道路通行能力分析在设计中的应用

米思颖，姚儒君

（1.中交通力建设股份有限公司，陕西 西安 710075；2.山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

0 引言

通行能力有3种，分别为基本通行能力、设计通行能力和实际通行能力。基本通行能力是五级服务水平条件下对应的最大小时交通量[1]，是衡量道路承载交通量的极限数值。设计通行能力是在一定服务水平要求下，公路设施所能通行的最大小时交通量[2]。实际通行能力是根据具体的公路几何构造、交通条件以及交通管理水平，对不同服务水平下的服务交通量按实际公路条件、交通条件等进行相应修正后的小时交通量[2]。通行能力分析是计算交通设施在特定的运行水平下所能承载交通量的能力，为了准确描述交通流运行状况的质量指标，引入了服务水平的概念，因此通行能力分析的最终目的是为了确定道路设施的服务水平。

服务水平用行驶速度、时间、驾驶舒适方便度等指标将交通流运行质量划分为不同等级。2014版《公路工程技术标准》中将服务水平由原四级调整为六级，将原二级划分为两个等级，即现二级与三级服务水平；将原四级服务水平上半段和下半段分为两级，即现五级与六级服务水平。

通过道路通行能力结合预测设计交通量的分析，可以科学合理地确定新建道路的等级、规模和主要技术指标，来达到成本有效控制。本文以川口至大河家（省界）公路工程可行性研究为例，详细叙述了该项目通行能力和服务水平的计算过程，并对一些需要注意的细节问题进行了剖析。

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县川口镇中心城区川垣四路与川垣南路T型平交处，经川口镇、巴州镇、古鄯镇、满坪镇、甘沟乡、官亭镇，终点接大河家镇黄河大桥北侧桥头。路线全长70.105 km，推荐路线采用设计行车速度为60（80）km/h，路基宽24.5 m的四车道一级公路。该项目的建设是提高道路通行能力、满足交通量日益增长的需要。对完善青海省干线公路网，完善对外出省通道有着十分重要的意义。

根据《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）及《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）中相关规定，结合本项目预测的未来特征年交通量，进行道路通行能力与服务水平的分析与评价，其分析流程见图1。

图1 道路通行能力与服务水平的分析流程

2 实际通行能力计算

2.1 基本通行能力Cb和设计通行能力Cd

一级公路不同行驶速度下一条车道基本通行能力和设计通行能力见表1。

表1 一级公路一条车道的基本通行能力与设计通行能力[1-2]

2.2 基于实际行驶速度的设计通行能力的计算

2014版《公路工程技术标准》仍维持技术等级决定设计服务水平，明确一级公路以三级服务水平作为通行能力的设计依据。三级服务水平下，一级公路的实际行驶速度可按公式（1）计算：

式中：VR为三级服务水平下路段实际行驶速度，km/h；VD为设计速度，km/h；ΔVW为车道宽度和路侧宽度对设计速度的修正值，km/h，按《公路路线设计规范》（JTG D20—2006） 表 3.2.1-2取值为 -3；ΔVN为车道数对设计速度的修正值，km/h，按《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）表3.2.1-3取值为-8。

根据式（1）可计算本项目在三级服务水平下的各路段实际行驶速度，计算结果见表2。由结果可知，本项目设计速度采用80 km/h时，实际运行速度为69 km/h；当设计速度采用60 km/h，实际运行速度为49 km/h。

表2 本项目路段实际行驶速度计算结果

基于实际运行速度计算本项目所能承受的交通负荷极限值，结合表1速度与设计通行能力的关系，可计算得到实际运行速度为69 km/h和49 km/h情况下，一条车道的设计通行能力为1 690 pcu/（h·ln）和1 490 pcu/（h·ln）。

2.3 实际通行能力的计算

根据《公路路线设计规范》规定，一级公路路段的实际通行能力按式（2）计算：

式中：Cr为一级公路路段的实际通行能力，veh/(h·ln)；Cd为与实际行驶速度相对应的一级公路路段设计通行能力，pcu/(h·ln)；fHV为交通组成的修正系数，其计算式为fHV=1/(1+∑Pi(Ei-1))。式中：Pi为中型车、大型车、拖挂车（i）交通量占总交通量的百分比；Ei为中型车、大型车、拖挂车（i）车辆折算系数，具体见《公路路线设计规范》（JTG D20—2006） 表3.2.2，经计算本项目各年度交通组成修正系数见表3。

fN为车道数修正系数，取0.95～0.97，本项目取0.97；fP为驾驶者总体特征修正系数，通常在0.95～1.00之间，本项目取1；fj为平面交叉修正系数，按《公路路线设计规范》（JTG D20—2006） 表3.3.2-1选取，本项目设计速度为80 km/h取0.68，设计速度为60 km/h取0.77；ff为路侧干扰修正系数，按《公路路线设计规范》（JTG D20—2006） 表3.3.2-2选取，本项目取0.98。

表3 本项目交通组成对通行能力修正系数计算结果

根据对各系数的取值和计算，将结果代入式（2）可计算出本项目实际运行速度为69 km/h和49 km/h情况下的单车道实际通行能力，结果见表4。由结果可知，设计速度为80 km/h与60 km/h的实际通行能力差距很小，基本一致，说明设计速度的取值对实际通行能力的影响较小；实际通行能力随着年限的延长而略有降低，主要是交通组成的影响。

表4 本项目单车道实际通行能力 veh/(h·ln)

2.4 项目远景特征年三级服务水平下的年平均日交通量

2014版《公路工程技术标准》将原适应交通量更名为设计交通量，根据以上计算结果，采用式（3）计算得到本项目远景特征年三级服务水平下的年平均日交通量。

式中：AADT为本项目远景特征年三级服务水平下的年平均日交通量，veh/d，具体计算结果见表5；N为车道数，取值为2；D为方向不均匀系数，%，取50%；K为设计小时交通量系数，%，取8%。

式（ 3）中由于 Cr的量纲为 veh/(h·ln)，因此得出AADT的量纲为veh/d即自然数/天。

表5 本项目通行能力计算结果 veh/d

3 服务水平分析

通行能力反映了道路在某个时间点，某个断面上的最大小时流率，即道路的容量。预测得到的项目远景特征年交通量反映了道路的交通需求，用交通量与通行能力的比值即V/C来表征道路的负荷程度或利用率。由V/C值，根据2014版《公路工程技术标准》对本项目服务水平进行分析。预测的交通量以标准小客车为单位，而由计算得出的通行能力AADT单位为自然车，因此计算V/C时，需将预测交通量单位转换至自然车/天。

表6为本项目的服务水平计算结果。由结果可知，在实际交通组成条件下，本项目设计速度为80 km/h和60 km/h路段远景特征年服务水平均达到三级，表明所拟定的技术标准基本满足交通量适应期内的服务水平的需求，拟定的技术标准是合适的，也是合理的。

表6 本项目服务水平分析结果

本文以川口至大河家公路为例，进行了道路通行能力和服务水平的评价，包括实际运行速度的计算，基于实际运行速度的设计通行能力的修正，实际通行能力的计算和服务水平计算。相关计算过程可为类似工程提供参考。