公路通行能力和服务水平分析与评价包括两个阶段

冠洋

公路，泛指道路，不具有行政职权的属性，包含了我国和城市的道路概念(这也是为什么我国虽然有道路通行能力手册和城市道路通行能力手册，却无法有效发挥作用的原因。我们在很多需要科技能力解决的体制问题上是破的)。

1950年出版的第一版《道路通行能力手册》只有147页，一经出版就被翻译成9种语言并广为传播。此后又多次更新再版，在国际交通界影响很大。它是交通工程师估算道路通行能力和服务水平的工具。它最初的目的是为了解决一个问题:一条路应该修多大？

评价道路运营管理水平离不开道路使用强度的概念。具体评价方法为道路通行能力和道路服务水平。这两个指标都指向交通流的质量和效率(有时间范围的量)。道路基础设施建设完成后，如何提供顺畅、高质量的交通流是交通工程的核心任务，所以“交通工程”更准确的翻译应该是交通流工程，这也是道路运营和交通管理机构的重要任务。道路强度实际上是交通流量的强度。没有这个强度的概念，很多评价未必能反映问题的本质。在我国的交通事故数据中，往往只有万车事故数据，而没有百万车公里带里程的事故数据(也有亿车公里事故数据)，所以不能全面反映道路运行的真实安全水平，如经济不活跃、车辆里程低、事故总量少等，但这并不是道路安全状况的真实反映。在道路通行能力和道路服务水平的建立和使用上，我们的差距是明显的，没有建立起科学有效的长效征收和评价体系。

道路服务水平的基本概念

道路服务水平(LOS)是衡量道路综合服务状况因素的动态系统，包括密度、速度和流量，以及道路使用者对道路(城市道路)的使用感受。这种感觉主要来自于对速度、效率、舒适度等关键指标的感觉(主要基于人均占地面积表示的密度评价)。初始分类的锚定目标是机动车驾驶人的驾驶状态，包括是否需要跟随前车、是否需要降低车速、改变轨迹等。道路服务水平不仅针对机动车，也针对非机动车、行人和公共交通使用者。

道路通行能力是服务水平的重要组成部分和评价因素，是指单位时间内某一特定路段的交通流量。这个交通流可以是机动车、非机动车、行人、公共交通。

因此，道路服务水平和道路通行能力都是为道路运营管理者提供管理政策方向的重要技术工具。只有建立了LOS的概念，人们才能知道道路是否真的“饱和”，是否需要增加道路资源，是否需要提高道路运营管理水平，是否需要改变人们的出行方式和需求。

对于不间断交通流的道路服务水平的评价，最重要的要素是:

密度:单位长度内每条车道的车辆数(一般以当量车为单位；如果是大型车辆，就折算成4、5辆车)。密度越大，车距越近，车辆变道或保持稳定高速的难度越大。在评估高速公路和多车道道路时，密度是一个经常使用的概念。

速度:它反映了司机在路上能开什么样的速度。司机在低流量高速公路上使用的没有干扰的速度称为自由流速度。当驾驶员感觉行驶状态低于自由流速度时，就是延误，当交通流需求接近或超过道路通行能力时，就会出现延误。当评估所有未受干扰的流动道路时，将使用速度的概念。

跟进时间百分比:专门用来衡量双车道公路的指标。体现了自由行操作和旅途的便捷和舒适。具体内容是统计在一次特定的行程中，你必须跟在你前面的车后面的时间的百分比——此时，你前面有一辆车的速度比你自己的低，但你无法超车，被迫跟在后面。

体积容量比(v/c):它反映了交通量与道路容量的比率。率是一个早期的概念，此后不断演变。从直接定义上来说，道路上的车流量不能大于道路通行能力，在我国通常称为道路通行能力。实际上，对流量更准确的表述是需求与容量的比值，即需求与容量(d/c)的比值。如果流量超过1.00，就意味着更多的车要使用道路，这个数量超过了道路所能承受的数量。原因是这样的:我们通常在一段道路上能观察到的，其实只是现有条件下能通过那段道路的车流量，但这个量可能会受到上游瓶颈的影响，一些需求在这个时间段内无法进入这段道路。我们要考虑需求的数量，因为需求的数量反映的是不存在瓶颈时可以观察到的交通流量的数量。如果分析统计不计算这个需求数量，可能会导致预测不准，以后道路使用出现问题。现在我们经常听到交通需求超过道路设计能力。其实很可能是这里的第一个问题。

公路服务水平

服务水平(LOS)分类自1965年版《美国道路通行能力手册》开始使用，用来表示道路交通状况，分为A、B、C、D、E、F六个等级，不同的道路(高速公路、快速路、城市道路)有不同的考虑和依据。对于高速公路的服务水平，主要是对不间断交通流的评价。其数据来源基于车道数、车辆密度、车型、行驶速度、交通量和流量、道路地形、接口数等。总体评价角度如下:

A类，最高速度，驾驶员可以自由流速度行驶，不受干扰；这是优于一般水平的路况，设置之初就考虑了收费高速公路；

B类，接近自由驾驶，但偶尔被打扰；

C级一般接近自由流车速极限(高速公路70英里/小时，约110公里/小时，高速公路一般高于50英里/小时，约80公里/小时)。这个时候车辆密度已经需要注意了；

d、驾驶员的操作已经受到道路上车辆的干扰，车速开始降低；

e、车辆密度已经很不稳定，接近道路的饱和容量。此时明显达不到自由流速度，但车速仍处于可接受的相对较高速度(高速公路上不低于49英里时约80km/h；在普通道路上，如果自由流速度为45 ~ 60英里，则为42 ~ 55英里，即下降不到10%)，速度扰动随时可能出现，但此时交通流密度会明显较高；

F类，交通流会中断，典型原因是事故和车道减少造成的交织流干扰。

上述这些围绕速度的观察，并不是独立考虑的，还要结合一系列对速度会产生影响的路况元素来梳理。表1是美国道路能力手册例举的多车道公路上的服务水平数据，反映出车速与道路能力的辩证关系（E级车速明显降低，但是通过车辆的数量是自由流车速A级的3倍多）。这些围绕速度的观测并不是独立考虑的，还要结合一系列会影响速度的路况元素。表1是美国道路通行能力手册中列出的多车道公路服务水平数据，反映了车速与道路通行能力的辩证关系(E级车速明显降低，但通行车辆数是自由流车速A的3倍以上)。

从上表中的注释可以看出，除了车速、车道数和交通流外，还应考虑道路沿线的路口数、车道宽度、交通流方向、高峰特性、车型和交通特性。没有这些要素的参与，计算出来的流量和速度会太不切实际，不切实际的数据会慢慢被抛弃，这也是为什么我国虽然形式上存在道路服务水平的概念，但实际中基本没有使用。

公路服务水平的评价也有很多种，特别是对于交织路段的专项评价，沿途出入口和交叉口的能力评价等。，其核心是交通流的变化和运行状态。这也是交通工程对策的主要对象。为了经济起见，一般来说，道路的设计参数是基于C级和d级的临界指标。

城市道路服务水平评价体系

城市道路的服务水平评价，要比公路复杂很多，主要包括了对机动车模式服务水平（速度与通过数量），行人模式服务水平（感受与步行空间密度），自行车模式服务水平（交叉口聚集数量），公共交通出行模式服务水平（间距、时间与感受）四大类。城市服务水平的评价比公路复杂得多，主要包括四大类:机动车方式服务水平(速度和通过量)、行人方式服务水平(感觉与行走之间的密度空、自行车方式服务水平(聚集路口数)和公共交通方式服务水平(距离、时间、感觉)。

在城市道路上，路口大多是与高速公路最大的区别。所以在评价LOS的时候，更有必要先建立“点”和“线”的概念。点是指交通节点，交叉口是典型的节点，所以交叉口的面积需要单独评价。线，即两个交点边界之间的部分。此时，道路服务水平需要通过方向、节点和路段进行评价。

围绕节点的评价需求，产生了延误时间和交通流量的统计逻辑。拖延的时间和拖延的次数成为评价的关键。就交叉口而言，人们对使用不同延误的道路有不同的感受，不同延误的车辆、自行车和行人的数量也会不同。再者，在延误的时间内能聚集多少汽车、自行车和人，与上游这些车流的速度、这些车流在运动中的距离以及上游这些车流遇到的干扰因素有关。

所以，与公路能力主要关注路段的速度、密度和流率不同，城市道路里，多了很多对节点延误状态的评价逻辑。表2是美国一般使用的交叉口机动车LOS的评价表。可以看到，大于80秒的延误，是F级，这是超级延误，需要解决。我国不少大城市，信号灯红灯等候时间，超过80秒的比比皆是，这种长时间停顿，是导致路口积压大量电动车和机动车的主要原因，这种超级延误需要解决。因此，与公路通行能力主要关注路段的速度、密度和流量不同，城市道路中节点延误状况的评价逻辑要多得多。表2是美国常用的交叉口机动车LOS评价表。可以看到，大于80秒的延迟为F，属于超级延迟，需要解决。在中国很多大城市，信号灯红灯等待时间处处超过80秒。这种长时间的停顿是路口大量电动车和机动车积压的主要原因，这种超级延误需要解决。

计算道路通行能力，评价道路服务水平，就是将这些要素逐一梳理，有针对性地进行检查，并在日常道路运行管理中不断观察收集相关数据，不断完善数据，最终建立一套实时跟踪交通流状态的评价体系。当LOS中的指标呈现负向趋势时，比如车辆的车流量减缓，密度增加，从C类到D类，就要分析车流量增加，车速降低的原因，如何回到C类，或者让D类的感觉更稳定，更容易接受。从表2中这个路口的延误等级来看，如果道路是按照C级服务水平设计的，那么出现稳定的、均匀的、周期性延误的低速交通流是正常的，并不是所谓的“城市病”。

城市道路机动车模式损耗

美国城市机动车出行服务水平评价主要集中在信号交叉口、双向主动停车交叉口、四向主动停车交叉口、环形交叉口。光控路口也可以理解为立交桥的匝道终点。在这两点之间的路段，如何评价机动车的通行能力，速度、密度、流量都有，这是第一步的LOS。如果待评估的道路有多个点，评估逻辑相同，即增加一个节点位置的延迟时间，测量停止和重新启动的时间。

表3，就是基本的针对机动车的服务水平评价的工作方式。表3是机动车服务水平评价的基本工作模式。

有了实际速度和自由流速基数，就有了比较的条件，表4就是用实际速度与自由流基数比，根据百分数，得出的机动车服务水平的分级。有了实际速度和免费流量基数，就有了对比的条件。表4是基于实际速度与自由流基数之比的百分比的机动车服务水平分类。

如表4所示，当车速小于等于自由流车速基数的30%时，表示交通流已经中断，为F级，如果一条道路的自由流车速为70km，或者限速本身为70km，平均车速只有21km，则已经为F级。也说明了最大限度地减少这条路上的各种延误，尤其是信号灯的延误，可以使这条路的平均车速达到35km，这是一个理想的设计能力，达到C级。表4中注释所反映的服务水平是用流量率来表示的，即比较路段上直行交通流的数量与该路段下游路口到达交通流的数量(即单位时间内有多少要通过的车可以到达下一个路口)。当这里的车流量超过下游到达路口的车数时，说明流量率大于1，这个路段就是F级，这个逻辑也说明在一个走廊的上游扩大道路资源来解决拥堵是完全错误的，可能会因为下游的瓶颈或者路口延误而导致F级设计。

表5和表6，反映的都是四车道、六车道、八车道的城市快速路日道路能力（单位是1000辆车/日），分平坦和起伏两种路况。其针对的范围是关键路段的服务水平。所以对一条交通走廊的评价，都要按照关键路段的统计原则做一致性调整。其中，K值是指每天发生在高峰的交通流占比，D值是指高峰方向的交通流的占比。表5中，双向双车道（四车道快速路），道路能力在C级的平坦道路上，即使全天有11%交通需求是集中在高峰出行，也可以达到42300辆标准小汽车的数量，到E级，可以高达 60900辆。这个数据还需要考虑的要素有，5%的大货车通行，0公交车，高峰小时因子0.95，平均每英里有0.2个匝道接口，3.6米的车道宽度，1.8米的路肩净区。数据不代表特殊路段情况，其中的大货车和公交车，都可以转换为标准小汽车当量来测算出来具体数量。另外一个要素是驾驶人的组成，城市快速路一般会考虑为1.0，假设驾驶人都熟悉道路，如果有不熟悉道路的驾驶人成份，会依据具体驾驶人的知识等情况，在0.85到1.0之间取舍。这些考虑因子，都是计算流量公式时使用的，这里只做概念介绍，以了解道路能力要考虑的因素。表5和表6均反映了四车道、六车道和八车道城市快速路的日通行能力(单位为1000辆/天)，可分为平坦和起伏路况。针对重点路段的服务水平。因此，对交通走廊的评估应根据关键路段的统计原则进行一致的调整。其中，K值是指每天高峰发生的车流量比例，D值是指高峰方向的车流量比例。在表5中，双向两车道高速公路(四车道高速公路)的道路容量为C类平坦道路，即使11%的交通需求集中在全天的高峰出行，也可以达到42300辆标准车的数量，可以达到60900辆e类车的数量。该数据中需要考虑的其他因素有:5%的大货车通过，0辆公交车，0.95高峰小时系数，平均每英里0.2个匝道接口，3.6m车道宽度和1数据不代表特殊路段的情况，其中大货车和大客车可以换算成标准车当量来计算具体数量。另一个因素是司机的构成。城市快速路一般认为是1.0，假设司机熟悉道路。如果有对道路不熟悉的司机，会根据具体司机的知识在0.85-1.0之间选择。这些考虑因素都用于计算流量公式。这里只介绍概念来理解道路通行能力要考虑的因素。

在道路之上，不可能不出现事故或车辆故障阻塞车道等情况。这时道路能力会严重下降。计算和统计事故对道路能力的影响，也是一个重要内容。在这方面，首先要考虑阻塞车道时间，美国的一份研究报告显示，事故的平均延误时间在37分左右，有一半的交通事故会在30分钟内撤离现场，有82%的事故会在1个小时里撤离。表6反映的是当某种突发事件情况导致一条或多条车道被阻滞时，对道路能力的影响率。在路上，不可能没有事故或者车辆故障堵塞车道。这时候道路通行能力会严重降低。而计算事故对道路通行能力的影响也是一个重要的内容。这方面首先要考虑堵车道的时间。美国一份研究报告显示，事故平均延误时间约为37分钟，一半的交通事故会在30分钟内撤离现场，82%的事故会在1小时内撤离。表6反映了一条或多条车道因紧急情况而受阻时对道路通行能力的影响率。

从表6可以看出，如果是单向三车道，两车道都堵，那么道路通行能力只有17%。如果一个方向有两条车道，一条车道被堵，道路通行能力下降65%，只剩下35%。据此，我们可以想象我国城市道路频繁变道，以及由此带来的减速。我们也可以想象一下，上游增加一条车道，下游没有相应数量的车道(相当于堵了一条车道)所导致的道路通行能力的降低。有时候，我们的道路实际上是被错误的防止交通堵塞的措施堵塞的！特别是当不考虑道路流量变化的连续性时，盲目增加交叉口宽度会导致越来越多的拥堵...在多车道情况下，要尽量减少转弯车辆对直行交通的干扰，尽量减少变道行为。这些做法比增加车道数更有效。

在城市道路上，不仅仅是机动车的服务水平问题，还有行人和自行车的服务水平问题，在这方面，要考虑的因素就更多了，比如行人的人均步行空间、行人的行走条件满意度，自行车的平均空间、速度、满意度等等，也都是密度、速度和流率的问题，因为篇幅原因，这里就不一一介绍了。在城市道路上，不仅是机动车的服务水平，还有行人和自行车的服务水平。这方面需要考虑的因素更多，比如行人的平均步行时间空、行人步行条件的满意度、自行车的平均步行时间空、速度、满意度等。，都是密度，速度，流量的问题。因为空间的原因

总之，“达到道路设计容量”、“超过设计容量”、“车辆饱和”、“路网密集、道路狭窄”、“城市病”、“密度过高”等表述，不应该作为交通专业人士和交通规划者分析解决拥堵问题的惯用语，因为这些表述过于笼统，无助于找到问题的关键，甚至可能误导我们治理措施的方向。整个行业需要用更准确的数据，更专业的角度来分析问题，寻找答案。