交通調(diào)查與分析 密度調(diào)查

1、第四章 密度調(diào)查第一節(jié) 概 述一、密度的定義和有關(guān)術(shù)語(yǔ)1、定義交通密度是指在單位長(zhǎng)度車(chē)道上，某一瞬時(shí)所存在的車(chē)輛數(shù)，一般用輛從mkm/車(chē)道表示 2、有關(guān)術(shù)語(yǔ) 空間占有率是指在單位長(zhǎng)度車(chē)道上，汽車(chē)投影面積總和占車(chē)道面積的百分比。實(shí)際測(cè)定中，一般用汽車(chē)所占的總長(zhǎng)度與車(chē)道長(zhǎng)度的百分比表示 時(shí)間占用率是指在單位測(cè)定時(shí)間內(nèi)，車(chē)輛通過(guò)某一斷面的累計(jì)時(shí)間占測(cè)定時(shí)間的百分比(%)11niislLR(%)11niitttR二、密度特性與調(diào)查的必要性(1)密度的特征：vQK 隨著交通量的增長(zhǎng)，車(chē)輛行駛時(shí)的相互干擾及相互制約增加，以致平均車(chē)速降低，密度增高。當(dāng)跟隨在慢車(chē)后面的車(chē)輛繼續(xù)不斷增加，位車(chē)輛近乎停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，

2、則流量趨近于零，而密度最大(阻塞密度)。 (2)密度特性與調(diào)查必要性 (3)密度調(diào)查所需的時(shí)間和區(qū)間長(zhǎng)度 虛線(xiàn)為1min測(cè)定值，實(shí)線(xiàn)為5min測(cè)定值，測(cè)定區(qū)間均為830m測(cè)定區(qū)間長(zhǎng)分別取虛線(xiàn)為208m、實(shí)線(xiàn)為830m的測(cè)定值，測(cè)定總時(shí)間均為1min總時(shí)間為1min的密度用1min內(nèi)的平均密度表示；而總時(shí)間為5min的密度，則依次每隔1min以5min前后各25min的密度平均值表示。 (4)密度資料的應(yīng)用 研究交通流理論的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 劃分服務(wù)水平的依據(jù)I區(qū) K010輛km； II區(qū) K10一20輛km； III區(qū)K20一30輛km； IV區(qū)K30一40輛km； V區(qū) K40輛km。分析瓶頸交

3、通 高速公路管制 當(dāng)高速公路的流量接近通行能力時(shí)，須限制駛?cè)朐训赖能?chē)輛駛?cè)肼?。而密度是流量通行能力比率的最佳評(píng)價(jià)指標(biāo)。采用系統(tǒng)調(diào)節(jié)的效能：a)使高速公路行程時(shí)間有所縮短；b)使高速公路行駛里程達(dá)到最大可能值；c)平均車(chē)速由43LMh提高到58kmh。 美國(guó)芝加哥控制方法在美國(guó)芝加哥控制高速公路駛?cè)朐训溃遣捎媒煌ㄐ枨罅客ㄐ心芰Σ铑~和占用率相結(jié)合的控制邏輯。每一匝道的調(diào)節(jié)以上行向檢測(cè)器l min的平均占用率為基礎(chǔ)，從5種調(diào)節(jié)率中選用 一種來(lái)控制匝道交通，每20s修正 一次占用率，并顯示在控制中心的顯示器上，調(diào)節(jié)率的范圍從每分鐘13、10、8、6到最小4輛。每分鐘13輛是最大調(diào)節(jié)率，每分鐘4輛是最

4、小調(diào)節(jié)率，使車(chē)輛不致過(guò)分等候。在確定調(diào)節(jié)率時(shí)，應(yīng)考慮交通量和占有率之間的關(guān)系： 當(dāng)占用率增加，交通量也增加時(shí)，采用最大調(diào)節(jié)率 當(dāng)占用率增加，交通輛停止增加時(shí)，逐漸減少調(diào)節(jié)率，其典型占用率值為21； 當(dāng)占有率增加交通量減少時(shí)，采用最小調(diào)節(jié)率，其典型占用率值為31。 采用這種匝道控制的效能： a)在16km長(zhǎng)的交通擁擠路段，從行駛時(shí)間26min降至14mmin b)高速公路上高峰期間交通事故減少17； c)高峰期違反信號(hào)比率小于3，每次在激勵(lì)了檢測(cè)器而得不到綠燈相位時(shí)記做違反信號(hào)o (5)探測(cè)別處公路的交通事故 要求在高速公路上安裝大量檢測(cè)器，如果同時(shí)建有匝道控制系統(tǒng)，則很多檢測(cè)器可共用。檢測(cè)器提

5、供交通量和占用率等交通信息。要求經(jīng)常比較相臨檢測(cè)點(diǎn)上行向和下行向的占用率。當(dāng)某路段發(fā)生交通事故時(shí)，則該處下行間的占用率下降而上行向的占用率上升。 在每次取樣后，用計(jì)算機(jī)算出同相鄰上行向檢測(cè)點(diǎn)占用率百分率之關(guān)，當(dāng)此值超過(guò)某一確定數(shù)時(shí)，例如55，就認(rèn)為存在瓶頸。在正常瓶頸情況下，下行間占用率可以認(rèn)為一直保持常量。如果出現(xiàn)交通事故，下行向的占用率將迅速減少。第二節(jié)密度調(diào)查方法主要有出入量法和照相法 出入量法 基本原理：在指定的觀測(cè)路段，通過(guò)觀測(cè)基本原理：在指定的觀測(cè)路段，通過(guò)觀測(cè)區(qū)段內(nèi)的車(chē)輛數(shù)和駛?cè)肱c駛出車(chē)輛數(shù)區(qū)段內(nèi)的車(chē)輛數(shù)和駛?cè)肱c駛出車(chē)輛數(shù)1出入量法的原理 出入量法是一種通過(guò)觀測(cè)取得中途無(wú)出入交通

6、的區(qū)段內(nèi)現(xiàn)有車(chē)輛數(shù)或行駛時(shí)間的方法。其中又分為試驗(yàn)車(chē)法及車(chē)牌照法等。 在某一時(shí)刻上游地點(diǎn)A處的交通量是通過(guò)時(shí)刻AB區(qū)間內(nèi)新增加的車(chē)輛數(shù)；反之，這時(shí)在下游地點(diǎn)B處的交通量等于從AB區(qū)間內(nèi)減少的車(chē)輛數(shù) AB區(qū)間內(nèi)車(chē)輛數(shù)的變化值應(yīng)等于入量與出量之差。因此，只要知道最初AB區(qū)間的原始車(chē)輛數(shù)，就能求得每單位時(shí)間內(nèi)實(shí)有車(chē)輛數(shù)。則t時(shí)刻的密度 ：ABQAQBLABab實(shí)驗(yàn)車(chē)l原理：在路段AB上，t0時(shí)刻存在的車(chē)輛數(shù)為E(t0)，若從t0到t1的這一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)入該路段的車(chē)輛數(shù)為QA；駛出該路段的車(chē)輛數(shù)為QB ，則t時(shí)刻時(shí)，AB段上的車(chē)輛數(shù)為： )()(0)()(tBtAQQtEtEE(t)= E(t0)+QA

7、(t) -QB(t) Kt= E(t)/LAB2)原始車(chē)輛數(shù)的測(cè)定 設(shè)試驗(yàn)車(chē)跟隨車(chē)流通過(guò)A處的時(shí)刻為t，經(jīng)過(guò)B處的時(shí)刻為t，則從tl到t2這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)B處的車(chē)輛數(shù)qB，即為t時(shí)刻AB區(qū)間內(nèi)的原始車(chē)輛數(shù)。然而這一關(guān)系只有試驗(yàn)車(chē)既不超車(chē)又不被超的情況下才成立。否則，按下式計(jì)算：t時(shí)刻AB區(qū)間內(nèi)的原始車(chē)輛數(shù)可按下式計(jì)算：baqEBt)(0baqEAt)(1 3)減少誤差的途徑 本方法的缺點(diǎn)是隨著觀測(cè)時(shí)刻的推移，車(chē)輛數(shù)的誤差也累加。為減少誤差的積累，除增加試驗(yàn)車(chē)的觀測(cè)次數(shù)，還要把試驗(yàn)車(chē)每次經(jīng)過(guò)終時(shí)刻作為基準(zhǔn)時(shí)刻(t)，該時(shí)刻的現(xiàn)有車(chē)輛數(shù)都作為每次的原始車(chē)輛數(shù)。 4)整理分析根據(jù)上述觀測(cè)資料，按以下步

8、驟計(jì)算密度。 （1）將調(diào)查日期、時(shí)間、地點(diǎn)、天氣及測(cè)查區(qū)間長(zhǎng)度填入密度計(jì)算匯總表，詳見(jiàn)表420 (2)表中 欄應(yīng)分別記入A處及B處的各測(cè)定時(shí)間范圍內(nèi)的交通量。試驗(yàn)車(chē)通過(guò)AB處的時(shí)刻，通常不是測(cè)定區(qū)間范圍的起終點(diǎn)，故此時(shí)記錄AB兩處單位時(shí)間內(nèi)的交通量時(shí)，要將表格中相應(yīng)的格子一分為二，分別記下單位時(shí)間內(nèi)試驗(yàn)車(chē)通過(guò)的和通過(guò)后的交通量 (3)在試驗(yàn)車(chē)一欄中除記試驗(yàn)車(chē)通過(guò)時(shí)刻外，還要記錄試驗(yàn)車(chē)的超車(chē)數(shù)(a)及被超車(chē)數(shù)(b)外計(jì)算(a一b) (4)計(jì)算A、B兩處交通量之差，并記入第欄，即表示AB區(qū)間內(nèi)現(xiàn)有車(chē)輛量的變化。 (5)第欄填寫(xiě)試驗(yàn)車(chē)自A點(diǎn)到B點(diǎn)這段時(shí)間范圍內(nèi)AB區(qū)間的原始車(chē)輛數(shù)計(jì)算方法如下： 14

9、h06min 50 s時(shí)的原始車(chē)輛數(shù)，按式(411)等于在B處通過(guò)車(chē)輛數(shù)再增（a-b）即 14h08min20s時(shí)的原始車(chē)輛數(shù)，按式(412)等于在A處通過(guò)車(chē)輛數(shù)再加(a一b)，即 (6)第欄為任一時(shí)刻AB區(qū)間的車(chē)輛數(shù)。由上一行求得的車(chē)輛數(shù)再加上經(jīng)過(guò)單位時(shí)間后的車(chē)輛變化量，即得相應(yīng)時(shí)刻AB區(qū)間的車(chē)輛數(shù)。如：14h08min20s時(shí)的原始車(chē)輛數(shù)，按式(412)等于在A處通過(guò)車(chē)輛數(shù)再加(a一b)，即 (6)第欄為任一時(shí)刻AB區(qū)間的車(chē)輛數(shù)。由上一行求得的車(chē)輛數(shù)再加上經(jīng)過(guò)單位時(shí)間后的車(chē)輛變化量，即得相應(yīng)時(shí)刻AB區(qū)間的車(chē)輛數(shù)。如：(7)按理下一次試驗(yàn)車(chē)通過(guò)時(shí)刻的原始車(chē)輛數(shù)為105輛，但根據(jù)上列數(shù)據(jù)推算結(jié)

10、果為104輛，這是由觀測(cè)誤差引起的，可將此誤差適當(dāng)?shù)胤峙湓趦纱卧囼?yàn)車(chē)經(jīng)過(guò)觀測(cè)區(qū)間的時(shí)間內(nèi)現(xiàn)有車(chē)輛數(shù)上。見(jiàn)第欄的調(diào)整值。 (8)現(xiàn)有車(chē)輛數(shù)加上調(diào)整值后即得第欄修正值。 (9)瞬時(shí)密度按下式計(jì)算： 瞬時(shí)密度修正值(輛)測(cè)定區(qū)間長(zhǎng)(km) (10)每一總計(jì)時(shí)間的平均密度填人第欄內(nèi)，總計(jì)時(shí)間通常取5min或10min。 3車(chē)輛牌照法1)測(cè)定方法 從基準(zhǔn)時(shí)刻開(kāi)始在測(cè)定區(qū)間的兩端，用同步的秒表或動(dòng)態(tài)錄象機(jī)，測(cè)定每一輛車(chē)的到達(dá)時(shí)司，并相應(yīng)地記下每輛車(chē)的牌照，如記整個(gè)牌照號(hào)碼有困難，可以只記最后三位數(shù)。此時(shí)，若用動(dòng)態(tài)錄象機(jī)，須攝下每輛車(chē)的牌照。 2)原始車(chē)輛數(shù)的測(cè)定 基本原理同測(cè)試車(chē)法，原始車(chē)輛數(shù)也可按式(4

11、10)及式(411)計(jì)算。內(nèi)每一輛車(chē)都可作為“測(cè)試車(chē)。 3)減少誤差的注意事項(xiàng)兩端的秒表或動(dòng)態(tài)錄象機(jī)必須同步。觀測(cè)時(shí)不能遺漏車(chē)輛，如同時(shí)觀測(cè)車(chē)輛到達(dá)時(shí)間及牌照有困難時(shí)，允許少記個(gè)別車(chē)輛的牌照，但每一輛車(chē)的到達(dá)時(shí)間絕對(duì)不能少。 本方法也須選用較長(zhǎng)的測(cè)定區(qū)間，以提高量測(cè)的精度。4)整理分析根據(jù)上述觀測(cè)資料，按以下步驟計(jì)算密度。 (1)將現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料填入表42，其中第欄為車(chē)輛牌照號(hào)達(dá)A處及B處的時(shí)間。 (2)將調(diào)查日期、時(shí)間、地點(diǎn)、天氣及測(cè)定區(qū)間長(zhǎng)度填人密度計(jì)算匯總表，見(jiàn)表430 (3)表43第欄為時(shí)刻，第欄為B處流量值q，第欄為試驗(yàn)車(chē)超車(chē)速a，第欄為試驗(yàn)車(chē)被超車(chē)數(shù)b 如t=30min時(shí)，33號(hào)車(chē)剛

12、好到達(dá)A處，此時(shí)該車(chē)可視作試驗(yàn)車(chē)，到達(dá)B處為t=33min07s，則Q為1號(hào)車(chē)至33號(hào)車(chē)共33輛。 又如tl31min時(shí)，43號(hào)車(chē)剛好到達(dá)該處，該車(chē)到B處為t34min14s，則q為12號(hào)車(chē)至43號(hào)車(chē)(不包括41號(hào)及42號(hào)車(chē)，但包括44號(hào)車(chē))。41號(hào)及42號(hào)車(chē)到達(dá)A處時(shí)間小于43號(hào)車(chē)，而在B處卻大于43號(hào)車(chē)，說(shuō)明兩車(chē)在AB段被43號(hào)車(chē)超越，即a2。44號(hào)車(chē)到達(dá)A處時(shí)間大于43號(hào)車(chē)而在B處卻小于43號(hào)車(chē)，說(shuō)明該車(chē)在4B段超越43號(hào)車(chē)，即b=1。 (4)第欄為某時(shí)刻在測(cè)定區(qū)間內(nèi)的車(chē)輛數(shù)E可按公式(411)算得。(5)第樣為瞬時(shí)密度：車(chē)輛書(shū)（輛)測(cè)定區(qū)間長(zhǎng)(km)。(6)第欄為平均密度，一般以5mi

13、n的密度平均。 三地面高處攝影觀測(cè)法1測(cè)定方法 用動(dòng)態(tài)錄象儀在高處進(jìn)行攝影。測(cè)定區(qū)間的長(zhǎng)度視地區(qū)內(nèi)的狀況和周?chē)鷹l件而變比，一般取50100m。 攝影的時(shí)間間隔依測(cè)定區(qū)間長(zhǎng)度而異。當(dāng)區(qū)間長(zhǎng)為50一100m時(shí)，攝影間隔可用1畫(huà)面510s。遇到詳細(xì)分析交通流的場(chǎng)合，如需同時(shí)觀測(cè)交通量，為了取得正確的觀測(cè)值，須縮短攝影間隔，一般取1畫(huà)面s。在高速公路上，由于字速高，這時(shí)可取2畫(huà)面s。 在測(cè)定密度時(shí)，在道路上要標(biāo)明每臺(tái)錄象機(jī)所攝范圍內(nèi)的道路區(qū)間長(zhǎng)，一般有兩處作標(biāo)記即可。如果容許精度稍低時(shí)，可利用車(chē)道分隔線(xiàn)的段數(shù)、護(hù)欄支柱數(shù)或電桿數(shù)等參照物代替2整理分析整理現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果，按下面介紹的順序計(jì)算密度。再各條錄

14、象帶的每一畫(huà)面中，讀取攝影觀測(cè)區(qū)間內(nèi)存在的車(chē)輛數(shù)，計(jì)算總觀測(cè)時(shí)間內(nèi)區(qū)間的平均車(chē)輛數(shù)，用區(qū)間長(zhǎng)度求算單位公里長(zhǎng)度內(nèi)存在的車(chē)輛數(shù)，即密度值，見(jiàn)式(413)：LnKKnii11如總計(jì)觀測(cè)時(shí)間大于5min，則交通的偶然性變化或周期性變化就能消除。這種方法可以很方便地看出密度隨時(shí)間的變化情況，同時(shí)，又因?yàn)樗虝r(shí)間的變化，也可以描繪出密度的傾向性變化。 3減少誤差的注意事項(xiàng) 如測(cè)定區(qū)間過(guò)長(zhǎng)。則測(cè)定精度將受到影響所以不能過(guò)長(zhǎng)，以不超過(guò)100m為宜。四、航空攝影觀測(cè)法測(cè)定密度，使用航空攝影最佳，它是能取得準(zhǔn)確數(shù)值的唯一方法。1測(cè)定方法 航空攝影觀測(cè)是利用普通飛機(jī)或直升飛機(jī)從空中的性能，因此被廣泛采用。 航

15、測(cè)時(shí)一般采用測(cè)量用航空照相機(jī)，通常用的照相機(jī)有農(nóng)44所列的幾種。這種照相機(jī)的拍攝精度已能滿(mǎn)足交通調(diào)查的需要。航空攝影的縮小比例尺，一般對(duì)按式(414)求得： 攝影高度透鏡的焦距攝影縮小比例尺2、分析在攝影后的膠卷或照片上讀取觀測(cè)區(qū)間內(nèi)存在的車(chē)輛數(shù)，據(jù)此計(jì)算出平均密度。3 減少誤差的注意事項(xiàng) 航測(cè)法不宜長(zhǎng)時(shí)間地觀測(cè)，這不僅費(fèi)用大，而且飛機(jī)在空中飛行時(shí)間有限(飛機(jī)在1000一1500m最多能停留30min航空照相機(jī)1次攝影的膠卷張數(shù)亦受到限制。 調(diào)查的精度與攝影間隔行關(guān)，間隔越短精度越高。 4、 道路占用率的檢測(cè)與密度調(diào)查1)原理 在道路上設(shè)置車(chē)輛檢測(cè)器，其中大多采用環(huán)型線(xiàn)圈，即在一車(chē)道設(shè)置一個(gè)或

16、一車(chē)道設(shè)置兩個(gè)，以檢測(cè)車(chē)流在車(chē)道上的時(shí)間占用率，并據(jù)此計(jì)算密度。設(shè)置方式可參見(jiàn)圖412。 (1)設(shè)置一個(gè)環(huán)型檢測(cè)器(見(jiàn)圖412a)。車(chē)流在道路上的時(shí)間占用率可按式(42)計(jì)算：(2)設(shè)置二個(gè)環(huán)型檢測(cè)器（見(jiàn)圖412b)空間平均車(chē)速為；2)檢測(cè)照的類(lèi)型及其特點(diǎn)檢測(cè)器的種類(lèi)很多，下面著重介紹三種：（1）環(huán)形檢測(cè)器環(huán)形檢測(cè)器是量測(cè)車(chē)炳出現(xiàn)及隊(duì)列長(zhǎng)度的最好型式，目前被廣泛采用。它的尺寸可以在很大范圍內(nèi)變化，易滿(mǎn)足各種應(yīng)用要求。為獲得速度或車(chē)輛長(zhǎng)度的量測(cè)，可以成對(duì)使用。但要注意調(diào)整不使其相互干擾。經(jīng)驗(yàn)證朋，環(huán)形檢測(cè)器的主要問(wèn)題是路面的推擠和損壞。它的可靠性較好，隊(duì)列量測(cè)精度可達(dá)(4一6)o(2)地磁式檢測(cè)器 適合于車(chē)輛記數(shù)用。 安裝費(fèi)用低于環(huán)形檢測(cè)器。 其探頭和放大器之間可用很長(zhǎng)的電纜聯(lián)接，適用于孤立的地點(diǎn)檢測(cè)域不夠大 (3)超聲波檢測(cè)器 適合安裝在上跨立交橋下面及標(biāo)志柱支架上。 對(duì)環(huán)境和氣候條件的靈敏度大。 由于存在圓錐形檢測(cè)域問(wèn)題，致使精度受到影響。 3)、檢測(cè)器的安裝 環(huán)形檢測(cè)器可按需要的尺寸，在道路表面用路面升級(jí)機(jī)做成正方形或長(zhǎng)方形的槽，槽寬約0.8cm，深約45cm。在槽內(nèi)敷設(shè)絕緣線(xiàn)圈。套管盡量安放在路面的縱縫或伸縮縫中，以避免由于路面相對(duì)移動(dòng)而使導(dǎo)線(xiàn)斷裂。連接導(dǎo)線(xiàn)至路邊。導(dǎo)線(xiàn)安放后，通常用瀝