建立不同类型小区开放后的道路通行能力模型

建立不同类型小区开放后的道路通行能力模型 一、 模型准备：

1.无信号交叉路口通行能力模型 （2.1） ·进口道设计通行能力应按下式计算：

????????= ∑????/(1??????????) （2.1.1）

式中????????——设有专用左转与专用右转车道时，本面进口道的设计通行能力(pcu/h)；

Σ????——本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h)； ????——左转车占本面进口道车辆的比例； ????——右转车占本面进口道车辆的比例。

·交叉路口右转通行能力计算：

????= ????????????? （2.1.2）

式中Cr——专用右转车道的设计通行能力(pcu/h)。

·交叉路口左转通行能力计算：

????= ????????????? （2.1.2） 式中Cl——专用右转车道的设计通行能力(pcu/h)。

二、模型建立：

1.单位小时内某类型道路的最大通行能力????

????= ????????????????????????????? （2.2.1）

其中，????为该道路理想状态下每车道通行能力，j = 1,2,3分别代表三种不同等级的城市道路，因为城市中小区基本不会分布在快速路附近，故本文不考虑快速路。

??为该道路的车道数；

????为车道宽度和侧向净空修正系数； ????为驾驶员特征修正系数；

??????为重型车修正系数； ????为横向干扰修正系数；

（1）查阅资料得知，城市道路等级分快速路、主干路、次干路、支路四级，各级红线宽度控制：快速路不小于40米，主干道30—40米，次干道25—40米，支路12—25米。(根据《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012），对于道路的红线宽度并没有作强制性要求，仅对道路的路幅要求、横断面组成及各功能带最小宽度进行了要求)

⑴快速路 城市道路中设有中央分隔带，具有四条以上机动车道，全部或部分采用立体交叉与控制出入，供汽车以较高速度行驶的道路。又称汽车专用道。快速路的设计行车速度为60-80km/h。

⑵主干路 连接城市各分区的干路，以交通功能为主。主干路的设计行车速度为40-60km/h。

⑶次干路 承担主干路与各分区间的交通集散作用，兼有服务功能。次干路的设计行车速度为40km/h。

⑷支路 次干路与街坊路（小区路）的连接线，以服务功能为主。支路的设计行车速度为30km/h。 项目级别 设计车速(km/h) 60～80 40～60 30～40 30 单向机动车道数（条) >=4 >=4 >=2 >=2 机动车道宽度(m) 3.75 3.5 3.5 3.5 1000????

道路总宽(m) 40～70 30～60 20～40 16～30 分隔带设置 (必须设) (应设) (可设) (不设) 一级（快速路） 二级（主干路） 三级（次干路） 四级（支路） 城市道路中一条车道的理论通行能力??0=

,按照我国《城市道路设计规范》

的建议值： 30 40 50 60 V（设计车速，20 km/h） ????(??????/h) 1380 1550 1640 1690 1730 分别取60,40,30（km/h）作为快速路、主干路、次干路和支路的设计车速，则对应的理论通行能力为1730, 1640,1550,(??????/h)。

（2）假设城市主干路和次干路设有中央分隔带，且行车道两边均有障碍物，车道宽度分别为3.75m和3.50m，车道数分别每边有4道和每边有3道，则查阅下表取侧向净宽平均得知，此处主干路的侧向净空修正系数取0.96，次干路的侧向净空修正系数取0.91.支路中央不设分隔带，车道只有一边有障碍物，则取其侧向净空修正系数为0.93。 车道宽度和侧向净空修正系数fw 车道两边有障碍车道一边有障碍物 物 侧向净宽/m 车道宽度/m 3.75 3.5 3.75 3.5 有中央分隔带的2车道公路（每边2车道） >=1.75 1 0.97 1 0.97 1.6 0.99 0.96 0.99 0.96 1.2 0.99 0.96 0.98 0.95 0.9 0.98 0.95 0.96 0.93 0.6 0.97 0.94 0.94 0.91 0.3 0.93 0.9 0.87 0.85 0 0.9 0.87 0.81 0.79 有中央分隔带的6或8车道公路（每边3或4车道） >=1.75 1 0.96 1 0.96 1.6 0.99 0.95 0.99 0.95 1.2 0.99 0.95 0.98 0.94 0.9 0.98 0.94 0.97 93 0.6 0.97 0.93 0.96 0.92 0.3 0.95 0.92 0.93 0.89 0 0.94 0.91 0.91 0.87 注1.一些高级形式的中央带护栏若已为广大司机所熟悉且基本 上不影响行驶时，可不作为障 物 2.两边侧向净宽不足或不等时，取两侧向净宽的平均值 （3）驾驶人员在严格按照交通安全法律法规行车，无疲劳驾驶、酒驾等行为时，取驾驶人员特征修正系数为1.0。 （4）根据大型车修正系数公式：

1

??????= （2.2.2）

1+??????(???????1)其中，??????为大型车交通量占总交通量的百分比； ??????为大型车换算成小客车的车辆换算系数。

查阅相关资料(见附件)，取大型车交通量比例为0.314，换算系数取大型载货车的系数2.0。计算得

?????? = 0.7610

（5）在开放小区的同时，车辆从小区路口汇入汇出量增加，从而影响到原道路上右侧车道的通行能力，本次规划中交叉口影响系数对主干道、次干道、支路的影响修正系数????分别取：0.85、0.7、0.5。在开放小区后，路口汇入汇出车辆增多，对车道数较少的支路影响尤为严重，通过在网络和书籍查阅大量资料，我们规定开放小区对同一条道路增加了两个路口后，主干路、次干路和支路的横向影响系数分别降为原来的90%、80%和65%；增加1个路口后，主干路、次干路和支路的横向影响系数分别降为原来的95%、85%和70%；

3.服务水平变化 对于城市道路来说，衡量交通服务水平的最主要指标为路段的饱和度(V/c即路段实际交通量/设计通行能力)，其次是车速(路段车速)或延误。由于车速延误与V/C有关，V/C增大，则车速降低，延误增加;V/C减小，则车速增加，延误降低，所以V/C是关键指标。为方便研究，可采用V/C作为城市道路的服务水平划分依据。国外一般采用如下表的服务水平划分标准: B C D E F 服务水平 A V/C ≤0.4 0.4～0.6 0.6～0.75 0.75～0.9 0.9～1.0 ≥1.0 级别 A

情形

畅行车流，基本无延误

B C D E F 稳定车流，有少量延误 稳定车流，有一定延误

接近不稳定车流，有较大延误，司机还能忍受 不稳定车流，交通拥堵，延误很大，司机无法忍受

强制车流，交通严重堵塞，车辆时开时停

根据三种道路类型平均日高峰期和低谷期的每小时交通量dti，作出服务水平（dti/Ci）随交通量的变化曲线。 通过网络和书籍报刊查阅资料得知，我们设主干路的每小时交通量在[100,5000]内变化；设次干路的每小时交通量在[50,3000]内变化；设支路的每小时交通量在[10,1000]范围内变化。

由上表可知，服务水平V/C值越小，服务等级越高，根据模型求出各种类型小区开放后的通行能力后，分别用matlab作出服务水平变化图。

3.对小区进行分类

为方便讨论和计算，首先默认：

① 小区内车道均为双向单行道，即每边各有1条车道；

② 小区内道路通畅，行人较少，设计车速与原道路相同，即每车道通行能力与原道路相同； ③ 小区内不设红路灯和环岛；

我们按照开放小区内道路类型对小区进行5种分类：

类型一：只有一条双向单行道与城市道路联通的小区，在同一方向有两个路

口，开放小区后增加一条平行于原道路的车道，通过路口汇入汇出跟原道路相连，如图一所示：

图一

此时，??1=??+1，N为对应道路类型的单边车道数，????为对应道路类型的侧向净空修正系数，???? = 1.0，??????=0.7610，????‘为对应道路类型的横向汇入汇出修正系数，将对应数据代入模型（2.2.1）得如下：

??1??= ???????1??????????????????????’ （2.2.3） 求得类型一小区开放后的周围道路通行能力。则对应小区开放前后的通行能力变化率为????=(???????1??)/???? 。

类型二：只有一条双向单行道与城市道路联通的小区，在相邻方向有两个路口，通过该车道联通了两条方向不同（垂直）的城市道路，通过横

向道路路口汇入，从与其垂直的另一条道路路口汇出，开放小区后相当于给原道路增加一条右转车道，如图二所示：

图二

普通城市道路的叉路口左转率和右转率一般都介于0.2~0.5之间，在考虑平叉路口包括左转右转和直行等多种行车选择的情况下，该路口的右转通行能力能通过右转率算出；其中本面直行车道总通行能力可以由模型（2.2.1）算出，依照我国《城市道路设计规范》规定，3车道以上的道路类型（主干路和次干路）直行车道数NS = N-2，且直行道位于中间，故其侧向净宽修正系数????=1.0，位于中间的车道横向干扰影响可参照车道折减系数表（如下），这里分别取0.95,0.85和0.75，原因不赘述。 第一车道 第二车道 第三车道 第四车道 折减系数 1 0.85 0.75 0.65

其他系数依假设与前文相同。两车道道路类型（支路）的直行车道数为NS =2，；对应的本面直行车道设计通行能力总和

Σ???? = ??????????????????????????.

为方便讨论和对比，这里不妨设左转率????为一个定值，暂取0.2.将右转率看作一个变量，通过以下模型作出开放小区后道路通行能力与右转率的关系图，并取其中的右转率平均值0.3计算出对应的道路通行能力及其开放前后变化率对比；其中??2=N，开放了该类型的小区后，两条垂直的城市道路各增加了一个路口，故三种类型的道路横向修正系数????’分别取原来的95%、85%和70%。

????????= ∑???? /(1??????????) ??2??

????= ?????????????

= ???????2??????????????????????’+????

????=(???????2??)/????

类型三：只有一条双向单行道与城市道路联通的小区，在相反方向有两个路

口，该车道联通两条相互平行的城市道路，通过第一条道路向小区路口汇入，汇出到第二条平行道路，相当于增加了一条垂直方向的双向