公路交通量通行能力和车速流量关系地分析报告.docx
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公路交通量通行能力和车速流量关系地分析报告
公路交通量通行能力和车速、流量
关系的分析
第一章交通量的概述与应用
第一节交通量观测的定义在一定时间、一定期间或连续期间内,对通过公路某一断面各种类型车辆数量的观测记录工作.交通量观测应由养路道班或组织专人进展；连续观测,由县以上公路部门负责. 交通量观测,分为间隙式和连续式两种.按预先确定的观测日期,对交通量进展定期地统计观测的,是间隙式观测；全年按小时连续不断的对交通量进展统计观测的是连续式观测.其观测方法,是用人工或仪器将通过规定观测断面的各种类型车辆分别记录在表格或计数器具上,每小时终了时,将记录结果进展整理并登记于规定的表格上. 在观测时间的安排上,连续式观测站的观测时间可以从建站时开始观测,连续不断,长期进展.间隙式观测,为了尽量减少观测资料的偶然性,每月应于五日、二十日观测2次,每个观测日连续观测24小时,一般应为当日晨6时起至次日晨6时止.在确定观测日时,应尽量避开法定节假日,各观测站假如偶遇地方性集会等到,仍可照常观测,但应在附注栏内说明.在交通量稀少的路段或北方寒季节,在积累充分资料的情况下,可只测白天12至16小时的交通量,但需计入推算的夜间交通量.
第二节交通量的表达方式
〔1〕年平均日交通量〔AverageAnnualDayTraffic－AADT〕：
一年中,在指定地点的平均每日交通量,称为年平均日交通量.
Q—某天通过指定点的车辆数
〔2〕年平均工作日交通量
〔3〕平均日交通量〔ADT〕：
〔1〕在少于一年的某个时间段内,在指定地点的平均每日交通量,称为平均日交通量.
〔4〕平均工作日交通量：
在少于一年的某个时间周期内<一个季度、一个月或一周>,在指定地点所有工作日的平均每日交通量,称为平均工作日交通量.
〔1〕顶峰小时交通量：
在一天的24小时内,小时交通量的差异很大,最大交通量常发生在早晚上下班拥挤时刻.一天中,具有最高小时交通量的那一小时称为"顶峰小时〞；
〔2〕第30位顶峰小时交通量：
将一年中8760小时交通量的观测值依大小顺序排列,排在第30位的小时交通量称为第30位顶峰小时交通量；
3〕设计小时交通量选择一个适当的小时交通量作为道路规划设计的依据,这就是设计小时交通量〔DDHV〕,即
DDHV＝AADT×K×D
式中：
DDHV——具有方向性的设计小时交通量<辆/小时>；
AADT——年平均日交通量<辆／天>；
K——顶峰小时交通量占日交通量的比例<％>；
D——在顶峰小时内的总交通量中,顶峰方向所占的比例
第三节交通量的应用
在工程可行性研究、路网的规划布局、设计与建设进度安排方面,要客观依据统计预测的交通量.路网的大小只有依据交通量的大小、特性来决定,才能真正解决主要的交通问题.相反如此会造成投资浪费,路网功能减弱.特别是对于特大城市快速干道系统兴建,由于耗资较
大,路网建设更要慎重考虑交通量的现状和开展趋势等方面因素.
第二章公路通行能力和服务水平
第一节公路的分类 我国公路目前分为两大类：
汽车专用公路和普通公路.汽车专用公路又分为高速公路、一级公路和二级公路；普通公路分为二、三级和四级公路,各类公路的几何要求在《公路工程技术标准》中有严格的定义,这里不再赘述.第二节车辆的分类和换算系数 目前我国将汽车分为六类,即小客车、大客车、小货、中货、大货、拖挂,考虑到面包车<包括中巴>和小轿车虽然同属小客车,但它们的动力性能、行驶速度区别较大,在本次研究中又对它们加以区分.各类车辆换算系数<以中型汽车为标准车型>如表1.
表1
车 辆 类 型
换 算 系 数
车 辆 类 型
换 算 系 数
小轿车
中货
面包
大货
大客
拖挂
小货
拖拉机
第三节公路通行能力的测算
公路通行能力是指在给定的道路和交通条件下,公路上的某个断面或某个规定的路段上单位时间内平均能够通过的最大车辆数,一般采用小时为单位,故通行能力一般以每小时能够通过的最大车辆数计. 道路条件是指公路的几何特性,包括车道的数量和宽度、路肩宽度、侧向系宽、设计车速、平面和纵面线型等要素.交通条件是指道路上交通流的特性,包括车型分布、交通量的大小与车流在不同车道上的分布等要素. 在"标准〞或"理想〞条件下的通行能力为根本通行能力,在这里,我们将符合《公路工程技术标准》的道路称之为满足"标准〞条件.一个路段确实能达到的通行能力称为实际通行能力,它是通过考虑道路、交通条件后对根本通行能力修正后获得的. 当实际交通条件与"理想〞条件不同时,在本研究中所采取的处理方法是在计算交通量时按换算系数将不同类型的车辆换算成标准中型车,建立车速——流量曲线时分车型进展.在影响通行能力的各种几何条件中,路面宽度是最主要的因素,当路面宽度与《公路工程技术标准》中的要求的宽度不同时,必须对根本通行能力进展修正.公路两侧的商业活动、停车、行人活动等通常称为路边"摩阻〞,它们也会对通行能力产生一定的影响,同时,路边"摩阻〞也会对车速产生影响.对公路来说,路边"摩阻〞对车速的影响比对通行能力的影响要大一些,因此,我们这次采取了修正车速而不修正通行能力的做法. 根据美国《道路通行能力手册》所述,水平直线上的4车道、路面宽为14m的公路路段的理论通行能力为4000标准车/h,或1000标准车/车道/h<2000小汽车/车道/h>,由于我国车辆的动力性能较差与存在着混合交通<这样外侧车道路利用不充分>,理论通行能力将小于这一数字.根据对某一高速公路观测数据分析,每小时每个车道能力约为800辆中型车,因此,我们以这一数值作为高速公路和一级汽车专用公路的根本通行能力.平原地区路面宽为9m的双车道三级公路的根本通行能力约为1200辆/h中型车,其它各种等级公路的根本通行能力均以这些数据为根底,并考虑车道宽度、计算标准和路肩宽度而测算的.各类公路的根本通行能力见表2.
汽车专用公路与普通公路根本通行能力 表2
道 路 类 别
等 级
地 形
车道宽度<1>
路肩宽度
通行能力<2>
汽车专用公路
高速公路
平原微丘区
800
山岭重丘区
750
一级
平原微丘区
800
山岭重丘区
750
二级
平原微丘区
1200
山岭重丘区
1100
普通公路
二级
平原微丘区
1200
山岭重丘区
800
三级
平原微丘区
700
山岭重丘区
600
四级
平原微丘区
200
山岭重丘区
180
注：
<1>指汽车专用公路单车道宽度或普通公路的双车道宽度； <2>汽车专用公路和普通公路分别以<标准车/h/车道>和<标准车/h>为单位.
高速公路和一级汽车专用公路的车道宽度是固定的,即在平原微丘区每个车道为3.75m,山岭重丘区为3.5m,因此,不需要做宽度修正.但是,路面宽度对其它公路的通行能力却有着十分重要的影响,当路面宽度与《公路工程技术标准》规定的宽度有出入时,必须考虑采用宽度修正系数对根本通行能力进展修正,亦即：
C=fw*Co
式中：
C——实际通行能力； fw——宽度调整系数； CO——根本通行能力. 某个等级公路的宽度修正系数是这样测算的：
首先测算标准宽度下的根本通行能力,并测算一个假想的4车道、路面宽度为14m的同类公路的根本通行能力,然后采用线性内插法求取修正系数.宽度修正系数fw可以通过下式计算：
fw=aW+b 式中：
W——行车道宽度； a,b——系数,见表3.
宽度修正系数 表3
公路类别
等级
地形
a
b
汽车专用公路
二级
平原微丘区
山岭重丘区
普通公路
二级
平原微丘区
山岭重丘区
三级
平原微丘区
山岭重丘区
四级
平原微丘区
山岭重丘区
第四节公路的服务水平介绍
服务水平划分为四级,是为了说明公路交通负荷状况,以交通流状态为划分条件,定性地描述交通流从自由流、稳定流到饱和流和强制流的变化阶段.因此,采用四级服务水平,可以方便地评价公路交通的运行质量.服务水平的划分,高速公路、一级公路以车流密度作为主要指标；二三级公路以延误率和平均运行速度作为主要指标；交叉口如此用车辆延误来描述其服务水平.
一级服务水平：
交通量小、驾驶者能自由或较自由地选择行车速度并以设计速度行驶,行驶车辆不受或根本不受交通流中其他车辆的影响,交通流处于自由流状态,超车需求远小于超车能力,被动延误少,为驾驶者和乘客提供的舒适便利程度高.
二级服务水平：
随着交通量的增大,速度逐渐减小,行驶车辆受别的车辆或行人的干扰较大,驾驶者选择行车速度的自由度受到一定限制,交通流状态处于稳定流的中间X围,有拥挤感.到二级下限时,车辆间的相互干扰较大,开始出现车队,被动延误增加,为驾驶者提供的舒适便利程度下降,超车需求与超车能力相当.
三级服务水：
平当交通需求超过二级服务水平对应的服务交通量后,驾驶者选择车辆运行速度的自由度受到很大限制,行驶车辆受别的车辆或行人的干扰很大,交通流处于稳定流的下半局部,并已接近不稳定流X围,流量稍有增长就会出现交通拥挤,服务水平显著下降.到三级下限时行车延误的车辆达到80%,所受的限制已达到驾驶者所允许的最低限度,超车需求超过了超车能力,但可通行的交通量尚未达到最大值.
四级服务水平：
交通需求继续增大,行驶车辆受别的车辆或行人的干扰更加严重,交通流处于不稳定流状态.靠近下限时每小时可通行的交通量达到最大值,驾驶者已无自由选择速度的余地,交通流变成强制状态.所有车辆都以通行能力对应的、但相对均匀的速度行驶,一旦上游交通需求和来车强度稍有增加,或交通流出现小的扰动,车流就会出现走走停停的状态,此时能通过的交通量很不稳定,其变化X围从根本通行能力到零时常发生交通阻塞.
第三章 车速——流量关系
第一节简介 车速——流量关系一般形式,当交通量较小时,车辆之间的干扰不大,高速行驶的车辆超车机会较多,此时,车辆行驶的速度主要取决于其机械性能和道路几何特性,我们称这时交通流状态为自由状态.随着流量的增大,车速也随之降低,开始时,降低的速度不是很大,当交通量接近道路的通行能力时,降低的速度增大.当交通量达到通行能力时,车流量达到最大值.当更多的车辆试图进入道路时,交通流变得不稳定,流量开始下降,同时车速也会进一步下降.
对车速——流量关系产生影响的主要因素包括：
<1>地形与道路几何特性,如平纵线型、视距等； <2>车辆特性； <3>非机动车的混入； <4>路边"摩阻〞.
1 对地形与道路几何特性的影响考虑 道路的平面线型与视距在设计中往往取决于设计车速,而设计车速又与地形与道路等级密切相关.为此,我们针对不同道路等级与地形<平原/微丘区和山岭/重丘区>分别建立了车速——流量关系. 纵坡对车速的影响主要取决于坡度、坡长以与车辆的爬坡性能,在平原微丘区,纵坡对车速的影响非常小,通常可以忽略不计,山岭重丘区纵坡对车辆的影响是通过修正系数来反映的.2 对车辆特性的影响的考虑 由于不同汽车之间的机械性能差异很大,它们对应的车速——流量关系也有很大的不同,为了能反映这种差异,我们分别建立了不同车型的车速——流量关系,考虑的车型有以下7种：
<1>小轿车,<2>面包车,<3>大客车,<4>小货,<5>中货,<6>大货,<7>拖挂.3 对非机动车的影响的考虑 非机动车<如人力车、自行车>对车辆的行驶速度有相当大的影响,考虑的方法有两种：
一是将非机动车转换成标准车<如标准中型车>,然后在计算车速时将其计入交通量；或者根据非机动车流量的大小测算需要的行驶宽度,然后在计算通行能力时在路面宽度中将这局部扣除. 前一种方法实际上修正的是交通量/通行能力比中的分子,而后者如此是修正的分母,尽管大家对这两种方法尚存不少争议,但在目前条件下两种方法均可使用,相对而言,前一种方法更为直观和通俗易懂一些,因此本次研究采用前一种方法.4 对路边摩阻影响的考虑 路边摩阻通常是指那些对车速带来负面影响的开发活动,如人行道、交叉口、街边商店,影响的程度取决于开发的程度.由于这种开发程度很难定量描述,因此建立一套标准的修正系数的难度很大.然而,对于某个特定的路段,这种修正系数却不难确定,可以通过比拟实际行驶时间与理论行驶时间<得自车速—流量关系>来确定.因此,在这个研究中我们建议采取这种处理方式.第二节车速——流量关系的型式 多车道汽车专用公路与单车道或双车道普通公路的主要区别在于超车机会.对单车道或双车道普通公路而言,车辆的超车机会取决于双向流量以与车速的分布,当超车视距不够时,所有希望超车的车辆形成一个车队,其行驶速度受车队中速度最慢的车辆控制.因此,在道路的通行能力尚未达到时,不同车型车辆的行驶速度即趋一致.对多车道公路而言,一个方向至少有两个车道,超车可以在一个行驶方向完成,超车所需要的车头间距将小很多.因此,只有在交通量接近通行能力时不同车型的车速才能趋一致. 二级汽车专用公路与普通公路、多车道汽车专用公路的车速——流量的一般关系.每条曲线代表一种车型的车速流量关系.从中可以看出,单、双车道普通公路与二级汽车专用公路的车辆的行驶车速随交通量增大而降低,当交通量达到一定水平<未达到通行能力>时不同车辆的行驶速度趋于一致,然后各种车辆以一样的车速行驶直至达到通行能力.我们将车速趋于一致时的交通量定义为收敛交通量,相应的车速为收敛车速；达到通行能力时的交通量为饱和交通量,相应的车速为饱和车速.对于汽车专用公路而言,当交通量较小时,不同的车型其行驶速度也有所不同,随着交通量的增大,所有的车速均有所下降,当交通量达到通行能力时,所有的车辆均以饱和车速行驶.
第四章数据分析与研究结果
第一节简介 数据分析的目的旨在建立车速——流量关系曲线.如前所述,对多车道汽车专用公路而言,我们需要针对每种车型建立完整曲线,而对二级汽车专用公路、普通的二、三、四级公路,如此需要测算以下参数：
<1>每种车型在自由流状态下的车速； <2>收敛车速以与相应的V/C比； <3>饱和车速<车辆达到通行能力时的车速>.第二节多车道汽车专用公路车速——流量关系1 平原地区车速——流量关系 绘出了以某一公路数据为根底建立的车速——流量关系,根本上与预期的结果相符合.大型卡车的自由流车速达80km/h,与其它路段实测获得的数据相差较大,且其随V/C比变化的速度与其它车型相比拟大.为了使车速——流量曲线能适用于更大X围内,我们对大货曲线进展了必要的调整,从其它路段观测数据看,大货的自由流车速大致65km/h左右,因此,在调整时,我们采用了这一速度作为大货的自由流车速.
综合考虑我国的道路和车辆特性,我们采用45km/h作为我国多车道汽车专用公路的饱和车速.
平原微丘区车速——流量关系主要参数 表5
车 型
自由流车速
饱和车速
a
m
a1
m1
小 轿 车
面 包
大 客
小 货
中 货
大 货
拖 挂
车 流
2 纵坡度对车速的影响交通量在200辆/h以下时纵坡对不同车型行驶速度的影响,不管哪种车型上坡和下坡都对行车速度带来负面影响.车速和纵坡呈线性关系,上坡和下坡的影响相似,产生这种情况的主要原因是车辆上坡时制约速度的主要因素是其动力性能,而下坡时制约速度的主要因素是司机对安全的考虑.考虑上、下坡对车速影响的相似性,我们采用一个为坡度绝对值函数的修正系数来反映纵坡对速度的影响,具体公式如下：
fg=1+ag
式中：
fg——坡度修正系数； g——纵坡绝对值； a——系数. 不同纵坡下的车速调整系数见表6.
不同纵坡下的纵坡修正系数 表6
车 型
a
纵坡<%>
0
1
2
3
4
5
6
小 轿 车
面 包
大 客
小 货
中 货
大 货
拖 挂
第三节 普通公路与二级汽车专用公路的车速—一流量关系 以山区公路技术经济指标研究为根底,根据调查的自由车速、收敛车速与饱和车速,我们建立了二级汽车专用公路与二、三、四级普通公路山区地形下的车速——流量关系,其某某区二级汽车专用公路自由流车速取自某某——某某二级汽车专用公路,其它数据参考国内有关研究,特别是亚洲开发银行资助的某某省公路网规划研究.平原微丘区和山岭重丘区二级汽车专用公路的车速——流量关系,其它公路上的车速——流量关系与它们相似,主要区别在于关键性的参数,如自由流车速、收敛车速等,这些参数的测算结果见表7,具体公式如下：
二级汽车专用公路与一般公路车速——流量关键参数 表7
车辆类型
平原/微丘区
山岭/重丘区
自由流车速
车速收敛时的V/C比
收敛车速
饱和车速
自由流车速
车速收敛时的V/C比
收敛车速
饱和车速
二级汽专
小轿车
面包
大客
小货
中货
大货
拖挂
一般二级
小轿车
面包
大客
小货
中货
大货
拖挂
三级
小轿车
面包
大客
小货
中货
大货
拖挂
四级
小轿车
面包
大客
小货
中货
升级会员 