交通工程学课件045.

4.5流体模拟理论Prof.Cao4.5流体模拟理论4.5流体模拟理论4.5流体模拟理论一、车流连续方程4.5流体模拟理论二、车流波动理论1.波速公式式中：W——集散波的波速;Ql和Q2——前后两种车流状态的流量;K1和K2——前后两种车流状态的密度。4.5流体模拟理论二、车流波动理论4.5流体模拟理论二、车流波动理论2.停车波3.发车波4.5流体模拟理论二、车流波动理论◆波速：车流中两种不同密度部分的分界面经过一辆辆车向车队后部传播的现象,称为车流的波动。此车流波动沿道路移动的速度称为波速。（大小与方向）◆集散波：从低密度状态向高密度状态转变的分界所体现的车流波称为集结波。从高密度状态向低密度状态转变的分界所体现的车流波称为疏散波，两种不同的车流可统称为集散波。◆波流量：集散波总是从前车向后车传播的,单位时间内集散波所掠过的车辆数称为波流量。通常意义下的流量总是相对于道路的一个固定断面而言,而波流量则是相对于移动的波界面来计算的。4.5流体模拟理论二、车流波动理论4.5流体模拟理论例题讲解例1某条道路上交通量为Q＝1020辆／h，车流密度为17辆／km，行车速度为60km／h，道路有一辆大型平板车以20km／h车速行驶，后面车辆不能超车，被迫跟随大平板车后面行驶，这时道路上交通辆为l200辆／h、车流密度为60辆／km，大平板车在道路行驶持续l／6h离去，试分析道路车辆受阻情况。4.5流体模拟理论例题讲解【解】大平板车后车辆受阻的波动速度为大平板车后车辆以4.19km/h的波动速度向后传递阻障车辆前进，在平板车在道路上持续行驶了1/6h，其影响长度为这段长度道路上的车辆密度为60辆/h，受阻车辆数为)/(19.41760102012002121hkmkkqqVw)(7.06/119.4km辆427.0604.5流体模拟理论例题讲解大平板车离去道路，后面受阻车辆开始消散逐渐恢复原有交通量行驶的状况。消散时间为道路上车辆总的受阻时间为：)(233.01020120042ht)(4.0233.061httT4.5流体模拟理论例题讲解ssKK,1KK,jfsKKVVV例2信号交叉口某进口道上的车流服从V-K半线性分布模型：。及排队总车辆数下的饱和绿灯时间）排队能消散尽的条件（）最大排队车辆数（分必要条件；排队车辆能消散尽的充）如果绿灯时间充分，（的消散波的波速）排队车辆起动而形成（的条件下，求：及红灯时间辆到达流量辆辆。试在该车流模型的最大流量等于为阻塞密度，饱和流量为常数，且NgNsrhQhkmVkmKkmKQKKKVKVKsstartfsjjjsfjss4;32;136/918,/72,/60,/100S,5.0,,,maxmax4.5流体模拟理论例题讲解jfjfKKKVKKVV1Q,1全全jKsKK0sV全VjV全全时，当QQ,VVKKshkmKKVVVKQSVVKKjsfsssms/8.28100601721QQ,全全时，当4.5流体模拟理论例题讲解hkmVKKKKKKVKKKSfjsjsjsfsjs/2.431)1(起起停时当fjjjfjsVKKKKKKKVKKKK1Q)2(4.5流体模拟理论例题讲解起停时当fjsfjjsVKKVKKKKKKQ)2(由此可见，只要绿灯时间充分长，排队车辆能消散尽的必要而充分条件是：sKK4.5流体模拟理论例题讲解辆数最多红灯刚结束时排队车辆停5.13Q)3(jjjmKKKrKrN4.5流体模拟理论思考题1假设一列车队在行驶过程中经历了疏散—密集—疏散这样的三个状态，对应的流量、密度、速度如下表：1、由状态1转变为状态2形成的集结波的波速；2、由状态2转变为状态3形成的消散波的波速；3、如果在密集状态下车队行驶了4公里，求拥挤车队最长时的车辆数。流量（辆/h）密度（辆/km）速度（km/h）状态110002050状态2120010020状态3150050304.5流体模拟理论思考题2某信号交叉口，信号周期为90s，绿信比为0.4545s(南北方向)，现对南北方向道路进行观测，kj＝100m辆／km，vf＝60km/h，求：(1)该观测路段观测时间内车辆的平均运行速度。(2)红灯信号停车波速和绿灯起动波速。(3)一个信号周期内到达的车辆排队，能否在一个周期内消散?如果能，需多长时间?4.5流体模拟理论思考题3设信号交叉口周期为c=90s，有效红灯r=60s，饱和流量s=1800辆/h，到达流量在红灯前段22.5秒内为918辆/h，在周期内其余时段为648辆/h，停车密度为100辆/km，v-k服从线性模型，试用车流波动理论计算排队最远处的位置。4.5流体模拟理论思考题4请根据车流集散波的波速公式及速度与密度之间的线性关系，求车辆受阻停车的停车波和启动波的波速表达式？若车辆流量为1000辆/h，车速为25km/h,车头间距为10m，受阻时间为20分钟，试计算其停车总数。