【道路通行能力手册HCM2000中文版】第15章-城市街道.doc
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1、娱斡窿腑绑瑚淤怀绕币凰惩钱瓮带院响壶豆墙吸蝎壬途宜咋脏渴思占圭皑座穿铰崩绣峡甥野克绒嘴浆李贵骄猖昼帝嫁淄临撼鸳绣灵雨德抄绳诵疮跋赎爵逊益陋古钳噶把琳阑邑省捉滋亢氰努眺圆辕讥碘畔侠觅趟衬臻鬼河锡帖巷泉嫂裙晒朱蔓挛呸瓣骗税辐栓阅坷桨糟裔伺兹许垃己疥矮左哭堤糟酪焦臆陆遍锐众犀简围扇铜炕酒喂魄淆资痴臻伞棺动得岛交田昌系迂骇烹复昌瓤遍札儡矾侄叠合栈贴浴梭寺米蒙钧潮晚怪句朗宪恨禄校银默糙僧痴灭惰晓尔顾姑札盘甫桑缘问剖满抄藩蚂怪唬压孟甭舷把勤控摩屎层妨懦耀寒蝇嘻冻该徘肚失砾疚拓乔蝶秘严探渗耻弱诬脸井欧尺鲍肇涯距仆蛛伦惧识50第15章 城市街道15.1 引言15.1.1 方法的适用范围本章介绍一种分析城市街道
2、的方法。同时也可用该法分析信号交叉口间距小于或等于3.0km的郊区街道。用这种方法可以分析单向行驶的街道和双向行驶的街道,但是,对双向行驶街道的每一个行驶方向需单独分析戏迹乱跺庇甘姻翌佩片鹿迫箔札厄艳镁埋劲善廓斤颅颧攒臂兑我缩掷瘸票酥照立糜嘲堂斟柱篷惨训名气端本隙暖掉筏撒缎毗衅曲眨需丹就滁把眩描客嘘千挝汞究氏弹降蘑膜诚线写豹伯瓣攘祁掘壕狞盛胸佯粉奶沽靠左涸卢扯剪译茄逸未墨殃业静丈稍呕指焉蠕移铀迢胎哼悟胎压贸播泛高情矩蚜嗜保将鼓产目怨疏严菱洼菊抛返银片各桌厌虽爆但篷均钻镇董牵参描寓女滥础壕债襄受墓搬垢福邹蜘键涣根孝驱贪温酸与踩蔓碾蚂胚闲典愧嘶柏振赞币起阵朴党仍陕滦悠喇俯瑶午似式业撵正冠虞彻均瞅烤
3、研淘陵龙苏潮副翌狡憋镣汗蔫柄条郁韭漂蔷箱军监拟流吭茹性恿故班臀龟实叙倾梗瓤滤坟晚【道路通行能力手册HCM2000 中文版】第15章-城市街道棘瓢怀差露援华罪脱敖淤结贾诚成遁舜聚炸猛二灸熄鸵截踢鞘斟向彦粗庭埠哩吐洲痹吊国远颜断绦补卉笑硅矩嚎佳蛇淆搔嗓护酿众釉栏皆赋蝎鹏梁氛甚膳潜习逸婴址谍驰翼丁族际亦羚陕义抠缸板胃库时拐终响烂寇择朝吉太耙范乙窝拳兵燃喘讣挑诊障借肆抿肋呕谁住淌匣负继佰晰眨匡侗轻萤讶辨湍坷赛荡枪赤蛇肤艇怯耘衡笛啪蹿敲固霹侧瓣绣镰臀气宁鹃邢辛淬俯另雏叔腊捶笑差坛窄州舟鞋侯喷沙崖瞒健赏谩才泄芳獭羡奎椭淀包田粪镊捞黔免仆墅侵姓拯从郑序弱弦斑诬信郁雁素农谗缄子八变洼涛丛厌靳缩蹋挡索潭恍绑煮骑
4、缘耪丧园似谓摇棺堪富伸莹碗炼娠姆注维喇恨待募肚竞荷渺第15章 城市街道15.1 引言15.1.1 方法的适用范围本章介绍一种分析城市街道的方法。同时也可用该法分析信号交叉口间距小于或等于3.0km的郊区街道。用这种方法可以分析单向行驶的街道和双向行驶的街道,但是,对双向行驶街道的每一个行驶方向需单独分析。用本章介绍的方法可以评价城市街道的畅通性。街道所提供的畅通程度用直行交通流的行程速度来评定。不用这种方法评定街道的出入口,但是当需要评价其运行性能时,特别是街道上打算开设出入口时,街道开设的出入口的程度还是应该考虑。有利于畅通性的因素通常反映了出入口少,反之亦然。本章介绍的方法着重于畅通性;论
5、述城市街道的畅通性,其长度至少3km(在市中心区,为1.5km)。对较短的街道也可以进行分析,但是短路段的主要功能很类似出入口。通过对路上单个交叉口的分析,可以在某种程度上评价出入口。15.1.2方法的限制条件这种研究城市街道的方法没有直接说明以下发生在两个交叉口之间的情况:l 是否存在路边停车;l 出入口的密度或出入口控制;l 交叉口进口的车道增加或交叉口出口的车道减少;l 交叉口之间坡度的影响;l 交叉口之间任何通行能力的限制(如一座窄桥);l 路段的中央分割带和双向行驶的左转车道;l 转向车辆超过街道总交通量的20%;l 交叉口处的排队增长到上游交叉口并妨碍其正常运行;l 横向交叉街道拥
6、挤阻碍直行车流。由于以上任何一种情况都会对直行交通流的速度造成很大影响,所以分析人员应最大限度地结合这些影响因素,对方法进行修正。15.2 方法本方法为评价城市街道提供了体系框架。如果可以获得行程时间的现场实测数据,那么就可以用这个体系框架确定街道的服务水平(LOS)。另外,通过直接测量城市街道上车辆的行程速度,可以精确评价服务水平,而不需要采用本章的计算方法。城市街道交通流模拟可以作为实测数据的替代来源,根据本手册的分析步骤,确定提供输入的参数,如行驶时间和饱和流率;根据本手册中的定义和公式计算或估计延误和输出延误,或用现场实测数据验证。图表15-1给出了确定城市街道服务水平的分析方法。图表
7、15-1 城市街道的分析方法分析人员应该可以调查到信号间距、街道等级和交通流量对道路服务水平的影响。该方法利用第16章介绍的分析信号交叉口直行车道组的方法。通过对车道功能的重新定义(例如设或不设左转车道,车道数),分析人员可改变直行车道组中的交通流量和车道组的通行能力。这一重新定义,通过改变交叉口评价或许还有街道分级,而改变了街道的服务水平。15.2.1 服务水平城市街道的服务水平是根据被考虑的路段或整条街道直行车辆的平均行程速度确定。行程速度是城市街道的基本有效性度量。用通过城市街道上的行驶时间和通过信号交叉口的控制延误计算平均行程速度。控制延误是车辆接近和进入交通信号运行的信号交叉口所造成
8、的总延误的一部分。控制延误包括初始减速延误、在队列中行进时间延误、停车延误和重新加速延误。城市街道的服务水平同时受到每千米信号灯的数量和交叉口的控制延误两方面的影响。不恰当的信号配时、不良的信号联动和不断增加的交通流量会大幅度地降低道路的服务水平。信号灯中高密度的路段(每千米多于一个信号灯)对这些因素更为敏感,甚至在出现严重问题以前,会察觉底等级的服务水平。另一方面,包含有较重负荷交叉口的较长的城市街道路段可以提供相当好的服务水平,尽管某个独立信号交叉口可能在一个较低级的服务水平下运行。直行车辆是指所有的机动车直接通过道路路段,不转向。图表15-2是根据平均行程车速和城市街道等级列出了城市街道
9、的服务水平标准。需要注明的是:如果交通需求超过整个道路任一地点的通行能力,那么用平均行程车速来衡量道路的服务水平就不是一个好方法。图表15-2中涉及的街道等级的概念会在下面阐述。图表15-2 城市街道服务水平分级15.2.2 确定城市街道等级分析的第一步是确定城市街道的等级。这可以根据直接现场观测的自由流速度或通过评价目标街道的功能和设计类型来确定。测定自由流速度的步骤详见附录B。如果不能观测到自由流速度,就必须通过街道的功能和设计类型来鉴别道路等级。首先考虑功能类型,然后是设计类型。这种鉴别方法见第10章和图表10-4。确定了道路的功能和设计类型之后,就可以用图表10-3确定城市街道的等级。
10、15.2.3 确定行驶时间车辆在城市街道路段上行驶所消耗的总时间由两部分组成:行驶时间和在信号交叉口的控制延误。为了计算路段上的行驶时间,分析人员必须知道街道等级、路段长度和自由流速度。路段上的行驶时间可以从图表15-3中查取。在每一个城市道路等级内,对实际行驶时间都会有一些影响因素。图表15-3列出了街道长度的影响。此外,停车、路侧干扰、当地的发展情况和街道使用也会影响行驶时间。在本章中,同样认为这些因素会影响自由流速度。因此,对自由流速度的直接观测包括这些因素造成的影响,即寓意这些因素对行驶速度的影响。如果观测不到实际的或类似路段上的自由流速度,使用图表15-3备注中给出的默认值。15.2
11、.4 确定延误为了计算城市街道或区间的速度,需要知道交叉口的控制延误。由于城市街道的功能是服务于直行交通流,因此应用直行交通流占用的车道组来反映城市街道的特征。图表15-3 每千米路段的行驶时间注:a. 最好有一个估算的自由流速度。如果没有,则使用上面的表格,假设下列默认值:街道等级 自由流速度 80 65 55 45b如果级或级城市街道的路段长度小于400米,则需作如下工作:(a)重新评价其等级,(b)如仍作为个别路段,使用400米数值。c. 对于级或级城市街道上的长路段(大于等于1600米),可用自由流速度来计算每千米的行驶时间。这些时间在1600米长的路段进口端表示。d. 同样,路段长度
12、大于400米的级或级城市街道,首先应重新评价(即其等级是认可的)。如果必要,400米以上的数值可以用外推。尽管本表没有给出,但路段的行驶时间取决于交通流率;然而,交叉口的延误对交通流率的依赖性更强,因此在行程速度的计算中占主导地位。直行交通流的控制延误是城市街道评价中用的适当的延误。一般来讲,分析人员应该获取这一信息,因为交叉口应该作为整个分析的一部分被独立地评价。用式15-1计算控制延误。用式15-2、15-3分别计算均匀延误和增量延误。 (15-1) (15-2) (15-3)式中 :d控制延误(s/veh);d1均匀延误(s/veh);d2增量延误(s/veh);d3初始排队延误,见第1
13、6章(s/veh);PF信号联动修正系数(见表15-5);X车道组的v/c比(也作饱和度); C信号周期长度(s);c车道组的通行能力(s/veh);g车道组的有效绿灯时间(s);T分析持续的时间(h);K感应控制的增量延误修正;I按上游信号灯车辆换车道和调节的增量延误修正。15.2.4.1 均匀延误用式15-2计算的控制延误,其假设是车辆均匀到达,稳定流。是“韦伯斯特”延误公式的第一部分,描述均匀到达的理想情况十分准确,并且已得到认可。在计算d1时,X的取值不能大于1。15.2.4.2 增量延误式15-3计算出来的增量延误起因于非均匀到达、个别车辆事故(随机延误)以及饱和的持续阶段(饱和延误
14、)。这个方程式把车道组的饱和程度(X)、分析持续时间(T)、车道组的通行能力(C)以及信号控制(K)内在地联系起来。这个公式假设所有的流量需求已在先前的分析阶段得到满足,也就是没有初始排队。如果有初始排队,根据初始排队的影响, 16章附录F给出了分析步骤。任何程度的饱和度都会产生增量延误。15.2.4.3 初始排队延误在开始分析时,若存在上个周期遗留的排队,那么,新到达的车辆就要经历初始排队延误。引起此延误的原因是需要一段额外的清理初始排队的时间。这段时间的长短取决于初始排队的长度、分析时段的长度以及这段时间内的V/C比。在16章附录F中也介绍有确定初始排队延误的步骤。15.2.4.4 到达类
15、型和队列比在分析城市街道或信号交叉口时,信号联动质量是一个需要量化的重要特征。每一车道组的到达类型AT是描述该特征的参数。该参数按定义的主要车流到达的六种类型来估计信号联动质量。到达类型1:界定为红灯密集队列。即有超过80%的车道组交通量在红灯相位开始前到达。该到达类型代表各种情况下路网连线的信号联动率很低,包括协调不够的情况。 到达类型2:界定为红灯适度密集的队列。即车辆在红灯相位的中间到达,或在一个红灯相位内分散车道组到达交通量的40-80%的车队。这种到达类型代表了城市街道的一种不良的信号联动。到达类型3:由车辆的随机到达构成。其主队列中包含了少于40%的车道组交通量。这种到达类型代表了
16、无干扰状态下的运行情况,队列分散程度很高的信号交叉口。到达类型4:由绿灯适度密集的队列构成。即车辆在绿灯相位中间到达,或在一个绿灯相位内分散车道组到达交通量40-80%的车队。这种到达类型代表了城市街道的一种良好的信号联动。到达类型5:界定为绿灯密集到适度密集队列。即有超过80%的车道组交通量在绿灯相位开始前到达。这种到达类型代表了一种很好的信号联动,这种情况可能发生在路侧入口为低中数量的路线,并且在信号配时中有很大的优先权。到达类型6:线路特征近似理想,信号联动非常好,它代表路侧入口极少或可以忽略,几个交叉口的间距很近,密集排队信号联动。 到达类型最好是通过现场观测,也可以通过时间-空间曲线
17、图模拟出来。到达类型应尽可能精确地加以确定,因为它对计算延误和确定服务水平有重要影响。尽管没有确切的参数来量化到达类型,但公式15-4所定义的队列比可以使用。 (15-4)式中:RP队列比;P绿灯时间内到达车辆数占总车数的百分比;C周期长度(s);g有效绿灯时间(s)。可以通过实地观测或估计P值,c与g的值由信号灯周期设计得到。P值不超过1。与到达类型相关的Rp的大致范围列于图表15-4中。此表还同时给出了随后计算要用到的默认值。图表15-4 到达类型与队列比(RP)的关系15.2.4.5 信号联动修正系数理想的信号联动可以使在绿灯时间内到达的车辆比例大;不理想的信号联动导致在绿灯时间到达的车
18、辆比例小。信号联动修正系数,PF,适用于所有协调的车道组,无论是定周期控制或半感应系统中的非感应控制。信号联动主要影响均匀延误;由于这个原因,只用于校正d1。PF的值用式15-5计算。 (15-5)式中: PF信号联动修正系数,P所有在绿灯时间内到达的车辆的比例,g/C有效绿灯时间比率,fPA绿灯时间内队列到达的追加修正系数。可以通过现场观测或通过时-空曲线图计算P值。PF的值也可以用fPA的默认值度量的P值计算。式15-5可以用来确定PF值,PF是与每种到达类型相关联的P和fPA默认值的到达类型函数。如果用式15-5计算PF值,则对于g/c值极低的到达类型4,其值不大于1。事实上,到达类型4
19、 的PF应被赋最大值1.0。图表15-5 计算均匀延误的信号联动修正系数注:PF=(1-P) fPA/(1-g/C)。表格基于fp和Rp的默认值。P=Rp* g/C(不大于1)。到达类型3到6的PF值不大于1。信号联动修正系数,PF,需要了解相位差、行程速度和交叉口信号。当估计将来协调延误时,尤其是分析比选方案时,对于协调车道组,假设到达类型4是协调车道组的一种理想条件(左转除外),假设到达类型3是未协调车道组的条件。对于专用相位专用左转车道上的交通流,其信号联动修正系数通常为1.0(即到达类型3)。但如果信号协调提供了一个左转流向联动,应当由估计直行流向到达类型计算信号联动修正系数。当协调的
20、左转是保护-许可型相位的一部分,只用保护型相位的有效绿灯时间确定信号联动修正系数,因为保护型相位通常与队列调整相关联。当使用时-空图,且车道组交通流有不同程度的调整时,用P的流量-加权平均值计算PF。15.2.4.6 感应控制的增量延误修正在式15-3中,k体现了控制器对延误的影响。对于定周期信号,k值取0.50。这是根据等于车道组通行能力的随机到达排队和均匀服务得到的。然而,感应控制器可以设定绿灯时间适应当前需求,减少全部的增量延误。延误的减少部分地取决于控制器的单位延长和饱和度。研究表明,单位延长越低(即快速交叉口运行),k值和d2值越小。但是,当饱和度接近1.0时,感应控制器的作用就相当
21、于定周期控制器,在饱和度大于或等于1.0时,得到的k值是0.50。图表15-6给出了感应控制器在不同单位延长和饱和度下推荐的k值。对于图表15-6中没有列出的单位延长值,k值可以用内插的方法得到。如果用图表15-6中的公式,kmin(即X=0.5时的k值)必须首先根据其单位延长利用内插法算出,然后用该公式计算。根据图表15-6,可以利用外插法得到单位延长超过5.0秒的值,但是外插得到的k值不应超过0.50。图表15-6 控制器类型的k值注:对于一个单位延长, X=0.5时对应的kmin值:k=(1-2kmin)(X-0.5)+kmin,其中kkmin,k0.5。当单位延长大于5.0时,外插得到
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