第二章交通流基本特性第一節(jié)流量(交通量)Q

1、12022-4-131第二章第二章 交通流基本特性交通流基本特性第一節(jié)第一節(jié) 流量流量(交通量交通量)Q 22022-4-132一、交通量的定義一、交通量的定義 交通量是指在選定時間段內(nèi)交通量是指在選定時間段內(nèi), 通過道路某一地通過道路某一地點、某一斷面或某一條車道的交通實體數(shù)。按交通點、某一斷面或某一條車道的交通實體數(shù)。按交通類型分類型分, 有機動車交通量、非機動車交通量和行人有機動車交通量、非機動車交通量和行人交通量交通量,一般不加說明則指機動車交通量，且指來往一般不加說明則指機動車交通量，且指來往兩個方向的車輛數(shù)。兩個方向的車輛數(shù)。 32022-4-133一、交通量的定義一、交通量的定義

2、l交通量時刻在變化，在表達方式上通常取某一時交通量時刻在變化，在表達方式上通常取某一時間段內(nèi)的平均值作為該時間段的代表交通量。如間段內(nèi)的平均值作為該時間段的代表交通量。如果以輛果以輛/d為單位，平均交通量表達式為為單位，平均交通量表達式為:l按平均值所取的時間段的長度計按平均值所取的時間段的長度計,常用的平均交通常用的平均交通量有量有: 年平均日交通量（年平均日交通量（AADT）；）； 月平均日交通量（月平均日交通量（MADT）；）； 周平均日交通量（周平均日交通量（WADT）。）。 niiQn11平均交通量平均交通量42022-4-134一、交通量的定義一、交通量的定義 年平均日交通量（年平

3、均日交通量（AADT）：）： 月平均日交通量（月平均日交通量（MADT）：）： k：為當(dāng)月的天數(shù)。：為當(dāng)月的天數(shù)。 周平均日交通量（周平均日交通量（WADT）：）： 366153616361:3651iiiiQAADTQAADT或閏年或閏年 kiiQkMADT11 7171iiQWADT52022-4-135二、交通量的時間分布二、交通量的時間分布l 月變化月變化 ：一年內(nèi)各月交通量的變化稱為月變：一年內(nèi)各月交通量的變化稱為月變化。年平均日交通量與月平均日交通量之比化。年平均日交通量與月平均日交通量之比,稱稱為交通量的月變化系數(shù)為交通量的月變化系數(shù)(或稱月不均衡系數(shù)，月或稱月不均衡系數(shù)，月?lián)Q算

4、系數(shù)換算系數(shù))，以，以K月月表示表示 。MADTAADTK 月月62022-4-136二、交通量的時間分布二、交通量的時間分布l周變化：交通量的周變化是指一周內(nèi)各天的交通周變化：交通量的周變化是指一周內(nèi)各天的交通量變化，因此，也稱周日變化。量變化，因此，也稱周日變化。周變系數(shù)定義為：年平均日交通量除以某周日的周變系數(shù)定義為：年平均日交通量除以某周日的平均交通量。平均交通量。某周日的平均日交通量等于全年所有該周日的交某周日的平均日交通量等于全年所有該周日的交通量除以全年該周日的總天數(shù)。通量除以全年該周日的總天數(shù)。某周日平均交通量某周日平均交通量年平均日交通量年平均日交通量周日周日 K72022-

5、4-137二、交通量的時間分布二、交通量的時間分布l 時變化：一天時變化：一天24小時中，每個小時的交通量亦在小時中，每個小時的交通量亦在不斷變化。不斷變化。一天一天24小時中，流量最大的那個小時的交通量稱小時中，流量最大的那個小時的交通量稱為高峰小時交通量。為高峰小時交通量。 高峰小時系數(shù)：就是高峰小時交通量與高峰小時高峰小時系數(shù)：就是高峰小時交通量與高峰小時內(nèi)某一時段的交通量擴大為高峰小時的交通量之內(nèi)某一時段的交通量擴大為高峰小時的交通量之比。比。 一般一般 t=5min或或t=6min或或 t=10min，最常用，最常用t=15minttPHFt60 時時段段的的交交通通量量）（高高峰峰

6、小小時時內(nèi)內(nèi)高高峰峰小小時時交交通通量量82022-4-138二、交通量的時間分布二、交通量的時間分布 如：如： t=15（min） t=10（min） 城市中短時間的高峰交通量造成交通阻塞。城市中短時間的高峰交通量造成交通阻塞。交交通通量量）（高高峰峰小小時時中中高高峰峰高高峰峰小小時時交交通通量量min15415 PFH交交通通量量）（高高峰峰小小時時中中高高峰峰高高峰峰小小時時交交通通量量min10610 PFH92022-4-139三、交通量的空間分布三、交通量的空間分布l主要包括：主要包括：交通量的城鄉(xiāng)分布交通量的城鄉(xiāng)分布交通量的路段分布交通量的路段分布交通量的方向分布交通量的方向分

7、布交通量在車道上的分布交通量在車道上的分布102022-4-1310四、設(shè)計小時交通量四、設(shè)計小時交通量l含義及作用：含義及作用： 交通量具有隨時間變化和出現(xiàn)高峰小時的特點，交通量具有隨時間變化和出現(xiàn)高峰小時的特點，因此，在進行道路設(shè)施規(guī)劃設(shè)計時，必須考慮這因此，在進行道路設(shè)施規(guī)劃設(shè)計時，必須考慮這個特點。工程上為了保證道路在規(guī)劃期內(nèi)滿足絕個特點。工程上為了保證道路在規(guī)劃期內(nèi)滿足絕大多數(shù)小時車流能順利通過，不造成嚴(yán)重阻塞，大多數(shù)小時車流能順利通過，不造成嚴(yán)重阻塞，同時避免建成后車流量很低，投資效益不高，規(guī)同時避免建成后車流量很低，投資效益不高，規(guī)定必須選擇適當(dāng)?shù)男r交通量作為設(shè)計小時交通定必須

8、選擇適當(dāng)?shù)男r交通量作為設(shè)計小時交通量。量。根據(jù)美國的研究、認為第根據(jù)美國的研究、認為第30位最高小時交通量作位最高小時交通量作為設(shè)計小時交通量是最合適的。為設(shè)計小時交通量是最合適的。112022-4-1311四、設(shè)計小時交通量四、設(shè)計小時交通量l第第30位最高小時交通量位最高小時交通量所謂第所謂第30位最高小時交通量就是將一年中測得的位最高小時交通量就是將一年中測得的8700個小時交通量，從大到小按序排列，排在第個小時交通量，從大到小按序排列，排在第30位的那個小時交通量。位的那個小時交通量。 研究表明，第研究表明，第30位小時交通量與年平均日交通量位小時交通量與年平均日交通量（AADT）之

9、比的）之比的K值十分穩(wěn)定。值十分穩(wěn)定。據(jù)國外觀測，按道路類別及所在地區(qū)不同據(jù)國外觀測，按道路類別及所在地區(qū)不同K值分值分布在布在12%18%范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 122022-4-1312四、設(shè)計小時交通量四、設(shè)計小時交通量l設(shè)計小時交通量的計算（不考慮方向不均衡性）設(shè)計小時交通量的計算（不考慮方向不均衡性） 式中：式中：DHV設(shè)計小時交通量（輛設(shè)計小時交通量（輛/h）；）； K 設(shè)計小時交通量系數(shù)（設(shè)計小時交通量系數(shù)（%）；）； N 車道數(shù)車道數(shù); C單單 每一車道設(shè)計通行能力（輛每一車道設(shè)計通行能力（輛/h）；）； AADT 規(guī)劃年的年平均日交通輛量規(guī)劃年的年平均日交通輛量 （輛（輛/d）；）

10、； W 路幅寬度（路幅寬度（m）；）； W1 一條車道寬度（一條車道寬度（m）。）。nWWCDHVnkAADTDHV 1單單132022-4-1313四、設(shè)計小時交通量四、設(shè)計小時交通量l 設(shè)計小時交通量的計算（考慮方向不均衡性）設(shè)計小時交通量的計算（考慮方向不均衡性）式中：式中：DDHV單向設(shè)計小時交通量；單向設(shè)計小時交通量； K 設(shè)計小時交通量系數(shù)（設(shè)計小時交通量系數(shù)（%）；）； KD 方向不均勻系數(shù)（方向不均勻系數(shù)（%）D K KAADTDDHV 142022-4-1314第二節(jié)第二節(jié) 速度速度V 152022-4-1315一、基本定義一、基本定義l 地點車速：這是車輛通過某一地點時的瞬

11、時車地點車速：這是車輛通過某一地點時的瞬時車速，因此觀測時速，因此觀測時L取盡可能短，通常以取盡可能短，通常以2025m為為宜，用做道路設(shè)計、交通管制、交通規(guī)劃資料。宜，用做道路設(shè)計、交通管制、交通規(guī)劃資料。l 行駛車速：這是從行駛某一區(qū)間所需時間（不行駛車速：這是從行駛某一區(qū)間所需時間（不包括停車時間）及其區(qū)間距離求得的車速，用于包括停車時間）及其區(qū)間距離求得的車速，用于評價該路段的線形順適性和通行能力分析，也可評價該路段的線形順適性和通行能力分析，也可用于計算道路使用者的成本效益分析。用于計算道路使用者的成本效益分析。l 運行車速：是指中等技術(shù)水平的駕駛員在良好運行車速：是指中等技術(shù)水平的

12、駕駛員在良好的氣候條件、實際道路狀況和交通條件下所能保的氣候條件、實際道路狀況和交通條件下所能保持的安全車速：用于評價道路通行能力和車輛運持的安全車速：用于評價道路通行能力和車輛運行狀況。行狀況。162022-4-1316一、基本定義一、基本定義l 行程車速：行程車速又稱區(qū)間車速，是車輛行行程車速：行程車速又稱區(qū)間車速，是車輛行駛路程與通過該路程所需的總時間（包括停車時駛路程與通過該路程所需的總時間（包括停車時間）之比。行程車速是一項綜合性指標(biāo)，用以評間）之比。行程車速是一項綜合性指標(biāo)，用以評價道路的通暢程度，估計行車延誤情況。要提高價道路的通暢程度，估計行車延誤情況。要提高運輸效率必須提高車

13、輛的行程車速。運輸效率必須提高車輛的行程車速。l 臨界車速：這是指道路達到理論通行能力時的臨界車速：這是指道路達到理論通行能力時的車速，對于選擇道路等級具有重要作用。車速，對于選擇道路等級具有重要作用。l 設(shè)計車速：是指在道路交通與氣候條件良好的設(shè)計車速：是指在道路交通與氣候條件良好的情況下僅受道路物理條件限制時所能保持的最大情況下僅受道路物理條件限制時所能保持的最大安全車速，用作道路線形幾何設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。安全車速，用作道路線形幾何設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。172022-4-1317二、行車速度的統(tǒng)計分布特性二、行車速度的統(tǒng)計分布特性常用以下特征車速表示車速的統(tǒng)計分布特性：常用以下特征車速表示車速的統(tǒng)計分布特

14、性：l中位車速：也稱中位車速：也稱50%位車速，是指在該路段上在位車速，是指在該路段上在該速度以下行駛的車輛數(shù)與在該速度以上行駛的該速度以下行駛的車輛數(shù)與在該速度以上行駛的車輛數(shù)相等。車輛數(shù)相等。l85%位車速：在該路段行駛所有車輛中，有位車速：在該路段行駛所有車輛中，有85%的車輛行駛速度在此速度以下，只有的車輛行駛速度在此速度以下，只有15%的車輛的車輛行駛速度高于此值。行駛速度高于此值。l15%位車速：意義與前亦同。位車速：意義與前亦同。車速分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差車速分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差S與與85%位車速和位車速和15%車速車速之差存在著下列近似關(guān)系之差存在著下列近似關(guān)系: )/2.0715%-(85

15、%位車速位車速位車速位車速 S182022-4-1318三、時間平均車速與區(qū)間平均車速三、時間平均車速與區(qū)間平均車速l時間平均車速：在單位時間內(nèi)測得通過道路某斷時間平均車速：在單位時間內(nèi)測得通過道路某斷面各車輛的點車速，這些點速度的算術(shù)平均值，面各車輛的點車速，這些點速度的算術(shù)平均值，即為該斷面的時間平均車速，即即為該斷面的時間平均車速，即: 式中：式中： 時間平均車速（時間平均車速（km/h）；）； 第第i 輛車的地點車速（輛車的地點車速（km/h）；）； n 單位時間內(nèi)觀測到車輛總數(shù)（輛）。單位時間內(nèi)觀測到車輛總數(shù)（輛）。 niitvnV11tViv192022-4-1319三、時間平均車

16、速與區(qū)間平均車速三、時間平均車速與區(qū)間平均車速l 區(qū)間平均速度：是指某路段的長度與通過該路區(qū)間平均速度：是指某路段的長度與通過該路段所有車輛的平均行程時間之比（段所有車輛的平均行程時間之比（以后講到速度以后講到速度如果不加說明即為區(qū)間平均速度如果不加說明即為區(qū)間平均速度）。當(dāng)觀測長度）。當(dāng)觀測長度一定時，其數(shù)值為所有車輛行程車速的調(diào)和平均一定時，其數(shù)值為所有車輛行程車速的調(diào)和平均值，計算公式為值，計算公式為:式中：式中： 區(qū)間平均速度（區(qū)間平均速度（km/h） ；s 路段長度路段長度（km）；）；ti 第第i輛車的行駛時間（輛車的行駛時間（h）；）；n 觀觀測到的車輛數(shù)；測到的車輛數(shù)；vi 第

17、第i輛車行程車速（輛車行程車速（km/h）。）。 niiniisvntnsV111111sV202022-4-1320三、時間平均車速與區(qū)間平均車速三、時間平均車速與區(qū)間平均車速l時間平均速度與區(qū)間平均速度之間的互換關(guān)系時間平均速度與區(qū)間平均速度之間的互換關(guān)系由時間平均速度可以推算出區(qū)間平均速度：由時間平均速度可以推算出區(qū)間平均速度：式中：式中： 時間平均速度觀測值的方差。時間平均速度觀測值的方差。 由區(qū)間平均速度同樣可以推算出時間平均速度：由區(qū)間平均速度同樣可以推算出時間平均速度：式中式中: 區(qū)間平均速度觀測值的均方差。區(qū)間平均速度觀測值的均方差。tttsVVV2 2t2sssstVVV2

18、212022-4-1321第三節(jié)密度第三節(jié)密度 k、車道占有率、車道占有率車頭間距車頭間距 hs 、車頭時距、車頭時距 ht222022-4-1322一、密度一、密度 Kl交通流（車流）密度：交通流（車流）密度： 是指某一瞬間內(nèi)單位道是指某一瞬間內(nèi)單位道路長度上的車輛數(shù)目。路長度上的車輛數(shù)目。 式中：式中：N 路段內(nèi)的車輛數(shù)路段內(nèi)的車輛數(shù)(輛輛); L 路段長度路段長度(km)。LNK 232022-4-1323二、車道占有率二、車道占有率l由于密度是瞬時值，隨觀測時間和區(qū)間長度而變由于密度是瞬時值，隨觀測時間和區(qū)間長度而變化，且反映不出車輛長度和速度的關(guān)系，尤其是化，且反映不出車輛長度和速度

19、的關(guān)系，尤其是在車輛混合行駛時密度的大小并不能明確表示交在車輛混合行駛時密度的大小并不能明確表示交通流的狀態(tài)，這就要引入車道占有率的概念表示通流的狀態(tài)，這就要引入車道占有率的概念表示密度。密度。l車道占有率包括空間占有率和時間占有率兩種。車道占有率包括空間占有率和時間占有率兩種。242022-4-1324二、車道占有率二、車道占有率l空間占有率：是指在一定路段上，車輛總長度與空間占有率：是指在一定路段上，車輛總長度與路段總長度之比（路段總長度之比（%），表達式為：），表達式為： 式中：式中： Rs 空間占有率；空間占有率； S 觀測路段總長度；觀測路段總長度； si 第第i 輛車的長度；輛車的

20、長度； n 觀測路段內(nèi)的車輛數(shù)。觀測路段內(nèi)的車輛數(shù)。 niissSR11252022-4-1325二、車道占有率二、車道占有率l空間占有率示意圖：空間占有率示意圖：Ss1s2s3s4262022-4-1326二、車道占有率二、車道占有率l時間占有率：時間占有率： 在道路的任意路段上，車輛通過時在道路的任意路段上，車輛通過時間的累計值與觀測總時間之比（間的累計值與觀測總時間之比（%），其表達式），其表達式為：為： 式中：式中： Rt 時間占有率；時間占有率； T 觀測總時間；觀測總時間； ti 第第i 輛車的長度；輛車的長度； n 觀測時間內(nèi)通過該路段的車輛數(shù)。觀測時間內(nèi)通過該路段的車輛數(shù)。 n

21、iittTR11272022-4-1327三、車頭間距三、車頭間距 hs 、車頭時距車頭時距 ht 前述前述Q、K、V（這里這里V是指什么？是指什么？）均屬于宏觀）均屬于宏觀交通流參數(shù)，而車頭間距和車頭時距屬于微觀交交通流參數(shù)，而車頭間距和車頭時距屬于微觀交通流參數(shù)。其定義為：通流參數(shù)。其定義為：l車頭間距：是指一條車道上前后相鄰兩車（用前車頭間距：是指一條車道上前后相鄰兩車（用前保險杠等具有代表性的點測量）之間的距離。保險杠等具有代表性的點測量）之間的距離。l車頭時距：是指連續(xù)行駛的前后兩輛車（具有代車頭時距：是指連續(xù)行駛的前后兩輛車（具有代表性的點）通過行車道上某一點（或某一斷面）表性的點

22、）通過行車道上某一點（或某一斷面）的時間差。的時間差。l對觀測路段上所有的車頭間距和車頭時距取平均對觀測路段上所有的車頭間距和車頭時距取平均值稱為平均車頭間距與平均車頭時距。值稱為平均車頭間距與平均車頭時距。282022-4-1328三、車頭間距三、車頭間距 hs 、車頭時距車頭時距 htl平均車頭間距與平均車頭時距與宏觀交通流參數(shù)平均車頭間距與平均車頭時距與宏觀交通流參數(shù)Q、K存在以下關(guān)系：存在以下關(guān)系：式中：式中： 平均車頭間距（平均車頭間距（m）; 平均車頭時距（平均車頭時距（s）。）。tshQhK36001000 shth292022-4-1329第四節(jié)交通流的基本特性第四節(jié)交通流的基

23、本特性及其相互關(guān)系及其相互關(guān)系302022-4-1330一、交通流三參數(shù)基本關(guān)系一、交通流三參數(shù)基本關(guān)系l交通流三參數(shù)之間的基本關(guān)系式為：交通流三參數(shù)之間的基本關(guān)系式為： 式中：式中：Q 流量（輛流量（輛/h）；）； V 速度（速度（區(qū)間平均速度區(qū)間平均速度）（）（km/h）；）； K 密度（輛密度（輛/km）。）。KVQ 312022-4-1331一、交通流三參數(shù)基本關(guān)系一、交通流三參數(shù)基本關(guān)系l流量、密度、速度三者之間的關(guān)系見下圖：流量、密度、速度三者之間的關(guān)系見下圖：322022-4-1332一、交通流三參數(shù)基本關(guān)系一、交通流三參數(shù)基本關(guān)系332022-4-1333一、交通流三參數(shù)基本關(guān)

24、系一、交通流三參數(shù)基本關(guān)系l交通流特性的一些特征變量交通流特性的一些特征變量: 極大流量極大流量Qm Q-V曲線上的峰值；曲線上的峰值；臨界速度臨界速度Vm 即流量達到極大時的速度；即流量達到極大時的速度；最佳密度最佳密度km 即流量達到極大時的密度；即流量達到極大時的密度；阻塞密度阻塞密度Kj 車流密集到所有車輛基本上無法移車流密集到所有車輛基本上無法移動（動（V=0）時的密度；）時的密度；暢行速度暢行速度Vf 車流密度趨于零車流密度趨于零,車輛可以暢行元阻車輛可以暢行元阻時的平均速度。時的平均速度。342022-4-1334二、速度與密度的關(guān)系二、速度與密度的關(guān)系l1933年，格林希爾茨（年，格林希爾茨（ Green shields ）提出了速）提出了速度度密度線性關(guān)系模型，且模型與實測數(shù)據(jù)有良密度線性關(guān)系模型，且模型與實測數(shù)據(jù)有良好的吻合性。好的吻合性。 K=0 V=Vf K=KjV=0 K=KmV=Vm QQmax)1(jfKKVV 352022-4-1335二、速度與密度的關(guān)系二、速度與密度的關(guān)系l1959年