力道路设施疏导交通流的能力l单位辆/小时（Veh/h）或者当量车/小时（pcu/h）2）通行能力与交通量的区别和联系）通行能力与交通量的区别和联系2、通行能力的分类、通行能力的分类1）基于交通设施）基于交通设施2）基于交通系统）基于交通系统3、通行能力分析意义、通行能力分析意义 1、概念、概念 5SEUSEU道路通行能力的定义道路通行能力的定义道路通行能力标准：是道路建设与管理的决策依据，是道路建设与管理的决策依据，通过对道路通行能力与道路交通量的适应性分析，通过对道路通行能力与道路交通量的适应性分析，可以确定道路网建设的合理规模、结构、建设时间可以确定道路网建设的合理规模、结构、建设时间及道路网管理的最优模式。及道路网管理的最优模式。道路通行能力道路通行能力：是指在特定的交通条件、道路条件：是指在特定的交通条件、道路条件及人为的度量标准下，单位时间内通过某一断面的及人为的度量标准下，单位时间内通过某一断面的最大交通量。最大交通量。交通量交通量：一定时间通过车辆及行人数量。：一定时间通过车辆及行人数量。6SEUSEU通行能力定义基本通行能力：是指交通设施在理想的道路、交通、控制和环境是指交通设施在理想的道路、交通、控制和环境条件下，该组成部分一条车道或一车行道的均匀段上或一横断面上，条件下，该组成部分一条车道或一车行道的均匀段上或一横断面上，不论服务水平如何，不论服务水平如何，1h所能通过标准车辆的最大辆数。所能通过标准车辆的最大辆数。可能通行能力：指一已知交通设施的一组成部分在实际或预测的指一已知交通设施的一组成部分在实际或预测的道路、交通、控制及环境条件下，该组成部分一条车道或一车行道道路、交通、控制及环境条件下，该组成部分一条车道或一车行道对上述诸条件有代表性的均匀段上或一横断面上，不论服务水平如对上述诸条件有代表性的均匀段上或一横断面上，不论服务水平如何，何，1h所能通过的车辆（在混合交通公路上为标准汽车）的最大辆所能通过的车辆（在混合交通公路上为标准汽车）的最大辆数。数。服务通行能力：指一设计中的交通设施的一组成部分在预测的道指一设计中的交通设施的一组成部分在预测的道路、交通、控制及环境条件下，该组成部分一条车道或一车行道对路、交通、控制及环境条件下，该组成部分一条车道或一车行道对上述诸条件有代表性的均匀段上或一横断面上，在特定服务水平下，上述诸条件有代表性的均匀段上或一横断面上，在特定服务水平下，1h所能通过的车辆（在混合交通公路上为标准汽车）的最大辆数。所能通过的车辆（在混合交通公路上为标准汽车）的最大辆数。三者关系？三者关系？7SEUSEU通行能力（通行能力（C)C)交通量交通量(V)(V)交通设施的通行能力、交通量交通设施的通行能力、交通量交通负荷、饱和度（交通负荷、饱和度（V/C)V/C)SEUSEU道路通行能力的影响因素道路通行能力的影响因素道路状况（线形、路面、车道及宽度等道路状况（线形、路面、车道及宽度等)车辆性能（加减速性能、制动性能等）车辆性能（加减速性能、制动性能等）交通条件（交通流组成、行驶行为等）交通条件（交通流组成、行驶行为等）交通管理（交通行为管制等）交通管理（交通行为管制等）人员素质（驾驶员、行人等交通参与者人员素质（驾驶员、行人等交通参与者)环境干扰（横向干扰情况等）环境干扰（横向干扰情况等）气候条件气候条件9SEUSEU道路通行能力分析研究的意义道路通行能力分析研究的意义交通流特性具体交通设施的通行能力路网设施通行能力(协调协调)高速公路、一般公路、城市道路、公交线高速公路、一般公路、城市道路、公交线路、交叉口、交织区、匝道及其连接点路、交叉口、交织区、匝道及其连接点交通构成、车速分布、交通三参数关系、交通构成、车速分布、交通三参数关系、车型换算系数、延误、排队长度、空间车型换算系数、延误、排队长度、空间道路网规划可行性研究勘察设计施工管理项目后评价道路网管理研究内容研究意义10SEUSEU道路通行能力分类道路通行能力分类道路通行能力道路通行能力基于基于交通设施交通设施基于基于交通系统交通系统11SEUSEU交通设施城市道路城市道路(U Urbanrban S Streets)treets)12SEUSEU行人和自行车设施行人和自行车设施 (Pedestrian&Bicycles)(Pedestrian&Bicycles)交通设施交通设施13SEUSEU常规公共交通设施常规公共交通设施 (Bus Transit Facilities)(Bus Transit Facilities)交通设施交通设施14SEUSEU交通设施轨道公共交通设施轨道公共交通设施(Rail Transit Facilities)(Rail Transit Facilities)15SEUSEU凌空索道交通设施凌空索道交通设施(Aerial Ropeways Facilities)(Aerial Ropeways Facilities)交通设施16SEUSEU水上公共交通设施水上公共交通设施(Ferry Transit Facilities)(Ferry Transit Facilities)交通设施17SEUSEU交通设施城间公路城间公路(Highways&Freeways)(Highways&Freeways)18SEUSEU交通系统互通立交系统（互通立交系统（InterchangeInterchange）19SEUSEU交通系统交通走廊交通走廊(Traffic Corridors)(Traffic Corridors)20SEUSEU交通系统交通网络交通网络(Traffic Networks)(Traffic Networks)21SEUSEU交通系统交通网络交通网络(Traffic Networks)(Traffic Networks)22SEUSEU城市道路城市道路信号交叉口信号交叉口无信号交叉口无信号交叉口干道干道互通立交匝道互通立交匝道高速公路高速公路基本路段基本路段交织区交织区匝道匝道匝道结合部匝道结合部双车道公路、多车道公路双车道公路、多车道公路公共交通系统公共交通系统行人系统行人系统自行车系统自行车系统交通走廊交通走廊局部路网局部路网HCM23SEUSEU二 服务水平（Levels of Service）服务水平?（LOS）24SEUSEU道路通行能力与服务水平道路通行能力与服务水平服务水平：道路使用者从道路状况、交通条件、道路环服务水平：道路使用者从道路状况、交通条件、道路环境等方面可能得到的服务程度或服务质量。境等方面可能得到的服务程度或服务质量。服务交通量：不同服务水平要求通过的交通量。服务交通量：不同服务水平要求通过的交通量。通行能力应该与服务水平相联系。通行能力应该与服务水平相联系。服务水平高，服务交通量小；反之，服务交通量大，则服务水平高，服务交通量小；反之，服务交通量大，则服务水平低。服务水平低。25SEUSEU道路服务水平的划分标准道路服务水平的划分标准行车速度和运行时间行车速度和运行时间车辆行驶时的自由程度（畅通性）车辆行驶时的自由程度（畅通性）行车延误、停车次数或排队长度、行车安全性行车延误、停车次数或排队长度、行车安全性（事故率和经济损失）（事故率和经济损失）行车舒适性和乘客的满意程度行车舒适性和乘客的满意程度经济性（行驶费用）经济性（行驶费用）负荷系数（信号交叉口：饱和绿灯时间与全部绿负荷系数（信号交叉口：饱和绿灯时间与全部绿灯时间的比值）灯时间的比值）26SEUSEU道路服务水平的分级道路服务水平的分级服务水平亦称服务等级，是用来衡量道路为交通参与者服务水平亦称服务等级，是用来衡量道路为交通参与者所提供服务质量的等级。所提供服务质量的等级。服务水平的具体等级各国划分不一，一般根据本国道路服务水平的具体等级各国划分不一，一般根据本国道路交通的具体条件划分为交通的具体条件划分为3-6个服务等级。个服务等级。日本划分为日本划分为3个等级，俄罗斯（前苏联地区）划分为个等级，俄罗斯（前苏联地区）划分为4个个等级，美国划分为等级，美国划分为6个等级个等级.我国在我国在“国家九五攻关项目国家九五攻关项目道路通行能力研究道路通行能力研究”中中划分为划分为4个等级。个等级。27SEUSEU道路服务水平的分级道路服务水平的分级我国在我国在“国家九五攻关项目国家九五攻关项目道路通行能道路通行能力研究力研究”中划分为中划分为4个等级。个等级。28SEUSEU通行能力分类（美国）A级：交通量很小，交通为自由流，使用者不受或基本不受交通流中其他车辆的影响，有非常高的自由度来选择所期望的速度和进行驾驶，为驾驶员和乘客提供的舒适便利程度极高。B级：交通量较前增加，交通在稳定流范围内的较好部分。在交通流中，开始易受其他车辆的影响，选择速度的自由度相对来说还不受影响，但驾驶自由度比服务水平A稍有下降。由于其他车辆开始对少数驾驶员的驾驶行为产生影响，因此所提供的舒适和便利程度较服务水平A低一些。29SEUSEUC级：交通量大于服务水平B，交通处在稳定流范围的中间部分，但车辆间的相互影响变得大起来，选择速度受到其他车辆的影响，驾驶时需相当留心部分其他车辆，舒适和便利程度有明显下降。D级：交通量又增大，交通处在稳定交通流范围的较差部分。速度和驾驶自由度受到严格约束，舒适和便利程度低下。当接近这一服务水平下限时，交通量有少量增加就会在运行方面出现问题。通行能力分类（美国）30SEUSEUE级：此服务水平的交通常处于不稳定流范围，接近或达到水平最大交通量时，交通量有小的增加，或交通流内部有小的扰动就将产生大的运行问题，甚至发生交通中断。此水平内所有车速降到一个低的但相对均匀的值，驾驶自由度极低，舒适和便利程度也非常低，驾驶员受到的挫折通常是大的。此服务水平下限时的最大交通量即为基本通行能力（理想条件下）或可能通行能力（具体公路）。F级：交通处于强制状态，车辆经常排成队，跟着前面的车辆停停走走，极不稳定。在此服务水平中，交通量与速度同时由大变小，直到零为止，而交通密度则随交通量的减少而增大。通行能力分类（美国）31SEUSEU服务水平分类（国内V.S.美国）Level A&BLevel A&BLevel CLevel CLevel DLevel DLevel E&FLevel E&F自由流自由流饱和流饱和流强制流强制流稳定流稳定流32SEUSEU公路设计采用的服务水平等级公路设计采用的服务水平等级Source:Source:JTG B01-2019 JTG B01-2019 高速公路基本路段、匝道主线连接处、交织区均采用二级服高速公路基本路段、匝道主线连接处、交织区均采用二级服务水平。务水平。不控制进入的汽车多车道公路路段在平原微丘的地区采用二级不控制进入的汽车多车道公路路段在平原微丘的地区采用二级服务水平，在重丘山岭地形及在近郊采用三级服务水平。服务水平，在重丘山岭地形及在近郊采用三级服务水平。不控制进入的汽车双车道公路路段采用三级服务水平。不控制进入的汽车双车道公路路段采用三级服务水平。混合交通双车道公路段采用三级服务水平。混合交通双车道公路段采用三级服务水平。33SEUSEU公路路服务水平的分级公路路服务水平的分级Source:Source:JTG B01-2019 JTG B01-2019 条文说明条文说明二级公路作为干线公路时，设计速度宜采用二级公路作为干线公路时，设计速度宜采用 80km/h 80km/h二级公路作为集散公路时，混合交通量较大、平面交叉间距较小的路段，设计速度宜采用二级公路作为集散公路时，混合交通量较大、平面交叉间距较小的路段，设计速度宜采用60km/h60km/h二级公路位于地形、地质等自然条件复杂的山区，经论证该路段的设计速度可采用二级公路位于地形、地质等自然条件复杂的山区，经论证该路段的设计速度可采用40km/h40km/h34SEUSEU道路服务水平的分级道路服务水平的分级Source:Source:JTG B01-2019 JTG B01-2019 条文说明条文说明35SEUSEU道路服务水平的分级道路服务水平的分级Source:Source:JTG B01-2019 JTG B01-2019 条文说明条文说明36SEUSEU道路服务水平的分级道路服务水平的分级Source:Source:JTG B01-2019 JTG B01-2019 条文说明条文说明37SEUSEU通行能力通行能力理想条件下交通量车速的关系图38SEUSEU通行能力通行能力理想条件下交通量交通密度的关系图39SEUSEU通行能力通行能力Source:Source:JTG B01-2019 JTG B01-2019 服务水平分级标准以服务水平分级标准以 延误率延误率 为主要指标。为主要指标。服务通行能力按三级服务水平设计；服务通行能力按三级服务水平设计；考虑不准超车区段比例，以及行车道宽度的影响。考虑不准超车区段比例，以及行车道宽度的影响。40SEUSEU复习与回顾复习与回顾-路段通行能力的计算方法路段通行能力的计算方法路段通行能力的分类：基本通行能力、可能通行能路段通行能力的分类：基本通行能力、可能通行能力、服务通行能力力、服务通行能力路段基本通行能力路段基本通行能力N基本基本：道路与交通处于理想情况：道路与交通处于理想情况下，每一车道（或道路）单位时间（下，每一车道（或道路）单位时间（1小时）内通过小时）内通过的最大交通量。的最大交通量。N基本基本=3600/t0t0平均最小车头时距（秒）。平均最小车头时距（秒）。41SEUSEU复习与回顾复习与回顾最小车头时局最小车头时局42SEUSEU路段可能通行能力路段可能通行能力N可能可能：在实际的道路与交通下，：在实际的道路与交通下，单位时间（单位时间（1小时）内通过每一车道（或道路）某一小时）内通过每一车道（或道路）某一点（断面）的最大交通量。点（断面）的最大交通量。基本通行能力与各种修正系数的乘积。基本通行能力与各种修正系数的乘积。修正系数包括：车道宽度、侧向净空、道路纵坡、修正系数包括：车道宽度、侧向净空、道路纵坡、视距等道路条件修正系数；车型组成等交通条件修视距等道路条件修正系数；车型组成等交通条件修正系数。正系数。复习与回顾复习与回顾-路段通行能力的计算方法路段通行能力的计算方法43SEUSEU路段服务（设计）设计通行能力路段服务（设计）设计通行能力N设计设计：指道路与根据使：指道路与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用要求的不同，按不同服务水平条件下所具有的通行能力。力。可能通行能力与对应服务水平下道路饱和度（可能通行能力与对应服务水平下道路饱和度（V/C）的乘）的乘积。积。饱和度由国家具体的设计规范给定。饱和度由国家具体的设计规范给定。复习与回顾复习与回顾-路段通行能力的计算方法路段通行能力的计算方法44SEUSEU*1 1 1 1辆拖拉机辆拖拉机辆拖拉机辆拖拉机2 2 2 2个个个个3 3 3 3吨货车？吨货车？吨货车？吨货车？*1 1 1 1辆摩托车辆摩托车辆摩托车辆摩托车0.40.40.40.4个轿车？个轿车？个轿车？个轿车？三 Vehicle Type&PCEs45SEUSEU1、概念、概念车流中如果夹杂着一些慢速车辆，这将导致整个道路车流中如果夹杂着一些慢速车辆，这将导致整个道路通行能力的降低。实际上，交通流中一辆载重汽车相通行能力的降低。实际上，交通流中一辆载重汽车相当于若干量小汽车，这个相当于小汽车的数目，就称当于若干量小汽车，这个相当于小汽车的数目，就称之为之为 PCEs(Passenger-car equivalents)，也叫小汽车，也叫小汽车当量系数或车辆折算系数。当量系数或车辆折算系数。三 Vehicle Type&PCEs定义车型定义车型度量混合交通流的折中方法度量混合交通流的折中方法一般公路；高速公路；交叉口；城市道路车辆折算系数车辆折算系数-PCEs46SEUSEU2、计算、计算考虑两个稳定的交通流考虑两个稳定的交通流:无载重车的纯小汽车流和有一定载重车比例的无载重车的纯小汽车流和有一定载重车比例的实际混合流，混合流中载重车的混入率为实际混合流，混合流中载重车的混入率为p p，根据服务水平与车流量之，根据服务水平与车流量之间的对应关系，在给定的服务水平下，对应着不同情况的两种车流量为间的对应关系，在给定的服务水平下，对应着不同情况的两种车流量为:q:qb b，q qm m。三 Vehicle Type&PCEs47SEUSEU三 Vehicle Type&PCEs48SEUSEU 坡度i(%)车型-4%-2%0%2%4%解放CA152.212.232.242.262.28解放CA1412.232.252.262.282.30解放CA141加挂3.363.403.433.473.51北京BJ1301.581.591.601.611.62广州大客GZ6433.673.723.763.813.85奥迪100轿车0.991.001.001.001.01三 Vehicle Type&PCEs国产主要车型不同坡度下的PCE值49SEUSEU 坡度i(%)车型-4%-2%0%2%4%小轿车0.991.001.001.001.01轻型车1.581.591.601.611.62中型车2.232.252.262.282.30大型车3.673.723.763.813.85拖挂车3.363.403.433.473.51三 Vehicle Type&PCEs国产主要车型不同坡度下的PCE值50SEUSEU车辆换算系数车辆换算系数Source:Source:JTG B01-2019JTG B01-201951SEUSEU四 道路通行能力研究方向The Future Research of H.CThe Future Research of H.C52SEUSEU一、研究历史一、研究历史1 国外国外美国；其他国家2国内国内二、研究发展方向二、研究发展方向1HCM2HCS四 道路通行能力研究方向53SEUSEU国外通行能力研究的概况国外通行能力研究的概况从本世纪四十年代起，美国为了加强国防和适应战后从本世纪四十年代起，美国为了加强国防和适应战后经济发展的需要，加快了道路网建设和交通流理论研经济发展的需要，加快了道路网建设和交通流理论研究等工作。对各种各样的交叉口和路段的通行能力也究等工作。对各种各样的交叉口和路段的通行能力也列出专题进行专门研究。这些成果都集中地反映在列出专题进行专门研究。这些成果都集中地反映在1950年，年，1965年，年，1985年，年，1994年的通行能力手册，年的通行能力手册，2019年的修订版和年的修订版和2000出版通行能力手册出版通行能力手册。HCM2019版即将面世版即将面世美国最早进行通行能力的研究工作54SEUSEU国外通行能力研究的概况国外通行能力研究的概况如瑞典、加拿大、澳大利亚、德国等也都对本国的交通如瑞典、加拿大、澳大利亚、德国等也都对本国的交通情况进行了研究情况进行了研究,编制了相应的道路通行能力手册，手编制了相应的道路通行能力手册，手册中有处理各种交通设施类型和不同交通情况下的计算册中有处理各种交通设施类型和不同交通情况下的计算方法。方法。包括交叉口和路段通行能力研究的理论成果以及实际操包括交叉口和路段通行能力研究的理论成果以及实际操作规范。作规范。其他发达国家对通行能力的研究55SEUSEU国外通行能力研究的概况国外通行能力研究的概况随着计算机技术的迅猛发展，以计算机为辅助工具，随着计算机技术的迅猛发展，以计算机为辅助工具，利用其可重复性、可延续性模拟交通运行状况以达利用其可重复性、可延续性模拟交通运行状况以达到研究目的。到研究目的。目前国际上有许多流行的模拟软件来处理有关道路目前国际上有许多流行的模拟软件来处理有关道路通行能力的模拟研究工作。如：美国的通行能力的模拟研究工作。如：美国的HCS系统系统(Highway Capacity Software)，瑞典公路局的，瑞典公路局的CAPCAL系统。系统。国外通行能力的计算机模拟（仿真）研究56SEUSEU国内通行能力研究的概况国内通行能力研究的概况我国七十年代中后引入交通工程学科，部分高等学校我国七十年代中后引入交通工程学科，部分高等学校设立了相关专业。设立了相关专业。八十年代后期，交通部所属部分科研所如交通部公路八十年代后期，交通部所属部分科研所如交通部公路研究所、公路规划设计院等部分高校如东南大学、同研究所、公路规划设计院等部分高校如东南大学、同济大学、北京工业大学等对适合我国国情的道路通行济大学、北京工业大学等对适合我国国情的道路通行能力进行了研究工作。能力进行了研究工作。通行能力的理论研究57SEUSEU国内通行能力研究的概况国内通行能力研究的概况有关利用计算机模拟方法研究通行能力问题也引起有关利用计算机模拟方法研究通行能力问题也引起了国内学者的重视，已经出现了很多文献。了国内学者的重视，已经出现了很多文献。对计算机模拟研究也不太深入、系统。对计算机模拟研究也不太深入、系统。通行能力的计算机模拟（仿真）研究工作58SEUSEU国内通行能力研究的概况国内通行能力研究的概况“国家自然基金基金项目国家自然基金基金项目”公交专用车道通行能力研究公交专用车道通行能力研究“国家自然基金基金项目国家自然基金基金项目”环形交叉口通行能力研究环形交叉口通行能力研究“国家自然基金基金项目国家自然基金基金项目”平面无控制交叉口通行能力研究平面无控制交叉口通行能力研究“国家九五重点科技攻关项目国家九五重点科技攻关项目”公路通行能力研究公路通行能力研究“国家博士后基金项目国家博士后基金项目”道路交叉口与路段通行能力的协调研究道路交叉口与路段通行能力的协调研究“国家自然基金基金项目国家自然基金基金项目”道路运输网混合交通流通行能力的分析方法道路运输网混合交通流通行能力的分析方法“国家自然基金基金项目国家自然基金基金项目”道路互通立交系统通行能力的分析方法道路互通立交系统通行能力的分析方法“国家十一五重点科技攻关项目国家十一五重点科技攻关项目”城市道路通行能力研究城市道路通行能力研究东南大学已经获得立项研究的情况59SEUSEU国内外研究的交流情况国内外研究的交流情况随着道路通行能力研究在世界范围内的不断深入，国随着道路通行能力研究在世界范围内的不断深入，国与国之间的学术交流也随之增加。与国之间的学术交流也随之增加。自自1990年在德国召开了第一届国际通行能力研讨会之年在德国召开了第一届国际通行能力研讨会之后，又每隔四年先后于后，又每隔四年先后于1994、2019、2019、2019年分年分别在澳大利亚、丹麦、美国、日本召开了第二、三、别在澳大利亚、丹麦、美国、日本召开了第二、三、四、五届国际通行能力研讨会。四、五届国际通行能力研讨会。在国际学术杂志如在国际学术杂志如Transportation Research上不上不断刊发通行能力研究的文章。断刊发通行能力研究的文章。60SEUSEU美国美国美国美国TRBTRB年会每年召开年会每年召开年会每年召开年会每年召开一次，每年都出版关于一次，每年都出版关于一次，每年都出版关于一次，每年都出版关于交通流与道路通行能力交通流与道路通行能力交通流与道路通行能力交通流与道路通行能力的专刊：的专刊：的专刊：的专刊：Traffic Flow Theory&Highway Capacity国内外研究的交流情况国内外研究的交流情况SEUSEUSEUSEUSEUSEU？SEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEU？SEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEUSEU谢谢你的阅读v知识就是财富v丰富你的人生