交通流理論基礎(chǔ)知識(shí)

1、交通流理論基礎(chǔ)知識(shí)第1頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日一、交通流基本概念 第2頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日交通流：某一時(shí)段內(nèi)，連續(xù)通過(guò)道路某一斷面的車(chē)輛或行人的統(tǒng)稱(chēng)。交通基本參數(shù)：交通量、速度、交通密度。 Traffic Flow第3頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日交通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)道路某一斷面的車(chē)輛數(shù)或行人數(shù)。按交通組成：機(jī)動(dòng)車(chē)交通量、非機(jī)動(dòng)車(chē)交通量。折算交通量：將不同車(chē)型的交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)車(chē)型交通量。 車(chē)型出租/小客（貨）中客公交/大客（貨）自行車(chē)摩托車(chē)（其它）車(chē)型換算系數(shù)11.520.20.5機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)型換算系

2、數(shù) 第4頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日ADT（平均交通量）AADT（年平均日交通量）MADT（月平均日交通量）WADT（周平均日交通量） 交通量第5頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日第30位小時(shí)交通量 （30HV）第30小時(shí)系數(shù)K=30HV/AADT 設(shè)計(jì)小時(shí)交通量（DHV） 交通量第6頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日時(shí)變?nèi)兆冊(cè)伦兡曜?某市五一路客車(chē)流量時(shí)變圖交通量的時(shí)間變化規(guī)律第7頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日路段分布車(chē)道分布方向分布交通量的空間變化規(guī)律車(chē)道序號(hào)12345310.800.890.

3、650.750.500.650.400.50交通量方向不均勻系數(shù)= 車(chē)道序修正系數(shù) 第8頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日車(chē)速 地點(diǎn)車(chē)速、行駛車(chē)速、區(qū)間車(chē)速、臨界車(chē)速 設(shè)計(jì)車(chē)速：具有平均駕駛水平的駕駛員在天氣良好、低交通密度時(shí)能 維持的最高安全速度，作為道路幾何線(xiàn)形設(shè)計(jì)依據(jù)的車(chē)速。 第9頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日交通密度交通密度（K）：某一瞬間，單位長(zhǎng)度內(nèi)一個(gè)車(chē)道一個(gè)方向或 全部車(chē)道上的車(chē)輛數(shù)。 車(chē)頭間距（hd）：同向連續(xù)行駛的兩車(chē)車(chē)頭之間間隔的距離 。車(chē)頭時(shí)距（ht）：同向連續(xù)行駛的兩車(chē)車(chē)頭之間間隔的時(shí)間 。第10頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，

4、5月20日，9點(diǎn)12分，星期日交通量、車(chē)速、交通密度三者關(guān)系密度很小：自由車(chē)速，交通量??；最佳密度：臨界車(chē)速，交通量最大；阻塞密度：Q=V=0 Q=KV第11頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日二、道路通行能力與服務(wù)水平第12頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日道路通行能力基本通行能力：理想的道路與交通條件可能通行能力：通常的道路與交通條件設(shè)計(jì)通行能力：考慮不同的服務(wù)水平定義：道路在一定條件下單位時(shí)間內(nèi)所能通過(guò)車(chē)輛的極限數(shù)。第13頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日服務(wù)水平服務(wù)水平：道路使用者從道路狀況、交通條件等方面可能得到 的服務(wù)

5、，不同的服務(wù)水平對(duì)應(yīng)不同的服務(wù)交通量 。服務(wù)水平分級(jí)：行車(chē)速度、行車(chē)安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性。 各國(guó)劃分不一。第14頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日美國(guó)第15頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日可能通行能力通行能力計(jì)算ti平均車(chē)頭時(shí)距（根據(jù)v查表）；交叉口平面交叉口修正系數(shù)設(shè)計(jì)通行能力：道路分類(lèi)快速路主干路次干路支路c0.750.800.850.90道路分類(lèi)系數(shù)c第16頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日城市道路路段及交叉口服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)水平ABCDEFV/C1.0交通影響評(píng)價(jià)時(shí)，負(fù)荷度（V/C）處于B級(jí)或C級(jí)水平，說(shuō)明交通影

6、響區(qū)路段及交叉口對(duì)其項(xiàng)目開(kāi)發(fā)所產(chǎn)生的交通有一定的承受能力。 第17頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日三、交通量、車(chē)速及交通密度調(diào)查第18頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日交通量調(diào)查時(shí)間春秋季節(jié)，周二到周四24小時(shí)（晝間12或16小時(shí)）高峰小時(shí)（早高峰、晚高峰）第19頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日交通量調(diào)查地點(diǎn)第20頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日交通量調(diào)查方法路旁測(cè)記法 人工計(jì)數(shù)、自動(dòng)計(jì)測(cè)法流動(dòng)車(chē)測(cè)定法光電式計(jì)數(shù)器第21頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日交通量調(diào)查資料整理匯總表柱

7、狀圖（直方圖）第22頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日流向分布圖第23頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日交通流量分布圖第24頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日車(chē)速調(diào)查人工量測(cè)法測(cè)速雷達(dá)儀測(cè)速雷達(dá)槍 地點(diǎn)車(chē)速 區(qū)間車(chē)速（行駛車(chē)速）汽車(chē)牌照法、流動(dòng)車(chē)測(cè)定法第25頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日四、交通流理論第26頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日研究方法概率論方法交通跟馳理論流體力學(xué)方法第27頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日概率論方法離散型分布（泊松分布）泊松分布

8、通過(guò)道路某一點(diǎn)的車(chē)輛數(shù)常服從泊松分布。x時(shí)間段t內(nèi)通過(guò)的車(chē)輛數(shù)p（x）時(shí)間段t內(nèi)通過(guò)x輛車(chē)的概率m時(shí)間段t內(nèi)通過(guò)車(chē)輛數(shù)的平均值。第28頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日例1某一信號(hào)燈控制的交叉口，其東西方向的綠燈時(shí)間長(zhǎng)為60秒，該方向的交通量為360veh/h，南北方向的交通量為100veh/h。求設(shè)計(jì)上具有95%置信度的東西方向道路在每個(gè)綠燈時(shí)間能通過(guò)的車(chē)輛數(shù)以及在南北方向道路上紅燈期間受阻的車(chē)輛數(shù)。第29頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日例2某路段，交通流量為360輛h，車(chē)輛到達(dá)符合泊松分布。求在 1s、2s、3s時(shí)間內(nèi)無(wú)車(chē)的概率。第30頁(yè)，共4

9、7頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日例3有60輛車(chē)隨意分布在5km長(zhǎng)的道路上，對(duì)其中任意500m長(zhǎng)的一段，試求有4輛車(chē)的概率、大于4輛車(chē)的概率。第31頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日概率論方法離散型分布（二項(xiàng)式分布）二項(xiàng)式分布：可用以預(yù)測(cè)違反交通規(guī)則的車(chē)輛數(shù)，在交叉口可能的轉(zhuǎn)彎車(chē)輛數(shù)以及在路段上行駛速度超限的車(chē)輛數(shù)等。n試驗(yàn)次數(shù)；x成功次數(shù)；p在任何給定的試驗(yàn)中成功的概率；q在任何給定的試驗(yàn)中失敗的概率。第32頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日例4在某紅綠燈交叉口上，據(jù)統(tǒng)計(jì)有25%的騎自行車(chē)者不遵守交通規(guī)則，當(dāng)隨機(jī)抽取5位騎自行車(chē)者時(shí)可

10、能2位不遵守交通規(guī)則的概率是多少？第33頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日例5一交叉口，設(shè)置了專(zhuān)供左轉(zhuǎn)的信號(hào)燈，經(jīng)研究指出：來(lái)車(chē)符合二項(xiàng)分布，每一周期內(nèi)平均到達(dá)20輛車(chē)，有25%的車(chē)輛左轉(zhuǎn)，求： （1）到達(dá)三輛車(chē)中有一輛左轉(zhuǎn)車(chē)的概率； （2）某一周期中無(wú)左轉(zhuǎn)車(chē)的概率。第34頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日概率論方法連續(xù)型分布（1）負(fù)指數(shù)分布：常用于研究交通流中的車(chē)頭時(shí)距等。相繼發(fā)生事件的時(shí)間間隔ht的概率相繼發(fā)生事件的時(shí)間間隔ht的概率第35頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日例6：在Q=400（veh/h）的車(chē)流量時(shí)，等于或大

11、于9s的車(chē)頭時(shí)距的概率是多少？第36頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日概率論方法連續(xù)型分布（2）移位的負(fù)指數(shù)分布：考慮前后兩車(chē)頭間的極限車(chē)頭時(shí)距。C車(chē)頭間最小間隔（11.5s）；T平均車(chē)頭間隔（s）。第37頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日例7在一處不設(shè)信號(hào)燈管制的交叉口，次要道路上的車(chē)輛為能橫穿主要道路上的車(chē)流，需要主要道路上的車(chē)流中出現(xiàn)大于或等于6s的車(chē)頭時(shí)距，如果主要道路上的流量為1200（veh/h），問(wèn)車(chē)頭時(shí)距大于或等于6s的概率為多少？如果考慮最小間隔長(zhǎng)度C為1.0s，則大于或等于6s的概率為多少？第38頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20

12、日，9點(diǎn)12分，星期日交通流排隊(duì)理論排隊(duì)論：以概率論為基礎(chǔ)。排隊(duì)：?jiǎn)沃傅却?wù)的車(chē)輛。排隊(duì)系統(tǒng)：包括等待服務(wù)與 正在接受服務(wù)的車(chē)輛。收費(fèi)站車(chē)輛排隊(duì)第39頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日單通道排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)（M/M/1）顧客平均到達(dá)率：系統(tǒng)的服務(wù)率：交通強(qiáng)度（利用系數(shù)）= / 。確保單通道排隊(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定的條件： 1（ ） 第40頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日多通道排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)（M/M/N）單路排隊(duì)多通道服務(wù)多路排隊(duì)多通道服務(wù)（轉(zhuǎn)化為M/M/1系統(tǒng)） ：各通道的平均值。排隊(duì)方式：確保系統(tǒng)穩(wěn)定的條件：第41頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分

13、，星期日服務(wù)方式比較N相同時(shí)，單路排隊(duì)優(yōu)于多路排隊(duì)，系統(tǒng)疏散快。單路排隊(duì)多通道服務(wù)多路排隊(duì)多通道服務(wù)系統(tǒng)中車(chē)輛數(shù)6.65.0平均排隊(duì)長(zhǎng)度34.17系統(tǒng)中消耗時(shí)間10.030.0平均排隊(duì)時(shí)間5.025.0服務(wù)方式服務(wù)指標(biāo)第42頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日跟馳理論制約性延遲性傳遞性 車(chē)輛跟弛特性：第43頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日流體力學(xué)模擬理論車(chē)流波動(dòng)理論適用范圍：分析瓶徑路段的車(chē)輛擁擠問(wèn)題。第44頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日作業(yè)（一）：在長(zhǎng)為8km的路段上隨意分布著80輛汽車(chē)。試求：任意1km路段 沒(méi)有車(chē)的概率； 有5輛車(chē)的概率； 大于5輛車(chē)的概率。第45頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期日作業(yè)（二）：某交叉口信號(hào)周期長(zhǎng)為90s，某相應(yīng)的有效綠燈時(shí)間為45s，在有效綠燈時(shí)間內(nèi)排隊(duì)車(chē)輛以1200輛/h的流量通過(guò)交叉口。假設(shè)信號(hào)交叉口上游車(chē)輛到達(dá)率為400輛/h，服從泊松分布。求： （1）一個(gè)周期內(nèi)到達(dá)車(chē)輛不