第3章交通流特性

交通工程學(xué)TrafficEngineering1111hangLijun

3.1交通量特性

3.2行車速度特性

3.3車流密度特性

3.4交通流特性及其相互關(guān)系第3章交通流特性1111hangLijun3.1交通量特性第3章交通流特性——交通量一、交通量的定義二、交通量的表達(dá)方式三、交通量的時(shí)間分布特性四、交通量的空間分布特性1111hangLijun一、交通量的定義第3章交通流特性——交通量交通量（Volume）交通量又稱流量，是指單位時(shí)間內(nèi)，通過道路（或道路上某一條車道）指定地點(diǎn)或斷面的車輛數(shù)。流率（Rateofflow）流率是指把在不足1h的時(shí)間段內(nèi)（通常是15min），通過道路（或道路上某一條車道）指定地點(diǎn)或斷面的車輛數(shù)經(jīng)過等效轉(zhuǎn)換得到的單位小時(shí)的車輛數(shù)。1111hangLijun舉例:第3章交通流特性——交通量觀察時(shí)段交通量（輛）流率（輛/h）7:00-7:15107:15-7:301007:30-7:451007:45-8:00107:00-8:0022040400400401111hangLijun二、交通量的表達(dá)方式第3章交通流特性——交通量1．日交通量(輛/d，veh/d)

年平均日交通量（AverageAnnualDayTraffic－AADT）月平均工作日交通量(MonthAverageDayTraffic－MADT)周平均工作日交通量(WeekAverageDayTraffic－WADT)1111hangLijun第3章交通流特性——交通量2．小時(shí)交通量(輛/d，veh/d)高峰小時(shí)交通量：在一天24小時(shí)內(nèi)，具有最高小時(shí)交通量的那一小時(shí)稱為“高峰小時(shí)”。高峰小時(shí)交通量通常是指單向的，要分上行和下行兩個(gè)方向分別統(tǒng)計(jì)。第30位高峰小時(shí)交通量：將一年中8760小時(shí)交通量的觀測(cè)值依大小順序排列，排在第30位的小時(shí)交通量。1111hangLijun第3章交通流特性——交通量設(shè)計(jì)小時(shí)交通量：式中：DHV—設(shè)計(jì)小時(shí)交通量(輛/h)；K—設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)(%)；n—車道數(shù)；C1—每一車道設(shè)計(jì)通行能力(輛/h)；AADT—規(guī)劃年度的年平均日交通量(輛/d)；W—路幅寬度(m)；W1—條車道寬度(m)。1111hangLijun第3章交通流特性——交通量3．高峰小時(shí)系數(shù)PHF高峰小時(shí)系數(shù)是高峰小時(shí)內(nèi)的小時(shí)交通量與最大流率的比值。一般用來(lái)反映高峰小時(shí)內(nèi)交通量變化的不均衡程度，數(shù)值越小意味著交通量變化越大，當(dāng)趨于1時(shí)，表明高峰小時(shí)內(nèi)交通量的變化很小。道路上的短時(shí)間大交通量容易造成交通阻塞。一般來(lái)說(shuō)，PHF值在0.70到0.98之間。1111hangLijun例題：第3章交通流特性——交通量從8點(diǎn)到9點(diǎn)，5分鐘的交通量如下表所示。求PHF(5)和PHF(15)。統(tǒng)計(jì)時(shí)段8:00-8:058:05-8:108:10-8:158:15-8:208:20-8:258:25-8:30交通量118114112111114120統(tǒng)計(jì)時(shí)段8:30-8:358:35-8:408:40-8:458:45-8:508:50-8:558:55-9:00交通量115106104118110107PHF5=(118+114+112+……+107)/[120*(60/5)]=1349/1440=0.94PHF15=(118+114+112+……+107)/[349*(60/15)]=1349/1396=0.971111hangLijun三、交通量在時(shí)間上的變化特性第3章交通流特性——交通量1、交通量的月變化月變系數(shù):月交通量變化圖:1111hangLijun第3章交通流特性——交通量2、交通量的周變化周變系數(shù):周交通量變化圖:1111hangLijun第3章交通流特性——交通量3、交通量的小時(shí)變化4、交通量在一個(gè)小時(shí)內(nèi)的變化1—河北三河2—天津武清3—廣東聯(lián)合

1111hangLijun四、交通量在空間上的變化特性第3章交通流特性——交通量1、方向變化方向不均衡性用方向分布系數(shù)表示:2．車道分布車道交通量影響用折減系數(shù)表示。設(shè)靠近中心線為第1車道，其折減系數(shù)＝1，則依次第二車道＝0.8～0.89，第3車道=0.65～0.78等等。3．城鄉(xiāng)分布1111hangLijun第3章交通流特性——交通量某觀測(cè)站測(cè)得連續(xù)5分鐘時(shí)段交通量統(tǒng)計(jì)如下，求5min和15min的高峰小時(shí)系數(shù)。練習(xí)：統(tǒng)計(jì)時(shí)間7:00-7:057:05-7:107:10-7:157:15-7:207:20-7:257:25-7:307:30-7:357:35-7:40流量9092116115116119158150統(tǒng)計(jì)時(shí)間7:40-7:457:45-7:507:50-7:557:55-8:008:00-8:058:05-8:108:10-8:158:15-8:20流量184176130132119108129133統(tǒng)計(jì)時(shí)間8:20-8:258:25-8:308:30-8:358:35-8:408:40-8:458:45-8:508:50-8:558:55-9:00流量114100951041099995821111hangLijun3.2行車速度特性第3章交通流特性——速度一、幾種速度的定義二、平均速度三、速度分布與百分位車速四、影響車速變化的因素1111hangLijun一、幾種速度的定義第3章交通流特性——速度1、地點(diǎn)速度2、行駛速度3、行程速度4、運(yùn)行速度5、設(shè)計(jì)速度1111hangLijun1．時(shí)間平均車速在特定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)，通過道路某一地點(diǎn)的所有車輛地點(diǎn)速度的算術(shù)平均值。式中：——時(shí)間平均速度；——第輛車的地點(diǎn)速度；——觀測(cè)到的車輛數(shù)二、平均速度第3章交通流特性——速度1111hangLijun2．區(qū)間平均車速某路段的長(zhǎng)度與通過該路段所有車輛的平均行程時(shí)間之比。在數(shù)學(xué)上，區(qū)間平均車速是通過路段所有車輛的行程車速的調(diào)和平均值。

式中：——區(qū)間平均速度；——第輛車行駛距離所用的時(shí)間；——觀測(cè)到的車輛數(shù)——行駛路段的長(zhǎng)度。第3章交通流特性——速度1111hangLijun設(shè)有5輛汽車，行駛速度如下圖所示，通過長(zhǎng)度50米的路段，試求時(shí)間平均速度和區(qū)間平均速度。例題：第3章交通流特性——速度1111hangLijun第3章交通流特性——速度區(qū)間平均車速在數(shù)值上更偏向于速度較低的車輛，這是因?yàn)榈退佘囋谔囟ǖ牡缆烽L(zhǎng)度內(nèi)占據(jù)空間的時(shí)間較長(zhǎng)。區(qū)間平均車速和時(shí)間平均車速之間存在著如下的關(guān)系式中：——區(qū)間平均車速觀測(cè)值的方差；——時(shí)間平均車速觀測(cè)值的方差。1111hangLijun三、速度分布和百分位車速第3章交通流特性——速度速度頻率分布曲線累積頻率分布曲線1111hangLijun第3章交通流特性——速度中位車速：即50%位車速，該車速以下行駛的車輛數(shù)等于在該車速以上的車輛數(shù)時(shí)的車速。當(dāng)速度頻率分布曲線完全對(duì)稱時(shí)，該值等于其算術(shù)平均值。85%位車速：累計(jì)頻率為85%時(shí)相應(yīng)的橫坐標(biāo)值，85%的車輛等于或小于該值。常用作確定最大限速。15%位車速累計(jì)頻率為15%時(shí)相應(yīng)的橫坐標(biāo)值，15%的車輛等于或小于該值。常用作最低限速。1111hangLijun第3章交通流特性——密度一、交通流密度交通量的大小可以反映出道路交通流在數(shù)量方面的特性，但是當(dāng)某段時(shí)間道路某段面的交通量為0時(shí)，卻有兩種可能：道路上沒有車輛行駛；道路上有車輛，車速為0，交通阻塞；對(duì)于第二種情況，交通量就難以表示交通流的實(shí)際情況，為此，提出交通密度的概念。？思考：什么是交通密度？如何表示？有何用途？1111hangLijun第3章交通流特性——密度一、交通流密度交通密度是指在某一瞬間，單位長(zhǎng)度道路上存在的車輛數(shù)。表示在一條車道上車輛的密集程度，又稱車流密度，常以K表示，其單位為veh/km/ln。由定義可得計(jì)算公式為：式中：K——某瞬間的交通流密度；N——車輛數(shù)；L——觀測(cè)路段長(zhǎng)度。1111hangLijun第3章交通流特性——密度一、交通流密度①交通流密度可以直接反映交通需求量。（交通量只能反映通過道路斷面的頻繁程度，但是交通密度可以反映車輛的密集程度）②可以近似地用來(lái)衡量駕駛員操縱車輛的舒適性和靈活性。③交通流密度在研究交通流理論、分析瓶頸交通及高速公路的交通管制和交通事故探測(cè)中均有應(yīng)用。④交通流密度還是劃分服務(wù)水平的依據(jù)。由于交通流密度只能反映車輛數(shù)，不能反映具體占用車道的情況，比如同樣500m的兩車道道路上，一個(gè)有10輛小車，一個(gè)有10輛大車，顯然占用車道的情況不同，所以就引進(jìn)了車道占有率。1111hangLijun第3章交通流特性——密度二、車道占有率1．空間占有率在道路的一定路段上，車輛總長(zhǎng)度與路段總長(zhǎng)度之比稱為空間占有率，通常以百分?jǐn)?shù)表示。式中：——空間占有率；——觀測(cè)路段總長(zhǎng)度；——第i輛車的長(zhǎng)度(m)；——通過該路段的車輛數(shù)。1111hangLijun某路段長(zhǎng)450米，內(nèi)有5輛小汽車（平均車長(zhǎng)5米），9輛大汽車（平均車長(zhǎng)10米）。求空間占有率Rs。例題：第3章交通流特性如果車輛組成改成9輛小汽車，5輛大汽車，則車道占有率為21.1％?？梢?，空間占有率不僅與交通量大小有關(guān)，而且與車輛的交通組成有關(guān)。1111hangLijun第3章交通流特性——密度二、車道占有率2．時(shí)間占有率在道路的任一路段上，車輛通過時(shí)間的累計(jì)值與觀測(cè)總時(shí)間的比值稱為時(shí)間占有率，通常以百分?jǐn)?shù)表示。式中：——空間占有率；——觀測(cè)路段總長(zhǎng)度；——第i輛車的長(zhǎng)度(m)；——通過該路段的車輛數(shù)。1111hangLijun道路某斷面，40s內(nèi)有9輛車通過，其中小汽車4輛，通過時(shí)間平均為0.6s。大汽車5輛，通過時(shí)間平均1.1s，求時(shí)間占有率Rt。例題：第3章交通流特性如果各車車速發(fā)生變化，則其通過時(shí)間也將發(fā)生變化，另外如果車長(zhǎng)發(fā)生變化，則通過時(shí)間也發(fā)生變化?？梢姡瑫r(shí)間占有率不僅與交通量、交通組成有關(guān)，還與其空間平均車速有關(guān)。1111hangLijun第3章交通流特性——微觀參數(shù)1．車頭間距一條車道上前后相鄰車輛之間的距離。用車輛上有代表性的點(diǎn)來(lái)測(cè)量，如前保險(xiǎn)杠或前輪。通常用符號(hào)來(lái)表示。

2．車頭時(shí)距前后兩輛車通過車行道上某一點(diǎn)的時(shí)間差，也是用車輛上有代表性的點(diǎn)來(lái)測(cè)量。通常用符號(hào)來(lái)表示。每對(duì)車的車頭間距和車頭時(shí)距是由差別的，在對(duì)交通流分析時(shí)，我們通常采用平均值，即平均車頭間距和平均車頭時(shí)距。1111hangLijun第3章交通流特性微觀參數(shù)和宏觀參數(shù)的關(guān)系車頭時(shí)距ht(s)

車頭間距hs(m)

1111hangLijun在日常生活和交通管理的實(shí)踐中，會(huì)發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象：當(dāng)?shù)缆飞宪囕v增多，車流密度由小變大時(shí)，駕駛員被迫降低車速，單位時(shí)間通過道路某一點(diǎn)的車輛數(shù)減少。而車流密度由大變小時(shí)，又允許駕駛員以較大的車速行駛，此時(shí)，單位時(shí)間通過道路某一點(diǎn)的車輛數(shù)卻可能增加。上述現(xiàn)象說(shuō)明交通量、密度、車速這三個(gè)參數(shù)之間存在著某種函數(shù)關(guān)系，將表達(dá)交通流特性的三參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系式，叫做交通流模型。第3章交通流特性——連續(xù)流1111hangLijun第3章交通流特性——連續(xù)流格林希爾治模型(GreenShields)1111hangLijun第3章交通流特性——連續(xù)流特征值：自由流速度：一輛車在無(wú)其他車輛干擾的條件下通過某一區(qū)段的最高車速。自由流速度又稱暢行速度。阻塞密度：密度持續(xù)增加使流量趨近于零時(shí)的密度或指停車排隊(duì)的密度。臨界密度：流量逐漸增大，接近或達(dá)到道路通行能力時(shí)的密度。臨界密度又稱最佳密度。臨界速度：流量逐漸增大，接近或達(dá)到道路通行能力時(shí)的速度。最大流量：路段上能夠通行的最大流量。1111hangLiju