交通工程學(xué)第章

第二章交通特性分析12/10/20221第一節(jié)交通要素特性12/10/20222一、駕駛員的交通特性人是道路交通系統(tǒng)中特殊的要素，其他要素都是圍繞“人”進(jìn)行設(shè)計(jì)和運(yùn)作的，因而，“以人為本”是交通工程的一個(gè)重要原則。道路交通系統(tǒng)中“人”包括車輛（機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車）駕駛員、乘客和行人。其中主要的研究對(duì)象是機(jī)動(dòng)車駕駛員的特性。12/10/20223駕駛員的信息處理過程一、駕駛員的交通特性12/10/20224駕駛員的生理、心理特性①駕駛員的視覺特性視力、視野、色感②駕駛員的反應(yīng)特性反應(yīng)特性制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間停車距離一、駕駛員的交通特性12/10/20225二、汽車的交通特性車輛的設(shè)計(jì)外廓尺寸車輛尺寸與道路設(shè)計(jì)、交通工程有密切關(guān)系。在我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003）和《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37-1990）中都規(guī)定了機(jī)動(dòng)車輛外廓尺寸界限。動(dòng)力性能最高車速加速度（加速時(shí)間）最大爬坡能力制動(dòng)性能制動(dòng)距離制動(dòng)性能穩(wěn)定性方向穩(wěn)定性12/10/20226三、道路交通特性路網(wǎng)密度與間距⑴選取應(yīng)遵循的原則：①與不同等級(jí)道路的功能、要求相匹配；②與城市不同區(qū)域的性質(zhì)、人口密度等匹配。⑵計(jì)算公式：公路網(wǎng)的合理密度：

道路網(wǎng)間距：12/10/20227道路結(jié)構(gòu)道路線形道路網(wǎng)布局典型公路網(wǎng)布局：三角形、并列形、放射形、樹叉形；典型城市道路網(wǎng)布局：棋盤形、帶形、放射形、放射環(huán)形。三、道路交通特性12/10/20228第二節(jié)交通量特性12/10/20229一、交通量的定義

交通量是指在選定時(shí)間段內(nèi),通過道路某一地點(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)。12/10/202210一、交通量量的定義交通量時(shí)刻刻在變化，，在表達(dá)方方式上通常常取某一時(shí)時(shí)間段內(nèi)的的平均值作作為該時(shí)間間段的代表表交通量。。如果以輛輛/d為單單位，平均均交通量表表達(dá)式為:按平均值所所取的時(shí)間間段的長度度計(jì),常用用的平均交交通量有:年平均日交交通量（AADT）；月平均日交交通量（MADT）；周平均日交交通量（WADT）。12/8/202211一、交通量量的定義年平均日交交通量（AADT）：月平均日交交通量（MADT）：k：為當(dāng)月的的天數(shù)。周平均日交交通量（WADT）：12/8/202212二、交通量的的時(shí)間分布月變化：一一年內(nèi)各月交交通量的變化化稱為月變化化。年平均日日交通量與月月平均日交通通量之比,稱稱為交通量的的月變化系數(shù)數(shù)(或稱月不不均衡系數(shù)，，月?lián)Q算系數(shù)數(shù))，以K月表示。12/8/202213二、交通量的的時(shí)間分布周變化：交通通量的周變化化是指一周內(nèi)內(nèi)各天的交通通量變化，因因此，也稱周周日變化。周變系數(shù)定義義為：年平均均日交通量除除以某周日的的平均交通量量。某周日的平均均日交通量等等于全年所有有該周日的交交通量除以全全年該周日的的總天數(shù)。12/8/202214二、交通量的的時(shí)間分布時(shí)變化：一天天24小時(shí)中中，每個(gè)小時(shí)時(shí)的交通量亦亦在不斷變化化。一天24小時(shí)時(shí)中，流量最大的那個(gè)小時(shí)的的交通量稱為為高峰小時(shí)交通通量。高峰小時(shí)系數(shù)數(shù)：就是高峰峰小時(shí)交通量量與高峰小時(shí)時(shí)內(nèi)某一時(shí)段段的交通量擴(kuò)擴(kuò)大為高峰小小時(shí)的交通量量之比。一般般t=5min或或t=6min或或t=10min，，最最常常用用t=15min12/8/202215二、、交交通通量量的的時(shí)時(shí)間間分分布布如：t=15（（min）t=10（（min）城市中短短時(shí)間的的高峰交交通量造造成交通通阻塞。。12/8/202216三、交通量量的空間分分布主要包括：：交通量的城城鄉(xiāng)分布交通量的路路段分布交通量的方方向分布交通量在車車道上的分分布12/8/202217四、設(shè)計(jì)小小時(shí)交通量量含義及作用用：交通量具有有隨時(shí)間變變化和出現(xiàn)現(xiàn)高峰小時(shí)時(shí)的特點(diǎn)，，因此，在在進(jìn)行道路路設(shè)施規(guī)劃劃設(shè)計(jì)時(shí)，，必須考慮慮這個(gè)特點(diǎn)點(diǎn)。工程上上為了保證證道路在規(guī)規(guī)劃期內(nèi)滿滿足絕大多多數(shù)小時(shí)車車流能順利利通過，不不造成嚴(yán)重重阻塞，同同時(shí)避免建建成后車流流量很低，，投資效益益不高，規(guī)規(guī)定必須選選擇適當(dāng)?shù)牡男r(shí)交通通量作為設(shè)設(shè)計(jì)小時(shí)交交通量。根據(jù)美國的的研究、認(rèn)認(rèn)為第30位最高小小時(shí)交通量量作為設(shè)計(jì)計(jì)小時(shí)交通通量是最合合適的。12/8/202218四、設(shè)計(jì)小小時(shí)交通量量第30位最高小小時(shí)交通量量所謂第30位最高小小時(shí)交通量量就是將一一年中測得得的8700個(gè)小時(shí)時(shí)交通量，，從大到小小按序排列列，排在第第30位的的那個(gè)小時(shí)時(shí)交通量。。研究表明，，第30位位小時(shí)交通通量與年平平均日交通通量（AADT）之比的K值十分穩(wěn)定定。據(jù)國外觀測測，按道路路類別及所所在地區(qū)不不同K值分布在12%～18%范圍圍內(nèi)。12/8/202219四、、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)小小時(shí)時(shí)交交通通量量設(shè)計(jì)計(jì)小小時(shí)時(shí)交交通通量量的的計(jì)計(jì)算算（（不不考考慮慮方方向向不不均均衡衡性性））式中中：：DHV—設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)小小時(shí)時(shí)交交通通量量（（輛輛/h））；；K—設(shè)計(jì)計(jì)小時(shí)時(shí)交通通量系系數(shù)（（%））；N—車車道數(shù)數(shù);C單—每一車車道設(shè)設(shè)計(jì)通通行能能力（（輛/h））；AADT—規(guī)規(guī)劃年年的年年平均均日交交通量量（輛/d））；W—路幅幅寬度度（m）；；W1—一條條車道道寬度度（m）。。12/8/202220四、設(shè)設(shè)計(jì)小小時(shí)交交通量量設(shè)計(jì)小小時(shí)交交通量量的計(jì)計(jì)算（（考慮慮方向向不均均衡性性）式中：：DDHV——單單向設(shè)設(shè)計(jì)小小時(shí)交交通量量；K—設(shè)計(jì)計(jì)小時(shí)時(shí)交通通量系系數(shù)（（%））；KD—方向向不均均勻系系數(shù)（（%））12/8/202221第三節(jié)節(jié)速速度特特性12/8/202222一、基基本定定義地點(diǎn)車車速：：這是是車輛輛通過過某一一地點(diǎn)點(diǎn)時(shí)的的瞬時(shí)時(shí)車速速，因因此觀觀測時(shí)時(shí)L取盡盡可可能能短短，，通通常常以以20~25m為為宜宜，，用用做做道道路路設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)、、交交通通管管制制、、交交通通規(guī)規(guī)劃劃資資料料。。行駛駛車車速速：：這這是是從從行行駛駛某某一一區(qū)區(qū)間間所所需需時(shí)時(shí)間間（（不不包包括括停停車車時(shí)時(shí)間間））及及其其區(qū)區(qū)間間距距離離求求得得的的車車速速，，用用于于評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)該該路路段段的的線線形形順順適適性性和和通通行行能能力力分分析析，，也也可可用用于于計(jì)計(jì)算算道道路路使使用用者者的的成成本本效效益益分分析析。。運(yùn)行行車車速速：：是是指指中中等等技技術(shù)術(shù)水水平平的的駕駕駛駛員員在在良良好好的的氣氣候候條條件件、、實(shí)實(shí)際際道道路路狀狀況況和和交交通通條條件件下下所所能能保保持持的的安安全全車車速速：：用用于于評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)道道路路通通行行能能力力和和車車輛輛運(yùn)運(yùn)行行狀狀況況。。12/8/202223一、、基基本本定定義義行程程車車速速：：行行程程車車速速又又稱稱區(qū)區(qū)間間車車速速，，是是車車輛輛行行駛駛路路程程與與通通過過該該路路程程所所需需的的總總時(shí)時(shí)間間（（包包括括停停車車時(shí)時(shí)間間））之之比比。。行行程程車車速速是是一一項(xiàng)項(xiàng)綜綜合合性性指指標(biāo)標(biāo)，，用用以以評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)道道路路的的通通暢暢程程度度，，估估計(jì)計(jì)行行車車延延誤誤情情況況。。要要提提高高運(yùn)運(yùn)輸輸效效率率必必須須提提高高車車輛輛的的行行程程車車速速。。臨界界車車速速：：這這是是指指道道路路達(dá)達(dá)到到理理論論通通行行能能力力時(shí)時(shí)的的車車速速，，對(duì)對(duì)于于選選擇擇道道路路等等級(jí)級(jí)具具有有重重要要作作用用。。設(shè)計(jì)計(jì)車車速速：：是是指指在在道道路路交交通通與與氣氣候候條條件件良良好好的的情情況況下下僅僅受受道道路路物物理理?xiàng)l條件件限限制制時(shí)時(shí)所所能能保保持持的的最最大大安安全全車車速速，，用用作作道道路路線線形形幾幾何何設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。。12/8/202224二、、行行車車速速度度的的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)分分布布特特性性常用用以以下下特特征征車車速速表表示示車車速速的的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)分分布布特特性性：：中位位車車速速：：也也稱稱50%位位車車速速，，是是指指在在該該路路段段上上在在該該速速度度以以下下行行駛駛的的車車輛輛數(shù)數(shù)與與在在該該速速度度以以上上行行駛駛的的車車輛輛數(shù)數(shù)相相等等。。85%位位車車速速：：在在該該路路段段行行駛駛所所有有車車輛輛中中，，有有85%的的車車輛輛行行駛駛速速度度在在此此速速度度以以下下，，只只有有15%的的車車輛輛行行駛駛速速度度高高于于此此值值。。15%位位車車速速：：意意義義與與前前亦亦同同。。車速速分分布布的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)偏偏差差S與85%位位車車速速和和15%車車速速之之差差存存在在著著下下列列近近似似關(guān)關(guān)系系:12/8/202225三、時(shí)時(shí)間平平均車車速與與區(qū)間間平均均車速速時(shí)間平平均車車速：：在單單位時(shí)時(shí)間內(nèi)內(nèi)測得得通過過道路路某斷斷面各各車輛輛的點(diǎn)點(diǎn)車速速，這這些點(diǎn)點(diǎn)速度度的算算術(shù)平平均值值，即即為該該斷面面的時(shí)時(shí)間平平均車車速，，即:式中：：——時(shí)間間平均均車速速（km/h））；—第i輛車的的地點(diǎn)點(diǎn)車速速（km/h））；n—單位位時(shí)間間內(nèi)觀觀測到到車輛輛總數(shù)數(shù)（輛輛）。。12/8/202226三、時(shí)時(shí)間平平均車車速與與區(qū)間間平均均車速速區(qū)間平平均速速度：：是指指某路路段的的長度度與通通過該該路段段所有有車輛輛的平平均行行程時(shí)時(shí)間之之比（（以后講講到速速度如如果不不加說說明即即為區(qū)區(qū)間平平均速速度）。當(dāng)當(dāng)觀測測長度度一定定時(shí)，，其數(shù)數(shù)值為為所有有車輛輛行程程車速速的調(diào)調(diào)和平平均值值，計(jì)計(jì)算公公式為為:式中：：——區(qū)區(qū)間平平均速速度（（km/h）；；s—路段段長度度（km））；ti—第i輛車的的行駛駛時(shí)間間（h）；；n—觀測測到的的車輛輛數(shù)；；vi—第i輛車行行駛車車速（（km/h）。。12/8/202227三、時(shí)間間平均車車速與區(qū)區(qū)間平均均車速時(shí)間平均均速度與與區(qū)間平平均速度度之間的的互換關(guān)關(guān)系由時(shí)間平平均速度度可以推推算出區(qū)區(qū)間平均均速度：：式中：—時(shí)間平均均速度觀觀測值的的均方差差。由區(qū)間平平均速度度同樣可可以推算算出時(shí)間間平均速速度：式中:—區(qū)間平均均速度觀觀測值的的均方差差。12/8/202228第四節(jié)密密度、、車道道占有率率、車頭頭間距、、車頭頭時(shí)距12/8/202229一、密度度K交通流（（車流））密度：：是是指某一一瞬間內(nèi)內(nèi)單位道道路長度度上的車車輛數(shù)目目。式中：N—路段內(nèi)內(nèi)的車輛輛數(shù)(輛輛);L—路段長長度(km)。。12/8/202230二、車道占占有率由于密度是是瞬時(shí)值，，隨觀測時(shí)時(shí)間和區(qū)間間長度而變變化，且反反映不出車車輛長度和和速度的關(guān)關(guān)系，尤其其是在車輛輛混合行駛駛時(shí)密度的的大小并不不能明確表表示交通流流的狀態(tài)，，這就要引引入車道占占有率的概概念表示密密度。車道占有率率包括空間間占有率和和時(shí)間占有有率兩種。。12/8/202231二、車道占占有率空間占有率率：是指在在一定路段段上，車輛輛總長度與與路段總長長度之比（（%），表表達(dá)式為：：式中：Rs—空間占有率率；S—觀測路段總總長度；si—第i輛車車的長度；；n—觀測路段內(nèi)內(nèi)的車輛數(shù)數(shù)。12/8/202232二、車道占占有率空間占有率率示意圖：：Ss1s2s3s412/8/202233二、、車車道道占占有有率率時(shí)間間占占有有率率：：在在道道路路的的任任意意路路段段上上，，車車輛輛通通過過時(shí)時(shí)間間的的累累計(jì)計(jì)值值與與觀觀測測總總時(shí)時(shí)間間之之比比（（%）），，其其表表達(dá)達(dá)式式為為：：式中中：：Rt—時(shí)間間占占有有率率；；T—觀測測總總時(shí)時(shí)間間；；ti—第i輛車車的的通通過過路路段段所所需需要要的的時(shí)時(shí)間間；；n—觀測測時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)通通過過該該路路段段的的車車輛輛數(shù)數(shù)。。12/8/202234三、、車車頭頭間間距距hs、車頭頭時(shí)時(shí)距距ht前述述Q、K、V（這里里V是指指什什么么？？）均均屬屬于于宏宏觀觀交交通通流流參參數(shù)數(shù)，，而而車車頭頭間間距距和和車車頭時(shí)時(shí)距距屬屬于于微微觀觀交交通通流流參參數(shù)數(shù)。。其其定定義義為為：：車頭頭間間距距：：是是指指一一條條車車道道上上前前后后相相鄰鄰兩兩車車（（用用前前保保險(xiǎn)險(xiǎn)杠杠等等具具有有代代表表性性的的點(diǎn)點(diǎn)測測量量））之之間間的的距距離離。。車頭時(shí)距：是指連續(xù)行駛駛的前后兩輛輛車（具有代代表性的點(diǎn)））通過行車道道上某一點(diǎn)（（或某一斷面面）的時(shí)間差差。對(duì)觀測路段上上所有的車頭頭間距和車頭時(shí)距取平均均值稱為平均均車頭間距與平平均車頭時(shí)距。12/8/202235三、車頭間距距hs、車頭時(shí)距ht平均車頭間距與平平均車頭時(shí)距與宏觀觀交通流參數(shù)數(shù)Q、K存在以下關(guān)系系：式中：——平均車頭間距（m）;—平均車頭時(shí)距（s））。12/8/202236第五節(jié)交通流流的基本特性性

及其相互互關(guān)系12/8/202237一、交交通流流三參參數(shù)基基本關(guān)關(guān)系交通流流三參參數(shù)之之間的的基本本關(guān)系系式為為：式中：：Q—流量量（輛輛/h）；；V—速度度（區(qū)間平平均速速度）（km/h））；K—密度度（輛輛/km））。12/8/202238一、交交通流流三參參數(shù)基基本關(guān)關(guān)系流量、、密度度、速速度三三者之之間的的關(guān)系系見下下圖：：12/8/202239一、交交通流流三參參數(shù)基基本關(guān)關(guān)系12/8/202240一、交交通流流三參參數(shù)基基本關(guān)關(guān)系交通流流特性性的一一些特特征變變量:極大流流量Qm—Q-V曲線上上的峰峰值；；臨界速速度Vm—即流流量達(dá)達(dá)到極極大時(shí)時(shí)的速速度；；最佳密密度km—即流流量達(dá)達(dá)到極極大時(shí)時(shí)的密密度；；阻塞密密度Kj—車流流密集集到所所有車車輛基基本上上無法法移動(dòng)動(dòng)（V=0））時(shí)的的密度度；暢行速速度Vf—車流流密度度趨于于零,車輛輛可以以暢行行無阻阻時(shí)的的平均均速度度。12/8/202241二、速度與與密度的關(guān)關(guān)系1933年年，格林希希爾茨（Greenshields）提提出了速度度—密度線線性關(guān)系模模型，且模模型與實(shí)測測數(shù)據(jù)有良良好的吻合合性。K=0→V=VfK=Kj→V=0K=Km→V=VmQ→Qmax12/8/202242二、速度與與密度的關(guān)關(guān)系1959年年，格林柏柏（Greenberg）提提出了用于于密度很大大時(shí)對(duì)數(shù)模模型：格林柏模型的適用范圍12/