1. 高速公路基本路段概述

1）高速公路基本路段的定义

高速公路基本路段是指主线上不受匝道附近车辆汇合、分离及交织运行影响的路段。其位置如图6-3所示，是指驶入匝道与主线连接处上游150 m至下游760 m以外、驶出匝道与主线连接处上游760 m至下游150 m以外，以及表示交织区开始的汇合点上游150 m至表示交织区终端的分离点下游150 m以外的主线路段。

高速公路是多车道公路，和其他多车道公路一样，由于两个方向的交通运行互不干扰，且两个方向在其前进方向上的线形（主要是纵断面线形）不同。因此，两个方向车行道的通行能力和服务水平的分析计算是分别进行的。高速公路基本路段通行能力是针对单向车流单车道而言的。

图6-3　高速公路基本路段示意图

2）高速公路基本路段的理想条件

高速公路通行能力分析的基本思路是先确定理想条件下的通行能力，再按照实际道路、交通条件对理想通行能力进行适当折减，对可能通行能力进行计算。高速公路基本路段的理想条件包括：

（1）3.75 m≤车道宽度≤4.50 m。

（2）侧向净宽≥1.75 m。

（3）车流中全部为小客车。

（4）驾驶员均为熟悉高速公路几何线形，且技术熟练、遵守交通法规者。

2. 高速公路基本路段服务水平

目前，高速公路基本路段的服务水平是根据交通流密度（pcu/km/ln）来划分，该指标也就是高速公路基本路段的效率指标。早期，美国《道路通行能力手册》（Highway Capacity Manual，HCM）是按照速度的大小来划分服务水平，后来发现交通流在相当大的范围内，速度保持不变，也就是说，速度对交通量的变化不敏感，因此，又选择交通流密度作为高速公路基本路段服务水平的效率指标。表6-5所示为美国2000年版HCM所规定的高速公路服务水平标准，以密度、速度、服务流率与V/C作为依据。

表6-5　美国2000年版HCM所规定的高速公路基本路段服务水平标准

注：1）E级服务水平上栏为4车道高速公路指标，下栏为6车道及8车道高速公路指标，F级各栏均为不定值。
2）本表原为英制，1 mile≈1 609.344 m。

我国根据交通密度将服务水平分成四级。各种设计速度的基本路段在理想条件下各级服务水平的平均行程速度、V/C及最大服务交通量（Maximum Service Volume）如表6-6所示。

表6-6　我国高速公路基本路段服务水平分级表

注：1）车速指平均行程速度。
2）V/C是在理想条件下，最大服务交通量与基本通行能力之比，基本通行能力是四级服务水平上半部的最大服务交通量。
3）最大服务交通量指在理想条件下各级服务水平通行的最大交通量（pcu/h/ln）。
4）表示在第四级服务水平下半部，交通处于强制流情况下，V/C及交通量的变化很大而且频繁，但最大不会超过四级服务水平上半部的V/C及最大服务交通量。

3. 高速公路基本路段通行能力分析

就一条具体道路而言，其道路与交通条件如果不能完全处于理想状态，则道路实际所能处理的交通量将少于基本通行能力。以基本通行能力为基础，对理想道路、交通条件不相符的实际道路和交通条件进行修正，从而确定道路达到某种服务水平时的通行能力，即为设计通行能力。

进行通行能力分析之前，首先来了解最大服务交通量和设计通行能力的计算公式。

1）最大服务交通量

对于一、二、三及四级上半段的服务水平，在达到该级服务水平最差时的服务交通量最大，故称最大服务交通量，以MSVi表示。

式中：MSVi——第i级服务水平的最大服务交通量（pcu/h/ln）；

CB——基本通行能力，即理想条件下一条车道所能通行的最大交通量（pcu/h/ln）。设计速度为120 km/h、100 km/h、80 km/h的高速公路基本路段的CB分别为 2 000 pcu/h/ln、1 900 pcu/h/ln和1 800 pcu/h/ln；

（V/C）i——第i级服务水平下，最大服务交通量与基本通行能力的比值。

2）单向车行道的设计通行能力

式中：CD——单向车行道设计通行能力，即在具体条件下，采用i级服务水平时所能通行的最大交通量（辆/h）；

N——单向车行道的车道数；

fW——车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数；

fHV——大型车对通行能力的修正系数；(www.daowen.com)

fP——驾驶员条件对通行能力的修正系数。

将式（6-2）代入得

3）通行能力的影响因素及其修正系数

（1）车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数fW如表6-7所示。

表6-7　车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数fW

注：1）一些高级形式的常见中央分隔带护栏如果已为广大驾驶员所熟悉，且基本上不影响车辆行驶，则可不作为障碍物。
2）两边侧向净宽不足且不相等时，取两侧向净宽的平均值。

（2）大型车对通行能力的修正系数。

式中：PHV——大型车交通量占总交通量的百分比；

EHV——大型车换算成小客车的车辆换算系数，如表6-8所示；特定纵坡上坡路段的EHV值如表6-9和表6-10所示。

表6-8　高速公路、一级公路路段的车辆换算系数EHV

注：1）大型车包括中型及重型载货汽车、拖挂车、单个及通道式大客车。
2）小客车包括吉普车、摩托车、载重量不大于2 t的载货车、不大于12座面包车。

表6-9　特定纵坡上坡路段（122 kg/kW）大型车的车辆换算系数EHV

表6-10　特定纵坡上坡路段（177 kg/kW）大型车的车辆换算系数EHV

当大型车中总质量/千瓦为 122 kg/kW左右及以下的车辆较多，并成为影响设计通行能力的主要因素时，在特定的坡度-坡长范围内，上坡段中大型车换算系数EHV值如表6-9所示。

当大型车中总质量/千瓦为 177 kg/kW左右及以下的车辆较多，并成为影响设计通行能力的主要因素时，在特定的坡度-坡长范围内，上坡段中大型车换算系数EHV值如表6-10所示。

对于一些特定纵坡路段，大型车的车辆换算系数较大，导致当量交通量增大，使该路段成为基本路段上运行质量较差，甚至最差的部分。当特定上坡路段的设计小时交通量超过其同向车行道的设计通行能力时，需要设置爬坡车道；另外，由于纵坡路段在上坡路段和下坡路段的交通特性存在明显的不同，需要对特定纵坡的上坡路段和下坡路段分别进行通行能力和服务水平分析。在特定纵坡路段EHV值的确定在本书不详细介绍，具体内容可参考《交通工程手册》。

（3）驾驶员条件对通行能力的修正系数fP。驾驶员条件指驾驶员的技术熟悉程度、遵守交通法规的程度，在高速公路上尤其是指驾驶员在所研究的高速公路或其相似的路段上的行驶经验及健康状况，fP通常在0.90～1.00取值。

【例6-1】 一四车道高速公路，设计速度为100 km/h，单向高峰小时交通量vP=1 800辆/h，大型车占40%，车道宽3.5 m，侧向净空1.75 m，重丘地形，驾驶员技术熟练、遵守交通法规。试分析其服务水平，问其达到可能通行能力之前还可增加多少交通量？

【解】 为求服务水平要计算V/C：

（1）查表6-7、表6-8得到各个修正系数：fW=0.97，EHV=2.5，fP=1.0。

所以，大型车对通行能力的修正系数：

（2）计算V/C：

（3）该公路服务水平属三级服务水平。

（4）求算达到可能通行能力前还可增加的交通量：

行车道的可能通行能力=CB⋅N ⋅(V /C )⋅fW⋅fHV⋅fP

=2 000×2×1.00×0.97×0.625×1.0

=2 425（辆/h）

达到可能通行能力前还可增加的交通量V：V=2 425-1 800=625（辆/h）。