第一节 概述
道路通行能力的研究最早始于美国。从40年代起，为了加强国防和适应战后经济发展的需要，美国加快了全国公路网的建设。在建设中，针对公路的规划、设计﹑修筑﹑养护及运营中出现的问题，美国开始了通行能力方面的研究，以求使公路建设在合理、科学、规范的基础上进行。1950年，美国交通工程师协会在道路通行能力研究成果的基础上，编写出版了《道路通行能力手册》（Highway Capacity Manual）（HCM）第一版；之后，在1965年修订出版了第二版的《道路通行能力手册》；随后，1985年第三版《道路通行能力手册》紧接着问世。由于某些方法上的缺陷，以及随着时间推移，车辆拥有辆、交通条例法规和交通行为都发生了变化，美国继续对《道路通行能力手册》进行修改，1994年又出版了HCM的修订版，《HCM2000》的新手册业已完成。继美国之后，许多发达国家，如英﹑法﹑德﹑澳﹑日等国也根据本国的实际情况，编制了适合各自国情的HCM手册。 与国外长时间持续深入的研究相比，我国由于资金与人力所限，对道路通行能力的研究起步较晚，也不够系统。在20世纪80年代前期，基本上是引用美国的通行能力手册，然而中国的
交通环境、交通组成和车辆性能与国外有很大差别，最主要的是混合交通比较普遍，而国外的许多模型和参数是在车种单一(小汽车占70%左右)、环境不很复杂的情况下建立的。为此，我国自1983年以来，由交通部牵头，连同一些大专院校，先后对通行能力进行了较大规模的研究，提出了一套比较合理、实用的研究方法，但这些研究都是地方性的﹑逐步的，未能形成通行能力的核心与框架，难以作为修订标准和规范的技术依据。因此在1996年，国家成立了“九五”科技攻关“公路通行能力”课题组，对我国道路通行能力进行了深入研究，出版了《公路通行能力》的最终研究成果。
随着计算机技术的迅猛发展，以计算机作为辅助工具，利用其可重复性、可持续性模拟交通运输状况进行道路通行能力分析研究，对于再现复杂交通环境条件下车流运行特征，弥补观测数据不足，解决交通流理论的外延问题有着其它方法和手段无可比拟的优势。
道路通行能力是道路规划、设计及交通管理等方面的基本参数，其具体数值的变化随着道路等级、线形、路况、交通管理与交通状况的不同而有显著的变化，路段通行能力又受到交叉口通行能力的制约。因此，本章将具体阐述通行能力的基本概念、基本原理，研究城市干道、高速公路基本路段、双车道一般公路路段的通行能力以及交叉口通行能力的计算方法，
一、通行能力概述
道路通行能力也称道路容量，是道路规划、设计、交通管理等方面的基本参数。道路通行能力是道路的一种性能，是度量道路疏导车辆能力的指标，它随道路等级、线形、路况、交通管理等显著变化。进行通行能力分析的主要目的就是估算在规定的运行条件范围内设施的交通负荷能力，求得在不同运行质量情况下单位时间所能通行的最大交通量，它为分析和改进现有设施并为规划和设计待建设施提供了手段。
1、基本概念
⑴ 通行能力定义
一种设施的通行能力（capacity）规定为：在一定的时段和通常的道路、交通、管制条件下，人和车辆通过车道或道路上的一点或均匀断面的最大小时交通量。
通行能力是假定具有良好的气候条件和路面条件下的通过能力。
通行能力实质上是道路负荷性能的一种量度，它既反映了道路疏通交通的最大能力，也反
映了在规定特性前提下，道路所能承担车辆运行的极限值。通行能力一般以veh/h(辆/小时)、pcu/h(当量标准小客车/小时)表示，基本单位是pcu/h/ln(当量小客车/小时/车道)。
⑵ 通行能力与交通量
通行能力与交通量存在相同之处，它们都是指单位时间内通过道路某断面的交通实体数量，表示的单位和方法相同等，但是，二者之间还是有着本质区别。
交通量是指某一定时段，道路上实际通过的交通实体的观测值，其数值具有动态性与随机性；通行能力是在已知的道路设施和规定的运行质量条件下，单位时间内所能适应的最大交通量，其数值具有相对的稳定性与规定性。在正常运行状况下，道路的交通量均小于通行能力。当交通量远远小于通行能力时，车流为自由流状态，车速高，驾驶自由度大，驾驶员可以随意变更车速，实现超车；随着交通量的增加，车流的运行状态逐渐恶化，当交通量接近或等于通行能力时，车流为强制流状态，车辆行驶自由度降低，将会出现交通拥挤、阻塞等现象。由此可见，在交通流状态分析中，交通量和通行能力二者缺一不可，通行能力反映了道路的容量(服务能力)，交通量则反映了道路的负荷量(交通需求)。因此，常用交通量与通行能力的比值来表征道路的负荷程度(或利用率、饱和度)。
⑶ 交通量和交通流率
对交通量而言，时间计算单位越大，交通量不均匀性越不明显，越不能很好地反映出交通量与运行质量之间的关系。比如：以1h为单位统计的交通量变化，就不能反映出15min的交通量变化情况。通常，以“小时”为单位来计算通行能力和设计交通量。而对通行能力的研究，通常采用“15min”的分析时段，这样能更清楚研究交通高峰对道路运行状况的影响。
交通量是在一定时段内实际统计到的通过观测点的车辆数，交通流率是交通量(观测周期小于流率的计时周期)扩大为某一计时单位的数值。美国认为，稳定的交通流的最短存在时间为15min，故观测15min的交通量，然后将15min交通量乘以4，扩大为小时流率，用此交通流率而不用小时交通量来计算通行能力。中国现行的标准仍采用小时交通量而不用交通流率。
2、影响因素
道路通行能力影响因素主要有道路条件、交通条件、管制条件、环境和气候条件以及规定的运行条件等。运行条件不同，要求通行质量不同，其通行能力自然不同。因此，通行能力不是一个固定的数值，而是在一定客观条件和主观要求下的一个相应范围。
（1）道路条件是指交通设施类型、车道宽度、车道数、侧向净空、附加车道、几何线形、视距、坡度和设计车速等因素；
（2）交通条件是指车流中的车辆组成、车道分布、方向分布等因素；
（3）管制条件是指交通法规、控制方式、管理措施等。对于信号控制交叉口，信号相位、绿信比、周期长、进口车道数及车道划分等都是影响通行能力的主要因素；
（4）环境条件是指街道化程度、商业化程度、横向干扰、非交通占道、公交车站和停车位置等因素；
（5）气候条件是指风、雨、雪、雾、沙尘暴等恶劣天气对通行能力的影响；
（6）规定的运行条件主要是指计算通行能力的限制条件，这些限制条件通常根据速度和行程时间、驾驶自由度、舒适和方便性以及安全性等因素来规定。其运行标准是针对不同的交通设施用服务水平来定义的。
另外，道路周围的地形、地物、景观、驾驶员技术等对道路通行能力有一定的影响。
3、通行能力分类
⑴ 根据道路设施和交通实体的不同，通行能力可分为机动车道通行能力、非机动车道通行能力和人行道通行能力；按其研究对象不同，可划分为：城市干道通行能力、高速公路通行能力、双车道和多车道公路干道通行能力、信号交叉口通行能力等。
⑵ 根据通行能力的作用性质和使用要求的不同，通行能力可分为基本通行能力、可能通行能力和设计通行能力三种：
基本通行能力：在理想的道路、交通、控制及环境条件下，不论服务水平如何，在单位时间内通过道路某一断面或某一交叉点的最大车辆数。这是一种理想状态下的通行能力，实际上很难实现或不可能达到。
可能通行能力：在具体的道路、交通、控制及环境条件下，不论服务水平如何，在单位时间内通过道路某一断面或某一交叉点的最大车辆数。
蛇咬伤病人的护理 可能通行能力是根据道路和交通实际情况，对理想条件进行修正，根据这些修正系数乘以基本通行能力数值得出，实际上是指道路所能承担的最大交通量。这些修正系数包括车
道宽度修正系数、侧向净宽修正系数、纵坡修正系数、视距修正系数、沿途条件修正系数等。
设计通行能力：指道路在预计的道路、交通、控制及环境条件下，在所选用的设计服务水平下的服务交通量，主要用作道路交通规划和设计的依据。
需要分别进行通行能力和服务水平分析的道路组成部分包括：
⑴ 高速公路的基本路段；
⑵ 多车道公路路段；
⑶ 双车道公路路段；
⑷ 匝道，包括匝道—主线连接部分；
⑸ 交织区；
⑹ 信号控制的平面交叉口；
⑺ 无信号控制的平面交叉口；
⑻ 城市干道及近郊干线道路。
4、车型分类及车辆折算系数
⑴ 车辆换算系数
混合交通是我国公路交通流的一个重要特性。在一般公路上，机动车行驶受拖拉机等慢速车辆以及自行车、行人等非机动车的干扰；在高速公路上，实际运行的车辆种类、交通构成也远比西方发达国家复杂。对于通行能力分析而言，车辆分类的目的就是把在混有多种车型交通流中运行特征相似的车辆归为一类，以便确定各种运行车辆对标准车交通量的不同影响，让不同交通组成的交通流能够在同样的尺度下进行分析，使它们之间具有可比性。
在分析计算通行能力和服务水平时，需要将标准汽车交通量与实际或预计的交通组成中各类车辆交通量进行换算。目前，公路与城市道路均采用小客车为标准车型。这样就可以将总交通量中各类车辆交通量换算成标准车型交通量之和。
车辆折算系数就是在特定的公路、交通组成条件下，所有非标准车相当于标准车(小客车)对交通流影响的当量值。我国现行《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)中，确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定如表6-1所示。
各汽车代表车型与车辆折算系数 表6-1
汽车代表车型 | 车辆折算系数 | 说 明 |
小客车 | 1.0 | 19座的客车和载质量2t的货车 |
中型车 | 1.5 | >19座的客车和载质量>2t～7t的货车 |
大型车 | 2.0 | 载质量>7t～14t的货车 |
拖挂车 | 3.0 | 载质量>14t的货车 |
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由于交通组成与车辆运行特征在不同道路设施上存在差异，因此车型分类在高速公路、一般公路和交叉口上又有所不同，而折算系数分析的复杂性也导致了折算系数结果的差异性。所以，最终折算系数建议值通过多种分析结果和专家学者判断而定。用于通行能力分析的一般公路路段和高速公路路段的折算系数推荐值见表6-2、表6-3。
我国一般公路路段的车辆折算系数 表6-2
公路类型 | 地形条件 | 比 | 车辆折算系数（小型车为1.0） |
微型 | 中型 | 大型 | 拖拉机 | 酶联法
双车道公路 （路面宽﹤14m） | 平原区 | ﹤0.2 | 1.0 | 1.2 | 1.5 | 2.0 |
0.45 | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 4.0 |
0.7 | 1.4 | 1.5 | 2.0 | 4.0 |
﹥0.7 | 1.1 | 1.3 | 1.5 | 3.0 |
丘陵区 | ﹤0.2 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | www.bph
0.45 | 1.2 | 3.5 | 4.5 | 6.0 |
0.7 | 1.5 | 3.0 | 4.0 | 5.0 |
﹥0.7 | 1.2 | 2.5 | 3.5 | 5.0 |
山岭区 | ﹤0.2 | 1.3 | 1.5 | 3.0 | |
0.45 | 1.5 | 4.0 | 6.0 | |
0.7 | 2.5 | 3.5 | 5.0 | |
﹥0.7 | 1.3 | 1.6 | 3.0 | |
一级公路利比亚战争 （单车道） | 平原区 | ﹤650 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | |
1200 | 1.4 | 1.7 | 2.0 | |
1500 | 1.3 | 1.6 | 豇豆红瓷器鉴定2.0 | |
﹥1500 | 1.2 | 1.2 | 1.4 | |
丘陵区 | ﹤500 | 1.3 | 1.6 | 2.5 | |
1000 | 1.7 | 2.5 | 4.0 | |
1300 | 1.8 | 2.0 | 3.0 | |
﹥1300 | 1.5 | 1.5 | 1.8 | |
山岭区 | ﹤400 | 1.8 | 2.0 | 3.0 | |
800 | 2.0 | 4.0 | 友商网7.0 | |
1000 | 2.0 | 3.5 | 5.0 | |
﹤400 | 1.8 | 2.5 | 4.0 | |
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