交通工程學 第2章 交通特性

1第二章交通特性2第二章交通特性■內容介紹一、主要內容2.1人-車-路基本特性2.2交通量特性2.3行車速度特性2.4交通密度特性二、基本要求1．熟悉交通系統(tǒng)三個基本要素的交通特性2．掌握交通流三參數(shù)的基本概念、基本特性三、重點與難點1．駕駛員的交通特性2．交通流三參數(shù)的基本概念與特性3

2.4

交通密度特性

2.3行車速度特性

2.2

交通量特性

2.1

人-車-路基本特性本章主要內容第二章交通特性42.1人-車-路基本特性環(huán)境小汽車、公共汽車、卡車、摩托車、人力車（自行車、三輪車）出行者、規(guī)劃設計和管理者等5一、人的交通特性對人的交通特性的研究是以交通心理學為理論基礎，研究駕駛員及行人在交通環(huán)境中的心理、生理和行為特征。2.1人-車-路基本特性（一）駕駛員(Drivers)的交通特性1．駕駛員的職責和要求

社會責任感、職業(yè)道德、身體素質、心理素養(yǎng)、駕駛技術。2．駕駛員的反應操作過程

感官（接受外界信息）→感覺（大腦）→知覺（判斷）→操作。62.1人-車-路基本特性3．駕駛員的生理、心理特性（1）視覺特性(VisualAcuity)根據統(tǒng)計分析，各種感覺器官給駕駛員提供交通信息數(shù)的比例是：72.1人-車-路基本特性82.1人-車-路基本特性視力與視野92.1人-車-路基本特性（2）反應特性

反應是外界因素的刺激而產生的知覺-行為過程；

知覺--反應時間(PerceptionandReactionTime)是控制汽車行駛性能最重要的因素，如圖2-2。102.1人-車-路基本特性112.1人-車-路基本特性122.1人-車-路基本特性（3）駕駛員的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、條件反應等。4．駕駛疲勞：駕駛員長時間開車發(fā)生疲勞。132.1人-車-路基本特性（二）乘客(Passengers)的交通特性1．乘客的交通需求心理出于某種目的而出行；希望便捷、省時、省力、舒適、安全等。2．乘車反應

道路的條件（平整性、線形等）及車廂環(huán)境（衛(wèi)生、整潔及人文環(huán)境等）會導致乘客的不同反應。3.社會影響糾紛、勞動效率、乘客對公用事業(yè)的不滿等。142.1人-車-路基本特性（三）行人(Pedestrians)的交通特性1．行人交通流特性平均步行速度與平均行人密度之間的一元回歸模型（圖2-3）。2．行人交通特征

行人速度(1.0~1.3m/s)、行人空間(0.9~2.5m2/人)、行人注意力。152.1人-車-路基本特性16二、車輛交通特性對人的交通特性的研究是以交通心理學為理論基礎，研究駕駛員及行人在交通環(huán)境中的心理、生理和行為特征。2.1人-車-路基本特性（一）汽車基本特性1．設計車輛尺寸車輛尺寸與道路設計、交通工程有密切關系。表2－6、表2－7是有關設計規(guī)范對設計車輛外廊尺寸的規(guī)定。二、車輛交通特性

2.1人-車-路基本特性車輛機動車非機動車汽車電車電瓶車摩托車輪式專用機械車拖拉機自行車三輪車畜力車殘疾人機動輪椅車電動自行車車輛的分類182.1人-車-路基本特性192.1人-車-路基本特性（一）汽車基本特性（續(xù)）2．動力性能

常用三方面指標來評定，即：

最高車速Vmax最大爬坡能力加速度或加速時間t指在良好的水平路段上,汽車所能達到的最高行駛車速(Km/h)。原地起步加速時間是指汽車由第I檔起步,以最大的加速度逐步換至高檔后達到某一預定的距離或車速所需要的時間。超車加|速時間大多是用高檔或次高檔由30Km/h,或40km/h,全力加速至某一高速度所需的時間來表示。用汽車滿載時I檔在良好的路面上的最大爬坡度imax(%)表示。3．制動性能主要體現(xiàn)在制動距離或制動減速度上。202.1人-車-路基本特性（二）自行車基本特性2.自行車流交通特性群體性壓縮與膨脹性離散性壓縮與膨脹性并排行駛運行軌跡不易控制

1.基本特性：短程行進穩(wěn)定性動態(tài)平衡動力遞減爬坡性能制動性能

21三、道路交通特性道路的服務性能主要體現(xiàn)在量、質、形三個方面。2.1人-車-路基本特性1．路網密度（量）：①道路網密度、間距與不同等級道路的功能、要求相匹配；②道路網密度、間距與城市不同區(qū)域的性質、人口密度、就業(yè)密度相匹配。路網密度是衡量道路設施數(shù)量的一個基本指標。一個區(qū)域的路網密度等于該區(qū)城內道路總長與該區(qū)域的總面積之比。22三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性2．道路結構（質）1、道路結構（路基、路面、橋涵、隧道、附屬結構）3．道路線形（形）1、道路等級（高速、一級、二級、三級、四級、等外）2、道路線形（平面、縱斷面、橫斷面，視覺分析）4．道路網布局1、公路網布局（三角形、并列形、放射形、樹叉形）2、城市道路網布局（棋盤形、放射形、環(huán)形放射）23三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性24三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性25三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性26三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性27三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性28三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性29一、交通量的定義交通量（volume）是指在單位時間段內，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)。2.2交通量特性注意：按交通類型分，有機動車交通量、非機動車交通量和行人交通量，一般不加說明則指機動車交通量，且指來往兩個方向的車輛數(shù)。交通量是一個隨機數(shù)，不同時間、不同地點的交通量都是變化的。把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。特征：30一、交通量的定義（續(xù)）描述車流量的另一個參數(shù)：流率（hourlyratesofflow）：指把在不足1h的時間段內（如15min），所計算的平均交通量。差別：交通量是通過實際觀測或通過預測得到的值，流率則是通過對不足1h的交通量的等效轉換后得到的等效值。2.2交通量特性我國現(xiàn)行公路工程技術標準中仍采用小時交通量，而不用交通流率。31一、交通量的定義（續(xù)）交通量的表達方式：通常取某一時間段內的平均值作為該時間段的代表交通量。如果以（輛／d）為單位，平均交通量的表達式為：按所取時間段的長度不同，常用的平均交通量有三種：⑴年平均日交通量(AnnualAverageDailyTraffic，AADT)⑵月平均日交通量(MonthAverageDailyTraffic，MADT)⑶周平均日交通量(WeekAverageDailyTraffic)，WADT)2.2交通量特性式中Qi––各規(guī)定時間段內的日交通量（輛／d）；n––各規(guī)定時間段的時間（d）。32一、交通量的定義（續(xù)）2.2交通量特性33二、交通量的時間分布特性2.2交通量特性1、月變化一年內各月交通量的變化。月變系數(shù)：年平均日交通量與月平均日交通量之比，也叫月不均衡系數(shù)。342.2交通量特性1、月變化（續(xù)）352.2交通量特性2、周變化（日變化）一周內各天的交通量變化——也稱日變化。周變系數(shù)：年平均日交通量與某周日的平均交通量之比。某周日的平均日交通量等于全年所有該周日的交通量除以全年該周日的總天數(shù)。若無全年交通量觀測數(shù)據，則：362.2交通量特性3、時變化一天24h中，各個小時內交通量變化特性。用某一小時或某一時段交通量占全日交通量之比表示交通量的時變規(guī)律。372.2交通量特性3、時變化（續(xù)）（1）高峰小時交通量（peak-hourvolume)高峰小時交通量：一天24小時中，流量最大的那個小時的交通量。高峰小時流量比(％)：高峰小時交通量占該天全天交通量之比（2）高峰小時系數(shù)PHF（peak-hourfactor）就是高峰小時交通量與高峰小時內某一時段的交通量擴大為高峰小時的交通量之比。一般t=5min或t=6min或t=10min，最常用t=15min382.2交通量特性3、時變化（續(xù)）392.2交通量特性四、交通量的空間分布特性交通量大小隨空間位置而變化的特性1.城鄉(xiāng)分布：城市內交通量大，郊區(qū)和農村交通量小2.路段上的分布：與路段的功能、等級及區(qū)位有關3.交通量方向分布：方向不平衡性方向分布系數(shù)KD4.交通量在車道上的分布402.2交通量特性四、交通量的空間分布特性（續(xù)）方向上的分布車道上的分布412.2交通量特性四、交通量的空間分布特性（續(xù)）車道上的分布不均衡車道上的分布均衡422.2交通量特性五、交通量的構成特性交通量的構成指交通量中各種交通工具(機動車、非機動車、客車、貨車；公交車、出租車、摩托車等)所占數(shù)量和比重。公路、城市出入口道路、城市道路等處的交通量構成有所不同。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。432.2交通量特性六、設計小時交通量及其應用含義及作用：交通量具有隨時間變化和出現(xiàn)高峰小時的特點，因此，在進行道路設施規(guī)劃設計時，必須考慮這個特點。工程上為了保證道路在規(guī)劃期內滿足絕大多數(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，規(guī)定必須選擇適當?shù)男r交通量作為設計小時交通量。根據美國的研究、認為第30位最高小時交通量作為設計小時交通量是最合適的。442.2交通量特性六、設計小時交通量及其應用（續(xù)）第30位最高小時交通量所謂第30位最高小時交通量就是將一年中測得的8700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。設計小時交通量系數(shù)K：設計小時交通量與年平均日交通量（AADT）之比，研究表明，30位的K30值十分穩(wěn)定，，一般在12％～18％之間。452.2交通量特性六、設計小時交通量及其應用（續(xù)）設計小時交通量的計算（不考慮方向不均衡性）式中：DHV—設計小時交通量（輛/h）；

K—設計小時交通量系數(shù)（%）；

N—車道數(shù);C單

—每一車道設計通行能力（輛/h）；

AADT—規(guī)劃年的年平均日交通輛量（輛/d）；

W—路幅寬度（m）；

W1—一條車道寬度（m）。462.2交通量特性六、設計小時交通量及其應用（續(xù)）設計小時交通量的計算（考慮方向不均衡性）式中：DDHV——單向設計小時交通量；

K—設計小時交通量系數(shù)（%）；

KD—方向不均勻系數(shù)（%）車道數(shù)：472.2交通量特性六、設計小時交通量及其應用（續(xù)）48一、基本定義1．地點車速(Spotspeed):指車輛通過某一地點時的瞬時車速。用作道路設計、交通管制和規(guī)劃資料。2．行駛車速(Runningspeed):指車輛行駛某一區(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。用于評價該路段線形和通行能力分析。3．運行車速(Operatingspeed):指正常情況下的安全車速。用于評價道路通行能力和車輛運行狀況。2.3行車速度特性行車速度既是道路規(guī)劃設計中的一項重要控制指標，又是車輛運營效率的一項評價指標。49一、基本定義（續(xù)）4．行程車速

(Overallspeed)(區(qū)間車速)指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。用以評價道路的通暢程度和估算行車延誤情況。。5．臨界車速

(Criticalspeed)指道路理論通行能力達到最大時的車速。用于選擇道路等級。6．設計車速(Designspeed)指正常條件下的最大安全速度。用作道路線形幾何設計的標準。2.3行車速度特性50二、行車速度的統(tǒng)計分布特性行車速度與交通量一樣，也是一個隨機變量。研究表明，在鄉(xiāng)村公路和高速公路上，車速一般呈正態(tài)分布；在城市道路上，一般呈偏態(tài)分布。對行車速度進行統(tǒng)計分析，一般要借助車速分布直方圖和車速頻率、累計頻率分布曲線進行統(tǒng)計分析。2.3行車速度特性51二、行車速度的統(tǒng)計分布特性（續(xù)）表征車速統(tǒng)計分布特性的特征車速常用以下幾種：1．中位車速中位車速也稱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％位車速表示在該路段行駛的車輛中，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?！咚傧拗疲ǔ鞘械缆罚?。3．15％位車速與速率波動幅度意義同前，在高速公路和快速道路上非常重要?！退傧拗?。速率波動幅度，用車速分布的標準偏差S表示，即：2.3行車速度特性52三、時間平均車速與區(qū)間平均車速1．時間平均車速（“點”車速）(TimeMeanSpeed)在單位時間內測得通過道路某斷面各車輛的地點車速的算術平均值稱為該斷面的時間平均車速。式中：—時間平均車速（km/h）；

—第i輛車的地點車速（km/h）；

n—單位時間內觀測到車輛總數(shù)（輛）。2.3行車速度特性53三、時間平均車速與區(qū)間平均車速（續(xù)）2．區(qū)間平均車速（“線”車速）(SpaceMeanSpeed)指一批車輛通過某一路段時，其行駛距離與各車行駛時間平均值之比。式中：

s—路段長度（km）；

ti—第i輛車的行駛時間（h）；

n—觀測到的車輛數(shù)；

vi—第i輛車行程車速（km/h）。2.3行車速度特性54三、時間平均車速與區(qū)間平均車速（續(xù)）2.3行車速度特性55三、時間平均車速與區(qū)間平均車速（續(xù)）3．兩者之間的關系由時間平均速度可以推算出區(qū)間平均速度：式中：—時間平均速度觀測值的方差。由區(qū)間平均速度同樣可以推算出時間平均速度：式中:—區(qū)間平均速度觀測值的均方差。2.3行車速度特性56一、交通密度1．定義:

交通密度(Density)是指某一瞬間內單位道路長度上的車輛數(shù)，又稱車流密度，用K表示，即：式中：N—路段內的車輛數(shù)(輛);L—路段長度(km)。①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，車流密度應按單車道來定義，單位為：輛/km/車道。②密度隨觀測的時刻和觀測的路段長度而變化。2.4交通密度特性57二、道路占有率由于密度是瞬時值，隨觀測時間和區(qū)間長度而變化，且反映不出車輛長度和速度的關系，尤其是在車輛混合行駛時密度的大小并不能明確表示交通流的狀態(tài)，這就要引入車道占有率的概念表示密度。

車道占有率包括空間占有率和時間占有率兩種。1.空間占有率是指在一定路段上，車輛總長度與路段總長度之比（%），表達式為： 式中：Rs—空間占有率；

S—觀測路段總長度；

si—第i輛車的長度；

n—觀測路段內的車輛數(shù)。2.4交通密度特性58二、道路占有率（續(xù)）空間占有率示意圖

2.4交通密度特性Ss1s2s3s459二、道路占有率（續(xù)）2.時間占有率在道路的任意路段上，車輛通過時間的累計值與觀測總時間