道路通行能力分析在設計中的應用

米思穎，姚儒君

（1.中交通力建設股份有限公司，陜西 西安 710075；2.山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

0 引言

通行能力有3種，分別為基本通行能力、設計通行能力和實際通行能力。基本通行能力是五級服務水平條件下對應的最大小時交通量[1]，是衡量道路承載交通量的極限數(shù)值。設計通行能力是在一定服務水平要求下，公路設施所能通行的最大小時交通量[2]。實際通行能力是根據(jù)具體的公路幾何構造、交通條件以及交通管理水平，對不同服務水平下的服務交通量按實際公路條件、交通條件等進行相應修正后的小時交通量[2]。通行能力分析是計算交通設施在特定的運行水平下所能承載交通量的能力，為了準確描述交通流運行狀況的質(zhì)量指標，引入了服務水平的概念，因此通行能力分析的最終目的是為了確定道路設施的服務水平。

服務水平用行駛速度、時間、駕駛舒適方便度等指標將交通流運行質(zhì)量劃分為不同等級。2014版《公路工程技術標準》中將服務水平由原四級調(diào)整為六級，將原二級劃分為兩個等級，即現(xiàn)二級與三級服務水平；將原四級服務水平上半段和下半段分為兩級，即現(xiàn)五級與六級服務水平。

通過道路通行能力結合預測設計交通量的分析，可以科學合理地確定新建道路的等級、規(guī)模和主要技術指標，來達到成本有效控制。本文以川口至大河家（省界）公路工程可行性研究為例，詳細敘述了該項目通行能力和服務水平的計算過程，并對一些需要注意的細節(jié)問題進行了剖析。

1 工程概述

川口至大河家（省界）段新建公路起自青海省民和縣川口鎮(zhèn)中心城區(qū)川垣四路與川垣南路T型平交處，經(jīng)川口鎮(zhèn)、巴州鎮(zhèn)、古鄯鎮(zhèn)、滿坪鎮(zhèn)、甘溝鄉(xiāng)、官亭鎮(zhèn)，終點接大河家鎮(zhèn)黃河大橋北側橋頭。路線全長70.105 km，推薦路線采用設計行車速度為60（80）km/h，路基寬24.5 m的四車道一級公路。該項目的建設是提高道路通行能力、滿足交通量日益增長的需要。對完善青海省干線公路網(wǎng)，完善對外出省通道有著十分重要的意義。

根據(jù)《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）及《公路路線設計規(guī)范》（JTG D20—2006）中相關規(guī)定，結合本項目預測的未來特征年交通量，進行道路通行能力與服務水平的分析與評價，其分析流程見圖1。

圖1 道路通行能力與服務水平的分析流程

2 實際通行能力計算

2.1 基本通行能力Cb和設計通行能力Cd

一級公路不同行駛速度下一條車道基本通行能力和設計通行能力見表1。

表1 一級公路一條車道的基本通行能力與設計通行能力[1-2]

2.2 基于實際行駛速度的設計通行能力的計算

2014版《公路工程技術標準》仍維持技術等級決定設計服務水平，明確一級公路以三級服務水平作為通行能力的設計依據(jù)。三級服務水平下，一級公路的實際行駛速度可按公式（1）計算：

式中：VR為三級服務水平下路段實際行駛速度，km/h；VD為設計速度，km/h；ΔVW為車道寬度和路側寬度對設計速度的修正值，km/h，按《公路路線設計規(guī)范》（JTG D20—2006） 表 3.2.1-2取值為 -3；ΔVN為車道數(shù)對設計速度的修正值，km/h，按《公路路線設計規(guī)范》（JTG D20—2006）表3.2.1-3取值為-8。

根據(jù)式（1）可計算本項目在三級服務水平下的各路段實際行駛速度，計算結果見表2。由結果可知，本項目設計速度采用80 km/h時，實際運行速度為69 km/h；當設計速度采用60 km/h，實際運行速度為49 km/h。

表2 本項目路段實際行駛速度計算結果

基于實際運行速度計算本項目所能承受的交通負荷極限值，結合表1速度與設計通行能力的關系，可計算得到實際運行速度為69 km/h和49 km/h情況下，一條車道的設計通行能力為1 690 pcu/（h·ln）和1 490 pcu/（h·ln）。

2.3 實際通行能力的計算

根據(jù)《公路路線設計規(guī)范》規(guī)定，一級公路路段的實際通行能力按式（2）計算：

式中：Cr為一級公路路段的實際通行能力，veh/(h·ln)；Cd為與實際行駛速度相對應的一級公路路段設計通行能力，pcu/(h·ln)；fHV為交通組成的修正系數(shù)，其計算式為fHV=1/(1+∑Pi(Ei-1))。式中：Pi為中型車、大型車、拖掛車（i）交通量占總交通量的百分比；Ei為中型車、大型車、拖掛車（i）車輛折算系數(shù)，具體見《公路路線設計規(guī)范》（JTG D20—2006） 表3.2.2，經(jīng)計算本項目各年度交通組成修正系數(shù)見表3。

fN為車道數(shù)修正系數(shù)，取0.95～0.97，本項目取0.97；fP為駕駛者總體特征修正系數(shù)，通常在0.95～1.00之間，本項目取1；fj為平面交叉修正系數(shù)，按《公路路線設計規(guī)范》（JTG D20—2006） 表3.3.2-1選取，本項目設計速度為80 km/h取0.68，設計速度為60 km/h取0.77；ff為路側干擾修正系數(shù)，按《公路路線設計規(guī)范》（JTG D20—2006） 表3.3.2-2選取，本項目取0.98。

表3 本項目交通組成對通行能力修正系數(shù)計算結果

根據(jù)對各系數(shù)的取值和計算，將結果代入式（2）可計算出本項目實際運行速度為69 km/h和49 km/h情況下的單車道實際通行能力，結果見表4。由結果可知，設計速度為80 km/h與60 km/h的實際通行能力差距很小，基本一致，說明設計速度的取值對實際通行能力的影響較小；實際通行能力隨著年限的延長而略有降低，主要是交通組成的影響。

表4 本項目單車道實際通行能力 veh/(h·ln)

2.4 項目遠景特征年三級服務水平下的年平均日交通量

2014版《公路工程技術標準》將原適應交通量更名為設計交通量，根據(jù)以上計算結果，采用式（3）計算得到本項目遠景特征年三級服務水平下的年平均日交通量。

式中：AADT為本項目遠景特征年三級服務水平下的年平均日交通量，veh/d，具體計算結果見表5；N為車道數(shù)，取值為2；D為方向不均勻系數(shù)，%，取50%；K為設計小時交通量系數(shù)，%，取8%。

式（ 3）中由于 Cr的量綱為 veh/(h·ln)，因此得出AADT的量綱為veh/d即自然數(shù)/天。

表5 本項目通行能力計算結果 veh/d

3 服務水平分析

通行能力反映了道路在某個時間點，某個斷面上的最大小時流率，即道路的容量。預測得到的項目遠景特征年交通量反映了道路的交通需求，用交通量與通行能力的比值即V/C來表征道路的負荷程度或利用率。由V/C值，根據(jù)2014版《公路工程技術標準》對本項目服務水平進行分析。預測的交通量以標準小客車為單位，而由計算得出的通行能力AADT單位為自然車，因此計算V/C時，需將預測交通量單位轉換至自然車/天。

表6為本項目的服務水平計算結果。由結果可知，在實際交通組成條件下，本項目設計速度為80 km/h和60 km/h路段遠景特征年服務水平均達到三級，表明所擬定的技術標準基本滿足交通量適應期內(nèi)的服務水平的需求，擬定的技術標準是合適的，也是合理的。

表6 本項目服務水平分析結果

本文以川口至大河家公路為例，進行了道路通行能力和服務水平的評價，包括實際運行速度的計算，基于實際運行速度的設計通行能力的修正，實際通行能力的計算和服務水平計算。相關計算過程可為類似工程提供參考。