第二章 交通特性

第二章交通特性分析

§2-1道路交通三要素特性

§2-2交通量的基本特性

§2-3行車速度特性

§2-4交通流的基本特性及其相互關(guān)系

§2-1道路交通三要素特性交通工程學(xué)是一門研究人、車、路、及周圍環(huán)境相互影響的科學(xué)。道路交通的基本要素就是人、車、路（三要素）。

一、駕駛?cè)说慕煌ㄌ匦?/p>

二、乘客、行人交通特性

三、車輛交通特性

四、道路交通特性

一、駕駛?cè)说慕煌ㄌ匦?/p>

1.駕駛員的職責(zé)和要求職責(zé)：安全、迅速、順利、準(zhǔn)時(shí)、舒適地完成運(yùn)送要求：良好職業(yè)道德、身心素質(zhì)、熟練技術(shù)

2.駕駛員的反應(yīng)操作過程3.駕駛員的生理、心理特性(1)視覺特性①視力（圖2-2）②視野③色感④其它(2)反應(yīng)特性（取決于素質(zhì)個(gè)性年齡情緒環(huán)境工作經(jīng)驗(yàn)等）(3)駕駛員的心理和個(gè)性特點(diǎn)4.駕駛疲勞（身心，測(cè)定方法：生化測(cè)定、生理機(jī)能、神經(jīng)機(jī)能測(cè)定、自覺癥狀申述等）

眼耳（聽覺、視覺）——大腦（感知、判斷、決策）——手足（操作）

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在行車過程中各種感覺器官給駕駛員提供交通信息數(shù)的比例分布如下：視覺占80％，聽覺占14％，觸覺占2％，味覺占2％，嗅覺占2％。2.駕駛員的反應(yīng)操作過程二、乘客、行人交通特性（一）乘客的交通特性

1.乘客的交通需求心理2.

乘車反應(yīng)（表2-2、表2-3）3.

社會(huì)影響（二）行人交通特性

1.行人交通流特性（表2-4）2.行人交通特征及相關(guān)因素（圖2-4、表2-5）因素行人速度個(gè)人空間行人注意力年齡成年人正常的步行速度為1.0~1.3m/s之間，兒童的步行速度隨機(jī)性較大，老年人較慢成年人步行時(shí)個(gè)人空間為0.9~2.5m2/人，兒童個(gè)人空間要求比較小，老年人則要求比較大成年人比較重視交通安全，注意根據(jù)環(huán)境高速步伐和視線，兒童喜歡任意穿梭性別男性比女生快男性大、女性小大致相當(dāng)出行目的工作、事務(wù)性出行，步行速度較快，生活性出行較慢

工作、事務(wù)性出行，注意力比較集中，生活性出行注意力分散文化素養(yǎng)

受教育程度高的一人一般要求高，為自己，也為別人。反之，則要求低，也不太顧及他人受教育程度高的人一般對(duì)空間要求高，也比較注意文明走路和交通安全心境心情閑遐時(shí)速度正常，心情緊張、煩惱時(shí)速度較快心情閑遐時(shí)個(gè)人空間要求正常，心情緊張時(shí)要求較小，煩惱時(shí)要求較大心情閑遐時(shí)注意力容易分散，緊張時(shí)比較集中街景街景豐富時(shí)速度放慢，單調(diào)時(shí)速度加快街景豐富時(shí)個(gè)人空間小，單調(diào)時(shí)個(gè)人空間大街景豐富時(shí)注意力分散，單調(diào)時(shí)集中交通狀況擁擠時(shí)，速度放慢擁擠時(shí)，個(gè)人空間變小擁擠時(shí)，注意力集中生活的區(qū)域城市人生活節(jié)奏快，步行速度高；鄉(xiāng)村人生活節(jié)奏慢，步行速度慢

城里人步行時(shí)注意力比較集中，鄉(xiāng)村人比較分散行人交通特征及相關(guān)因素分析

三、車輛交通特性（一）汽車基本特性1.

設(shè)計(jì)車輛尺寸（表2-6、表2-7）2.

動(dòng)力性能

（1）最高車速（2）加速時(shí)間t（3）最大爬坡能力3.

制動(dòng)性能（公式2-1）（二）自行車交通特性1.

自行車的基本特性2.

自行車的交通特性四、道路基本特性道路是汽車交通的基礎(chǔ)、支撐物。道路必須符合其服務(wù)對(duì)象——人、貨、車的交通特性，滿足它們的交通需求。道路服務(wù)性能的好壞體現(xiàn)在量、質(zhì)、形三個(gè)方面，即道路建設(shè)的數(shù)量是否充分，道路結(jié)構(gòu)能否保證安全，路網(wǎng)布局、道路線形是否合理。另外，還有附屬設(shè)施、管理水平是否配套等。1.路網(wǎng)密度（公式2-2、2-3、表2-8、表2-9）2.道路結(jié)構(gòu)（詳見《路面路基工程》、《橋梁工程》）

3.道路線形（見《公路勘測(cè)設(shè)計(jì)》）4.道路網(wǎng)布局（表2-10、表2-11

）圖式特點(diǎn)與性能放射形路網(wǎng)一般用于中心城市與外圍郊區(qū)、周圍城鎮(zhèn)間的交通聯(lián)系，對(duì)于發(fā)揮大城市的經(jīng)濟(jì)、政治、科技、文化、信息中心作用，促進(jìn)中心城市對(duì)周圍地區(qū)的輻射和影響有重要作用，不足之處是周圍城鎮(zhèn)之間聯(lián)系不便三角形路網(wǎng)一般用于規(guī)模相當(dāng)?shù)闹匾擎?zhèn)間的直達(dá)交通聯(lián)系。這種布局形式通達(dá)性好，運(yùn)輸效率高，但建設(shè)量大平行的幾條干線分別聯(lián)系著一系列城鎮(zhèn)，而處于兩條線上的城鎮(zhèn)之間缺少便捷道路連接，是一種不完善的路網(wǎng)布局樹叉形的路網(wǎng)一般是公路網(wǎng)中的最后一級(jí)，是從干線公路上分叉出去的支線公路，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)，自然村寨與市、縣政府聯(lián)接起來典型公路網(wǎng)布局形式及其性能

圖式特點(diǎn)和性能布局嚴(yán)整、簡(jiǎn)潔，有利于建筑布置，方向性好，網(wǎng)上交通分布均勻，交叉口交通組織容易，但非直線系數(shù)大，通達(dá)性差，過境交通不易分流，對(duì)大城市進(jìn)一步擴(kuò)展不利建筑物沿交通軸線兩側(cè)鋪開，公共交通布置在主要交通干道范圍內(nèi)，橫向靠步行或非機(jī)動(dòng)車，有利于公共交通布線和組織，但容易造成縱向主干道交通壓力過大，不易形成市中心交通干線以市中心為形心向外輻射，城市沿對(duì)外交通干線兩側(cè)發(fā)展，形成“指狀”城市，這種布局具有帶形布局的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)縮短了到市中心的距離。缺點(diǎn)是中心區(qū)交通壓力過大，邊緣區(qū)相互間交通聯(lián)系不便，過境交通無法分流這種布局具有通達(dá)性好、非直線系數(shù)小、有利于城市擴(kuò)展和過境交通分流等優(yōu)點(diǎn)，一般用于大城市，但不宜將過多的放射線引向市中心，以免造成市中心交通過分集中典型城市道路網(wǎng)布局及其性能§2－2交通量的基本特性

一、交通量的定義

二、交通量的時(shí)間分布

三、交通量的空間分布

四、交通量的構(gòu)成特性

五、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量

一.交通量的定義交通量

是指在單位時(shí)間段內(nèi)，通過道路某一地點(diǎn)、某一段面或某一條車道的交通實(shí)體數(shù)。按交通類型分，有機(jī)動(dòng)車交通量、非機(jī)動(dòng)車交通量和行人交通量，一般不加說明則指機(jī)動(dòng)車交通量，且指來往兩個(gè)方向的車輛數(shù)。交通量是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，不同時(shí)間、不同地點(diǎn)的交通量都是變化。交通量隨時(shí)間和空間而變化的現(xiàn)象，稱為交通量的時(shí)空分布特性。交通量時(shí)刻在變化，在表達(dá)方式上通常取某一時(shí)間段內(nèi)的平均值作為該時(shí)間段的代表交通量，當(dāng)時(shí)間段不足1h時(shí)，所計(jì)算的平均交通量通常稱為流率。如果以輛/d為單位，平均交通量表達(dá)式為：式中：Qi——各規(guī)定時(shí)間段內(nèi)的日交通量（輛/d）

n——各規(guī)定時(shí)間段內(nèi)的時(shí)間（d）1.

年平均日交通量（AADT）2.

月平均日交通量（MADT）3.

周平均日交通量（WADT）二.交通量的時(shí)間分布1.月變化一年內(nèi)各月交通量的變化稱為月變化，以一年為周期，統(tǒng)計(jì)12個(gè)月的交通量，每個(gè)月的交通量均不相同。年平均日交通量與月平均交通量之比，稱為交通量的變化系數(shù)（或稱為月不均衡系數(shù)，月?lián)Q算系數(shù)），以K月表示。（公式2-8、圖2-5、例2-1）2.周變化交通量的周變化是指一周內(nèi)各天的交通量變化，也稱為日變化。（圖2-6、、例2-2）公式2-103.時(shí)變化一天24h中，每個(gè)小時(shí)的交通量亦在不斷地變化。表示各小時(shí)交通量變化的曲線，稱為交通量的日變化圖（圖2-7、圖2-8）。

例2-1某測(cè)站測(cè)得各月的交通量及全年的累計(jì)交通量如表2-12，試計(jì)算各月的月平均日交通量與月變化系數(shù)（K月）。月份一二三四五六七八九十十一十二全年合計(jì)月交通量657854275067141733177709972782706417095183043916618816678180881516表2-12各月的交通量及全年的累計(jì)交通量解：1、首先計(jì)算年平均日交通量：

2、再計(jì)算月平均日交通量及月變化系數(shù)：（月平均日交通量與K月計(jì)算表）

1月份

月平均日交通量與K月計(jì)算表月份一二三四五六七八九十十一十二全年合計(jì)月交通量657854275067141733177709972782706417095183043916618816678180881516MADT212215272166244424872426227922892768295729392522AADT=2415K月1.141.581.110.990.970.991.061.050.870.820.820.96例2-2某測(cè)站測(cè)得各周日的全年累計(jì)交通量列于表2-13第一行，試求各周平均日交通量與日變系數(shù)。（該年有53個(gè)星期日）解：1、先求周日平均交通量，以星期日為例。星期日的2、星期日的日變化系數(shù)為：仿此計(jì)算其他周日的日平均交通量、日變化系數(shù)見下表。周日星期日一二三四五六全年合計(jì)累計(jì)交通量111469128809129486128498127030129386126838881516周平均日交通量與日變化系數(shù)計(jì)算表周日星期日一二三四五六全年合計(jì)累計(jì)交通量111469128809129486128498127030129386126838881516WADT21032477249024712443248824392415ADDTK周日1.150.970.970.980.990.970.99（1）高峰小時(shí)交通量高峰小時(shí)內(nèi)的交通量稱為高峰小時(shí)交通量。高峰小時(shí)交通量占該天全天交通之比稱為高峰小時(shí)流量比(以%表示)。它反映高峰小時(shí)交通量的集中程度，并可供高峰小時(shí)交通量與日交通量之間作相互換算之用。（表2-14南京寧六公路16小時(shí)高峰小時(shí)交通量變化表）（2）高峰小時(shí)系數(shù)PHF高峰小時(shí)系數(shù)就是高峰小時(shí)交通量與高峰小時(shí)內(nèi)某一時(shí)段交通量擴(kuò)大為高峰小時(shí)后的交通量之比。（例2-3）（2-11）3.時(shí)變化例2-3某觀測(cè)站測(cè)得的連續(xù)各5min時(shí)段的交通量統(tǒng)計(jì)數(shù)如表2-15，高峰小時(shí)交通量為1314輛/h，求5min和15min高峰小時(shí)系數(shù)。解：1、由表2-15知8:25~8:30為最高5min，故

2、最高15min交通量為8:20~8:35，故統(tǒng)計(jì)時(shí)間8:00~8:058:05~8:108:10~8:158:15~8:208:20~8:258:25~8:308:30~8:358:35~8:408:40~8:458:45~8:508:50~8:558:55~9:005min交通量118114112111114120115106104118110107表2-15某路段高峰小時(shí)以5min為時(shí)段交通統(tǒng)計(jì)三.交通量的空間分布

由于城鄉(xiāng)之間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生產(chǎn)活動(dòng)、人民文化生活水平、氣候、物產(chǎn)等多方面因素有關(guān)，它除了隨時(shí)間而變化外，還隨空間的不同而變化。這種隨空間位置變化而的特性稱為空間分布特性。1.城鄉(xiāng)分布2.在路段上的分布（圖2-9）3.交通量的方向分布4.交通量在車道上的分布四、交通量的構(gòu)成特性交通量的構(gòu)成指交通量各種交通工具（機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、客車、貨車；大、中、小客貨車；公交車、出租車、摩托車等）所占數(shù)量和比重。分析交通量構(gòu)成特性是確定道路功能、性質(zhì)和制定交通管制策略措施的重要依據(jù)。（一）公路交通量構(gòu)成的基本特性（二）城市出入口道路交通量構(gòu)成基本特性（三）城市道路交通量構(gòu)成基本特性五.設(shè)計(jì)小時(shí)交通量工程上為保證道路在規(guī)劃期內(nèi)滿足絕大多數(shù)小時(shí)車流順利通過，不造成嚴(yán)重阻塞，同時(shí)避免建成后車流量低，投資效益不高，規(guī)定要選擇適當(dāng)?shù)男r(shí)交通量作為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量。所謂第30位最高小時(shí)交通量(30HV)就是將一年中測(cè)得的8760個(gè)小時(shí)交通量，從大到小按序排列，排在第30位的那個(gè)小時(shí)交通量。有了較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)交通量、設(shè)計(jì)通行能力及設(shè)計(jì)小時(shí)交通量，可用公式計(jì)算車道數(shù)及路幅寬度。研究表明：第30位小時(shí)交通量與年平均日交通量之比的K值（設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)）十分穩(wěn)定。式中：DHV—設(shè)計(jì)小時(shí)交通量(輛/h)；

K—設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)(%)；

n—車道數(shù)；

C單—每一車道設(shè)計(jì)通行能力(輛/h)；

AADT—規(guī)劃年度的年平均日交通量(輛/d)；

W—路幅寬度(m)；W1—條車道寬度(m)。在考慮方向不均勻系數(shù)的情況下，單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量為：（2-17）式中：DDHW—單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量(輛/h)；

KD—方向不均勻系數(shù)(%)。

（2-18）補(bǔ)充：例1例1某公路需進(jìn)行拓寬改造，經(jīng)調(diào)查預(yù)測(cè)在規(guī)劃年內(nèi)平均日交通量為50000輛（小汽車）/d，設(shè)計(jì)小時(shí)系數(shù)K=17.86x-1.3-0.082，x為設(shè)計(jì)小時(shí)時(shí)位（x取30），取一條車道的設(shè)計(jì)通行能力為1500輛（小汽車）/小時(shí)，試問該道路需要幾車道。

解：已知：設(shè)計(jì)小時(shí)交通量：車道數(shù)：故該道路需修6車道。

§2－3行車速度特性行車速度既是道路規(guī)劃設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要控制指標(biāo)，又是車輛運(yùn)營(yíng)效率的一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)于運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)、安全、訊捷、舒適有重要意義。

一、基本定義

二、行車速度的統(tǒng)計(jì)分布特性

三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速

四.影響車速變化的因素一.基本定義地點(diǎn)車速(Spotspeed)：車輛通過某一地點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)車速。

行駛速度(Runningspeed)：從行駛某一區(qū)間所需時(shí)間及其區(qū)間距離求得的車速。

運(yùn)行車速(Operatingspeed)：中等技術(shù)水平的司機(jī)在良好的氣候條件、實(shí)際道路狀況和交通條件下能保持的安全車速。

行程車速(Overallspeed)：車輛行駛路程與通過該路程所需的總時(shí)間之比。

臨界車速(Criticalspeed)道路理論通行能力達(dá)到最大時(shí)的車速。

設(shè)計(jì)車速(Designspeed)：在道路交通與氣候條件良好的情況下僅受道路物理?xiàng)l件限制時(shí)所能保持的最大安全車速。

二.行車速度的統(tǒng)計(jì)分布特性

研究表明在鄉(xiāng)村公路和高速公路路段上，運(yùn)行車速一般呈正態(tài)分布；在城市道路或高速公路匝道口處，車速比較集中，一般呈偏態(tài)分布，如皮爾遜型分布。（如圖2-11）1.中位車速（50%位車速）：是指在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)量相等。2.85%位車速（限制車速）：在該路段行駛的所有車輛中，有85%的車輛行駛在此速度以下，只有15%的車輛行駛速度高于此值。

3.15%位車速與速率波動(dòng)幅度15%位車速意義類前。在高速公路和快速道路上，為了行車安全，減少阻塞排隊(duì)現(xiàn)象，要規(guī)定低速限制。85%位車速與15%位車速之差反映了該路段上的車速波動(dòng)幅度。（2-19）三.時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速1.時(shí)間平均車速在單位時(shí)間內(nèi)測(cè)得通過道路某斷面各車輛的地點(diǎn)車速，這些地點(diǎn)速度的算術(shù)平均值，即為該斷面的時(shí)間平均車速，即：式中：－時(shí)間平均車速(km/h)Vi－第i輛車的地點(diǎn)車速(km/h)n－單位時(shí)間內(nèi)觀測(cè)到車輛總數(shù)(輛)

2.區(qū)間平均車速

3.時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速之間的相互關(guān)系在某一特定瞬間，行駛于道路某一特定長(zhǎng)度內(nèi)的全部車輛的車速分布平均值，當(dāng)觀測(cè)長(zhǎng)度為一定時(shí)，某數(shù)值為地點(diǎn)車速觀測(cè)值的調(diào)和平均值，其計(jì)算公式為：式中：－區(qū)間平均車速(m/s)；

s－路段長(zhǎng)度(m)；

ti－第i輛車的時(shí)間(s)；

n－車輛行駛于路段長(zhǎng)度s的次數(shù)；

Vi－第i輛車行駛速度(m/s)。2.區(qū)間平均車速

時(shí)間平均車速可以推算區(qū)間平均車速：式中：σt――時(shí)間平均車速觀測(cè)值的均方差。由區(qū)間平均車速推算時(shí)間平均車速：式中：σs――區(qū)間平均車速觀測(cè)值的均方差。

例2-4

補(bǔ)充：例13.時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速之間的相互關(guān)系例2-4設(shè)有3輛汽車，分別以20、40、60km/h的速度，通過路程長(zhǎng)度為10km的路段，試求時(shí)間平均車速和區(qū)間平均車速。解：1、求時(shí)間平均車速2、求區(qū)間平均車速例1對(duì)長(zhǎng)為100m的路段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，獲得如下表中所示的數(shù)據(jù)，試求平均行駛時(shí)間t，區(qū)間平均車速，時(shí)間平均車速。

車輛行駛時(shí)間t/s車速V/(km·h-1)車輛行駛時(shí)間t/s車速V/(km·h-1)14.875.095.170.625.170.6105.269.234.973.5114.973.545.072.0125.367.955.269.2135.466.765.072.0144.776.674.776.6154.678.384.875.0165.367.9解：平均行駛時(shí)間：區(qū)間平均車速：時(shí)間平均車速：四.影響車速變化的因素

1.

駕駛員對(duì)車速的影響2.

車輛對(duì)車速的影響3.

道路對(duì)車速的影響（1）

街道類型及等級(jí)（2）

平均線型（3）

縱斷面線型（4）

車道數(shù)及車道位置（5）

視距（6）

側(cè)向凈空（7）

路面4.交通條件對(duì)車速的影響（1）

交通量（2）

交通組成（3）

超車條件（4）

交通管理（5）

交通環(huán)境的影響§2－4交通流的基本特性及其相互關(guān)系

一、交通流三參數(shù)基本關(guān)系

二、速度與密度的關(guān)系

三、流量與密度的關(guān)系

四、流量與速度的關(guān)系一、交通流三參數(shù)基本關(guān)系交通量Q、行車速度V、車流密度K是表征交通特性的三個(gè)基本參數(shù)。

車流密度是指在一條車道上車輛的密集程度，即在某一瞬時(shí)內(nèi)每單位長(zhǎng)度一條車道上的車輛數(shù)目，常以K表示，其單位為輛/km，（如為多車道，則應(yīng)除以車道換算成單車道的車輛數(shù)然后再計(jì)算，于是有：

式中：K――車流密度（輛/km）；N――單車道路段內(nèi)的車輛數(shù)（輛）；L――路段長(zhǎng)度（km）。Q――單車道上交通量（輛/h）；――區(qū)間平均車速（km/h）。交通流三參數(shù)之間的關(guān)系式為：

Q=VK流量、密度、速度三者之間的關(guān)系式可以用圖像來表示。如圖2-12、圖2-13。由圖2-13我們可以找出反映交通流特性的一些特征變量：（1）極大流量，是Q-V曲線上的峰值；（2）臨界速度Vm，即流量達(dá)到極大時(shí)的速度；（3）最佳密度Km，即流量達(dá)到極大時(shí)的密度；（4）阻塞密度Kj，車流密集到所有車輛無法移動(dòng)時(shí)的密度。（5）暢行速度Vf，車流密度趨于零，車輛可以暢行無阻時(shí)的平均速度。圖2-12、圖2-13二、速度與密度的關(guān)系1934年，格林希爾茨（Greenshields）提出了速度——密度線性關(guān)系模型：

（2-27）式中意義如前。當(dāng)交通密度很大時(shí)，可以采用格林柏格（Greenberg）1959年提出的對(duì)數(shù)模型：

（2-28）當(dāng)密度很小時(shí)，可采用安德伍德（Underwood）1961年提出的指數(shù)模型：

(2-29)三、流量與密度的關(guān)系交通流的流量-密度關(guān)系是交通流的基本關(guān)系，根據(jù)公式（2-27）及基本關(guān)系式（2-26），得：（2-30）

車頭間距hd（或間隔、平均車頭間距、車頭時(shí)距ht、平均車頭時(shí)距。車頭間距hd和密度之間的關(guān)系為:hd=1000/K

。平均車頭時(shí)距與流量的關(guān)系：=3600/Q車頭間距、車頭時(shí)距及速度三者之間的關(guān)系為：補(bǔ)充：例1、例2車頭間距hd是指在同向行駛的一列車隊(duì)中，相鄰兩輛車的車頭之間的距離，用車輛上有代表性的點(diǎn)來測(cè)量，如前輪或前保險(xiǎn)杠。平均車頭間距：路段中所有車頭間距的平均值。車頭時(shí)距ht：前后兩車輛車通過車行道某一點(diǎn)的時(shí)間差。平均車頭時(shí)距：。車頭時(shí)距和交通量之間的關(guān)系為：

ht=1000/Q

式中：Q――道路的交通容量（輛/h）；

ht――平均車頭時(shí)距（s/輛）。

車頭時(shí)距hs、車頭時(shí)距ht及速度V三者之間關(guān)系為：式中：V――汽車行駛速度（km/h）。例1在一條長(zhǎng)30km的某路路段的起點(diǎn)斷面上，在5min內(nèi)測(cè)得60輛汽車，車流是均勻連續(xù)