第3章 交通流基本特性

1、1122第一節(jié)第一節(jié) 交通流量交通流量3一、交通量的定義一、交通量的定義 交通量交通量是指在選定時(shí)間段內(nèi)是指在選定時(shí)間段內(nèi), 通過(guò)道路某一地通過(guò)道路某一地點(diǎn)、某一斷面或某一條車道的交通實(shí)體數(shù)。按交通點(diǎn)、某一斷面或某一條車道的交通實(shí)體數(shù)。按交通類型分類型分, 有機(jī)動(dòng)車交通量、非機(jī)動(dòng)車交通量和行人有機(jī)動(dòng)車交通量、非機(jī)動(dòng)車交通量和行人交通量交通量,一般不加說(shuō)明則指機(jī)動(dòng)車交通量，且指來(lái)往一般不加說(shuō)明則指機(jī)動(dòng)車交通量，且指來(lái)往兩個(gè)方向的車輛數(shù)。兩個(gè)方向的車輛數(shù)。 l 流率流率是指把在是指把在不足不足1h時(shí)間段內(nèi)時(shí)間段內(nèi)(通常通常15min)，通過(guò)道路通過(guò)道路(或道路上某一條車道或道路上某一條車道)指定地

2、點(diǎn)或斷面指定地點(diǎn)或斷面的車輛數(shù)經(jīng)過(guò)等效轉(zhuǎn)換得到的的車輛數(shù)經(jīng)過(guò)等效轉(zhuǎn)換得到的單位小時(shí)的車輛數(shù)單位小時(shí)的車輛數(shù)。 4l二、交通量和流率的關(guān)系二、交通量和流率的關(guān)系l交通量和流率是描述交通流特性的最重要參數(shù)之交通量和流率是描述交通流特性的最重要參數(shù)之一，它們都是反映交通需求的變量，但它們無(wú)論一，它們都是反映交通需求的變量，但它們無(wú)論從概念上還是本質(zhì)上都有重要的差別：從概念上還是本質(zhì)上都有重要的差別：l交通量交通量是通過(guò)實(shí)際觀測(cè)或者通過(guò)預(yù)測(cè)得到的值；是通過(guò)實(shí)際觀測(cè)或者通過(guò)預(yù)測(cè)得到的值；l流率流率則是通過(guò)對(duì)不足則是通過(guò)對(duì)不足1h的交通量的等效轉(zhuǎn)換后得的交通量的等效轉(zhuǎn)換后得到的等效值。到的等效值。 一、交

3、通量的定義一、交通量的定義5一、交通量的定義一、交通量的定義l交通量時(shí)刻在變化，在表達(dá)方式上通常取某一時(shí)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。如間段內(nèi)的平均值作為該時(shí)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(dá)式為為單位，平均交通量表達(dá)式為:l按平均值所取的時(shí)間段的長(zhǎng)度計(jì)按平均值所取的時(shí)間段的長(zhǎng)度計(jì),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6一、交通量的定

4、義一、交通量的定義 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）：）： 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 7171iiQWADT7二、交通量的時(shí)間分布二、交通量的時(shí)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

5、不均衡系數(shù)，月?lián)Q算系數(shù)換算系數(shù))，以，以K月月表示表示 。MADTAADTK 月月8二、交通量的時(shí)間分布二、交通量的時(shí)間分布l周變化：周變化：交通量的周變化是指一周內(nèi)各天的交通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 K9二、交通量的

6、時(shí)間分布二、交通量的時(shí)間分布l 時(shí)變化：時(shí)變化：一天一天24小時(shí)中，每個(gè)小時(shí)的交通量亦在小時(shí)中，每個(gè)小時(shí)的交通量亦在不斷變化。不斷變化。一天一天24小時(shí)中，流量最大的那個(gè)小時(shí)的交通量稱小時(shí)中，流量最大的那個(gè)小時(shí)的交通量稱為高峰小時(shí)交通量。為高峰小時(shí)交通量。 高峰小時(shí)系數(shù)：高峰小時(shí)系數(shù)：就是高峰小時(shí)交通量與高峰小時(shí)就是高峰小時(shí)交通量與高峰小時(shí)內(nèi)某一時(shí)段的交通量擴(kuò)大為高峰小時(shí)的交通量之內(nèi)某一時(shí)段的交通量擴(kuò)大為高峰小時(shí)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(shí)時(shí)段段的的交交通通量量）（高高峰峰小小時(shí)時(shí)內(nèi)內(nèi)高高峰峰小

7、小時(shí)時(shí)交交通通量量10二、交通量的時(shí)間分布二、交通量的時(shí)間分布 如：如： t=15（min） t=10（min） 城市中短時(shí)間的高峰交通量造成交通阻塞。城市中短時(shí)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(shí)時(shí)中中高高峰峰高高峰峰小小時(shí)時(shí)交交通通量量min15415 PFH交交通通量量）（高高峰峰小小時(shí)時(shí)中中高高峰峰高高峰峰小小時(shí)時(shí)交交通通量量min10610 PFH11三、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布交通量在車道上的分布交通量在車道上的分布121.2 1.

8、2 交通量的空間分布交通量的空間分布地地域域分分布布 1997年?yáng)|、中、西部地區(qū)國(guó)道交通量年?yáng)|、中、西部地區(qū)國(guó)道交通量地區(qū)地區(qū)國(guó)道里程國(guó)道里程（kmkm）AADT(AADT(輛輛/ /日日) )東部沿海、南部東部沿海、南部256652566559845984中部中部310113101132033203西部西部377113771121682168地域、城鄉(xiāng)、路線、方向、車道差別地域、城鄉(xiāng)、路線、方向、車道差別1313方向分布系數(shù)KD %100雙向總交通量重要行車方向交通量DK方方向向分分布布我國(guó)公路的方向分布系數(shù)我國(guó)公路的方向分布系數(shù)類型類型東東 部部中中 部部西西 部部全國(guó)平均全國(guó)平均5分分鐘

9、鐘15分分鐘鐘60分分鐘鐘5分分鐘鐘15分分鐘鐘60分分鐘鐘5分分鐘鐘15分分鐘鐘60分分鐘鐘5分分鐘鐘15分分鐘鐘60分分鐘鐘城郊城郊公路公路0.660.580.580.610.570.570.650.570.580.640.570.58鄉(xiāng)村鄉(xiāng)村公路公路0.710.600.610.600.570.610.660.5914城鄉(xiāng)分布城鄉(xiāng)分布車道分布車道分布 每條車道交通量的大小主要與車道兩每條車道交通量的大小主要與車道兩側(cè)的干擾、慢行車的比例和進(jìn)出口的數(shù)量、側(cè)的干擾、慢行車的比例和進(jìn)出口的數(shù)量、位置有關(guān)。當(dāng)車流為連續(xù)流時(shí)，主要受車位置有關(guān)。當(dāng)車流為連續(xù)流時(shí)，主要受車輛車速差別的大小影響，小汽車專

10、用車道輛車速差別的大小影響，小汽車專用車道交通量顯然比大汽車車道大交通量顯然比大汽車車道大 。城市交通量大于農(nóng)村道路交通量城市交通量大于農(nóng)村道路交通量2001.4.19北京東三環(huán)農(nóng)展橋北京東三環(huán)農(nóng)展橋219350輛輛/日日有的農(nóng)村公路每天只有幾百輛有的農(nóng)村公路每天只有幾百輛15四、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量四、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量l作用：作用： 交通量具有隨時(shí)間變化和出現(xiàn)高峰小時(shí)的特點(diǎn)，交通量具有隨時(shí)間變化和出現(xiàn)高峰小時(shí)的特點(diǎn)，因此，在進(jìn)行道路設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮這因此，在進(jìn)行道路設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮這個(gè)特點(diǎn)。工程上為了保證道路在規(guī)劃期內(nèi)滿足絕個(gè)特點(diǎn)。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(shí)車流能順

11、利通過(guò)，不造成嚴(yán)重阻塞，大多數(shù)小時(shí)車流能順利通過(guò)，不造成嚴(yán)重阻塞，同時(shí)避免建成后車流量很低，投資效益不高，規(guī)同時(shí)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(shí)交通量作為設(shè)計(jì)小時(shí)交通定必須選擇適當(dāng)?shù)男r(shí)交通量作為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量。量。根據(jù)美國(guó)的研究、認(rèn)為第根據(jù)美國(guó)的研究、認(rèn)為第30位最高小時(shí)交通量作位最高小時(shí)交通量作為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量是最合適的。為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量是最合適的。16四、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量四、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量l第第30位最高小時(shí)交通量位最高小時(shí)交通量所謂第所謂第30位最高小時(shí)交通量就是將一年中測(cè)得的位最高小時(shí)交通量就是將一年中測(cè)得的8700個(gè)小時(shí)交通量，從大到小按序排列，排在第個(gè)小時(shí)

12、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。位的那個(gè)小時(shí)交通量。 研究表明，第研究表明，第30位小時(shí)交通量與年平均日交通量位小時(shí)交通量與年平均日交通量（AADT）之比的）之比的K值十分穩(wěn)定。值十分穩(wěn)定。據(jù)國(guó)外觀測(cè)，按道路類別及所在地區(qū)不同據(jù)國(guó)外觀測(cè)，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)。 17四、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量四、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量l設(shè)計(jì)小時(shí)交通量的計(jì)算（不考慮方向不均衡性）設(shè)計(jì)小時(shí)交通量的計(jì)算（不考慮方向不均衡性） 式中：式中：DHV設(shè)計(jì)小時(shí)交通量（輛設(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)（設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)（%）；）； N 車道數(shù)車道

13、數(shù); C單單 每一車道設(shè)計(jì)通行能力（輛每一車道設(shè)計(jì)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）；）； 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18四、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量四、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量l 設(shè)計(jì)小時(shí)交通量的計(jì)算（考慮方向不均衡性）設(shè)計(jì)小時(shí)交通量的計(jì)算（考慮方向不均衡性）式中：式中：DDHV單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量；單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量； K 設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)（設(shè)計(jì)小時(shí)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 1919第

14、二節(jié)第二節(jié) 車速車速20一、基本定義一、基本定義l 行程車速：行程車速：行程車速又稱區(qū)間車速，是車輛行行程車速又稱區(qū)間車速，是車輛行駛路程與通過(guò)該路程所需的總時(shí)間（包括停車時(shí)駛路程與通過(guò)該路程所需的總時(shí)間（包括停車時(shí)間）之比。行程車速是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)，用以評(píng)間）之比。行程車速是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)，用以評(píng)價(jià)道路的通暢程度，估計(jì)行車延誤情況。要提高價(jià)道路的通暢程度，估計(jì)行車延誤情況。要提高運(yùn)輸效率必須提高車輛的行程車速。運(yùn)輸效率必須提高車輛的行程車速。l 臨界車速：臨界車速：這是指道路達(dá)到理論通行能力時(shí)的這是指道路達(dá)到理論通行能力時(shí)的車速，對(duì)于選擇道路等級(jí)具有重要作用。車速，對(duì)于選擇道路等級(jí)具有重要作

15、用。l 設(shè)計(jì)車速：設(shè)計(jì)車速：是指在道路交通與氣候條件良好的是指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，用作道路線形幾何設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。安全車速，用作道路線形幾何設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。21二、行車速度的統(tǒng)計(jì)分布特性二、行車速度的統(tǒng)計(jì)分布特性常用以下特征車速表示車速的統(tǒng)計(jì)分布特性：常用以下特征車速表示車速的統(tǒng)計(jì)分布特性：l中位車速：中位車速：也稱也稱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：位車速：

16、在該路段行駛所有車輛中，有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：位車速：意義與前亦同。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%位車速位車速位車速位車速 S22三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速l時(shí)間平均車速：時(shí)間平均車速：在單位時(shí)間內(nèi)測(cè)得通過(guò)道路某斷在單位時(shí)間內(nèi)測(cè)得通過(guò)道路某斷面各車輛的點(diǎn)車速，這些點(diǎn)速度的算術(shù)平均值

17、，面各車輛的點(diǎn)車速，這些點(diǎn)速度的算術(shù)平均值，即為該斷面的時(shí)間平均車速，即即為該斷面的時(shí)間平均車速，即: 式中：式中： 時(shí)間平均車速（時(shí)間平均車速（km/h）；）； 第第i 輛車的地點(diǎn)車速（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）。單位時(shí)間內(nèi)觀測(cè)到車輛總數(shù)（輛）。 niitvnV11tViv23三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速l 區(qū)間平均速度：區(qū)間平均速度：是指某路段的長(zhǎng)度與通過(guò)該路是指某路段的長(zhǎng)度與通過(guò)該路段所有車輛的平均行程時(shí)間之比（段所有車輛的平均行程時(shí)間之比（以后講到速度以后講到速度如果不加說(shuō)明即為區(qū)間平均速度如果不加說(shuō)明即為區(qū)間平

18、均速度）。當(dāng)觀測(cè)長(zhǎng)度）。當(dāng)觀測(cè)長(zhǎng)度一定時(shí)，其數(shù)值為所有車輛行程車速的調(diào)和平均一定時(shí)，其數(shù)值為所有車輛行程車速的調(diào)和平均值，計(jì)算公式為值，計(jì)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(zhǎng)度路段長(zhǎng)度（km）；）；ti 第第i輛車的行駛時(shí)間（輛車的行駛時(shí)間（h）；）；n 觀觀測(cè)到的車輛數(shù)；測(cè)到的車輛數(shù)；vi 第第i輛車行程車速（輛車行程車速（km/h）。）。 niiniisvntnsV111111sV24三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速l時(shí)間平均速度與區(qū)間平均速度之間的互換關(guān)系時(shí)間平均速度與區(qū)間平均速度之間的互換關(guān)系由時(shí)間平均速度可以推算出區(qū)

19、間平均速度：由時(shí)間平均速度可以推算出區(qū)間平均速度：式中：式中： 時(shí)間平均速度觀測(cè)值的方差。時(shí)間平均速度觀測(cè)值的方差。 由區(qū)間平均速度同樣可以推算出時(shí)間平均速度：由區(qū)間平均速度同樣可以推算出時(shí)間平均速度：式中式中: 區(qū)間平均速度觀測(cè)值的均方差。區(qū)間平均速度觀測(cè)值的均方差。tttsVVV2 2t2sssstVVV2 2525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(shí)距、車頭時(shí)距 ht26一、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)單位道路是指某一瞬間內(nèi)單位道路長(zhǎng)度上的車輛數(shù)目。長(zhǎng)度上的車輛數(shù)目。 式中：式中：N 路段內(nèi)的車輛數(shù)路

20、段內(nèi)的車輛數(shù)(輛輛); L 路段長(zhǎng)度路段長(zhǎng)度(km)。LNK 27二、車道占有率二、車道占有率l由于密度是瞬時(shí)值，隨觀測(cè)時(shí)間和區(qū)間長(zhǎng)度而變由于密度是瞬時(shí)值，隨觀測(cè)時(shí)間和區(qū)間長(zhǎng)度而變化，且反映不出車輛長(zhǎng)度和速度的關(guān)系，尤其是化，且反映不出車輛長(zhǎng)度和速度的關(guān)系，尤其是在車輛混合行駛時(shí)密度的大小并不能明確表示交在車輛混合行駛時(shí)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(shí)間占有率兩種。車道占有率包括空間占有率和時(shí)間占有率兩種。28二、車道占有率二、車道占有率l空間占有率：空間占有率：是指在一定路

21、段上，車輛總長(zhǎng)度與是指在一定路段上，車輛總長(zhǎng)度與路段總長(zhǎng)度之比（路段總長(zhǎng)度之比（%），表達(dá)式為：），表達(dá)式為： 式中：式中： Rs 空間占有率；空間占有率； S 觀測(cè)路段總長(zhǎng)度；觀測(cè)路段總長(zhǎng)度； si 第第i 輛車的長(zhǎng)度；輛車的長(zhǎng)度； n 觀測(cè)路段內(nèi)的車輛數(shù)。觀測(cè)路段內(nèi)的車輛數(shù)。 niissSR1129二、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：Ss1s2s3s430二、車道占有率二、車道占有率l時(shí)間占有率：時(shí)間占有率： 在道路的任意路段上，車輛通過(guò)時(shí)在道路的任意路段上，車輛通過(guò)時(shí)間的累計(jì)值與觀測(cè)總時(shí)間之比（間的累計(jì)值與觀測(cè)總時(shí)間之比（%），其表達(dá)式），其表達(dá)式為：為：

22、式中：式中： Rt 時(shí)間占有率；時(shí)間占有率； T 觀測(cè)總時(shí)間；觀測(cè)總時(shí)間； ti 第第i 輛車的長(zhǎng)度；輛車的長(zhǎng)度； n 觀測(cè)時(shí)間內(nèi)通過(guò)該路段的車輛數(shù)。觀測(cè)時(shí)間內(nèi)通過(guò)該路段的車輛數(shù)。 niittTR1131三、車頭間距三、車頭間距 hs 、車頭時(shí)距車頭時(shí)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(shí)距屬于微觀交交通流參數(shù)，而車頭間距和車頭時(shí)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：車頭間距：是指一條車道上前后相鄰兩車（用前是指一條車道上前后相鄰兩車（用前保險(xiǎn)杠等具有代表性的點(diǎn)測(cè)量）之間的距離。保險(xiǎn)杠等具有代

23、表性的點(diǎn)測(cè)量）之間的距離。l車頭時(shí)距：車頭時(shí)距：是指連續(xù)行駛的前后兩輛車（具有代是指連續(xù)行駛的前后兩輛車（具有代表性的點(diǎn)）通過(guò)行車道上某一點(diǎn)（或某一斷面）表性的點(diǎn)）通過(guò)行車道上某一點(diǎn)（或某一斷面）的時(shí)間差。的時(shí)間差。l對(duì)觀測(cè)路段上所有的車頭間距和車頭時(shí)距取平均對(duì)觀測(cè)路段上所有的車頭間距和車頭時(shí)距取平均值稱為平均車頭間距與平均車頭時(shí)距。值稱為平均車頭間距與平均車頭時(shí)距。32三、車頭間距三、車頭間距 hs 、車頭時(shí)距車頭時(shí)距 htl平均車頭間距與平均車頭時(shí)距與宏觀交通流參數(shù)平均車頭間距與平均車頭時(shí)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）;

24、平均車頭時(shí)距（平均車頭時(shí)距（s）。）。tshQhK36001000 shth3333第四節(jié)交通流的基本特性第四節(jié)交通流的基本特性及其相互關(guān)系及其相互關(guān)系34交通流基本特性(連續(xù)流特性)l（一）連續(xù)流l（二）交通流基本特性l（三）速度密度關(guān)系l（四）流量密度關(guān)系l（五）流量速度關(guān)系35（一）連續(xù)流（一）連續(xù)流l1.連續(xù)流定義連續(xù)流定義l 指沒(méi)有外部固定因素指沒(méi)有外部固定因素(如交通信號(hào)如交通信號(hào))影響的不間影響的不間斷交通流，如高速公路的基本路段、雙車道和多車斷交通流，如高速公路的基本路段、雙車道和多車道的交通流。道的交通流。 l2.連續(xù)流的特性描述連續(xù)流的特性描述l 交通量、平均車速和交通流密

25、度三個(gè)參數(shù)來(lái)描交通量、平均車速和交通流密度三個(gè)參數(shù)來(lái)描述交通流特性。述交通流特性。l速度和密度速度和密度反映交通流從道路獲得的服務(wù)質(zhì)量。反映交通流從道路獲得的服務(wù)質(zhì)量。l交通量交通量可以量度交通設(shè)施的負(fù)荷程度?？梢粤慷冉煌ㄔO(shè)施的負(fù)荷程度。36（二）交通流基本特性（二）交通流基本特性l當(dāng)?shù)缆飞宪囕v較多當(dāng)?shù)缆飞宪囕v較多，車流密度，車流密度由小變大由小變大時(shí)，時(shí)，駕駛員被迫降低車速，單位時(shí)間通過(guò)道路某一駕駛員被迫降低車速，單位時(shí)間通過(guò)道路某一點(diǎn)的車輛數(shù)減少。點(diǎn)的車輛數(shù)減少。l車流密度車流密度由大變小時(shí)由大變小時(shí)，又允許駕駛員以較大，又允許駕駛員以較大的車速行駛，此時(shí)，單位時(shí)間通過(guò)道路某一點(diǎn)的車速行駛

26、，此時(shí)，單位時(shí)間通過(guò)道路某一點(diǎn)的車輛數(shù)卻可能增加。的車輛數(shù)卻可能增加。37l上述現(xiàn)象說(shuō)明上述現(xiàn)象說(shuō)明交通量、密度、車速交通量、密度、車速這三個(gè)這三個(gè)參數(shù)之間存在著某種函數(shù)關(guān)系。參數(shù)之間存在著某種函數(shù)關(guān)系。l交通流基本參數(shù)模型交通流基本參數(shù)模型l表達(dá)交通流特性的三參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系式表達(dá)交通流特性的三參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系式，叫做交通流基本參數(shù)模型。，叫做交通流基本參數(shù)模型。38交通流三參數(shù)基本關(guān)系交通流三參數(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

27、（輛密度（輛/km）。）。KVQ 39交通量、密度、速度的理論曲線Q QKVKV關(guān)系曲線圖關(guān)系曲線圖投影到二維坐標(biāo)系中即得到三個(gè)關(guān)系圖投影到二維坐標(biāo)系中即得到三個(gè)關(guān)系圖40Q、V、K三參數(shù)關(guān)系圖41一、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(dá)到極大時(shí)的速度；即流量達(dá)到極大時(shí)的速度；最佳密度最佳密度km 即流量達(dá)到極大時(shí)的密度；即流量達(dá)到極大時(shí)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(wú)法移車流密集到所有車輛基本上無(wú)法移動(dòng)（動(dòng)（V=0）時(shí)的密

28、度；）時(shí)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(shí)的平均速度。時(shí)的平均速度。42二、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(shí)測(cè)數(shù)據(jù)有良密度線性關(guān)系模型，且模型與實(shí)測(cè)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 43二、速度與密度的關(guān)系二、速度與密度的關(guān)系l1959年，格林柏（年，格林柏（Greenberg）提出了用于密度）提出了用于密度很大時(shí)對(duì)數(shù)模型：很大

29、時(shí)對(duì)數(shù)模型：)ln(KKVVjm 格林柏模型格林柏模型的適用范圍的適用范圍44二、速度與密度的關(guān)系二、速度與密度的關(guān)系l1961年安德伍德（年安德伍德（Underwood）提出了用于密度）提出了用于密度很小時(shí)的指數(shù)模型：很小時(shí)的指數(shù)模型：安德伍德模型安德伍德模型的適用范圍的適用范圍mKKfeVV 45三、流量與密度的關(guān)系三、流量與密度的關(guān)系l交通流的流量交通流的流量-密度關(guān)系是交通流的基本關(guān)系，根密度關(guān)系是交通流的基本關(guān)系，根據(jù)格林希爾茨公式及三參數(shù)的基本關(guān)系式可得：據(jù)格林希爾茨公式及三參數(shù)的基本關(guān)系式可得： )()1(2jfjfKKKVKKKVQ 46三、流量與密度的關(guān)系三、流量與密度的關(guān)系

30、l上式對(duì)上式對(duì)Q 求導(dǎo)，并令：求導(dǎo)，并令：4202maxjfjjffKVQQKKKKVVdKdQ 最最大大。時(shí)時(shí)，可可求求出出當(dāng)當(dāng)：47四、流量與速度的關(guān)系四、流量與速度的關(guān)系l交通流的流量交通流的流量-速度關(guān)系速度關(guān)系 是交通流的基本關(guān)系，是交通流的基本關(guān)系， 根據(jù)格林希爾茨公式及根據(jù)格林希爾茨公式及 三參數(shù)的基本關(guān)系式可三參數(shù)的基本關(guān)系式可 得到：得到：)1(fjVVVKQ 48結(jié)論結(jié)論l綜上所述，按格林希爾茨的速度綜上所述，按格林希爾茨的速度-密度模型、流量密度模型、流量-密度模型、速度密度模型、速度-流量模型可以看出，流量模型可以看出，Qm 、Vm和和 Km （流量（流量 速度關(guān)系曲線

31、圖）是劃分交通是否擁速度關(guān)系曲線圖）是劃分交通是否擁擠的重要特征值。擠的重要特征值。當(dāng)當(dāng)QQm 、KKm 、 VVm時(shí)，時(shí)， 屬于擁擠狀態(tài)；屬于擁擠狀態(tài)；當(dāng)當(dāng)QQm 、K Km 、 VVm時(shí)，時(shí)， 則屬于不擁擠狀態(tài)。則屬于不擁擠狀態(tài)。49交通流三參數(shù)關(guān)系(1)(1) Q=KVQ=KV(2) (2) Q Qm m極大流量，極大流量，就是就是Q QV V曲線和曲線和Q QK K曲線上的峰曲線上的峰值。值。 (3) (3) V Vm m臨界速度，臨界速度，即即Q= QQ= Qm m時(shí)的速度，此時(shí)時(shí)的速度，此時(shí)K= KK= Km m 。(4) (4) V Vf f暢行速度，暢行速度，K=0K=0，車輛

32、可以暢行無(wú)阻時(shí)的速度，車輛可以暢行無(wú)阻時(shí)的速度, ,此時(shí)此時(shí) Q=0Q=0，K=0K=0。 V Vm m = V = Vf f /2. /2.(5) (5) K Km m最佳密度，最佳密度，即即Q= QQ= Qm m時(shí)的密度，此時(shí)時(shí)的密度，此時(shí)V= VV= Vm m 。(6)(6) K Kj j阻塞密度，阻塞密度，車流密集到車輛無(wú)法移動(dòng)時(shí)的密車流密集到車輛無(wú)法移動(dòng)時(shí)的密度，此時(shí)度，此時(shí) V=0V=0，Q=0 Q=0 。 K Km m = K = Kj j /2. /2. l 5050第五節(jié)間斷流特性第五節(jié)間斷流特性51間斷流特性l本節(jié)將分別介紹信號(hào)交叉口的交通流特性及其描本節(jié)將分別介紹信號(hào)交叉

33、口的交通流特性及其描述參數(shù)述參數(shù)飽和流率、損失時(shí)間、飽和車頭時(shí)距飽和流率、損失時(shí)間、飽和車頭時(shí)距。l交通流運(yùn)行效率的指標(biāo)交通流運(yùn)行效率的指標(biāo)延誤。延誤。l一、信號(hào)交叉口的間斷流一、信號(hào)交叉口的間斷流l二、延誤二、延誤 52一、信號(hào)交叉口的間斷流l在所有產(chǎn)生間斷流的設(shè)施中，最重要的是信號(hào)交在所有產(chǎn)生間斷流的設(shè)施中，最重要的是信號(hào)交叉口。在交叉口處，處于各種運(yùn)行狀態(tài)的交通流叉口。在交叉口處，處于各種運(yùn)行狀態(tài)的交通流周期性地停止，然后在信號(hào)允許的情況下，以某周期性地停止，然后在信號(hào)允許的情況下，以某種方式進(jìn)行疏散。如果能對(duì)交叉口進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目胤N方式進(jìn)行疏散。如果能對(duì)交叉口進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目刂疲涂梢员苊庠S多

34、時(shí)間上和空間上的沖突，從制，就可以避免許多時(shí)間上和空間上的沖突，從而使交叉口內(nèi)的各向車流都能安全有效地通過(guò)。而使交叉口內(nèi)的各向車流都能安全有效地通過(guò)。因此，了解交叉口的交通流特性，對(duì)研究間斷流因此，了解交叉口的交通流特性，對(duì)研究間斷流的特性是很有意義的。的特性是很有意義的。l1.間斷流定義間斷流定義l指有外部固定因素影響的周期性中斷交通流，如指有外部固定因素影響的周期性中斷交通流，如有信號(hào)交叉口和無(wú)信號(hào)交叉口的交通流。有信號(hào)交叉口和無(wú)信號(hào)交叉口的交通流。53停車線輛車隊(duì)排54l2.車頭時(shí)距分析：車頭時(shí)距分析：第一車頭時(shí)距第一車頭時(shí)距是從綠燈信號(hào)開(kāi)始是從綠燈信號(hào)開(kāi)始到第一車輛的前保險(xiǎn)杠通過(guò)停車線

35、的時(shí)間。第一車到第一車輛的前保險(xiǎn)杠通過(guò)停車線的時(shí)間。第一車頭時(shí)距是比較長(zhǎng)的，因?yàn)榈谝惠v車的駕駛員最先看頭時(shí)距是比較長(zhǎng)的，因?yàn)榈谝惠v車的駕駛員最先看到綠燈信號(hào)，然后產(chǎn)生反應(yīng)，使車輛加速進(jìn)入交叉到綠燈信號(hào)，然后產(chǎn)生反應(yīng)，使車輛加速進(jìn)入交叉口?？凇５诙囶^時(shí)距第二車頭時(shí)距是第一輛和第二輛車的保險(xiǎn)杠通是第一輛和第二輛車的保險(xiǎn)杠通過(guò)停車線的時(shí)間間隔，這個(gè)值較小，因?yàn)榈诙v車過(guò)停車線的時(shí)間間隔，這個(gè)值較小，因?yàn)榈诙v車的駕駛員對(duì)綠燈的反應(yīng)與第一輛車駕駛員的反應(yīng)幾的駕駛員對(duì)綠燈的反應(yīng)與第一輛車駕駛員的反應(yīng)幾乎重合，乎重合，第三車頭時(shí)距第三車頭時(shí)距比第二車頭時(shí)距更小，以此比第二車頭時(shí)距更小，以此類推。最后類推

36、。最后(通常在第四車頭時(shí)距之后通常在第四車頭時(shí)距之后)，各車輛到，各車輛到達(dá)停車線時(shí)均已充分加速，所以觀察到的車頭時(shí)距達(dá)停車線時(shí)均已充分加速，所以觀察到的車頭時(shí)距幾乎是相等的。幾乎是相等的。 55l3.信號(hào)交叉口間斷流的特征參數(shù)信號(hào)交叉口間斷流的特征參數(shù)一一飽和車頭時(shí)距飽和車頭時(shí)距、飽和流率、損失時(shí)間。、飽和流率、損失時(shí)間。l（1）飽和車頭時(shí)距（）飽和車頭時(shí)距（ ht ）l穩(wěn)定行駛的連續(xù)流的車頭時(shí)距稱為飽和車頭時(shí)距穩(wěn)定行駛的連續(xù)流的車頭時(shí)距稱為飽和車頭時(shí)距（第四車頭時(shí)距之后的車頭時(shí)距）。（第四車頭時(shí)距之后的車頭時(shí)距）。l因?yàn)檫@個(gè)時(shí)距接近相等因?yàn)檫@個(gè)時(shí)距接近相等，故進(jìn)入交叉口的每條車，故進(jìn)入交叉

37、口的每條車道上的交通量可按下式計(jì)算：道上的交通量可按下式計(jì)算：Q=3600/htl式中：式中：Q 交通量交通量(輛輛/h車道車道)；l ht飽和車頭時(shí)距飽和車頭時(shí)距(s)。56l（2）飽和流率）飽和流率sl是每條車道能進(jìn)人交叉口的車輛數(shù)，只有該方是每條車道能進(jìn)人交叉口的車輛數(shù)，只有該方向車道總是綠燈信號(hào)，車輛通過(guò)交叉口無(wú)需停向車道總是綠燈信號(hào)，車輛通過(guò)交叉口無(wú)需停車，該式才是正確的。所以，飽和流率車，該式才是正確的。所以，飽和流率S是假是假想值。想值。l S=3600/ ht 式中：式中：S 飽和流率飽和流率(輛輛/h車道車道)；l ht飽和車頭時(shí)距飽和車頭時(shí)距(s)。57l（3 ）損失時(shí)間（

38、）損失時(shí)間（L）l 起動(dòng)損失時(shí)間起動(dòng)損失時(shí)間l損失時(shí)間損失時(shí)間l 清尾損失時(shí)間清尾損失時(shí)間l 起動(dòng)損失時(shí)間（起動(dòng)損失時(shí)間（L1 ）l當(dāng)信號(hào)變?yōu)榫G燈時(shí)，排隊(duì)車輛由停止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始當(dāng)信號(hào)變?yōu)榫G燈時(shí)，排隊(duì)車輛由停止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始運(yùn)行，前幾輛車的車頭時(shí)距飽和車頭時(shí)距（運(yùn)行，前幾輛車的車頭時(shí)距飽和車頭時(shí)距（ht ）。因此，對(duì)于前幾輛車，應(yīng)增加其車頭時(shí)）。因此，對(duì)于前幾輛車，應(yīng)增加其車頭時(shí)距從而得到一個(gè)增量值，這個(gè)增量值稱為起動(dòng)距從而得到一個(gè)增量值，這個(gè)增量值稱為起動(dòng)損失時(shí)間，用損失時(shí)間，用L1表示，則表示，則 L1 = t i 。58l清尾損失時(shí)間（清尾損失時(shí)間（L2）l是指從一個(gè)方向最后一輛車進(jìn)入交叉口的時(shí)刻與是指從一個(gè)方向最后一輛車進(jìn)入交叉口的時(shí)刻與另一方向變?yōu)榫G燈時(shí)刻的時(shí)間差。另一方向變?yōu)榫G燈時(shí)刻的時(shí)間差。(或一個(gè)方向的或一個(gè)方向的綠燈結(jié)束時(shí)刻與另一個(gè)方向綠燈開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間綠燈結(jié)束時(shí)刻與