道路通行能力

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道路通行能力的計算方法

摘要：探討道路路段的通行能力和交叉口的通行能力的計算方法；并提

出了道路通行能力有待進一步研究的若干問題。

關鍵詞:通行能力；計算方法；交通規則；交通管理。

道路通行能力是指在特定的交通條件、道路條件及人為度量標準下單位時間

能通過的最大交通量。在道路建設和管理過程中,如何確定道路建設的合理規模

及建設時間,如何科學地進行公路網規劃、項目可行性研究、道路設計以及道路

建設后評價,如何知道道路網的最優管理模式,都需要以道路通行能力系統研究

的成果為依據。本文對道路與交叉口的通行能力計算方法進行簡單的探討。

一、道路路段通行能力

1、基本通行能力

基本通行能力是指道路與交通處于理想情況下,每一條車道(或每一條道路)

在單位時間內能夠通過的最大交通量。

作為理想的道路條件,主要是車道寬度應不小于3.65m,路旁的側向余寬

不小于1.75m,縱坡平緩并有開闊的視野、良好的平面線形和路面狀況。作

為交通的理想條件,主要是車輛組成單一的標準車型汽車,在一條車道上以相

同的速度,連續不斷的行駛,各車輛之間保持與車速相適應的最小車頭間隔,且

無任何方向的干擾。

在這樣的情況下建立的車流計算模式所得出的最大交通量,即基本通行能力,

其公式如下:

其中:v———行車速度(km/h)；t0車頭最小時距(s)；l0———車

頭最小間隔(m)；lc———車輛平均長度(m)；la———車輛間的安全間距

(m)；lz———車輛的制動距離(m)；lf———司機在反應時間內車輛行駛

的距離(m)；l0=lf+lz+la+lc。

2、可能通行能力

計算可能通行能力Nk是以基本通行能力為基礎考慮到實際的道路和交通

狀況,確定其修正系數,再以此修正系數乘以前述的基本通行能力,即得實際道

路、交通與一定環境條件下的可能通行能力。影響通行能力不同因素的修正系

數為:

1）道路條件影響通行能力的因素很多,一般考慮影響大的因素,其修正系

數有:①車道寬度修正系數γ1；②側向凈空的修正系數γ2；③縱坡度修正

系數γ3；④視距不足修正系數γ4；⑤沿途條件修正系數γ5。

2)交通條件的修正主要是指車輛的組成,特別是混合交通情況下,車輛類

型眾多,大小不一,占用道路面積不同,性能不同,速度不同,相互干擾大,嚴

重地影響了道路的通行能力。一般記交通條件修正系數為γ6。

于是,道路路段的可能通行能力為

Nk=Nmaxγ1γ2γ3γ4γ5γ6(輛/h)

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3、實際通行能力

實際通行能力Ns通常可作為道路規劃和設計的依據。只要確定道路的可

能通行能力,再乘以給定服務水平的服務交通量與通行能力之比,就得到實際通

行能力,即

Ns=Nk×服務交通量÷通行能力(輛/h)。

二、平面交叉口的通行能力

兩條或兩條以上的道路在同一平面相交稱為平面交叉,兩條不同方向的車流

通過平交路口時產生車流的交叉,平交路口可能通過此相交車流的最大交通量就

是平面交叉口的通行能力。

平交路口的通行能力不僅與交叉口所占面積、形狀、入口引道車行道的條數、

寬度、幾何線形等物理條件有關,而且受相交車流通過交叉口的運行方式、交通

管理措施等方面的影響,因此,在確定通行能力時,要首先確定交叉口的車輛運行

和交通管理方式。

平面交叉口一般可分為三類:一類為不加任何交通管制的交叉口,一類為中

央設島的環形交叉口,一類為設置色燈控制的信號交叉口。

1、無信號機控制交叉口的通行能力

不設信號機的交叉口大致可分為兩大類:一是暫時停車或讓行方式,一是環

形方式。

1)暫時停車或讓行方式交叉口通行能力的計算方法

根據可插間隙理論,直接計算優先方向交通流中的可插間隙(車頭時間間

隔),即非優先方向交通可以橫穿或插入的間隙數,作為非優先方向可以通過的

最大交通量。

其計算原理是將主干道上的車流視為連續行駛的交通流,并假定車輛到達的

概率分布符合泊松分布,則車輛之間出現的間隔分布為負指數分布,但不是所有

間隔均可供次干道車輛通過或插入,只有當此間隙大于臨界界限α時才有可能。

其次,當出現可插間隙時,次要方向的車流可以相繼通過的隨車時距為β,推導出

下列最簡單公式:

式中:Qf———非優先的次干道上可以通過的交通量(輛/h)；Qy———

主干道優先通行的雙向交通量(輛/h)；q———Qy/3600(輛/h)；

2)環形交叉口的通行能力

環形交叉口是在幾條街道相交的交叉口中央,設置圓島或帶圓弧形狀的島,

使進入交叉口的所有車輛均以同一方向繞島行駛,其運行過程一般為先由不同方

向匯合,接著在同一車道先后通過,最后分向駛出,可避免直接交叉、沖突和大角

度碰撞,其實質為自行調節的渠畫交通型式。其優點為車輛可以連續行駛,安全,

無需管理措施,平均延誤時間短,很少剎車、停車,節約用油,噪音低,污染少等等。

缺點為占地大,繞行距離長,當非機動車和行人過多及有直向行駛的電車時不宜

采用。

環形交叉口按其中心島直徑的大小分為三類:常規環形交叉口、小型環形交

叉口、微型環交。以常規環交為例來計算通行能力,常規環交亦稱傳統型環交,

其中心島為圓形或橢圓形,直徑一般在25m以上,交織段長度和交織角大小有一

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定的要求,入口引道一般不擴大成喇叭形,現在我國各城市的主要環交均屬此類。

在常規環交的通行能力計算中較著名的和使用較廣泛的公式沃爾卓普公式:

式中:Qm———交織段上最大通行能力(輛/h)；l———交織段長度

(m)；W———交織段寬度(m)；e———環交入口引道平均寬度(m)；P—

——交織段內進行交織的車輛與全部車輛之比,以百分率計。

2信號交叉口機動車的通行能力

信號交叉口是由紅、黃、綠三色信號類組成,用以指揮車輛的通行、停止和

左右轉彎,隨信號燈的變換使車輛通行權由一個方向轉移給另一個方向,根據信

號周期長度及每個信號相位所占時間的長短,可以計算交叉口的通行能力。大、

中城市街道交通繁忙的平面交叉口一般都設置信號燈管制交通,因此,信號交叉

口的通行能力與信號控制設計有密切關系。

交叉口是兩條以上道路相交的區域,車輛于此通過路口,轉換方向,其運行路

線必然相互交織或交叉,加上由色燈信號控制指揮車輛前進、停止或改變方向,

這就不可避免地要減速、制動、停車或起動、加速、轉向,同時還由于紅燈周期

性定時性出現,所以必然要導致停車等候和時間損失。其次,是非機動車的干擾。

在路段上由分車帶或隔離墩分隔,機動車與非機動車相互影響小。而在交叉口范

圍內各種車輛混合行駛,轉彎時互相穿插,特別是在自行車高峰時,機動車差不多

處于非機動車的包圍中,要實現方向轉移是困難的。

國內常用的計算方法是停車線斷面法,即以進口處車道的停車線作為基礎面,

凡是通過該斷面的車輛就被認為已通過交叉口。交叉口的通行能力是指各相交

道路進口處通行能力之和,每個進口處通行能力又分為直行、右轉和左轉三種情

況,而每一個進口車道的用途又分專用和混用。因此,進口車道通行能力的計算

公式不同,下面分別介紹。

1)一條專用直行車道的通行能力

式中:Tz為信號燈周期時間,tj為前后兩車通過停車線的平均間隔時間,

tl為每個周期內綠燈時間,ts為一個周期內的綠燈損失時間,包括起動、加速

時間,a為平均加速速度。

2)一條右轉專用車道的通行能力

原則上可按直行方法計算,將直行的通過時間換成右轉的通過時間,一般采

用下式:

Ny=3600/ty(輛/h),

式中:ty為前后兩右轉車輛連續駛過停車線斷面的間隔時間。

3)一條左轉專用車道的通行能力

NL=n×3600/Tz(輛/h),

式中:n為在一個周期內允許左彎的車輛數。

4)真、左混合行駛時一條車道的通行能力(Nzz)

對于同一條車道上有直、左混行時,因去向各異相互干擾,甚至引起停車,因

此,應乘以適當的折減系數K。同時,由于左轉車通過時間往往大于直行車通過

時間,一般約為直行車通過時間的1.75倍,故應將左轉車的所占比例乘以1.75

倍,設nz為左轉車輛所占百分率,則:

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5)直、右混行一條車道的通行能力(Nzy)

原理同上,但右轉車所上時間一般為直行車的1。5倍。以ny表示右轉車

所占百分率,則:

整個信號交叉口的通行能力為各個進口的直行、左轉、右轉各項通行能力之

和。

三、道路通行能力尚待進一步研究的問題

道路通行能力雖然進行了很多研究,但是對于下述方面的研究還不是很多,

有必要進行更為深入的研究。

1混合交通流的通行能力問題

上述道路不同設施通行能力的計算都是將交通流假設為單一車型的理想車

流,然而,實際交通流都是各種車型的混合車流。因此,研究道路不同設施混合車

流的通行能力很有必要。例如將單一車型交通流的假設拓廣為由大、小兩種車

型構成的混合車流,或任意多種車型構成的混合車流推導道路不同設施在這種混

合車流情況下的通行能力理論模型。在理論上發展了道路不同設施通行能力計

算的傳統理論與方法。

2道路網絡的通行能力問題

道路交通網絡系統是由道路路段和交叉口組成的。交叉口是道路交通網的

結點,它起著道路路段間的相互銜接作用,并且它也是整個道路網上交通流流通

的瓶頸。道路路段是道路交通網絡的主要部分,它起著道路交叉口間或城市間的

相互連通作用,并且它也是整個道路網建設的主體。

在已經建成的交通網絡中,常因對個別交叉口或路段的通行能力估計不當使

交叉口與路段的通行能力不協調而導致局部路網的通行能力受到限制,甚至發生

交通阻塞。管理或改建這些局部地點交通設施的依據之一是道路運輸網絡的通

行能力。同時要充分地發揮道路網絡的潛能,就要深入了解交叉口與路段的交通

特性、幾何特性及連接形式特點,建立相應的理論體系,提出一定的數據測度標

準。這些標準對我國的交通工程和道路工程項目具有重要的指導意義。在局部

網絡上研究交通流的通行能力理論、路段與交叉口通行能力的協調理論不僅在實

踐中有重要的經濟意義,而且在網絡流基礎理論及交通工程基礎理論研究方面有

重要的學術意義。

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