【道路通行能力手册HCM2000 中文版】第22章-高速公路系统.docVIP

第22章 高速公路系统 22.1 引言 高速公路系统是由相联的高速公路基本路段、匝道和交织区路段组成。当几个这样的路段相继出现时，形成了高速公路系统。高速公路系统是本章分析的基本单元。高速公路系统按行车方向分析，两个方向的独立分析构成了高速公路系统的分析。有关高速公路的一些概念论述，读者可以参考第13章。 22.1.1 方法的适用范围 在第23、24、25章中，假设高速公路的各组成部分没有明显的相互影响，分别看作独立的路段。本章在几个限制条件下，提供了一种整合第23、24、25章所述方法的分析程序。根据设置的限制条件，高速公路系统有空间和时间尺度。空间尺度是由一定长度、类型和宽度的相连的路段组成。这些路段包括高速公路基本路段、进口匝道连接路段、出口匝道连接路段或交织区路段。在高速公路系统的上游和下游端点必须存在自由流状态。分析的高速公路系统的最大长度为15~20千米，这样车辆在同一个时间间隔内驶入和驶出高速公路系统。 时间尺度是由相连的时间间隔组成。在最初和最末的时间间隔内，必须是非饱和流。由若干个15分钟的时间间隔组成需要的分析周期。本章所用资料来源于联邦公路管理局的资助研究项目[1]。 22.1.2 方法的限制条件 高速公路控制系统的详尽讨论或者其运行方案的分析不在本章的研究范围之内。读者可以参考本章最后所列出的参考文献。本方法没有考虑车辆沿比较路线或者车辆在研究时段之前或之后离开而引起的延误。 利用该分析方法不易于分析某些高速公路的交通条件，例如多个搭接的瓶颈路段。因此，对于超出本分析方法适用范围的特殊情况，运用其它方法可能更适合。关于仿真和其它模型的讨论可以参阅本手册的第五编。 由于交通管理策略所产生的用户需求反应，如空间、时间、方式、或总的需求反应并不自动包括在该方法之中。从系统的交通运行结果来看，分析者可以手动修改需求输入，从而分析用户需求反应或交通增长的影响。分析结果的精确度取决于对用户需求反应估计的精确度。 高速公路系统分析方法受限于高速公路系统能够适应的需求超过通行能力的程度。该分析程序仅仅适用于局部饱和流状态，并不适用于整个系统范围的饱和流状态。 如果高速公路系统的各个路段，在第一个时间间隔、最末一个时间间隔内，以及高速公路系统第一个路段的需求—通行能力的比值不是小于1.00，高速公路系统分析方法的完整性就受到了限制。这些限制的基本原理已在需求—通行能力比值一节中讨论过。 尽管分析困难，如果有足够的时间，分析者能够手动分析一个完整的非饱和状态下的时空图。不能期待分析者手动分析过饱和状态下的时空图。相互影响的瓶颈排队造成严重拥挤的高速公路系统，在采用本方法之前希望分析者先翻阅本手册的第五编。 22.2 方法 图表22-1总结了分析高速公路系统的方法。该方法整合了高速公路基本路段、匝道路段和交织区路段的分析程序，形成高速公路系统分析。通过修正车辆速度来适当地考虑临近路段的影响。假如有合适的15分钟的时间间隔以及有估计通行能力和需求的可靠数据，该方法就能够分析高速公路交通管理策略。 图表22-1 高速公路系统分析流程 通过改变与技术相关联的需求来评价不同需求管理技术的效果。该方法在应用上受限于获取量化需求管理效果的数据，其复杂性没有超过该方法的功能，当分析过饱和状态时段时，更是如此。这种分析，开始高速公路不饱和，结束时也不饱和。 运营问题往往激发高速公路控制，例如具有明显主线拥挤的一个或更多瓶颈。匝道控制就是通过限制需求减小拥挤的策略。用这种方法，可以研究匝道控制策略对改善高速公路运营状况的效果。该方法根据过量需求重新分布的假设，评价策略的总体效果。如果在分析时段内，需求被转移到另一个时间或地点，可以用该方法解释这种效果。 在高速公路上设置高载客率车辆（HOV）专用车道，产生了对这种车道的运行特性问题以及对高速公路其余车道影响问题的讨论。这些问题非常复杂，原因是高载客率车辆专用车道有多种型式，如有隔离的、有备用高速公路车道（顺流车道和逆流车道）和优先进出车道（匝道控制的辅路车道）。该方法只针对用隔离设施隔离的专用车道，而不考虑高载客率车辆专用车道与混合流车道的相互影响。 进行这样一个分析，需要大量的数据，并且一些应用超出了该方法的功能。首先必须讨论通行能力，这是一个困难问题，原因是数据的局限性，以及为了维持比较高的服务水平，大多数高速公路高载客率车辆专用道的设计运营水平低于通行能力。由于缺少超车的机会，单车道高载客率车辆设施一般具有不同的速度特性。因此，只有在高载客率车辆专用车道需求小于1600辆/h/ln时才推荐做单车道分析。 分析高速公路系统的方法是综合的，与本手册的其它三章相配合，并结合了非饱和流和过饱和流的分析。本章的这部分回顾了分析方法。在特别关注系统几何线形、系统交通需求、需求—通行能力分