杜光

摘要 城市道路項(xiàng)目工程可行性研究階段，道路通行能力分析是確定道路建設(shè)規(guī)模的基礎(chǔ)，為城市路網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃、交通設(shè)施服務(wù)水平評(píng)價(jià)、道路工程設(shè)計(jì)和交通管控提供科學(xué)理論依據(jù)，需對(duì)條件不同的道路設(shè)施及其各組成部分分別進(jìn)行通行能力和服務(wù)水平分析。現(xiàn)行《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37—2012）2016年版中對(duì)道路通行能力已作相關(guān)規(guī)定，文章在其基礎(chǔ)上，對(duì)影響道路實(shí)際通行能力的相關(guān)因素進(jìn)行了研究分析，深入探討了信號(hào)燈控交叉口間距對(duì)實(shí)際通行能力的影響特性，并結(jié)合具體工程項(xiàng)目進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 實(shí)際通行能力;信號(hào)燈控交叉口間距;方案設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào) U491.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）07-0029-03

0 引言

道路通行能力是城市道路能夠輸送、疏解和轉(zhuǎn)換各類交通流的能力[1]。根據(jù)道路設(shè)施和交通實(shí)體的不同，通行能力可分為機(jī)動(dòng)車(chē)道通行能力、非機(jī)動(dòng)車(chē)道通行能力和人行設(shè)施通行能力。從規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)的角度，通行能力可分為基本通行能力、實(shí)際通行能力和設(shè)計(jì)通行能力三種。《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37—2012）2016年版對(duì)基本通行能力的定義：在一定的時(shí)段，在理想的道路、交通、控制和環(huán)境條件下，道路的一條車(chē)道或均勻段上或一交叉路口，期望能通過(guò)人或機(jī)動(dòng)車(chē)的合理的最大小時(shí)流率[2]。該規(guī)范條文說(shuō)明解釋了設(shè)計(jì)通行能力受自行車(chē)、車(chē)道寬度、交叉口和車(chē)道數(shù)等因素的影響，道路分類系數(shù)統(tǒng)一采用0.8左右。但根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，城市各等級(jí)道路實(shí)際通行能力大多數(shù)情況下無(wú)法達(dá)到規(guī)范設(shè)定的數(shù)值。該文在現(xiàn)行規(guī)范對(duì)路段基本通行能力規(guī)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了道路實(shí)際通行能力的影響因子，量化分析了信號(hào)燈控交叉口間距對(duì)通行能力的影響特點(diǎn)和計(jì)算方法，并在工程中進(jìn)行應(yīng)用。

1 通行能力分類及影響因素

1.1 基本通行能力

基本通行能力在行業(yè)內(nèi)也稱之為理論通行能力，是指在道路和交通都處于理想狀態(tài)的條件下，由一種技術(shù)性能相同的當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)車(chē)，以最小的車(chē)頭間距連續(xù)行駛的理想交通流，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)道路斷面的最大機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)[3]。理想的道路條件主要是車(chē)道寬度不小于3.5 m，最外側(cè)車(chē)行道側(cè)向凈寬不小于0.75 m，縱坡平緩，并有開(kāi)闊的視野、良好的平面線形和路面狀況。理想的交通條件主要是機(jī)動(dòng)車(chē)組成均為單一的標(biāo)準(zhǔn)型當(dāng)量小汽車(chē)，在一條車(chē)道上以相同的速度，連續(xù)不斷的行駛，機(jī)動(dòng)車(chē)間保持與車(chē)速相適應(yīng)的最小車(chē)頭間隔，且無(wú)任何方向的干擾。在這樣的理想道路及交通條件下，建立的車(chē)流計(jì)算模型，所得出的最大交通通過(guò)量，即基本通行能力。

（1）

式中：C基——一條車(chē)道的基本通行能力（pcu/h）;v——行駛速度（km/h）;t0——飽和連續(xù)車(chē)流的最小車(chē)頭時(shí)距（s）;l0——連續(xù)車(chē)流的最小車(chē)頭間距（m）。

其中l(wèi)0主要受駕駛員制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間、機(jī)動(dòng)車(chē)剎車(chē)距離、機(jī)動(dòng)車(chē)安全間距以及機(jī)動(dòng)車(chē)的平均長(zhǎng)度影響，參數(shù)的確定需要收集大量調(diào)查分析數(shù)據(jù)。該文基本通行能力根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》取值。

1.2 實(shí)際通行能力

實(shí)際通行能力是指在一定的時(shí)段，在具體的道路、交通、控制和環(huán)境條件下，道路的一條車(chē)道或一均勻段上或一交叉路口，期望能通過(guò)人或機(jī)動(dòng)車(chē)的合理的最大小時(shí)流率。計(jì)算實(shí)際通行能力的方法是以基本通行能力為基礎(chǔ)，考慮各項(xiàng)影響因素進(jìn)行折減。該文重點(diǎn)論述實(shí)際通行能力的計(jì)算方法。

1.3 實(shí)際通行能力影響因素

路段實(shí)際通行能力的影響因素包括道路條件、交通條件和控制條件等。

道路條件主要指道路的幾何線形條件，包括道路平、縱斷面線形、橫斷面形式、交叉口及其他設(shè)施的設(shè)置情況。

交通條件指使用路段的交通流特性，包括行駛車(chē)速、交通組成、交通流量和流向等。

控制條件指交通管理部門(mén)通過(guò)交通控制設(shè)備對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)和行人，在道路上通行以及其他與交通有關(guān)的活動(dòng)所制定的帶有禁止、警告、疏導(dǎo)、限制或指示性質(zhì)的具體措施。

2 實(shí)際通行能力計(jì)算方法探討

2.1 多車(chē)道對(duì)路段通行能力的影響

在城市道路中，同方向的車(chē)道數(shù)一般不少于1條，在多車(chē)道條件下，同向行駛的機(jī)動(dòng)車(chē)會(huì)發(fā)生變道、超車(chē)和停車(chē)等交通行為，同時(shí)靠近外側(cè)的車(chē)道會(huì)受公交?？空?、出租車(chē)?？奎c(diǎn)、非機(jī)動(dòng)車(chē)及沿線單位出入口的影響，因此車(chē)道的通行能力由內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次遞減。

車(chē)道對(duì)路段通行能力的影響用折減系數(shù)α車(chē)道數(shù)來(lái)表示。若將最靠近中央分隔帶或道路中心線的車(chē)道折減系數(shù)α車(chē)道數(shù)定為1.00，則依據(jù)參考文獻(xiàn)，其余車(chē)道的折減系數(shù)依次為：第二條車(chē)道為0.80～0.89;第三條車(chē)道為0.65～0.78;第四條車(chē)道為0.50～0.65;第五條車(chē)道為0.40～0.52[4]。

2.2 交叉口對(duì)路段通行能力的影響

2.2.1 交叉口間距與路段通行能力基本規(guī)律

交叉口距離越近，路段通行能力越低。當(dāng)交叉口距離無(wú)限遠(yuǎn)的時(shí)候，通行能力接近理論通行能力，當(dāng)間距接近0時(shí)，通行能力接近0。

2.2.2 折減系數(shù)公式推導(dǎo)

城市道路信號(hào)燈控制交叉口上游機(jī)動(dòng)車(chē)通過(guò)交叉口進(jìn)入下游路段，導(dǎo)致路段實(shí)際通過(guò)的機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)受交叉口影響顯著，當(dāng)交叉口間距較小時(shí)，交叉口的停車(chē)延誤在機(jī)動(dòng)車(chē)行駛時(shí)間中所占的比例較大，不利于道路空間資源的有效利用、路段通行能力的發(fā)揮及路段車(chē)速的提高。而交叉口間距的增大，則有利于提高路段通行能力及路段平均行駛車(chē)速，有利于充分利用道路空間資源。

參考文獻(xiàn)[5]指出了交叉口間距對(duì)路段通行能力影響的計(jì)算方法，這一計(jì)算方法也在參考文獻(xiàn)[4]中得到了使用。該方法認(rèn)為平面交叉口對(duì)路段通行能力干擾很大，城市交叉口數(shù)量多，機(jī)動(dòng)車(chē)要頻繁剎車(chē)、停止、啟動(dòng)，所消耗的時(shí)間占行駛總時(shí)間比重較大，從而使道路通行能力下降。降低程度等于路段上的無(wú)阻礙行程時(shí)間與交叉口阻滯后的實(shí)際行程時(shí)間之比，交叉口對(duì)路段通行能力的折減系數(shù)用α交表示。

（2）

式中：l——交叉口之間路段的距離（m）;v——道路設(shè)計(jì)車(chē)速（m/s）;a——啟動(dòng)時(shí)平均加速度（m/s2）。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料：小型汽車(chē)a=0.60～0.70 m/s2，中型貨車(chē)a=0.49～0.53 m/s2，大型客車(chē)及貨車(chē)a=0.42～0.46 m/s2，鉸接公交車(chē)a=0.42～0.46 m/s2，該次研究考慮城市道路不同車(chē)型混行，取a=0.60 m/s2。

b——制動(dòng)時(shí)平均減速度（m/s2），根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料：小型汽車(chē)b=1.66 m/s2，大型汽車(chē)b=1.3 m/s2，該次研究考慮城市道路不同車(chē)型混行，取b=1.50 m/s2。

和——系數(shù)，其數(shù)值取決于與的比值，其中，。

和——機(jī)動(dòng)車(chē)離開(kāi)、到達(dá)交叉口時(shí)的速度（m/s）;

——機(jī)動(dòng)車(chē)的等候時(shí)間（s），當(dāng)=0時(shí)，則為紅燈時(shí)間的一半，取=20 s，時(shí)，則=0。

參考國(guó)外相關(guān)規(guī)范及國(guó)內(nèi)相關(guān)研究成果，主干路交叉口間距600～1000 m，次干路400～600 m，支路200～400 m，該次研究取主干路交叉口間距800 m，次干路500 m，支路300 m[6]。對(duì)于機(jī)動(dòng)車(chē)到達(dá)交叉口時(shí)的速度和，當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)遇到綠燈時(shí)，依據(jù)《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》（CJJ152—2010），交叉口設(shè)計(jì)車(chē)速取路段設(shè)計(jì)車(chē)速的50%～70%，當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)遇到紅燈時(shí)，=0，最終計(jì)算得到不同道路等級(jí)與設(shè)計(jì)速度下對(duì)應(yīng)的如表1所示。

2.2.3 折減系數(shù)的應(yīng)用

M.C.費(fèi)舍里將公式應(yīng)用于計(jì)算交叉口間距對(duì)城市干路通行能力的折減[7]，采用60 km/h的路段車(chē)速、48 s和80 s的信號(hào)周期、20 s和35 s的綠燈時(shí)間，以及12 s和20 s的交叉口停歇時(shí)間，進(jìn)行計(jì)算并得出結(jié)論：交叉口間距從200 m提高到800 m，干路通行能力可以提高80%，這一結(jié)論目前還應(yīng)用于對(duì)路段通行能力的計(jì)算[8]。同時(shí)還提出“在道路沿線建筑物較為密集的中心城區(qū)，可采取限制某些交通流向通行、只準(zhǔn)右轉(zhuǎn)的措施，以提高干路通行能力”，考慮居民步行到達(dá)公交站點(diǎn)的時(shí)間約4～6 min，且滿足居民出行方便的一般要求，與此相適應(yīng)的干路網(wǎng)密度為2.0～3.5 km/km2，相當(dāng)于干路間距600～1 000 m。但要注意，提高路網(wǎng)的運(yùn)行效率不能單純采用增大路口間距的辦法。

2.3 車(chē)道寬度對(duì)路段通行能力的影響

路段通行能力與車(chē)道寬度有密切關(guān)系，當(dāng)車(chē)道的寬度小于3.5 m時(shí)，將影響機(jī)動(dòng)車(chē)的運(yùn)行車(chē)速，通行能力隨之減小。因此，當(dāng)?shù)缆穼挾炔蛔?.5 m時(shí)，將作為通行能力折減系數(shù)，參考國(guó)外規(guī)范及國(guó)內(nèi)研究成果，提出不同車(chē)道寬度的折減系數(shù)如表2所示[1，4]。

2.4 其他影響因素

其他對(duì)城市道路路段通行能力的影響因素包括非機(jī)動(dòng)車(chē)干擾、行人橫穿馬路、公交?？空炯暗缆穬蓚?cè)出入口等。由于這些影響因素比較隨機(jī)，不易定量描述，為了簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，該文統(tǒng)一將這些影響因素的折減系數(shù)其他定為0.9[4]。

考慮以上影響因素，對(duì)城市道路路段實(shí)際通行能力進(jìn)行修正，計(jì)算公式如下：

（3）

3 案例應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目概況

關(guān)山大道位于武漢東湖新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，北起珞喻路華中科技大學(xué)正門(mén)、南接武漢三環(huán)線，設(shè)計(jì)全長(zhǎng)5 km，設(shè)計(jì)車(chē)速60 km/h，規(guī)劃紅線寬60～100 m，雙向八車(chē)道。由于近年關(guān)山大道交通擁堵情況日益嚴(yán)重，亟須對(duì)關(guān)山大道進(jìn)行綜合提質(zhì)改造。

經(jīng)對(duì)關(guān)山大道擁堵癥結(jié)進(jìn)行詳細(xì)剖析，其中，交叉口對(duì)路段的交通影響較大。關(guān)山大道沿線交叉路口、紅綠燈較多，共計(jì)12個(gè)紅綠燈，包括8個(gè)十字交叉口，4個(gè)T字交叉口。平均間距約452 m，最近兩處信號(hào)控制交叉口間距僅214 m。城市主干道交叉口間距建議值為700～1 200 m，關(guān)山大道交叉口過(guò)多過(guò)密，影響道路通行能力。

3.2 交通需求預(yù)測(cè)

根據(jù)《武漢市城市總體規(guī)劃》，關(guān)山大道為地方性主干路，周邊已形成較為成熟的路網(wǎng)，以關(guān)山大道為軸線，形成四橫三縱交通網(wǎng)絡(luò)。四橫：珞喻路、雄楚大道、南湖大道、三環(huán)線。三縱：民族大道、關(guān)山大道、光谷大道。

利用TransCAD預(yù)測(cè)未來(lái)交通量，如表3。

3.3 實(shí)施規(guī)模及服務(wù)水平評(píng)價(jià)

關(guān)山大道為城市主干路，設(shè)計(jì)車(chē)速60 km/h，根據(jù)實(shí)際通行能力計(jì)算模型，可以計(jì)算得到單向四車(chē)道的通行能力為3 276 pcu/h。

經(jīng)詳細(xì)分析交通問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)交叉口間距過(guò)近對(duì)道路路段通行能力造成了較大影響，因此采取統(tǒng)籌交叉口管理的方法，對(duì)現(xiàn)狀具備整合條件的5處信號(hào)燈控交叉口進(jìn)行交通優(yōu)化設(shè)計(jì)，將信號(hào)燈控交叉口調(diào)整為右進(jìn)右出交叉口，具體為：將創(chuàng)業(yè)街、新南路、凌家山北路、凌華路、茅店山東路由燈控路口改為右進(jìn)右出路口，對(duì)各類交通方式的通行進(jìn)行重新詳細(xì)設(shè)計(jì)和引導(dǎo)。同時(shí)對(duì)關(guān)山大道和南湖道口交叉口、關(guān)山大道和雄楚大道交叉口2處關(guān)鍵交叉口進(jìn)行交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)改造后的路段通行能力重新進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到四車(chē)道的通行能力為3 725 pcu/h。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，應(yīng)滿足三級(jí)服務(wù)水平，由于國(guó)內(nèi)關(guān)于城市主干路服務(wù)水平評(píng)價(jià)尚未有成熟的研究成果[8]，因此可以參照《道路通行能力手冊(cè)》中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。我國(guó)的三級(jí)服務(wù)水平近似相當(dāng)于美國(guó)的D級(jí)服務(wù)水平，因此可通過(guò)計(jì)算得到該項(xiàng)目實(shí)施路段的車(chē)道規(guī)模。對(duì)比分析顯示，優(yōu)化方案減少關(guān)山大道沿線信號(hào)控制交叉口數(shù)量，增大交叉口間距，有效提高了關(guān)山大道的通行能力，提升了路段服務(wù)水平。如表4。

4 結(jié)論

針對(duì)現(xiàn)行《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中不同等級(jí)道路基本通行能力和實(shí)際通行能力的規(guī)定，首先介紹通行能力的概念，然后分析城市道路路段通行能力的影響因素，并給出實(shí)際通行能力的計(jì)算方法，尤其是量化車(chē)道數(shù)、交叉口以及車(chē)道寬度對(duì)通行能力的折減系數(shù)。最終將成果應(yīng)用到關(guān)山大道（珞喻路—三環(huán)線）綜合改造項(xiàng)目，確定車(chē)道規(guī)模及服務(wù)水平評(píng)價(jià)，提高了通行能力的計(jì)算精度，對(duì)提高城市道路工程路段通行能力服務(wù)水平提供參考依據(jù)。

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