第23章高速公路基本路段

第23章高速公路基本路段

23.1 引言

本章介绍的方法可用于分析高速公路基本路段的通行能力、服务水平、需要车道数、交通影响和形状设计。

本章介绍的方法是以一项NCHRP的研究成果为基础。用这项研究成果，再补充另外参考资料建立了本章介绍的方法（2-11），在随后的研究中又改进了最初的方法（2-12）。

23.1.1 高速公路基本路段的理想条件

高速公路基本路段的理想条件是指在理想条件下高速公路基本路段可达到最大通行能力，有良好的天气状况、良好的能见度、无突发事件和无交通事故的条件。本章中的分析程序假定都满足理想条件。如果不满足其中的任何条件，高速公路路段的速度、服务水平、通行能力都会下降。

高速公路基本路段的速度—流量—密度的特定关系取决于路段上主流的交通和道路条件。高速公路基本路段的一系列理想条件已经确定，本章中下列这些条件作为本章方法的出发点：

●最小车道宽度为3.6米；

●最小右侧侧向净空为1.8米，即行车道边缘到最近的障碍物或影响交通

行为的物体之间的距离；

●中央分隔带最小侧向净空为0.6米；

●交通流中全部为小客车；

●一个行车方向至少有五条车道（仅限于城市地区）；

●立交间距至少为3千米；

●平原地形，坡度不大于2%；

●驾驶员总体主要由经常使用该设施的正式驾驶员组成。

这些理想条件代表了较高的运行等级，自由流速度为110千米/小时或更大。

23.1.2 方法的限制条件

本章介绍的方法不能应用于或者(未经分析修正)考虑下列问题：

●专供某些单一车型使用的车道，例如：高承载率车辆车道、货车车道、

爬坡车道；

●延长的桥梁、隧道路段；

●接近收费广场的路段；

●自由流车速低于90千米/小时或高于120千米/小时的路段；

●需求超过通行能力的路段（第22章有详细的讨论）；

●受下游阻塞或排队影响的路段；

●有限速标志、警方执法范围、有智能交通系统实施车辆或驾驶员导航的

路段；

●利用匝道调节提高通行能力的路段。

考虑上述情况的影响，分析人员必须利用其它的研究信息，对本章方法进行具体修正。

23.2 方法

本章所描述的方法用于分析高速公路基本路段。扩大范围的分析高速公路基本路段、交织区和匝道连接点组合体的方法参见第22章。图表23-1描述了计算高速公路基本路段的数据输入和基本计算次序。该方法的主要输出结果为服务水平。

图表23-1 高速公路基本路段分析方法

23.2.1 服务水平

可用三个性能度量来描述高速公路基本路段的特征：密度（小客车/千米/车道）、速度（小客车平均车速）以及流量与通行能力之比（V/C）。这些度量中的任意一个都表明高速公路对交通流适应程度如何。

用以计算服务水平的指标是密度。速度、密度、流量这三个指标有内在联系。给定其中的任意两个值，就可以计算出第三个值。

高速公路基本路段的各级服务水平阈值如下：

服务水平密度范围（小客车/千米/车道）

A 0-7

B ＞7-11

C ＞11-16

D ＞16-22

E ＞22-28

F ＞28

对于任意给定的一个服务水平，高速公路基本路段最大允许密度略低于多车道公路同等服务水平的密度。这反映驾驶员在使用高速公路时相比用普通多车道公路期望有更高的服务质量。但这并不意味着在相似条件下多车道公路比有相同车道数的高速公路运行状况好。对于任意给定的密度，高速公路比可比较的多车道公路提供更高的速度和更大的流量。

A~D级服务水平最大密度的分级是根据TRB公路通行能力和服务质量委员会成员集体的专业意见。E级服务水平的上限，密度最大（28辆小客车/千米/车道）。在该密度，预期出现达到通行能力的持续流。

图表23-2中给出了自由流速度分别为大于等于120、110、100和90千米/小时时，高速公路基本路段的服务水平标准。一定的服务水平必须对应一定的密度标准。实际上，在理想条件下，表中所列的速度和流率是对应于每级服务水平下密度的期望值。

图表23-2 高速公路基本路段服务水平标准

高速公路上开始形成排队现象时，会出现F级服务水平、发生故障、中断交通、拥挤。排队中的密度趋于显著增大，可能明显大于E级服务水平的最大密

度值(28千米/小时)。分析密度大于28辆小汽车/车道/千米的高速公路基本路段的更多的指导见第二十二章。

图表23-3中给出了高速公路基本路段的速度、流量、密度之间的关系。图中还显示了如何根据密度范围确定各级服务水平。

图表23-3 速度-流量曲线和高速公路基本路段服务水平

23.2.2 确定自由流速度

自由流速度为在较低到中等流量（最大为1300辆小客车/小时/车道）下测得的小客车平均车速。对于高速公路的特定路段，流量在这种范围内，实际上速度是稳定的。可用两种方法确定高速公路自由流速度：现场测量和用本章提供的指导计算。现场测量方法是为那些宁愿直接获得数据的使用者而准备的。然而，是用该方法不需要现场测量，如果使用现场测量的数据，不用对自由流速度进行修正。

进行速度调查时要选择能代表整个路段的地点流量、密度都不大的时段（交通流率可以达到1300辆小客车/小时/车道）。工作日的非高峰小时通常是观测较低和中等流量的较好时间。在速度调查时应测量所有小客车的速度或者利用系统样本（例如：每隔10辆小客车）。速度调查应测量所有车道上的小客车的速度。一组样本应至少包括100辆小客车的速度。可以使用适用于其它类型交通工程速度调查的速度测量方法。进行速度调查的更多的指导可以参看标准的交通工程书籍，例如：交通工程师协会出版的《交通工程调查手册》。

在较低至中等交通量条件下，现场测量的全部小客车车速的平均值可以直接用做高速公路路段的自由流速度。这个速度反映了调查地点所有影响车速的条件的综合作用，包括本方法中已经考虑的 因素(车道宽度，侧向净空，立交间距，车道数)，以及速度限制和平纵线形等。包括小客车及重型车二者速度的数据，可用于平原地形或坡度较缓的下坡，但不能应用于丘陵或山岭地形。

如果不能用现场测量得到的自由流速度，可以直接根据所研究高速公路路段的物理特性间接计算自由流速度，这些物理特性包括：车道宽度、车道数、右侧侧向净空和立交密度。用式(23-1)计算高速公路基本路段的自由流速度： f f f f ID N LC LW BFFS FFS ----= （23-1）

式中：