1、第四章第四章 匝道及匝道连接点通行能匝道及匝道连接点通行能力分析力分析（分、合流区通行能力）（分、合流区通行能力）北京工业大学交通研究中心邵长桥第一节第一节 概述概述 匝道是连接两条道路的一段道路匝道是连接两条道路的一段道路 通常由通常由3 3部分组成：部分组成：（1 1）匝道与高速公路连接处（分、合流区）；）匝道与高速公路连接处（分、合流区）；（2 2）匝道车行道（不作为重点）；）匝道车行道（不作为重点）；（）匝道与相连道路的连接处。（）匝道与相连道路的连接处。匝道车行道匝道与主线连接处匝道与相连匝道与相连道路的连接道路的连接处处（1 1）匝道类型（）匝道类型（在具体分析时，须明确匝道类型）
2、在具体分析时，须明确匝道类型）按匝道与高速公路连接处交通流的汇合、分离情况，按匝道与高速公路连接处交通流的汇合、分离情况，将匝道分为将匝道分为进口匝道进口匝道和和出口匝道出口匝道（图（图1 1）。）。按分析匝道与上、下游匝道的相互影响，可将匝道分按分析匝道与上、下游匝道的相互影响，可将匝道分为为孤立匝道孤立匝道和和非孤立匝道非孤立匝道。所谓孤立匝道是指分析匝道与相邻匝道的间距足够远，所谓孤立匝道是指分析匝道与相邻匝道的间距足够远，其运行状况不受其他匝道的影响；其运行状况不受其他匝道的影响；非孤立匝道是指分析匝道与相邻匝道的间距较小，以非孤立匝道是指分析匝道与相邻匝道的间距较小，以至相邻匝道的交
3、通影响到所研究匝道的交通运行。至相邻匝道的交通影响到所研究匝道的交通运行。图（）出口匝道图（）出口匝道图（）进口匝道图（）进口匝道 450 m 450 m图非孤立匝道和孤立匝道示意图图非孤立匝道和孤立匝道示意图 （2）匝道运行特征）匝道运行特征 匝道的三个组成部分，其运行特征也各不相同。匝道的三个组成部分，其运行特征也各不相同。匝道车行道中车流运行环境较简单，运行状态相对稳匝道车行道中车流运行环境较简单，运行状态相对稳定；定；匝道与主线连接处（分、合流区）车辆需要汇入或分匝道与主线连接处（分、合流区）车辆需要汇入或分离，且汇入或分离车辆将对主线中的离，且汇入或分离车辆将对主线中的“直行直行”交
4、通造交通造成干扰；成干扰；匝道与相连道路的连接处，车辆希望在保证交通安全匝道与相连道路的连接处，车辆希望在保证交通安全的前提下，顺利汇入连接道路。的前提下，顺利汇入连接道路。值得注意的是，匝道这三部分的运行状态是一个有机值得注意的是，匝道这三部分的运行状态是一个有机的整体，只有这三部分的运行都处于良好的状态时，的整体，只有这三部分的运行都处于良好的状态时，匝道与匝道匝道与匝道主线连接处的运行状态才能有保证；主线连接处的运行状态才能有保证；只要其中一个环节出现问题，整个状态都将受到影响。只要其中一个环节出现问题，整个状态都将受到影响。匝道匝道主线连接处（分、合流区）的运行特征最为复主线连接处（分
5、、合流区）的运行特征最为复杂，要求也高，因此，将该处的运行特征作为分析重杂，要求也高，因此，将该处的运行特征作为分析重点。点。（3 3）影响区）影响区按匝道功能的不同，分为合流区和分流区。按匝道功能的不同，分为合流区和分流区。1 1）合流区：从进口匝道来的车辆试着在相邻的主线车）合流区：从进口匝道来的车辆试着在相邻的主线车道上寻找主线交通流中可利用空隙，以便汇入。道上寻找主线交通流中可利用空隙，以便汇入。匝道连接基本上都在匝道连接基本上都在主线右边主线右边，主线上右边第，主线上右边第1 1车道车道（也叫路肩车道）受到最直接影响。受合流车辆的影（也叫路肩车道）受到最直接影响。受合流车辆的影响，主
6、线中的车辆将在进口匝道上游重新考虑其行驶响，主线中的车辆将在进口匝道上游重新考虑其行驶车道，使交通量打破原来基本路段中的平衡状态，在车道，使交通量打破原来基本路段中的平衡状态，在主线中重新分布。进口匝道的影响区见图主线中重新分布。进口匝道的影响区见图3 3。450m车道3车道2车道1主线图进口匝道影响区示意图图进口匝道影响区示意图 2 2）分流区：）分流区：希望驶出的车辆首先从希望驶出的车辆首先从“直行直行”交通中分离出来，进交通中分离出来，进入与匝道相邻的车道，整个车流也重新调整交通量的入与匝道相邻的车道，整个车流也重新调整交通量的车道分布。出口匝道的影响区见图车道分布。出口匝道的影响区见图
7、4 4。450m车道1车道2车道3主线图图4 4 出口匝道影响区示意图出口匝道影响区示意图 （4）通行能力主要影响因素）通行能力主要影响因素合流区和分流区的运行特征存在根本差别，其主要的合流区和分流区的运行特征存在根本差别，其主要的影响因素也各不相同。影响因素也各不相同。通行能力分析过程中，应分别对合流区与分流区通行通行能力分析过程中，应分别对合流区与分流区通行能力进行分析。能力进行分析。主要影响因素：主要影响因素：道路条件道路条件 交通条件交通条件（1 1）合流区交通运行特性）合流区交通运行特性（2 2）合流区通行能力的主要影响因素）合流区通行能力的主要影响因素 QF Q12 QR QR12
8、 QFO KR,VR 450m 图图5 5 进口匝道进口匝道主线连接处通行能力的主要影响因素主线连接处通行能力的主要影响因素 QF Q12 QR QR12 QFO KR,VR 450m （2 2）分流区通行能力的主要影响因素）分流区通行能力的主要影响因素 QF Q12 QR QFO KR,VR 450m 图图6 6 出口匝道出口匝道主线连接处通行能力的主要影响因素主线连接处通行能力的主要影响因素第二节匝道车行道通行能力第二节匝道车行道通行能力 匝道车行道通常不会发生运行问题，且设计要素相对稳定匝道车行道通常不会发生运行问题，且设计要素相对稳定(如匝道车数、匝道长度、设计速度、平、纵线形参数如匝
9、道车数、匝道长度、设计速度、平、纵线形参数等），往往不作为分析重点。等），往往不作为分析重点。匝道通行能力影响因素：匝道通行能力影响因素：匝道自由流速度匝道自由流速度行车道宽度行车道宽度坡度坡度交通组成（大车混入率）交通组成（大车混入率）匝道车行道通行能力（匝道自身通行能力值）匝道车行道通行能力（匝道自身通行能力值）表表1 1 匝道车行道通行能力值匝道车行道通行能力值FRV匝道设计速度匝道设计速度 （km/hkm/h）通行能力（通行能力（pcu/hpcu/h）单车道匝道单车道匝道双车道匝道双车道匝道8080200020003800380060-7060-70180018003200320050
10、-6050-60160016002800280040-5040-501500150026002600 30301400140022002200第三节匝道与主线连接处通行能力第三节匝道与主线连接处通行能力（分、合流影响区通行能力）（分、合流影响区通行能力）匝道匝道主线连接处车辆需要汇入或分离：主线连接处车辆需要汇入或分离：合流匝道（汇入）合流匝道（汇入）分流匝道（分离）分流匝道（分离）匝道与相连道路的连接处，其车辆希望在保证交匝道与相连道路的连接处，其车辆希望在保证交通安全的前提下，顺利汇入该连接处。通安全的前提下，顺利汇入该连接处。匝道匝道主线连接处（分、合流区）的运行特征最主线连接处（分、合
11、流区）的运行特征最为复杂，要求也高。将该处的运行特征作为分析为复杂，要求也高。将该处的运行特征作为分析重点。重点。（）合流区通行能力（）合流区通行能力合流区通行能力主要由下游高速公路路段交通流率合流区通行能力主要由下游高速公路路段交通流率QFOQFO决决定，包括高速公路上游的交通流率定，包括高速公路上游的交通流率QF QF 和匝道车行道的交和匝道车行道的交通流率通流率QRQR，其计算公式如式（，其计算公式如式（1 1）所示：）所示：(1)(1)合流区通行能力还受到进入合流影响区的总交通流量的合流区通行能力还受到进入合流影响区的总交通流量的约束。进入合流影响区的总交通量可用式（约束。进入合流影响
12、区的总交通量可用式（2 2）计算：）计算：(2)(2)RFFOQQQRRQQQ1212 当驶出合流影响区的总流率当驶出合流影响区的总流率QFOQFO超过下游高速公路路段的通超过下游高速公路路段的通行能力行能力CFOCFO时，交通流将出现阻塞，并且从合流点开始将会时，交通流将出现阻塞，并且从合流点开始将会向上游形成排队；向上游形成排队；当进入匝道影响区的总流率当进入匝道影响区的总流率QR12QR12超过了其通行能力超过了其通行能力CR12CR12，但，但总流率总流率QFOQFO没有超过下游高速公路路段的通行能力没有超过下游高速公路路段的通行能力CFOCFO时，将时，将出现局部高密度的交通流，但高
13、速公路上不会有排队出现局部高密度的交通流，但高速公路上不会有排队 QF Q12 QR QR12 QFO KR,VR 450m 图图7 7 高速公高速公路自由路自由流速度，流速度，km/hkm/h下游下游高速公路的基本通行能力，高速公路的基本通行能力，C CFOFO（pcu/hpcu/h）合流影响区内合流影响区内的最大交通流的最大交通流率率C CR12R12（pcu/hpcu/h）单方向车道数单方向车道数2 23 34 44 4车道以上车道以上1201204000400060006000800080002000/2000/车道车道360036001001003800380057005700760
14、076001900/1900/车道车道3600360080803600360054005400720072001800/1800/车道车道3600360060603200320048004800640064001600/1600/车道车道36003600表表2 2 合流区通行能力值合流区通行能力值（2 2）分流区通行能力）分流区通行能力分流区通行能力取决于上、下游高速公路路段的交分流区通行能力取决于上、下游高速公路路段的交通流率通流率QFQF、QFOQFO。同时，分流区通行能力还受到进入。同时，分流区通行能力还受到进入分流影响区的总交通流率分流影响区的总交通流率Q12Q12的限制的限制 QF
15、Q12 QR QFO KR,VR 450m 表表3 3 分流区通行能力值分流区通行能力值高速公高速公路自由路自由流速度，流速度，km/hkm/h上、下游高速公路基本通行能力，上、下游高速公路基本通行能力，C CF F 或或C CFOFO（pcu/hpcu/h）进入分流影进入分流影响区的最大响区的最大交通流率，交通流率，C C1212（pcu/hpcu/h）单方向车道数单方向车道数2 23 34 44 4车道以上车道以上1201204000400060006000800080002000/2000/车道车道340034001001003800380057005700760076001900/19
16、00/车道车道3400340080803600360054005400720072001800/1800/车道车道3400340060603200320048004800640064001600/1600/车道车道34003400 当驶向分流当驶向分流影响区影响区的总流率的总流率QFQF或驶出分流或驶出分流影响区影响区的总流率的总流率QFOQFO超过高速公路路段的最大交通流率超过高速公路路段的最大交通流率CFCF、CFOCFO时，或者需时，或者需要进入出口匝道的交通流率要进入出口匝道的交通流率Q12Q12超过出口匝道本身通行能超过出口匝道本身通行能力时，交通流将出现阻塞；力时，交通流将出现阻塞
17、；当进入匝道当进入匝道影响区影响区的总流率的总流率Q12Q12超过其最大交通流率超过其最大交通流率C12C12，但总流率但总流率QFQF或或QFOQFO没有超过高速公路路段的最大交通流率没有超过高速公路路段的最大交通流率CFCF、CFOCFO时，将出现局部高密度的交通流，但是高速公路时，将出现局部高密度的交通流，但是高速公路上不会有排队。上不会有排队。（3 3）合）合/分流区的服务水平标准分流区的服务水平标准表表4 4 合流和分流区的服务水平划分标准合流和分流区的服务水平划分标准服务水平服务水平密度（密度（pcupcu/km/km/车道）车道）一级一级7718718三级三级18251825四级
18、四级上半部（饱和流）上半部（饱和流）4040下半部（强制流）下半部（强制流）40 40 合合/分流区服务水平的划分标准是在合分流区服务水平的划分标准是在合/分流影响区内车流分流影响区内车流稳定运行的前提下制定的，如果出现交通需求大于通行能稳定运行的前提下制定的，如果出现交通需求大于通行能力，包括需要进入影响区的交通流率大于主线中该区域的力，包括需要进入影响区的交通流率大于主线中该区域的最大交通流率、匝道中交通需求大于匝道车行道通行能力最大交通流率、匝道中交通需求大于匝道车行道通行能力或驶出合流区的交通流率大于主线通行能力等，都会出现或驶出合流区的交通流率大于主线通行能力等，都会出现交通阻塞的情
19、况，不能采用密度来划分服务水平等级。交通阻塞的情况，不能采用密度来划分服务水平等级。（4 4）交通流率计算）交通流率计算公式公式 分合流区通行能力分析分合流区通行能力分析是基于理想条件下是基于理想条件下1515分分钟高峰小时流率来计算钟高峰小时流率来计算的，因此通常需要采用的，因此通常需要采用式（式（3 3）进行交通流率的）进行交通流率的换算。换算。（5 5）进入进口匝道影响区交通流量 计算公式 对进口匝道而言，进入其影响区的流量对于通行能力分析对进口匝道而言，进入其影响区的流量对于通行能力分析至关重要。其计算公式至关重要。其计算公式:驶向高速公路分流区的最大总流量，驶向高速公路分流区的最大总
20、流量，pcu/hpcu/h 紧邻分流区上游主线车道紧邻分流区上游主线车道1 1和车道和车道2 2的交通量占该的交通量占该方向总交通量的比例方向总交通量的比例 12QFQFMp 当高速公路为当高速公路为6 6车道，其的计算公式比较复杂，其车道，其的计算公式比较复杂，其中式（中式（6 6）适用于上游相邻匝道为出口匝道的情况，）适用于上游相邻匝道为出口匝道的情况，式（式（7 7）适用于下游相邻匝道为出口匝道的情况。）适用于下游相邻匝道为出口匝道的情况。当相邻匝道不影响分析匝道时，选用式（当相邻匝道不影响分析匝道时，选用式（5 5）。详）。详细的公式选用情况见表细的公式选用情况见表5 5。表表5 5
21、6 6车道高速公路进口匝道计算车道高速公路进口匝道计算 公式选择表公式选择表FMp上游相邻匝道上游相邻匝道分析匝道类型分析匝道类型下游相邻匝道下游相邻匝道适用公式适用公式无无入口入口无无式（式（5 5）无无入口入口入口入口式（式（5 5）无无入口入口出口出口式（式（7 7）或（）或（5 5）入口入口入口入口无无式（式（5 5）出口出口入口入口无无式（式（6 6）或（）或（5 5）入口入口入口入口入口入口式（式（5 5）表表5 5尽管对各计算公式的适用情况进行了划分，但是仍然尽管对各计算公式的适用情况进行了划分，但是仍然无法完全区分式（无法完全区分式（5 5）和式（）和式（6 6）、式（）、式（
22、5 5）和式（）和式（7 7）以及）以及式（式（5 5）、式（）、式（6 6）和式（）和式（7 7）的使用情况。）的使用情况。通过计算当量匝道间距，与上、下游相邻匝道的间距进行通过计算当量匝道间距，与上、下游相邻匝道的间距进行对比，可以确定上、下游相邻匝道对分析匝道是否存在影对比，可以确定上、下游相邻匝道对分析匝道是否存在影响，从而选择正确的计算公式，计算进入进口匝道影响区响，从而选择正确的计算公式，计算进入进口匝道影响区的交通量。的交通量。当需要确定上游相邻匝道是否影响分析匝道时，当需要确定上游相邻匝道是否影响分析匝道时，可以计算当量间距可以计算当量间距 ：当当 ，采用公式（，采用公式（5
23、5），否则采用（），否则采用（6 6）距上游匝道的距离，距上游匝道的距离，m m upL75724.1046.00675.0FRARFEQVLQQLEQLEQupLL 当需要确定下游相邻匝道是否影响分析匝道时，当需要确定下游相邻匝道是否影响分析匝道时，计算计算 当当 时，采用公式（时，采用公式（5 5），否则采用（），否则采用（7 7）距下游匝道的距离，距下游匝道的距离，m m downLADEQLQL001149.03596.0EQdownLL 当上下游匝道同时需要确定是否影响分析匝道时，当上下游匝道同时需要确定是否影响分析匝道时，通常要分别确定两种通常要分别确定两种 的计算公式，在两个结的
24、计算公式，在两个结果中，选择较大的果中，选择较大的 FMpFMp 6 6）进入出口匝道影响区交通流量）进入出口匝道影响区交通流量 计算公式计算公式 （1111）12QFDRFRpQQQQ12 当高速公路为当高速公路为6 6车道时，由于上下游匝道对分析匝道的影车道时，由于上下游匝道对分析匝道的影响，响，计算公式比较复杂。计算公式比较复杂。式（式（1313）适用于上游相邻匝道为进口匝道的情况，而式）适用于上游相邻匝道为进口匝道的情况，而式（1414）适用于下游相邻匝道为出口匝道的情况。）适用于下游相邻匝道为出口匝道的情况。当相邻匝道不影响分析匝道时，选用式（当相邻匝道不影响分析匝道时，选用式（12
25、12）。）。公式选用情况见表公式选用情况见表6 6。FMp 当需要确定上游相邻匝道是否影响分析匝道时当需要确定上游相邻匝道是否影响分析匝道时 当当 ，采用公式（，采用公式（1212），否则采用（），否则采用（1313）RFUEQQQQL00025.0000076.02337.0EQupLL 当需要确定下游相邻匝道是否影响分析匝道时，计算当需要确定下游相邻匝道是否影响分析匝道时，计算 当当 采用公式（采用公式（1212），否则采用（），否则采用（1414）RFUEQQQQL00121.000011.079.3EQdownLL（7 7）匝道影响区车流密度）匝道影响区车流密度 计算公式计算公式合流影
26、响区的车流密度的计算公式（）合流影响区的车流密度的计算公式（）分流流影响区的车流密度的计算公式（）分流流影响区的车流密度的计算公式（）RKARRLQQK01278.00048.000456.0402.312DRLQK0183.00053.0642.212（8 8）匝道影响区区间速度）匝道影响区区间速度 计算计算RV（9 9）合流影响区外侧车道区间速度）合流影响区外侧车道区间速度 V V0 0计算计算 合流影响区所有车辆的区间速度合流影响区所有车辆的区间速度 的计算的计算（）（）VOOOARROOARVNQVQNQQV1212 分流影响区内区间速度分流影响区内区间速度 的计算的计算 （25）RV
27、VFFFFRDVVV67 分流影响区外侧车道区间速度分流影响区外侧车道区间速度 计算计算 OV 分流影响区所有车辆的区间速度分流影响区所有车辆的区间速度 的计算的计算 （2828）VOOOAROOAVNQVQNQQV1212第四节第四节 通行能力分析步骤通行能力分析步骤 匝道与匝道匝道与匝道主线连接处（分、合流区）的通行主线连接处（分、合流区）的通行能力分析中，同样存在规划、设计和运行状况两能力分析中，同样存在规划、设计和运行状况两个层次的分析内容。个层次的分析内容。这两个层次的分析分为两部分这两个层次的分析分为两部分:首先是确定分析对象的是否处于稳定运行状态；首先是确定分析对象的是否处于稳定
28、运行状态；然后分析对象的车流密度、服务水平和区间速度。然后分析对象的车流密度、服务水平和区间速度。在规划和设计分析中，可以得到加在规划和设计分析中，可以得到加/减速车道长度、减速车道长度、匝道车行道数等。匝道车行道数等。从这两个层次分析所需的数据和分析步骤来看，从这两个层次分析所需的数据和分析步骤来看，基本一致，只是用于规划分析的数据主要是根据基本一致，只是用于规划分析的数据主要是根据默认值和预测数值，而设计和运行状况分析的数默认值和预测数值，而设计和运行状况分析的数据多来自于实际观测和当地的经验值。据多来自于实际观测和当地的经验值。本章的分析步骤不再按层次分别说明，而将两个本章的分析步骤不再
29、按层次分别说明，而将两个层次的分析进行统一介绍。层次的分析进行统一介绍。（1)1)分析数据要求分析数据要求1)1)高速公路主线基本数据高速公路主线基本数据 主线自由流速度、交通量或主线自由流速度、交通量或AADTAADT、设计小时系数、方、设计小时系数、方向分布系数、交通组成和驾驶员总体特征等；向分布系数、交通组成和驾驶员总体特征等；2)2)匝道基本数据匝道基本数据 车道数、加车道数、加/减速车道长度、匝道自由流速度、交通减速车道长度、匝道自由流速度、交通流率或流率或AADTAADT、设计小时系数、方向分布系数、交通组、设计小时系数、方向分布系数、交通组成和驾驶员总体特征等；成和驾驶员总体特征
30、等；3)3)上游匝道基本数据上游匝道基本数据匝道类型、距分析匝道距离、交通流率或匝道类型、距分析匝道距离、交通流率或AADTAADT、设计、设计小时系数、方向分布系数、交通组成和驾驶员总体特小时系数、方向分布系数、交通组成和驾驶员总体特征等；征等；4)4)下游匝道基本数据下游匝道基本数据匝道类型、距分析匝道距离、交通流率或匝道类型、距分析匝道距离、交通流率或AADTAADT、设计、设计小时系数、方向分布系数、交通组成和驾驶员总体特小时系数、方向分布系数、交通组成和驾驶员总体特征等。征等。（2)2)进口匝进口匝道通行能力道通行能力分析步骤分析步骤 第一步第一步 据已知条件确定主线自由流速度、交通
31、量，上下游相据已知条件确定主线自由流速度、交通量，上下游相邻匝道的类型（进口匝道或出口匝道）、距离（或）邻匝道的类型（进口匝道或出口匝道）、距离（或）和交通量（或），以及分析匝道的自由流速度和交通和交通量（或），以及分析匝道的自由流速度和交通量，以及地形条件。量，以及地形条件。在规划和设计分析中，交通量资料多采用在规划和设计分析中，交通量资料多采用AADTAADT进行计进行计算，而其他的道路几何条件多采用假定数值。算，而其他的道路几何条件多采用假定数值。第二步第二步计算各种计算各种1515分钟分钟的高峰小时流率，的高峰小时流率，包括主线交通流包括主线交通流率、匝道流率率、匝道流率以及上下游匝道
32、以及上下游匝道流率和流率和FQRqUQDQ 需要注意的是，在规划和设计分析中，由于交通量需要注意的是，在规划和设计分析中，由于交通量资料采用资料采用AADTAADT，在计算高峰小时流率之前，必须计，在计算高峰小时流率之前，必须计算设计小时交通量算设计小时交通量DDHVDDHV。第三步第三步计算进入进口匝道影响区的交通量。首先按照式计算进入进口匝道影响区的交通量。首先按照式（9 9）和（）和（1010）计算当量匝道间距；通过比较上下）计算当量匝道间距；通过比较上下游相邻匝道间距和，确定计算进入进口匝道游相邻匝道间距和，确定计算进入进口匝道影响区的交通量占该方向交通量的比例的计算公影响区的交通量占
33、该方向交通量的比例的计算公式，选择式（式，选择式（5 5）式（式（8 8）中恰当的公式进行计算；最）中恰当的公式进行计算；最后，按式（后，按式（4 4）计算进入进口匝道影响区的交通量：）计算进入进口匝道影响区的交通量：12QEQLupLdownLFMp第四步第四步 比较匝道交通量、进入下游高速公路的交通量比较匝道交通量、进入下游高速公路的交通量和进入合流影响区交通量与表和进入合流影响区交通量与表1 1中匝道通行能力中匝道通行能力以及表以及表2 2中这两个关键点所能容纳的最大流率和中这两个关键点所能容纳的最大流率和的大小，确定交通流是否处于稳定状态。的大小，确定交通流是否处于稳定状态。都可以判断
34、交通流处于不稳都可以判断交通流处于不稳定状态，服务水平为四级强制流。定状态，服务水平为四级强制流。RQFOQ12RQFOC12RCRC匝道设计速度匝道设计速度 （km/hkm/h）通行能力（通行能力（pcu/hpcu/h）单车道匝道单车道匝道双车道匝道双车道匝道8080200020003800380060-7060-70180018003200320050-6050-60160016002800280040-5040-501500150026002600 30301400140022002200表表1 1 匝道车行道通行能力值匝道车行道通行能力值第五步第五步 当交通流处于稳定状态时，按式（当交
35、通流处于稳定状态时，按式（1717）计算合流影响）计算合流影响区的车流密度，并对照表区的车流密度，并对照表4 4中各服务水平等级的车流中各服务水平等级的车流密度范围，确定服务水平等级密度范围，确定服务水平等级。ARRLQQK01278.00048.000456.0402.312服务水平服务水平密度（密度（pcupcu/km/km/车道）车道）一级一级7718718三级三级18251825四级四级上半部（饱和流）上半部（饱和流）4040下半部（强制流）下半部（强制流）40 40表表4 4 合流和分流区的服务水平划分标准合流和分流区的服务水平划分标准第六步第六步 计算合流影响区的区间速度。计算合流
36、影响区的区间速度。按式（按式（1919）计算合流影响区内区间速度然后根据）计算合流影响区内区间速度然后根据合流区外侧车道中的交通流率，从式（合流区外侧车道中的交通流率，从式（2020）式（式（2222）中选择恰当的公式，计算合流区外侧车道的区间速度；中选择恰当的公式，计算合流区外侧车道的区间速度；最后按式（最后按式（2424）计算合流影响区的区间速度。）计算合流影响区的区间速度。RV合流影响区所有车辆的区间速度的计算公式合流影响区所有车辆的区间速度的计算公式 OOOARROOARVNQVQNQQV1212 （）出口匝道出口匝道通行能力分析步通行能力分析步骤骤 第一步第一步 据已知条件确定主线自
37、由流速度、交通量，据已知条件确定主线自由流速度、交通量，上下游相邻匝道的类型（进口匝道或出口匝道）、距上下游相邻匝道的类型（进口匝道或出口匝道）、距离（或）和交通量（或），以及分离（或）和交通量（或），以及分析匝道的自由流速度和交通量，以及地形条析匝道的自由流速度和交通量，以及地形条件。件。在规划和设计分析中，交通量资料多采用在规划和设计分析中，交通量资料多采用AADTAADT进行计进行计算，而其他的道路几何条件多采用假设数值。算，而其他的道路几何条件多采用假设数值。FFVFQupLdownLUQDQFRVRQ第二步第二步 计算各种计算各种1515分钟的高峰小时流率，包括主线交通流率、分钟的高
38、峰小时流率，包括主线交通流率、匝道流率以及上下游匝道流率。匝道流率以及上下游匝道流率。在规划和设计分析中，由于交通量资料采用在规划和设计分析中，由于交通量资料采用AADTAADT，在，在计算高峰小时流率之前，必须计算设计小时交通量计算高峰小时流率之前，必须计算设计小时交通量DDHVDDHV。（见合流区通行能力分析步骤二）。（见合流区通行能力分析步骤二）第三步第三步 按式（按式（1111）计算进入出口匝道影响区的交通量。）计算进入出口匝道影响区的交通量。首先按照式（首先按照式（1515）和（）和（1616）计算当量匝道间距；通过）计算当量匝道间距；通过比较上下游相邻匝道间距，确定计算进入出口匝道
39、影比较上下游相邻匝道间距，确定计算进入出口匝道影响区的交通量占该方向交通量的比例的计算公式，选响区的交通量占该方向交通量的比例的计算公式，选择正确计算公式或得到比例值；择正确计算公式或得到比例值；按式（按式（1111）计算进入出口匝道影响区的交通量。）计算进入出口匝道影响区的交通量。第四步第四步第五步第五步 当交通流处于稳定状态时，按式（当交通流处于稳定状态时，按式（1818）计算分流影响）计算分流影响区的车流密度，并对照表区的车流密度，并对照表4 4中各服务水平等级的车流中各服务水平等级的车流密度范围，确定服务水平等级。密度范围，确定服务水平等级。（1818）DRLQK0183.00053.
40、0642.212第六步第六步 计算分流影响区的区间速度。计算分流影响区的区间速度。按式（按式（2525）计算合流影响区内区间速度；然后根据分）计算合流影响区内区间速度；然后根据分流区外侧车道中的交通流率，从式（流区外侧车道中的交通流率，从式（2626）和式（）和式（2727）中选择恰当的公式，计算分流区外侧车道的区间速度；中选择恰当的公式，计算分流区外侧车道的区间速度；按式（按式（2828）计算分流影响区的区间速度。）计算分流影响区的区间速度。案例 算例算例1 1：已知：匝道情况：平原地区某已知：匝道情况：平原地区某4 4车道高速公路中单车道车道高速公路中单车道孤立驶入匝道。高速公路路段单方向
41、孤立驶入匝道。高速公路路段单方向2 2车道，车道宽车道，车道宽3.6m3.6m，自由流车速，自由流车速VFFVFF110km/h110km/h，高速公路路段流量，高速公路路段流量为为22002200辆辆/h/h，中型车比例为，中型车比例为10%10%，大型车比例为，大型车比例为3%3%，拖，拖挂车比例为挂车比例为2%2%，PHFPHF0.900.90；孤立匝道；孤立匝道1 1车道，匝道流车道，匝道流量量300300辆辆/h/h，匝道中型车比例为，匝道中型车比例为5%5%，大型车比例为，大型车比例为3%3%，拖挂车比例为拖挂车比例为2%2%，匝道的自由流车速，匝道的自由流车速VFRVFR70km
42、/h70km/h，加，加速车道长速车道长225m225m。问题：分析合流区高峰小时的服务水平等级。问题：分析合流区高峰小时的服务水平等级。分析：分析：匝道合流区示意图：匝道合流区示意图：225m 2200 辆/h 300 辆/h 7.2m 第一步第一步计算各处高峰小时流率计算各处高峰小时流率 dHVpQMSFPHFff111HViifp E 主线：主线：进口匝道进口匝道10.6351 0.10(4.0 1)0.03(5.5 1)0.02(8.0 1)10.7041 0.05(4.5 1)0.03(5.5 1)0.02(6.5 1)HVf主线高峰小时流率主线高峰小时流率匝道高峰小时流率匝道高峰小
43、时流率22003850/0.90 0.635 1.000FQpcu h300473/0.90 0.704 1.000RQpcu h 第二步第二步 计算匝道影响区的交通流量计算匝道影响区的交通流量Q12Q12 A A）对于高速公路为双向）对于高速公路为双向4 4车道，每方向为车道，每方向为2 2车道，根据车道，根据式（式（4 4）取）取PFMPFM=1.00=1.00；B B）根据式（）根据式（4 4）计算进入进口匝道影响区的交通流量）计算进入进口匝道影响区的交通流量Q12Q12；123850 1.003850/FFMQQPpcu h 第三步第三步 判断交通流运行状况判断交通流运行状况 第四步第
44、四步 判断服务水平。判断服务水平。根据上述计算结果，该高速公路在此路段处于拥堵状根据上述计算结果，该高速公路在此路段处于拥堵状态，服务水平为四级下半部分，要解决这种情况，应态，服务水平为四级下半部分，要解决这种情况，应在此处增加一条车道。在此处增加一条车道。算例算例2 2驶入匝道接驶出匝道的分流影响区运行状态分析驶入匝道接驶出匝道的分流影响区运行状态分析已知：匝道情况：八车道高速公路相距已知：匝道情况：八车道高速公路相距400m400m的一条驶入的一条驶入匝道和一条驶出匝道，加、减速车道长度均为匝道和一条驶出匝道，加、减速车道长度均为80m80m。主线。主线车流量为车流量为40004000辆辆
45、/h/h，其中中型车占，其中中型车占4.7%4.7%，大型车占，大型车占3%3%，拖挂车占拖挂车占2%2%，自由流速度为，自由流速度为VFF=100km/hVFF=100km/h，PHFPHF0.900.90；驶出匝道车流中有驶出匝道车流中有5%5%为中型车，为中型车，3%3%的大型车，的大型车，2%2%的拖挂的拖挂车；驶出匝道车；驶出匝道VFRVFR为为40 km/h40 km/h；驶出匝道车流量为；驶出匝道车流量为450450辆辆/h/h。问题：高峰小时驶出匝道分流影响区的服务水平为几级？问题：高峰小时驶出匝道分流影响区的服务水平为几级？4000 辆/h Lup=400m Qu=400 辆
46、/h 450 辆/h 14.4m 80m 分流影响区运行分析计算示意图分流影响区运行分析计算示意图 第一步：计算高峰小时流率第一步：计算高峰小时流率 主线主线匝道匝道40006880/0.90 0.646 1.000FQpcu h450698/0.90 0.637 1.000RQpcu h 第二步：计算进入出口匝道影响区的交通流量第二步：计算进入出口匝道影响区的交通流量Q12Q12 由于高速公路为双向由于高速公路为双向8 8车道，单向车道，单向4 4车道，根据式（车道，根据式（1111）可得可得PFDPFD=0.436=0.436121269868806980.4363393/RFRFDQQQ
47、QpQpcu h 第三步第三步 判断交通流运行状态判断交通流运行状态A A）查表（）查表（1 1）可得出口匝道通行能力）可得出口匝道通行能力CRCR=1500=1500，表（，表（3 3）可得上游高速公路的最大通行能力可得上游高速公路的最大通行能力CFCF=7600=7600，下游高速，下游高速公路的最大通行能力公路的最大通行能力CFOCFO=7600=7600，分流影响区的最大通，分流影响区的最大通行能力行能力C C1212=3400=3400；B B）计算出口匝道交通量）计算出口匝道交通量QRQR、进入上、下游高速公路的、进入上、下游高速公路的交通量交通量QFQF、QFOQFO和进入分流影
48、响区的交通量和进入分流影响区的交通量Q12Q12：C C）由上述计算结果可知）由上述计算结果可知QRQR CRCR，QFQF CFCF，QFOQFO CFOCFO，Q12Q12 C12C12，可以判断该处交通流处于稳定状态。，可以判断该处交通流处于稳定状态。第四步：计算分流影响区的车流密度；判断服务水平第四步：计算分流影响区的车流密度；判断服务水平 计算分流影响区的车流密度计算分流影响区的车流密度 查表（查表（4 4）可知二级服务水平下限的分界密度为）可知二级服务水平下限的分界密度为18.0 18.0 pcupcu/km/km/车道，则车道，则17.2pcu/km/17.2pcu/km/车道的
49、密度处于二级服车道的密度处于二级服务水平。务水平。122.6420.00530.01832.6420.0053 33930.0183 8017.2/RDRRKQLKKpcu km车道 第五步第五步 计算分流影响区所有车辆的区间速度计算分流影响区所有车辆的区间速度V V A A）计算分流影响区内的区间速度）计算分流影响区内的区间速度VRVR VFFFFRDVVV67100100670.62679.3/RVkm hVFFVFF=100 km/h=100 km/h，VFRVFR=40 km/h=40 km/h B B）利用式（）利用式（2727）计算分流影响区外侧车道区间速度）计算分流影响区外侧车道
50、区间速度VOVO；C C）利用式（利用式（2828）计算分流影响区所有车辆的区间速度）计算分流影响区所有车辆的区间速度V V。结果：结果：驶出匝道分流影响区域服务水平为二级，合流影响区驶出匝道分流影响区域服务水平为二级，合流影响区域的速度为域的速度为79.379.3km/hkm/h，平均速度为，平均速度为89.189.1km/hkm/h，交通密，交通密度为度为17.217.2pcu/km/pcu/km/车道。车道。3393 1743.5 289.1/33931743.5 279.3101.4Vkm h 作业作业 已知：匝道情况：八车道高速公路相距已知：匝道情况：八车道高速公路相距400m400
