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交通流理论第三章交通流理论第一节概述第二节交通量和流率第三节速度第四节交通流密度第五节车头间距和车头时距第六节连续流特性第七节间断流特性第一节概述一交通流定义:把在道路上通行的人流和车流统称为交通流,一般在交通工程学中所讨论的交通流主要指车流。二交通流的分类:按交通设施对交通流的影响分:非间断交通流和间断交通流;按交通流中的成分分:机动车流、非机动车流、混合交通流;按交通流的交汇形式分:交叉、合流、分流、交织流;按交通流内部的运行条件及其对驾驶员和乘客产生的感受分:自由流、稳定流、不稳定流、强制流。1宏观参数:用于描述交通流的整体特性,包括交通量或流率、速度、交通流密度。2微观参数:用于描述交通流中彼此相关的车辆之间的运行特性,包括车头时距、车头间距。三交通流的参数第二节交通量和流率一交通量和流率1交通量:在单位时间内,通过道路(或道路上某一条车道)指定地点或断面的车辆数。2流率:只把在不足1h的时间段内(通常是15min),通过道路(或道路上某一条车道)指定地点或断面的车辆数经过等效转换得到的单位小时的车辆数。二者的区别:交通量是通过实际观测或者通过预测得到的值;流率则是通过对不足1h的交通量的等效转换后得到等效值观察时段交通量流率7:00—7:1510407:15—7:301004007:30—7:451004007:45—8:0010407:00—8:002201日交通量(1)年平均日交通量(AnnualAverageDayTraffic,AADT)一年中,在指定地点的平均每日交通量。36511365iiAADTQiQ某天通过指定地点的车辆数二交通量的表达方式(2)年平均工作日交通量(AverageAnnualWeekdayTraffic,AAWT)在全年所有的工作日内,在指定地点的平均每日交通量(3)平均工作日交通量在少于一年的某个时间段内,在指定地点的平均每日交通量(4)平均日交通量(ADT)月平均日交通量(MADT)11niiADTQnMADT一个月的日交通量之和本月的天数周平均日交通量(WADT)7117iiWADTQ(1)高峰小时交通量一天中,具有最高小时交通量的那一小时称为“高峰小时”。高峰小时交通量通常是指单向的,即上行和下行两个方向的交通量要分别统计。(2)第30位高峰小时交通量将一年中8760h交通量的观测值依大小顺序排列,排在第30位的小时交通量称为第30位高峰小时交通量。2小时交通量24030120101119图3—1年度高峰小时交通量排序曲线小时交通量顺序第30位小时交通量769辆/h高峰小时交通量占年平均日交通量的百分比(%)在曲线相对平稳处,曲线的斜度较小,基本代表了一年中大多数高峰小时的交通量,因此,常常把第30位高峰小时交通量作为设计小时交通量,用于道路设施的规划与设计。定义:在道路设施规划设计时,必须考虑到应满足绝大多数最大交通流方向上的高峰小时交通量,但同时,还要避免建成后大多数时间车流量很低造成资源浪费、投资效益低,因此,有必要选择一个适当的小时交通量作为道路规划设计的依据,这就是设计小时交通量。(3)设计小时交通量1交通量的季节、月份变化2交通量的日变化3交通量的小时变化4交通量在12h之内的变化三交通量在时间上的变化把AADT/MADT称为交通量的月变化系数(或称月不均衡系数),以K月表示3651111/365kiiiiAADTKQQMADTk月年平均日交通量月平均日交通量1交通量的季节、月份变化1/M以月份为横坐标,以月变系数的倒数1/M为纵坐标,绘制的一年内路段观测断面上的交通量变化曲线,这种曲线称为月交通量变化图1月6月12月0.80.91.001.1图3—2月交通量变化图北京宣武门大街107国道长沙回龙铺站2月4月11月交通量在一周内每天是不同的,对城市道路而言一般工作日变化不大,节假日交通量减少。交通量在每周的日变化以周变系数D表示:()D=AADT年平均日交通量全年某周内各天的平均日交通量(ADT)2交通量的日变化0.800.901.001.10一二三四五六日图3—3周交通量变化图以每周的各日为横坐标,周变系数l/D为纵坐标绘制的曲线称为周交通量变化图1交通需求最复杂的变化是以小时为单位的变化。实际上交通设施的设计、运营、控制都是以考虑高峰小时交通量为前提的;2对于不同的地点来说,高峰小时的发生时间可能是不同的。但是在同一地点,高峰小时是有其持定规律的:尽管高峰小时内,交通量有或多或少的变化,但高峰小时却每天都几乎发生在同一时间段;3对于一个给定的地点,高峰小时的发生时间基本上可以确定,但交通量大小却随日期、季节的不同而不同。3交通量的小时变化交通量不但随手节、日期和小时而变化,而且在1h之内也发生变化4交通量在Ih之内的变化1方向分布一条道路往返两个方向的交通量,在较长时间内大体上是接近的。但在某一特定的时间内,如一年中某个季节、一月中某几天、一天中某个时刻,都可能有一个方向上的交通量大于另一个方向上的交通量;四交通量在空间上的分布一般来说,交通量的高峰方向在早高峰和晚高峰是相反的,如连接城乡的公路早上大量是进城的交通量,晚上大量是出城的交通量;春节前大量客流由城回乡,春节后又由乡返回城市;又如连接工矿区与住宅区道路,早晚上下班客流方向明显不同;旅游公路因季节影响都会有方向性不均衡流向。四交通量在空间上的分布方向不均衡性用方向分布系数表示:100%DK主要行车方向交通量双向行车的总交通量DK方向性分布是交通量的一个重要特性,发生在一个方向上的交通量的饱和值必须在两个方向上都能用设施予以满足。当一个方向有多条车道时,各车道上交通量的分布是不同的,它与车道两侧的干扰、慢行车的比例和车辆横向出入口的数量及位置有关,慢车和较重车辆趋向于右侧车道;2车道分布在我国城市道路设计中,分析路段通行能力的影响因素时,认为靠近路中心线的车道受影响小,而靠近路缘石的车道受影响大。其影响用折减系数””表示。设靠近中心线为第1车道,其折减系数=1,则依次第二车道=0.8~0.89,第3车道=0.65~0.78等。条条条条第三节速度一几种速度的定义1点速度:车辆通过道路特定地点的瞬时速度。日常生活中讲到的车速(如:汽车车速表指示的速度、交通标志牌上限制的速度等)多指点速度,点速度在道路规划设计、交通管理和交通工程设施设计的过程中均有应用。2行程速度和行程时间定义:行程时间是指车辆驶过道路某一路段所需的总时间,包括行驶时间和延误时间;行程速度是指路段长度除以通过该路段的行程时间;行程速度又称综合行程速度或区间速度,行程速度具有综合性的特点,对于全面评价一个区域内或沿一条选定路线的交通流动状态是十分有用的;行程速度是反映运输效率的直接指标.还可以用来评价道路的通畅程度、计算通行能力和估计行车延误的情况。3设计速度设计速度是指在道路交通与气候条件良好的情况下,仅受道路条件限制所能保持的最大安全车速。设计速度是道路线形的几何设计中使用的参考速度。4运行速度运行速度是指在不超过路段设计车速的情况下,车辆在给定交通流中能够达到的最大安全车速。运行速度很难测定。1时间平均车速:指在特定的时间区间内,通过道路某一地点的所有车辆点速度的算术平均值。式中——时间平均速度;vi——第i辆车的点速度;n——观测的车辆数。niitvnv11tv二时间平均速度和区间平均速度2区间平均车速定义:是某路段的长度与通过该路段所有车辆的平均行程时间之比。在数学上.区间平均车速是通过路段所有车辆的行程车速的调和平均值。niisvnv111111sniilvtn式中:———区间平均速度;——第i辆车行驶L距离所用的时间;n——观测到的车辆数;L——行驶路段的长度。svit50mOD6.5m/s10.5m/s16.5m/s11.0m/s14.2m/s图3—5时间平均速度与区间平均速度的比较__11(6.510.516.511.014.2)11.74/42.3/n5ntiivvmskmh__1(50)10.62/38.2/150505050501()56.510.516.511.014.2nsniilvmskmht区间平均车速在数值上更偏向于速度较低的车辆,这是因为低速车在特定的道路长度内占据空间的时间较长。区间平均车速和时间平均车速之间存在着如下的关系(由沃德沼尔提出):ssstvvv2tttsvvv2式中:——时间平均车速观测值的均方差——区间平均车速观测值的均方差2t2s地点车速的观测结果常表现出数据比较分散,用算术平均值难以表征其分布特性。为此,采用速度频率分布曲线和累积频率曲线表示,并从累积频率曲线中选取一些特征值作为描述速度特性的指标。三速度分布和百分位车速描述速度特性的指标1频率最高值与最常见车速定义:频率最高值为观测速度中出现频率最多的那个速度值,此速度称为最常见车速2百分位车速定义:在速度累积频率分布曲线图上,与纵坐标上累加百分数相应的车速称百分位车速。描述速度特性的指标(1)85%位车速它表示所观测到的车辆中,有85%的车辆具有这种速度值或者在这个速度以下,只有15%的车辆速度高于此值。在交通管理上常用此速度作为某些路段的最高车速限制标准。也就是说,超过这种速度行驶时,经常缺乏安全性。在图3—7中,85%位车速是39.0km/h.(2)50%位车速(常称中位车速)它表示在该车速以下行驶的车辆数等于在该车速以上行驶的车辆数,又称为中值速度,当速度频率分布曲线完全对称时,中位速度则与平均点速度相等。图3—7中,50%位车速为32.0km/h;(3)15%位车速它表示在该车速及低于该车速行驶的车辆数占被观测车总数的15%。常用此车速作为观测路段的最低限制车速,认为车速低于该速度时,往往会妨碍交通,导致发生事故的危险;图3—7中,15%位车速为23.5km/h。速度频率%图3—6速度频率分布曲线0102030405010203040速度(km/h)频率最高值最常见车速图3-7累积频率分布曲线17.5km/h23.5km/h7%15%85%50%93%32km/h39km/h47km/h累积频率(%)速度(km/h)102030405060700809010020103040506015%位车速50%位车速85%位车速仅用平均速度值不能充分反映速度分布的分散程度,因此,常需计算速度观测值的标准差以分析了解所测速度值分布在平均值两侧的偏差情况。标准差越大,表示所观测的各速度值偏离平均速度值的偏差越大,这意味着车辆在道路上行驶时选择速度的自由度大。当交通量增多时,自由行驶受到限制,地点车速下降,标准差也逐渐减小。3速度观测值的标准差第四节交通流密度一交通流密度定义:是指在某一瞬间,单位长度道路上存在的车辆数。K=N/L式中:K——某瞬间的交通流密度;N——车辆数;L——观测路段长度。1密度是交通流参数中最重要的参数.因为它直接反映了交通需求量。交通工程中常用交通量作为交通需求量的评价指标,但这个指标不够形象。用密度来表示更为确切,更易于理解。2密度是个瞬间值,它随观测的时刻和观测的路段长度而变化,通常用观测的总计时间内的平均值表示。3交通流密度在研究交通流理论、分析瓶颈交通及高速公路的交通管制和交通事故探测中均有应用;另外,交通流密度还是划分服务水平的依据;密度还可以近似地用来衡量驾驶员操纵车辆的舒适性和灵活性。11naiiRlL1空间占有率在道路的一定路段上,车辆总长度与路段总长度之比称为空间占有率.通常以百分数表示。车流密度只能表示车流的密集程度,而空间占有率则能反映某路段上车队的长度。式中:——空间占有率;L——观测路段总长度;——第i辆车的长度(m);n——通过该路段的车辆数。aRil二车道占有率定义:在道路的任一路段上,车辆通过时间的累计值与观测总时间的比值称为时间占有率,通常以百分数表示。11ntiiRtT——时间占有率;T——观测总时间;——第i辆车通过观测路段所用的时
本文标题:交通工程3讲
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