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道路饱和度计算方法研究 摘要：道路饱和度是研究和分析道路变通服务水平的重要指标，但 目前人们仍比较简单地用 V／C 来计算饱和度，未能根据各类不同道路 的标准进行计算，尤其是公路和城市道路，其计算方法并不一致，、 应根据不同的情况，采用不同的方法进行计算。 0 引言 饱和度的计算主要应考虑两点：一是交通量，二是通行能力。前者 的数据一般是通过交通调查数据经过计算获得，后者的计算则相对较 为复杂。由于城市道路与公路的通行能力计算方法不同，有必要分开 讨论。本文将在介绍道路分类的基础上，对不同类型道路的通行能力 及饱和度算法作一探讨。 1 道路分类 我国道路按照使用特点的不同，可分为城市道路、公路、厂矿道路、 林区道路和乡村道路。目前除公路和城市道路有准确的等级划分标准 外，对林区道路、厂矿道路和乡村道路一般不再进行等级划分。 1.1 城市道路 城市道路是指在城市范围内具有一定技术条件和设施的道路，不包 括街坊内部道路。城市道路与公路分界线为城市规划区的边线。根据 道路在城市道路系统中的地位、作用、交通功能以及对沿线建筑物的 服务功能．一般将城市道路分为四类：快速路、主干路、次干路及支 路。具体分级标准参见《城市道路设计规范》等相关规范。 1.2 公路 公路是连接各城市、城市与乡村、乡村与厂矿地区的道路。根据 交通量、公路使用任务和性质，一般将公路分为高速公路、一级公 路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。具体分级标准参见 《公路工程技术标准》等相关规范。 2 饱和度定义及影响因素 2.1 饱和度 道路饱和度是反映道路服务水平的重要指标之一， 其计算公式即 为人们常说的 V／C，其中 V 为最大交通量，C 为最大通行能力。饱和 度值越高，代表道路服务水平越低。由于道路服务水平、拥挤程度受 多方面因素的制约，实际中因难以考虑多方面因素，常以饱和度数值 作为评价服务水平的主要指标。美国的《通行能力手册》将道路的服 务水平根据饱和度等指标的不同分为六级(具体分级标准可参考该手册， 此处从略)．我国则一般根据饱和度值将道路拥挤程度、服务水平分为 如下四级： 一级服务水平：道路交通顺畅、服务水平好，V／C 介于 0 至 0.6 之 间； 二级服务水平：道路稍有拥堵，服务水平较高，V／C 介于 0.6 至 0.8 之间； 三级服务水平：道路拥堵，服务水平较差，V／C 介于 0.8 至 1.0 之 间； 四级服务水平：V／C1.0，道路严重拥堵，服务水平极差。 2.2 影响因素 饱和度的大小取决于道路的车流量和通行能力，此外，影响饱和 度的因素主要还有车流量、道路通行能力、行程速度及运行时间等。 2.2.1 行程速度与运行时间 道路行驶速度越高、运行时间越短，饱和度值就越低，反之则越高。 因此，饱和度值与行车速度成反比，与行驶时间成正比。 2.2.2 车辆行驶时的自由程度(通畅性) 饱和度与行驶的自由程度成反比，即行驶自由程度越大。饱和度值 越低。 2.2.3 交通受阻或受干扰程度 车辆在道路上受阻或干扰(如大型车辆的混入、超车等 )越多，饱 和度值就越高，即两者呈正相关关系。 2.2.4 气候因素，如雨、雾、雪及台风等，会使车辆行驶速度减慢， 饱和度值增加。 3 饱和度计算方法 具体对城市道路和公路而言。目前饱和度的计算方法不同．主要体 现在计算时段上，公路计算饱和度常用日交通指标，即求得日最大交 通量与日最大通行能力的比值；而城市道路由于日交通量随时段变化 较大。常常在进行交通调查的基础上采用日高峰小时交通量与小时最 大通行能力的比值计算方法。相应地。其采用的计算公式及计算方法 也略有差异。 饱和度的值主要取决于两方面：一是交通量：二是通行能力，两者 所在时间段必须统一用日交通量或者小时交通量，一般而言，交通量 是通过观测站记录和交通量调查后通过换算得到的，已有较为成熟 的计算方法及程序。饱和度计算的难点在于通行能力的确定。因为 公路、城市道路通行能力的计算方法不同，并受多种因素的影响。以 下详述城市道路和公路的饱和度计算方法，其中重点在于通行能力的 计算。 3.1 城市道路饱和度计算方法 城市道路饱和度采用道路日高峰小时交通量与道路小时最大设计通 行能力的比值来计算。其中交通量数据由调查或观测获取后通过折算 而得。此处不详细论述，以下重点介绍通行能力的计算。 计算城市道路通行能力必须先了解如下概念。 3.1.1 理论(可能)通行能力 理论通行能力又称可能通行能力，是指在道路交通理想条件下。每 条车道单位时间内能够通过的最大交通量，计算公式如下： CB=3600/t0 式中，CB 为理论通行能力；t0 为平均车头时距。 我国《城市道路设计规范》建议的单车道理论通行能力见表 1。 表 1 我国单车道理论通行能力取值 3.1.2 实际通行能力 实际通行能力是指在实际道路交通条件下，每条车道单位时间内能 够通过的最大交通量，考虑到地形、道路交通状况等因素，实际通 行能力是在理论通行能力上的折减．计算公式为： CP= CBγLγCγr 其中，CP 为实际通行能力；CB 为理论通行能力；γL、γC、γr 为 折减系数，分别为宽度修正系数、侧向净空修正系数、重车修正系数 等，具体取值参见相关规范手册。在求得单车道通行能力后，再乘以 相应的车道数，通过对应的交通量数据即可求得道路的饱和度。 3.2 公路饱和度计算方法 与城市道路计算饱和度方法不同的是，公路的饱和度往往采用日交 通量与公路适应日交通量的比值来确定，其中不同等级公路尤其是高 速公路的饱和度还有其各自的计算方法，比较复杂。一般地，日交通 量由收费站等机构获取，适应日交通量按《公路技术工程标准》中列 出的数据来确定。高速公路适应交通量见表 2。 表 2 高速公路适应日交通量范围(pcu/d) 由于公路运行质量受双向流量比、超车视距、管理水平、采取的路 侧干扰措施以及总体服务水平的要求等许多因素的影响，因此其公路 的设计通行能力与适应交通量范围较大。在实际计算中往往取中值计 算，导致与实际不符的误差产生。而在公路管理部门中，日交通量和 高峰小时交通流量的数据均较易获取，因此．也可采用小时交通量 数据统一进行相关计算。 3-3 多车道道路饱和度计算方法 由以上分析可见，公路与城市道路饱和度通行能力计算方面，差别 主要在计算时段的选取上。城市多选用小时交通量计算，公路多采用 13、年交通量计算。在具体计算过程中，公路与城市道路的计算方法 也有一定的差异，有必要寻求一种统一的计算方法。在实际运用中， 单车道的道路情况极为少见。多数为多车道的情况。由于公路、城市 道路均可视为多车道道路．不同之处仅为通行能力方面的取值。因此。 可将两种计算方法统一用多车道通行能力来计算，在通行能力方面用 不同标准取值，各种影响因素则通过不同的折算系数进行折减。此处 讨论的“多车道道路”指各车道有明显划分标志的道路，等级较低、 各车道之间没有明显划分标志的较低等级道路(包括城市道路和公路) 暂不列入讨论范围。 3.3 多车道总通行能力 Cn 计算公式为： Cn=αn C1δΣKn 式中：C1—第一条车道可能通行能力，单位为 pcu/h。可参考城 市道路设计规范和公路工程技术标准取值： Kn—相应的各车道的折减系数，通常以靠近路中线或中央分隔带的 车行道为第一车道，其通行能力为 1，第二车道为第一车道的 0.8～0.9．第三车道通行能力为第一车道的 0.65～0.8．第四条车道则 为 0.5 0.6，具体可根据实际情况取值； αn—机动车道的道路分类系数，高速公路、快速路取 0.8，一级 公路、主干路取 0.85，次干路(二级以下公路)取 0.9，支路取 0.95；δ—交叉口影响系数，此系数具体取值参考美国通行能力手册 及国内通行能力研究资料。在公路和城市道路的具体计算过程中，通 行能力的指标根据实际情况取值。就公路和城市道路而言，计算方法 过程基本相同．差别主要在于如下两点。 3.3.1 单车道通行能力 城市道路单车道通行能力可参考表 3 取值。 表 3 城市道路通行能力(pcu/h/ln) 高速公路单车道通行能力可参考表 4 取值。 表 4 高速公路基本通行能力与设计通行能力 (pcu/h/ln) 一级公路单车道通行能力可参考表 5 取值。 表 5 一级公路每车道 的设计通行能力(peu／h／In) 其他类型公路单车道通行能力可参考《公路工程技术标准》等相 关规范标准。 3.3.2 交叉口折算系数 城市道路和非封闭式公路需考虑交叉口折算系数，封闭式公路不考 虑交叉口折算系数，取值为 1，具体折减系数取值参考相关资料，此处 从略。 多车道通行能力除了受道路类型、交叉口、车道折减等因素影响外， 还受多方面因素影响，如重型车、超车的影响等，上述公式只考虑了 主要影响因子系数，其他情况可参考美国《通行能力手册》及相关国 内标准规范。用上述方法计算得出道路通行能力后，再根据相应交通 量指标，即可算出多车道道路饱和度。