西安建筑科技交通工程學第二章交通特性ppt課件

1、第二章 交通特性分析,2,目 錄,道路交通三要素特性,1,交通量的基本特性,2,行車速度特性,3,交通密度特性,4,交通流的基本特性及其相互關(guān)系,5,3,2-1 道路交通三要素特性,車,包括駕駛員、行人、乘客及居民。,公路、城市道路、出入口道路及其相關(guān)設(shè)施,包括客車、貨車、非機動車,4,2-1 道路交通三要素特性,在道路交通要素中，駕駛員具有特別重要的作用。,一、駕駛員的交通特性,1.駕駛員的職責和要求,92.7%與駕駛員有關(guān)。,5,2-1 道路交通三要素特性,一、駕駛員的交通特性,2.駕駛員的反應(yīng)操作過程,6,2-1 道路交通三要素特性,一、駕駛員的交通特性,3.駕駛員的生理、心理特性,生理

2、心理特性,(1) 視覺特性,(2) 反應(yīng)特性,(3) 心理和個性,視 力,視 野,色 感,7,2-1 道路交通三要素特性,視力,靜視力：人體靜止時的視力。 動視力：汽車運動過程中駕駛員的視力。 動視力隨速度的增大而迅速降低； 動視力隨年齡的增大而降低。 視力與亮度、色彩等因素有關(guān) 隧道 眩光,8,2-1 道路交通三要素特性,視力,隧 道,隧道照明要求,9,2-1 道路交通三要素特性,視力,高速公路防眩措施,防眩板,綠化,10,2-1 道路交通三要素特性,視野,視野：兩眼注視某一目標，注視點兩側(cè)可以看到的范圍稱為視野。 靜視野：頭不動、眼球不動。 動視野：頭不動、眼球動。 隨著車速增大，駕駛員的

3、視野明顯變窄，注視點隨之遠移，兩側(cè)景物變模糊。,11,2-1 道路交通三要素特性,色感,紅色刺激性強，易見性高，使人產(chǎn)生興奮、警覺-禁止信號； 黃色光亮度最高，反射光強度最大，易喚起人們的注意-警告信號； 綠色光比較柔和,給人以平靜、安全感-通行信號。,指路標志,指示標志,禁止通行 禁止駛?cè)?注意行人,禁止機動 車通行,向左急彎路,12,2-1 道路交通三要素特性,反應(yīng)特性,反應(yīng)是由外界因素的刺激而產(chǎn)生的知覺行為過程。知覺反應(yīng)時間十分重要。,13,2-1 道路交通三要素特性,心理特點和個性特點,動機 素養(yǎng) 注意力 智力 情緒 成熟性 知識性 條件反應(yīng),14,2-1 道路交通三要素特性,人們總是

4、抱著某種目的(如上班、上學、購物、公務(wù)、社交、娛樂等)才去乘車的，為乘車而乘車的旅客幾乎是沒有的。 乘車過程本身意味著時間、體力、金錢的消耗。因此，人們在乘車過程中總是希望省時、省錢、省力，同時希望安全、方便、舒適。,二、乘客的交通特性,1. 乘客的交通需求心理,15,2-1 道路交通三要素特性,橫向力產(chǎn)生的不舒服感。 行車振動強烈，乘客受顛簸之苦。 在山區(qū)道路上或陡邊坡或高填土道路上行車，乘客看不到坡腳，易產(chǎn)生恐懼心理。 乘車時間過長，容易產(chǎn)生煩躁情緒。 每個旅客都有一定的心理空間要求。,二、乘客的交通特性,2. 乘車反應(yīng),16,2-1 道路交通三要素特性,容易引起乘客糾紛，發(fā)生過激行為；

5、使職工過分疲勞，勞動效率降低； 影響家庭和睦； 引起居民對公交服務(wù)系統(tǒng)的不滿； 影響居民對社會生活和公共事業(yè)的態(tài)度，或?qū)φa(chǎn)生不滿。,二、乘客的交通特性,3. 社會影響,17,2-1 道路交通三要素特性,三、行人交通特性,1. 行人交通流特性,18,2-1 道路交通三要素特性,三、行人交通特性,1. 行人交通流特性,19,2-1 道路交通三要素特性,三、行人交通特性,2.行人交通特征及相關(guān)因素,行人交通特征表現(xiàn)在行人的速度、對個人空間的要求、步行時的注意力等方面。 這些與行人的年齡、性別、教養(yǎng)、心境、體質(zhì)及出行目的等因素有關(guān)，也與行人所處的區(qū)域、周圍的環(huán)境、街景、交通狀況等有關(guān)。,20,2-

6、1 道路交通三要素特性,四、車輛交通特性,1. 設(shè)計車輛尺寸,在我國公路工程技術(shù)標準(JTG B012003)和城市道路設(shè)計規(guī)范(CJJ371990)中都規(guī)定了機動車輛外廓尺寸界限。,2. 動力性能,最高車速 加速時間 爬坡能力,21,2-1 道路交通三要素特性,四、車輛交通特性,3.制動性能,制動距離,v-汽車制動開始時的速度；i-道路縱坡坡度，上坡+，下坡- -輪胎與路面之間的附著系數(shù),22,2-1 道路交通三要素特性,四、車輛交通特性,3.制動性能,制動效能的穩(wěn)定性,制動時汽車的方向穩(wěn)定性,連續(xù)長下坡路段上設(shè)置的避險車道,23,2-1 道路交通三要素特性,五、道路交通特性,道路網(wǎng)體系,公

7、路網(wǎng),城市道路網(wǎng),高速公路,一級公路,二級公路,三級公路,四級公路,等外公路,國家公路,省公路,縣公路,鄉(xiāng)公路,專用公路,快速路,主干路,次干路,支 路,技術(shù)等級,行政等級,24,2-1 道路交通三要素特性,五、道路交通特性,道路服務(wù)性能,量,質(zhì),形,道路建設(shè)數(shù)量是否充分,道路結(jié)構(gòu)能否保證安全,路網(wǎng)布局、道路線形是否合理,25,2-1 道路交通三要素特性,路網(wǎng)密度,一個區(qū)域的路網(wǎng)密度等于該區(qū)域內(nèi)道路總長比該區(qū)域的總面積。一般地講，路網(wǎng)密度越高，路網(wǎng)總的容量、服務(wù)能力越大。但這不是絕對的。,建設(shè)成本,運輸費用,26,2-1 道路交通三要素特性,道路網(wǎng)布局,典型城市道路網(wǎng)布局及其性能,典型公路網(wǎng)布

8、局形式及其性能,27,2-1 道路交通三要素特性,巴黎,28,2-1 道路交通三要素特性,莫斯科,29,目 錄,道路交通三要素特性,1,交通量的基本特性,2,行車速度特性,3,交通密度特性,4,交通流的基本特性及其相互關(guān)系,5,30,2-2 交通量的基本特性,交通量是指在選定時間段內(nèi)，通過道路某一地點、某一斷面或某一條車道的交通實體數(shù)。,一、交通量的定義,1定義,交通量是一個隨機數(shù)，不同時間、不同地點的交通量都有變化。交通量隨時間和空間而變化的現(xiàn)象，稱之為交通量的時空分布特性。,2特性,1小時、1天、 1月、1年,31,2-2 交通量的基本特性,交通量時刻在變化，在表達方式上通常取某一時間段內(nèi)

9、的平均值作為該時間段的代表交通量。,一、交通量的定義,3表示方法,32,2-2 交通量的基本特性,33,2-2 交通量的基本特性,公路、城市道路的類型或等級。不同等級道路上交通量大小、構(gòu)成差異很大。 道路功能。城市間道路、鄉(xiāng)村道路、旅游公路，城市內(nèi)道路、通過性道路、生活性道路、商業(yè)性道路、公交或自行車專用道路等交通量特性差異很大。 地區(qū)特征。沿海和內(nèi)地、城市和鄉(xiāng)村、工業(yè)區(qū)與生活區(qū)、市中心區(qū)與郊區(qū)等不同地域，交通量特性也都不同。 時間特征。節(jié)日與平日、周末與周日、白天與夜晚、高峰與平峰，交通量變化也是很大的。,一、交通量的定義,4影響交通量特性的因素,34,2-2 交通量的基本特性,定義：一年內(nèi)

10、各月交通量的變化稱為月變化。 表示： 月變圖 月變化系數(shù)K月,二、交通量的時間分布,1月變化,35,2-2 交通量的基本特性,算例：,二、交通量的時間分布,1月變化,計算AADT 計算MADT 計算K月,36,2-2 交通量的基本特性,定義：交通量的周變化是指一周內(nèi)各天的交通量變化，因此也稱日變化。 表示： 日變圖 日變化系數(shù)K周日,二、交通量的時間分布,2周(日)變化,(%),37,2-2 交通量的基本特性,算例：,二、交通量的時間分布,2周(日)變化,計算AADT 周日平均交通量(WADT) 計算K周日,38,2-2 交通量的基本特性,定義：一天24小時中，每個小時的交通量的不斷變化。 表

11、示： 時變圖 以某一小時或某一時段交通量與全日交通量之比表示交通量的時變規(guī)律。,二、交通量的時間分布,3時變化,39,2-2 交通量的基本特性,二、交通量的時間分布,3時變化,40,2-2 交通量的基本特性,高峰小時交通量 在城市道路上，交通量時變圖一般呈馬鞍形，上下午各有一個高峰，在交通量呈現(xiàn)高峰的那個小時，稱為高峰小時，高峰小時內(nèi)的交通量稱為高峰小時交通量。 高峰小時交通量與全天交通量之比稱為高峰小時流量比(以%表示)。,二、交通量的時間分布,3時變化,41,2-2 交通量的基本特性,擴大高峰小時交通量 一般將高峰小時劃分為5 min 、6min、10min或15min的連續(xù)時段內(nèi)統(tǒng)計交通

12、量，此連續(xù)5、6、10或15min所計交通量中最大的那個時段，就是高峰小時內(nèi)的高峰時段，把高峰時段的交通量擴大為1h的高峰小時交通量稱為擴大的高峰小時交通量。,二、交通量的時間分布,3時變化,42,2-2 交通量的基本特性,擴大高峰小時交通量,二、交通量的時間分布,3時變化,交通量(輛),高峰小時交通量 =304+375+311+287=1277輛/h 擴大高峰小時交通量 =375*(60/15)=1500輛/h,375,375,375,375,304,311,287,43,2-2 交通量的基本特性,高峰小時系數(shù)（PHF） 高峰小時系數(shù)，是指高峰小時交通量與擴大的高峰小時交通量之比。,二、交通

13、量的時間分布,3時變化,注意：高峰小時系數(shù)（PHF）與高峰小時流量比不要混淆。,44,2-2 交通量的基本特性,由于城鄉(xiāng)之間經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)活動、生活水平不平衡，造成城鄉(xiāng)間交通量的顯著差別，一般說來，城市道路的交通量大于農(nóng)村公路的交通量。,三、交通量的空間分布,1. 城鄉(xiāng)分布,由于路網(wǎng)上各路段的等級、功能、所處的區(qū)位不同，在同一時間內(nèi)，路網(wǎng)上各路段的交通量有很大不同。,2. 在路段上的分布,45,2-2 交通量的基本特性,一條道路往返兩個方向的交通量，在很長時間內(nèi)，可能是平衡的，但在某一短時間內(nèi)，如一天中某幾個小時，兩個方向的交通量會有較大的不同。 為了表示這種方向不平衡性，常采用方向分布系數(shù)

14、Kd= 主要行車方向交通量/雙向交通量*100%,三、交通量的空間分布,3. 交通量的方向分布,2-2 交通量的基本特性,3. 交通量的方向分布,46,潮汐車道,47,2-2 交通量的基本特性,多車道道路上，因非機動車的數(shù)量，車輛橫向出入口的數(shù)量的不同，各條車道上交通量的分布也是不等的。在交通量不大的情況下，一般右側(cè)車道的交通量比較大，隨著交通量增大，左側(cè)的比重也增大。,三、交通量的空間分布,4. 交通量在車道上的分布,48,2-2 交通量的基本特性,在高速公路、一級公路上，不允許拖拉機、摩托車、機動三輪車以及低性能汽車等車輛上路，行駛的車輛主要有小汽車、長途汽車、大中小貨車、集裝箱車等。 在

15、接近旅游區(qū)、中心城市的高速公路和機場高速公路上，客車的比例明顯高于貨車，而通往礦區(qū)、制造和加工工業(yè)區(qū)、農(nóng)作物區(qū)、林區(qū)的高速公路上貨車的比例一般要高一些。 公路交通量中客車、公交車、自行車的數(shù)量和比例一般要比城市道路上要小，而貨車和拖拉機交通量的比重要大于城市道路交通量中的比重。,四、交通量的構(gòu)成特性,1公路交通量構(gòu)成的基本特性,49,2-2 交通量的基本特性,城市出入口道路處于城郊結(jié)合部，是公路與城市道路銜接過渡的路段，其交通量構(gòu)成特性兼有城市道路和公路的特性，但又與兩者都不相同，公交車、小客車、自行車比例一般低于城市道路，高于公路。在上班早高峰時段，客流以進城為多，出城為少，在下班晚高峰則正

16、好相反。出入口道路越接近城市，其交通量的構(gòu)成特性越近似于城市道路交通量特性；越接近于鄉(xiāng)村，其交通量構(gòu)成特性則越近似于公路。,四、交通量的構(gòu)成特性,2. 城市出入口道路交通量構(gòu)成基本特性,50,2-2 交通量的基本特性,城市道路交通量的構(gòu)成特性也是比較復(fù)雜的。交通流中通常包括大中小客車、大中小貨車、摩托車、輕騎、助力車、自行車、正三輪、殘疾人專用車、人力三輪車、板車、拖拉機等等。在不同等級和功能的道路上，交通量的構(gòu)成差別是比較大的。例如，城市快速路和交通性主干道上交通量中主要是小客車和出租車，在生活性的干道上，公交車的比例相對要高得多，而在支路上自行車和行人交通量可能占主導地位。在城市中心區(qū)，特

17、別是商業(yè)中心區(qū)的道路中，出租車交通量占有比較大的比例。,四、交通量的構(gòu)成特性,3. 城市道路交通量構(gòu)成基本特性,51,2-2 交通量的基本特性,交通量具有隨時間變化和出現(xiàn)高峰小時的特點； 道路要保證規(guī)劃期內(nèi)滿足絕大多數(shù)小時車流能順利通過，不造成嚴重阻塞；同時避免建成后車流量很低，投資效益不高。 要選擇適當?shù)男r交通量作為設(shè)計小時交通量。根據(jù)美國的研究認為第30位最高小時交通量（30HV）是最合適的。,五、設(shè)計小時交通量,1. 定義與選取,52,2-2 交通量的基本特性,將一年中測得的8760個小時交通量，從大到小按序排列，排在第30位的那個小時交通量。,五、設(shè)計小時交通量,第30位最高小時交通

18、量(30HV),30,8760,第30位最高 小時交通量,小時交通量,53,2-2 交通量的基本特性,第30位小時交通量（30HV）與年平均日交通量（AADT）之比。,五、設(shè)計小時交通量,第30位小時交通量系數(shù)（K30）,設(shè)計小時交通量系數(shù)（K）,設(shè)計小時交通量（DHV）與年平均日交通量（AADT）之比。,54,2-2 交通量的基本特性,對于多車道公路，運用設(shè)計小時交通量可確定車道數(shù)和路幅寬度，通過準確的計算可取得良好的經(jīng)濟效益。 而對于雙車道公路，由于車道數(shù)已定，設(shè)計小時交通量主要用于評價道路服務(wù)水平、使用品質(zhì)等。,五、設(shè)計小時交通量,2. 用途,55,2-2 交通量的基本特性,車道數(shù)和路幅

19、寬度的確定,不考慮方向不均系數(shù) DHV=AADTK n=DHVC單 W=W1n 考慮方向不均系數(shù) DDHV=AADTKKD n=DDHVC單2,56,目 錄,道路交通三要素特性,1,交通量的基本特性,2,行車速度特性,3,交通密度特性,4,交通流的基本特性及其相互關(guān)系,5,57,2-3 行車速度特性,設(shè)行駛距離為L，所需時間為t，則車速可用L/t形式表示。,一、基本定義,1. 地點車速(spot speed),這是車輛通過某一地點時的瞬時車速，因此觀測時L取盡可能短，通常以2025m為宜。 用做道路設(shè)計、交通管制、交通規(guī)劃資料。,58,2-3 行車速度特性,2. 行駛車速(running sp

20、eed),這是從行駛某一區(qū)間所需時間(不包括停車時間)及其區(qū)間距離求得的車速。 用于評價該路段的線形順適性和通行能力分析，也可用于計算道路使用者的成本效益分析。,一、基本定義,59,2-3 行車速度特性,3. 行程車速(overall speed),行程車速又稱區(qū)間車速，是車輛行駛路程與通過該路程所需的總時間(包括停車時間)之比。 行程車速是一項綜合性指標，用以評價道路的通暢程度，估計行車延誤情況。要提高運輸效率歸根結(jié)底是要提高車輛的行程車速。,一、基本定義,60,2-3 行車速度特性,4. 運行車速(operating speed),是指中等技術(shù)水平的駕駛員在良好的氣候條件、實際道路狀況和交

21、通條件下所能保持的安全車速。 用于評價道路通行能力和車輛運行狀況。,一、基本定義,61,2-3 行車速度特性,5. 臨界車速(critical speed),這是指道路達到理論通行能力時的車速，對于選擇道路等級具有重要作用。,一、基本定義,6. 設(shè)計車速(design speed),是指在道路交通與氣候條件良好的情況下僅受道路物理條件限制時所能保持的最大安全車速。 用作道路線形幾何設(shè)計的標準。,62,2-3 行車速度特性,二、行車速度的統(tǒng)計分布特性,累計頻率,車速,63,2-3 行車速度特性,速度頻率分布曲線繪制步驟,將實測數(shù)據(jù)按從小到大排列； 按3-5km/h為一組間隔進行分組； 各組內(nèi)車輛

22、出現(xiàn)次數(shù)為頻數(shù)； 各組內(nèi)車數(shù)與車輛總數(shù)之比為頻率； 將各組車速中值與相應(yīng)頻率匯成曲線即可； 將該圖縱坐標改成累積頻率，則為累積頻率分布圖。,64,2-3 行車速度特性,二、行車速度的統(tǒng)計分布特性,1. 中位車速,也稱50%位車速，是指在該路段上在該速度以下行駛的車輛數(shù)與在該速度以上行駛的車輛數(shù)相等。,2. 85%位車速,在該路段行駛的所有車輛中，有85%的車輛行駛速度在此速度以下，只有15%的車輛行駛速度高于此值。 常以此速度作為某些路段的限制車速。,65,2-3 行車速度特性,二、行車速度的統(tǒng)計分布特性,3. 15%位車速,在該路段行駛的所有車輛中，有15%的車輛行駛速度在此速度以下，有85

23、%的車輛行駛速度高于此值。 在高速公路和快速道路上為了行車安全，減少阻塞排隊現(xiàn)象，要規(guī)定低速限制，因此15%位車速測定是非常重要的。 85%位車速與15%車速之差反映了該路段上的車速波動幅度。,66,2-3 行車速度特性,二、行車速度的統(tǒng)計分布特性,15%,15%位車速,中位車速,85%車速,85%,車速,累計頻率,67,2-3 行車速度特性,三、時間平均車速與區(qū)間平均車速,1. 時間平均車速,在單位時間內(nèi)測得通過道路某斷面各車輛的點車速，這些點速度的算術(shù)平均值，即為該斷面的時間平均車速。,68,2-3 行車速度特性,三、時間平均車速與區(qū)間平均車速,2. 區(qū)間平均車速,在某一特定瞬間，行駛于道

24、路某一特定長度內(nèi)的全部車輛的車速分布的平均值，當觀測長度為一定時，其數(shù)值為地點車速觀測值的調(diào)和平均值。,69,2-3 行車速度特性,三、時間平均車速與區(qū)間平均車速,3. 兩者的區(qū)別,70,習 題,設(shè)有3輛汽車，分別以20、40、60km/h的速度，通過路程長度為10Km的路段，試求時間平均車速和區(qū)間平均車速。,【習題2.1】,解：先求時間平均車速： 再求區(qū)間平均車速：,71,習 題,【習題2.2】,某一小時內(nèi)，測得速度為20km/h的車15輛，速度為50km/h的車5輛，求時間平均車速？,(2) 10km路段內(nèi)，共行駛20輛車，其中15輛速度為20km/h，5輛速度為50km/h，求區(qū)間平均車

25、速？,72,目 錄,道路交通三要素特性,1,交通量的基本特性,2,行車速度特性,3,交通密度特性,4,交通流的基本特性及其相互關(guān)系,5,73,2-4 交通密度特性,一、交通密度定義,某一瞬間內(nèi)單位道路長度上的車輛數(shù)目。 K= N / L（輛/km） 式中，N路段內(nèi)的車輛數(shù)(輛)； L路段長度(km)。 車流密度大小反映一條道路上的交通密集程度。對于同一條道路，可以不考慮車道數(shù)；對于具有不同車道數(shù)的道路，為使車流密度具有可比性，車流密度應(yīng)按單車道來定義。,74,2-4 交通密度特性,二、車頭間距與車頭時距,1. 車頭間距：hd (m/veh),同向行駛的車隊中，相鄰兩輛車車頭之間的距離（或間隔）

26、。,75,2-4 交通密度特性,二、車頭間距與車頭時距,2. 車頭時距：ht(s/veh),同向行駛的車隊中，相鄰兩輛車車頭之間的時間間隔。,t2,t1,t3,ht=t2-t1,ht=t3-t2,76,2-4 交通密度特性,二、車頭間距與車頭時距,3. 幾個基本關(guān)系,hd=1000/K,1km，交通密度為K,K ：交通密度，某一瞬間內(nèi)單位道路長度上的車輛數(shù)目。則，該路段上（1km）車輛數(shù)為K輛，,77,2-4 交通密度特性,二、車頭間距與車頭時距,3. 幾個基本關(guān)系,ht=3600/Q,第Q輛,ht1,1小時內(nèi)通過的車輛數(shù)為Q ，則,第Q-1輛,第1輛,第2輛,ht2,ht(Q-1),ht(Q

27、),78,2-4 交通密度特性,二、車頭間距與車頭時距,3. 幾個基本關(guān)系,hd=(v/3.6) ht,79,習 題,【習題2.3】在市郊一段長24公里的公路上，在起點斷面上6分鐘內(nèi)通過100輛車，車流是均勻連續(xù)的，已知車速為20km/h，求hd， ht，K，Q,解：Q= 100/(6/60)=1000 (輛/h) ， ht=3600/Q=3600/1000=3.6 (s/輛)， hd=(v/3.6)ht=20/3.6*3.6=20 (m/輛) K=1000/ hd=1000/20=50 (輛/km) 如何利用K的定義來求解K值？,80,習 題,【習題2.3】在市郊一段長24公里的公路上，在起點斷面上6分鐘內(nèi)通過100輛車，車流是均勻連續(xù)的，已知車速為20km/h，求hd， ht，K，Q,解：,81,習 題,【習題2.3】在市郊一段長24公里的公路上，在起點斷面上6分鐘內(nèi)通過100輛車，車流是均勻連續(xù)的，已知車速為20km/h，求hd， ht，K，Q,解：,正確的解法：,82,目 錄,道路交通三要素特性,1,交通量的基本特性,2,行車速度特性,3,交通密度特性,4,交通流的基本特性及其相互關(guān)系,5,83,2-5 交通流的基本特性及其相互關(guān)系,一、交通流三參數(shù)基本關(guān)系,Q=vK 式中，Q平均流量