第五章 交通流密度

第5章交通流密度交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院一.交通流密度是指在某一瞬间，单位长度道路（单车道）上存在的车辆数。NKLK：交通流密度；N：车辆数（辆PCU）L：道路路段长度（Km）交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院二.车道占有率1.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。2.时间占有率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。11nsiiRlL11ntiiRtT交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院三、交通流密度调查特征：密度是一个瞬时值，它不仅随时间的变化而变动，也随测定区间的长度而变化。为此，常将瞬时密度用某总计时间内的平均值表示。调查目的：交通密度是描述交通流特性的重要参数之一，在研究划分道路服务水平、分析交通瓶颈状况、制定交通管理与控制政策与措施等方面均有应用，同时也是研究交通流理论的重要基础数据。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院交通密度调查时，首先要确定观测的总时间及测定的区间长度。一般来说如果密度调查的总时间长，则区间宜短；反之，如果总时间短，则区间宜长，两者密切相关。当总时间在5分钟以上时能得到较平顺的密度值。（一）交通流密度调查的准备工作交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院（二）交通流密度调查的方法交通密度调查主要有出入量法和摄影法，后者又分为地面（高处）摄影观测法和航空摄影观测法。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院1.出入量法出入量法是一种通过观测调查，获得道路上两断面之间无出入交通的路段内现有车辆数，从而计算路段交通密度的方法。（1）出入量法基本原理在道路上选择A、B两点间路段为观测路段，如图所示，车流从A点驶向B点。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院假设：在观测开始时刻（t=t0）,观测区间AB内初始车辆数为t时刻内从A处驶入的车辆数为从B处驶出的车辆数为则t时刻AB路内存在的车辆数则，时刻AB区间内的交通密度为：交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院（2）出入量法的分类：试验车法和车牌照法试验车跟随车流运行，在观测开始时刻（t=t0）从A驶向B，到达B的时刻为t1。从t0到t1时刻，通过B处的车辆数为qB。如果试验车在行驶期间没有超越其他车辆，也没有被其他车辆超越，则qB就是t0时刻AB路段内初始车辆数；如果试验车在行驶期间存在超车a和被超车b的现象，则观测时刻（t=t0）AB路段内的初始车辆数为：交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院2.摄影法（1）地面（高处）摄影观测法（2）.航空摄影观测法还有利用卫星遥感图片测量交通密度的方法。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院特点：上述方法均为离线式调查，数据分析处理时间较长、费用昂贵，难以应用于需要实时判断的道路交通管理与控制中。在现代道路交通管理与控制中，交通流密度（上述方法测得的为空间密度）常用测量交通流的时间密度代替，并用车辆观测器实现了快速、实时反映，具体内容建议参考相关的道路交通管理与控制资料。第6章延误交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院1.延误：是指行驶在路段上的车辆由于受到道路环境、交通管理与控制及其他车辆的干扰等因素的影响而损失的时间。一、基本概念交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院2.延误的分类：（1）停车延误：是一辆车通过道路设施的某一部分所用的全部停车时间。（2）行程时间延误：是一辆车通过道路设施的某一部分所用的实际时间与无延误时间的差值。它包括停车延误和慢行延误。（3）固定延误：由交通控制装置引起的延误，与交通量大小及交通干扰无关，主要发生在交叉口处。（4）运行延误：由各种交通组成部分之间相互干扰而引起的延误。（5）排队延误：车辆排队时间与车辆按自由行驶车速驶过排队路段的时间（自由行驶时间）之差。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院1、延误是反映交通流运行效率的指标。2、延误调查的目的：为了确定产生延误的地点、类型和大小，评价道路上交通流的运行效率，在交通阻塞路段找出延误的原因，为制定道路交通设施的改善方案、减少延误提供依据。3、延误调查的意义：通过延误调查可以直接得到车辆行程时间和损失时间的准确数据，这对于评价道路交通设施的服务质量、进行道路交通项目的工程经济分析以及研究交通拥挤程度等方面都具有十分重要的意义。二、交通延误调查交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院本节将重点介绍路段行车延误和交叉口延误的调查方法。1.路段行车延误调查1）跟车法跟车法是指观测人员乘坐测试车沿着待测路段行驶，观测并记录有关行车延误数据的方法。方法：当测试车通过调查路段起点时，观测员启动第一只秒表，记录沿途经过各控制点的时间；当车辆停止或被迫缓行时，观测员启动第二块秒表，量测每次延误持续时间，记录员将此延误持续时间连同延误地点、延误原因等记录下来。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院2）输入输出法这种调查方法的前提是：假设车辆到达和离去属于均匀分布；车辆排队现象存在于某一持续时间的其中一段时间内：如果到达的车辆数大于道路通行能力则开始排队。而当到达的车辆数小于路段的通行能力时，则排队开始消散。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院优点：操作简单，作为分析瓶颈路段行车延误的方法，具有一定的实用价值。缺点：用这种方法调查延误很难得到平均每辆受阻车的延误和受阻车辆占总数的比例，也无法确定产生延误的准确地点和时间，无法识别延误的类型。另外，输入输出法的理论前提是车辆到达和离去均属于均匀分布，这往往和实际情况不相符合。因此，在调查时，统计交通量的时间间隔取值越小，瓶颈路段的长度取值越短，调查精度才能越高。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院下表为某瓶颈路段进行延误调查时，输入输出法的调查结果。已知该路段通行能力为360辆/h。（1）分析车辆延误的情况；（2）计算第300辆车的延误时间。时间到达车辆数（辆）离去车辆数（辆）阻塞情况到达累计离去累计8:00～8:1580808080无阻塞8:15～8:3010018090170阻塞开始8:30～8:4512030090260阻塞8:45～9:009039090350阻塞9:00～9:157046090440阻塞开始消散9:15～9:307053090530阻塞结束交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院在8:00开始的第一个15min内，到达的车辆数小于路段的通行能力，路段上无阻塞。第二个15min内，累计离去的车辆数小于累计到达的车辆数，有10辆车通不过去，因此阻塞开始。8:30～8:45是阻塞高峰，到达车辆数最大。8:45～9:00到达车辆数开始减少，但是累计到达车辆数仍然超过累计离去车辆数，通行能力仍不能满足要求。这45min（8:15～9:00）是排队开始形成、排队长度不断增加直至出现最大长度排队长度的一段时间。9:00以后到达车辆累计数和离去车辆累计数的差距开始缩小，即表明排队开始消散，直至9:30到达车辆累计数等于离去车辆累计数，于是阻塞结束。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院（2）第300辆车是在8:45到达的，此时离开了260辆车，因此它排队位置在300-260=40辆，即排队中第40辆车。由于此路段的通行能力为90辆/15min，因此每辆车通过瓶颈路段的平均时间为15/90min。故第300辆车通过瓶颈路段所需要时间为：15/90x40=6.67min，由此得知第300辆车是在8:45加6.67min即8:51:40时驶出瓶颈路段的。第300辆车的延误时间应为实际行程时间与无阻塞时的自由行驶时间之差，即：6.67-15/90=6.5min。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院2.交叉口延误调查交叉口是道路或路网的控制点，在总行车延误中，交叉口延误占有较高的比例。分类：一类是停车时间法，得到的交叉口延误只包括停车时间，没有计入加速延误和减速延误，分为间断航空摄影法、延误仪测记停车法和点样本法等；第二类方法是行程时间法，测定从交叉口前的某一点至交叉口内或交叉口之后的某一点的行程时间，各车辆的平均行程时间减去这段行程的自由行驶时间就是交叉口的延误。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院第三类方法是点样本法，此方法是由美国加利福尼亚大学伯克利分校于1954年提出的，方法简便，不需要专门仪器，因此各国都在广泛使用。（1）样本容量的计算点样本法调查交叉口延误必须具有足够的样本数，以保证调查的精度。一般可以应用概率论中的二项分布来确定最小样本数：N—最小样本数；p—在交叉口入口引道上停驶车辆的百分率(%)；d—停驶车辆百分率估计值的允许误差，其范围一般为0.01～0.10，通常采用0.05或0.10；交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院一定置信度下的值交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院停驶车辆：经过停车后再通过停车线的车辆。注：在统计停车数时，如果某辆车的停车时间超过一个观测的时间间隔，那么再统计下个时间间隔内的停车数时，依然要把该车统计在内。而在统计停驶车辆数时，该车却只统计一次。因此，对于任意一个指定的时间间隔内，停驶车辆数总小于或等于停车数。特别提示：交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院（2）交叉口延误调查结果分析：总延误=总停车数x观测时间间隔（辆·s）每一停驶车辆的平均延误=总延误/停驶车辆总数（s）交叉口入口引道上每辆车的平均延误=总延误/引道总交通量（s）停驶车辆百分率=停驶车辆总数/引道总交通量x100%停驶车辆百分率的估计误差=交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院例：对交叉口某一引道进行延误调查，观测时间间隔为15s，对引道上100辆车进行初步调查，得知停驶车辆的百分率为48%，实际调查数据如表所示。试计算：（1）确定最小样本容量，容许误差d=0.10；（2）计算延误指标。交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院观测时间在下列时间内停在引道内的车辆数引道交通量+0s+15s+30s+45s停驶车数非停驶车数8:000241016208:01408819188:026612023248:032801018158:040100210208:0518241228218:066014018128:072412416148:08101410028228:09260814308:106012101618小计56527664206214合计248420交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院（1）计算最小样本容量取置信度95%，查得=3.84，（2）计算交叉口延误指标总延误=总停车数x观测时间间隔＝248x15=3720s每一停驶车辆的平均延误=总延误/停驶车辆总数=3720/206=18.1s交叉口入口引道上每辆车的平均延误=总延误/引道总交通量=3720/420=8.9s停驶车辆百分率=停驶车辆总数/引道总交通量x100%=206/420x100%=49%交通工程学聊城大学汽车与交通工程学院停驶车辆百分率的估计误差：＝＝9.8％由于停驶车辆百分率的误差为9.8%，小于容许误差10%，说明这次调查满足精度要求。