5-2交叉口通行能力

第五章 道路通行能力

第三节 平面交叉口的通行能力

一、概述

(一)定义 两条或两条以上的道路在同一平面相交称为平面交叉。 两条不同方向的车流通过平交路口时产生车流的转向、交汇与交叉， 平交路口可能通过此相交车流的最大交通量就是平面交叉口的通行能力。 平交路口的通行能力不仅与交叉口所占面积、形状、入口引道车行道 的条数、宽度、几何线形或物理条件有关，而且受相交车流通过交叉口的 运行方式、交通管理措施等方面的影响，因此，在确定通行能力时，要首 先确定交叉口的车辆运行和交通管理方式。

(二)分类 一般可分为四大类，一类为不加任何交通管制的交叉 口，一类是设置停车让行标志的交叉口，一类为中央设圆形 岛的环形交叉口，一类为设置色灯信号交叉口。 目前交叉口通行能力计算在国际上并末完全统一，即使 是同一类型的交叉口，其通行能力计算方法也不一样，世界 各国都有自己的一套计算方法，其中以美国的方法应用最为 广泛。

(三)不同车种间的车辆换算系数 在进行交通量分析和交叉口通行能力计算时，均需按通行 能力的当量值进行换算，把混合车流中各种车型换算成标准车 型或某一车型的当量交通量，其当量比值称之为车辆换算系数。 交叉口的换算系数不同于路段，路段可用连续运行中车辆 的临界车头时间间隔之比换算，而交叉口则不同。信号交叉口 往往要停车而后起动，所以信号交叉口的车辆换算系数通常采 用停车起动时连续车流中各类车辆通过断面线的时间间隔之比 作为换算依据，而环形交叉口是采用各类车辆交织或穿插所需 的临界间隔时间之比，即不同类型交叉口应采用不同换算系数。

二、无信号管制的交叉口通行能力

不设信号管制的交叉口大致可分为：全无控制交叉口、优 先控制交叉口、环形交叉口。 (1)全无控制交叉口 (2)优先控制交叉口  停车让行交叉口 四面停车是用于同等重要的道路相交的路口，不分优先与 非优先(即主干道与次干道)，所有车辆至交叉口均需停车而后 通过。 两路停车通常用于主干道(优先方向)与次干道相交(非优 先方向)，主干道可优先通过，次干道上车辆一律停车待行， 等待优先通行方向交通流的间隙通过或合流。  减速让行交叉口 (3)环形交叉口

一、十字形交叉口通行能力计算方法 根据可插间隙理论，直接计算优先方向交通流中的可插间 隙(车头时间间隔)，即非优先方向交通可以横穿或插入的间 隙数，作为非优先方向可以通过的最大交通量。

Q主e t  Q次  (1  e nt )  1  e t

t--临界间隙时间(s)，对于设停车标志指

示的交叉口采用

6～8s，对于设让车标志的交叉口采用5～7s，这一时间数值 系次干道横穿主干道所需的安全时间，实际设计时，可以实 测若干数据，然后取平均值； t’次干道上车辆间的最小车头时距，对于停车标志采用 5s，对让路标志可采用3s。 根据上式算得的次干道的通行能力列表。

例：一无信号控制交叉口，主要道路的双向交通量为 1200pcu/h，车辆达到符合泊松分布。次要道路车辆可穿越的 临界车头时距为6s，车辆跟驰行驶的车头时距为3s。求次要 道路上的车辆可穿越主要道路车流的流量。 解：

 1200 6 3600

Q次 

Q主 e  qt 1 e

 qt '



1200  e 1 e

1200  3 3600

 257 pcu / h

三、环形交叉口的通行能力

(一)概述 环形交叉口是在几条相交的交叉口中央，设置圆岛或带 圆弧形状的岛，使进入交叉口的所有车辆均以同一方向绕岛 行驶，其运行过程一般为先在不同方向汇合(合流)，接着于 同一车道先后通过(交织)，最后分向驶出(分流)。 这样行驶可避免直接交叉、冲突和大角度碰撞，其实质 为自行调节的渠化交通形式。 优点为车辆可以连续行驶、安全、无需管理措施，平均 延误时间短，很少刹车和停车，节约用油，随之噪声低、污 染少。 缺点为占地大，绕行距离长，当非机动车和行人交通过 多及有直向行驶的电车时不宜采用。

(二)分类 环交接其中心岛直径的大 小分为以下三类： 1．常规环形交叉口 其中心岛为圆形或椭圆 形，直径一般在25m以上，交 织段长度和交织角大小有一 定要求，入口引道一般不扩 大成喇叭形，现在我国各城 市的主要环交均属此类。

2．小型环型交叉口 其中心岛的直径小于 25m，引道入口处适当加宽建 成喇叭形，使车辆便于进入 交叉口，此类环交为英国所 常用，其优点可以提高环交 的通行能力，少占用地。我 国有些旧城市也有这类小型 环交。

小型环交的特点有： (1)在停车线上增加车道数； (2)d约为D/3，并小于8m； (3)x不小于25m(为停车线至 右侧冲突点距离)； (4)环道宽a小于前一个入口 宽b； (5)入口渐变段为1:6，出口 则为1:12； (6)设偏向导车岛，不使进入 车辆直穿。

出口

入口

3．微型环交 多为二路或四路相交，其中 心岛直径一般小于4m，不一定做 成圆形，也不一定非高于路面不 可，可以用白漆涂成圆圈，或做 成不同颜色，主要起引导与分隔 作用，此外，还有双环形交叉、 引道错位环交、让路原则设计的 环交、多岛式环交和双向行车环 交等。

我国不少城市，如长春、沈阳、哈尔滨、大连、南京、 长沙、广州等城市均有不少环交，担负着繁重的交通运转任 务，使用效果一般均

很好。特别是结合城市的规划布局，作 为小区中心、城乡结合处以及解决复杂畸形交叉方面起了巨 大作用，但是交通量过大就不适宜采用。 在国外，特别是英国在这方面进行了长期认真的研究， 自1966年起对环交实行了左侧优先通行法规，即规定行驶在 环道上的车辆可以优先通行，而进入环道的车辆必须让路给 环道上的车辆，要等环行车辆之间出现可插车间隙，才能驶 入环道。为使环道上的车辆能有更多的机会驶入环道，常需 要增加引道的车道数，这样就发展成为带扩大喇叭口的新型 交叉。由于利用间隙插入，无需过长的交织段，故中心岛直 径亦可减少，环道宽度可以加大，其通行能力可以增大20％ 左右。

(三)常规环交的通行能力 常规环交的通行能力计算，各国均有独特的公式，其中 较著名的和使用较广泛的公式有： 1．沃尔卓普公式

354W (1  e P )(1  ) W 3 W 1 l

QM 

e1  e2 e 2

( m)

此公式适用于下列条件： (1)引道上没有因故暂停的车辆； (2)环交位于平坦地区，纵坡

。 。 。

如交叉口四周进出口处过街行人众多，影响车流进出， 应对通过能力适当折减。 在混合交通情况下。应将各类车辆换算成小汽车，对环 交的换算系数可采用小汽车为1，中型车为1.5，大型车为 3.0，特大型(拖挂车)为3.5进行换算。 根据使用经验和实际观察资料的检验，一般设计通行能 力采用上述公式计算最大值的80％，故可将上式修改为

e P 280W (1  )(1  ) 3 W QP  W 1 l

2．英国环境部暂行公式 由于实行“左侧先行”法规，沃尔卓普公式不能适应，英国 为适应新的法规，又重新制定此暂行公式，它适用于采取优 先通行的常规环交，其具体形式如下： e 160W (1  ) W Q W 1 l 式中：Q——交织段通行能力，其中载货车占全部车辆数 的15％，如重车超过15％时要进行修正，用于设计目的应采 用Q值的85％。 其它各参数意义与数值同前。

例：某常规环交为四路 交汇，其几何图形与车流量、 流向示于图，主要参数 W=15m，l =40m，e =10m， 求其交织段的通行能力，并 验算现有车流量是否已超过 其通行能力。

解：由2节中公式，有

Q 160W (1  10 e ) 160 15(1  ) 15  2909 pcu / h W  W 15 1 1 l 40

设计通行能力采用最大值的85％，故

QP  2909  0.85  2472( pcu / h)

可绘出流向流量网状图如图所示， 然后计算各交织段车流量，列于表。

由上表可知各交织路段的车流量均小于设计通行能力 24

72pcu/h，其中东南交织段的车流量较接近，但未超过。

用沃尔卓普公式计算，设P＝0.9

0.9 e P 10 ) 280W (1  )(1  ) 280 15(1  )(1  3  3562( pcu / h) W 15 3  QP  15 W 1 1 40 l

设计通行能力按规定应采用最大值的80％，故

QP  3562  80%  2844( pcu / h)

各交织路段车流量均末超过此值，故可以通过。 通过大量的实测资料和理论分析，在科学管理的条件 下，建议常规环交的通行能力，采用下表所列数值。

(四)小型环交通行能力的计算 所谓小型环交系指中心岛直径小于25m，环道较宽，而出 入口均形成喇叭形，车流运行已不存在交织方式，各入口车 流可按同一方向相互插穿运行，各类车辆运行时可较好地相 互调剂，整个环交的流量变化要比个别路口的车流量变化为 小。在所有引道人口均呈饱和状态情况下进行多次试验，得 出了整个环交通行能力的简化公式。

1．英国运输与道路研究所公式 Q  K 1 ( W  A ) 式中：Q——进入环交的实用总通行能力(小汽车辆／h)； W——所有引道基本宽度的总和(m)；

A——引道拓宽所增加的面积(m2) ； K1——系数，3路交叉为70(小汽车辆／h·m，下

同)；4路交叉为50；5路交叉为45。 设计通行能力Qp应采用上述公式计算值的80％。

2．纽卡塞(New Castle)公式 纽卡塞根据英国运输研究所的公式作进一步简化，将A、 W两参数均归纳为内接圆直径D，然后根据道路条数取用K2 来进行调整，即： Q  K2D 式中：Q——实用总通行能力(小汽车辆／h)； D——内接圆直径(m)，如交叉口为椭圆中心岛，则 取长轴与短轴的平均值； K2——系数：三路交叉口取150(小汽车辆／h)，四 路交叉口取140(小汽车辆／h)。 实际设计时，车流量应保持在此公式计算值交通量的 85％以下。此式由于仅归结为K、D两参数、忽略了交通情 况，使用时不易掌握。

四、信号交叉口机动车的通行能力

(一)概述 (二)信号交叉口的运行特征  车辆转换方向，交织或交叉  红灯周期性地定时出现  车辆减速、制动、停车或启动、加速、转向  导致停车等候和时间损失 据北京和南京以前的实际观察，直行车过交叉口的时间 损失，平均约为20~40s/辆，其中50％车辆无损失，30％车 辆损失50s；左转车30~50s /辆，平均为38s，其中30％的车 辆损失时间超过50s以上；右转车辆时间损失为10~20s，平 均为15s。时间损失随各交叉口的交通量饱和度而变，交通 量大损失多，反之损失就少。  非机动车的干扰

(三)信号灯交叉口通行能力计算模式 交叉口的通行能力是指各相交道路进口处通行能力之和，而 每个进口处通行能力又为各车道通行能力之和。国内常用的计 算方法

是以进口处车道的停车线作为基准面，凡是通过该断面 车辆就被认为已通过交叉口，所以称为停车线断面法。 1．一条专用直行车道的通行能力

N直 3600   (t 绿  t 损 ) / t间 T周

t损 — 一个周期内的绿灯损失时间，包括起动、加速时间，通常在绿灯前的黄灯时间 t绿 — 每一个周期内的绿灯时间，在周期时间确定后， 可按相交道路的每条车道上 — 前后两车接连 亮即可开动，一般只计加速时间损失，而不计反应和启动 t已做好准备，待绿灯一通过停车线的平均时间间隔，对于单纯的小汽车 间 T周 — 信号灯周期时间，一般取用60～90s，亦有用到 120s； 交通量之比确定绿灯与红灯时间之比； v 车流平均为2.5s，大型车为3.5s，通道车为7.5s。 的时间损失，而加速时间损失可用t加＝ 计算; 2a

对于混合行驶的车辆可归结为小型车和大型车两类，而将 通道车归为大型车(因为一般所占比例不大，如通道车所占比 例很大，则可单独计算)，由于不同混合比的情况，可按下表 确定。

2．一条右转专用车道的通行能力 原则上可按直行方法计算，将直行的通过时间换成右转的 通过时间，一般采用下式： N 右  3600 / t 右 （辆 / h）

式中 t右为前后两右转车辆连续驶过停车线断面的间隔时 间，根据观测大、小车各占一半时平均值约为4.5s，单纯为 小车时其平均值为3～3.6s，在没有过街行人和自行车阻滞情 况下一条右转车道的通行能力达1000~1200辆／h，实际上由 于过街行人、自行车的影响变化很大，一般视具体情况进行 分析。多采用减去行人、自行车占用时间，余下为可供右转 车通行时间。

3．一条左转专用车道的通行能力 N 左  n  3600 / T周

n t 黄绿 v左  2a

（辆 / h）

t左

式中：n——在一个周期内允许左转弯的车辆数； t黄绿——一个周期内专门用于通过左转车黄绿灯的时间(s)； v左——左转车辆的行驶速度(m/s)； a——左转车的平均加速度(m/s)； t左——左转车通过停车线的车头时距(s)。

4．不设专用左转信号时一条左转车道的通行能力 根据我国交通规则，绿灯时允许车辆直行或右转，在不妨 碍直行车行驶的条件下准许车辆左转。黄灯亮时就不准许车 辆左转、调头或右转，但已越过停车线的车辆可以继续前 进，因此，实现左转有以下三种可能： (1)利用初绿时间通过 左转车超前驶过与对向直行车冲突的地点，其条件为左转 车至冲突点处应较对向直行车到冲突点处为近，使左转车有 可能超前通过该点而不致碰撞，如每周期内利用此时间通过 n1辆车，则每小时可通过左转车为3600n1／T辆。

(2)利用对向直行车的可插车间间隙通过 在对向直行车交

通量不大的情况下，左转车利用其可插 车间隙通过，其允许通过的车辆数视对向直行车可能提供的 可插车间隙数。如每周期可通过n2辆、n2按下列方法确定， 根据实测左转车穿越直行车所需的可插车间隙为8s左右。直 行车头时距约为3.5~4s，故可插车的间隙约为直行车车头时 距的2倍，则每个周期可能通过的左转车辆n2最多等于一条 直行车道一个周期的直行通行能力N直减去每个周期实际到 达的直行车N实并除以2，即

n2  N直  N实 2 （辆 / 周期）

v t绿  2a N直  ti

(3)利用黄灯时间通过 左转车辆至冲突点前排队等候，待黄灯出现，左转车迅速 启动，则每周期可能通过的左转车由下式决定：

n3  t黄  t损 t左 （辆 / 周期）

t损—由于加速而损失的黄灯损失时间； 则总共可通过的左转车流量为：

N左  3600 （n1  n2  n3）（辆 / h） T周

5．直、左混合行驶时一条车道的通行能力（N直左） 对于同一条车道上有直、左混行时，因去向各异相互干 扰，甚至引起停车，因此应乘以适当的折减系数K，由于左 转车通过时间往往大于直行车通过时间，一般约为直行车通 过时间的1.75倍，故应将左转车的所占比例乘以1.75倍，设 n左为左转车辆所占百分率，则

N 直左

3  N 直 1  n左）K （ 4

（辆 / h）

系数K可用0.7～0.9，一般可通过实测确定。

6.直右混行一条车道的通行能力 原理同上，但右转车通过时间一般约为直行车通过时间 的1.5倍，故应将右转车的所占比例乘以1.5倍，设n右为右转 车辆所占百分率，则

N 直右

1  N 直 1  n右）K （ 2

（辆 / h）

整个信号交叉口的通行能力为各个进口的直行、左转、 右转各项通行能力之和。

五、交叉口服务水平

对于平面交叉口，确定服务水平的原理与路段相同，但 作为具体表达的指标则与路段不同。因平交各路口的通行能 力不能作为交叉口的整体通行能力，只能用各路口的V／C 表示各口引道的服务水平。此外，平面交叉口的交通服务水 平要受到交通控制，通过交叉口所需时间、延误时间、停车 时间、停车次数和频率等影响。 信号交叉口的服务水平还研究得不够，建议采用表指标。

例2：已知某交叉口交通设计 如下图，东西干路一个方向有三 个车道，南北支路一个方向上有 一个车道。 T=120s,tg=52s.t0=2.3s,a=0.9。 车种比例大车：小车=2:8，东西 方向左转车比例为15%，右转车 比例为10%，南北方向左转、右 转比例为15%，求交叉口的设计 通行能力。