交通工程學(xué) 第2章 交通特性

1第二章交通特性2第二章交通特性■內(nèi)容介紹一、主要內(nèi)容2.1人-車-路基本特性2.2交通量特性2.3行車速度特性2.4交通密度特性二、基本要求1．熟悉交通系統(tǒng)三個(gè)基本要素的交通特性2．掌握交通流三參數(shù)的基本概念、基本特性三、重點(diǎn)與難點(diǎn)1．駕駛員的交通特性2．交通流三參數(shù)的基本概念與特性3

2.4

交通密度特性

2.3行車速度特性

2.2

交通量特性

2.1

人-車-路基本特性本章主要內(nèi)容第二章交通特性42.1人-車-路基本特性環(huán)境小汽車、公共汽車、卡車、摩托車、人力車（自行車、三輪車）出行者、規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理者等5一、人的交通特性對(duì)人的交通特性的研究是以交通心理學(xué)為理論基礎(chǔ)，研究駕駛員及行人在交通環(huán)境中的心理、生理和行為特征。2.1人-車-路基本特性（一）駕駛員(Drivers)的交通特性1．駕駛員的職責(zé)和要求

社會(huì)責(zé)任感、職業(yè)道德、身體素質(zhì)、心理素養(yǎng)、駕駛技術(shù)。2．駕駛員的反應(yīng)操作過(guò)程

感官（接受外界信息）→感覺(jué)（大腦）→知覺(jué)（判斷）→操作。62.1人-車-路基本特性3．駕駛員的生理、心理特性（1）視覺(jué)特性(VisualAcuity)根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，各種感覺(jué)器官給駕駛員提供交通信息數(shù)的比例是：72.1人-車-路基本特性82.1人-車-路基本特性視力與視野92.1人-車-路基本特性（2）反應(yīng)特性

反應(yīng)是外界因素的刺激而產(chǎn)生的知覺(jué)-行為過(guò)程；

知覺(jué)--反應(yīng)時(shí)間(PerceptionandReactionTime)是控制汽車行駛性能最重要的因素，如圖2-2。102.1人-車-路基本特性112.1人-車-路基本特性122.1人-車-路基本特性（3）駕駛員的心理特點(diǎn)和個(gè)性特點(diǎn)動(dòng)機(jī)、素養(yǎng)、注意力、智力、情緒、成熟性、知識(shí)性、條件反應(yīng)等。4．駕駛疲勞：駕駛員長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)車發(fā)生疲勞。132.1人-車-路基本特性（二）乘客(Passengers)的交通特性1．乘客的交通需求心理出于某種目的而出行；希望便捷、省時(shí)、省力、舒適、安全等。2．乘車反應(yīng)

道路的條件（平整性、線形等）及車廂環(huán)境（衛(wèi)生、整潔及人文環(huán)境等）會(huì)導(dǎo)致乘客的不同反應(yīng)。3.社會(huì)影響糾紛、勞動(dòng)效率、乘客對(duì)公用事業(yè)的不滿等。142.1人-車-路基本特性（三）行人(Pedestrians)的交通特性1．行人交通流特性平均步行速度與平均行人密度之間的一元回歸模型（圖2-3）。2．行人交通特征

行人速度(1.0~1.3m/s)、行人空間(0.9~2.5m2/人)、行人注意力。152.1人-車-路基本特性16二、車輛交通特性對(duì)人的交通特性的研究是以交通心理學(xué)為理論基礎(chǔ)，研究駕駛員及行人在交通環(huán)境中的心理、生理和行為特征。2.1人-車-路基本特性（一）汽車基本特性1．設(shè)計(jì)車輛尺寸車輛尺寸與道路設(shè)計(jì)、交通工程有密切關(guān)系。表2－6、表2－7是有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)車輛外廊尺寸的規(guī)定。二、車輛交通特性

2.1人-車-路基本特性車輛機(jī)動(dòng)車非機(jī)動(dòng)車汽車電車電瓶車摩托車輪式專用機(jī)械車拖拉機(jī)自行車三輪車畜力車殘疾人機(jī)動(dòng)輪椅車電動(dòng)自行車車輛的分類182.1人-車-路基本特性192.1人-車-路基本特性（一）汽車基本特性（續(xù)）2．動(dòng)力性能

常用三方面指標(biāo)來(lái)評(píng)定，即：

最高車速Vmax最大爬坡能力加速度或加速時(shí)間t指在良好的水平路段上,汽車所能達(dá)到的最高行駛車速(Km/h)。原地起步加速時(shí)間是指汽車由第I檔起步,以最大的加速度逐步換至高檔后達(dá)到某一預(yù)定的距離或車速所需要的時(shí)間。超車加|速時(shí)間大多是用高檔或次高檔由30Km/h,或40km/h,全力加速至某一高速度所需的時(shí)間來(lái)表示。用汽車滿載時(shí)I檔在良好的路面上的最大爬坡度imax(%)表示。3．制動(dòng)性能主要體現(xiàn)在制動(dòng)距離或制動(dòng)減速度上。202.1人-車-路基本特性（二）自行車基本特性2.自行車流交通特性群體性壓縮與膨脹性離散性壓縮與膨脹性并排行駛運(yùn)行軌跡不易控制

1.基本特性：短程行進(jìn)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)力遞減爬坡性能制動(dòng)性能

21三、道路交通特性道路的服務(wù)性能主要體現(xiàn)在量、質(zhì)、形三個(gè)方面。2.1人-車-路基本特性1．路網(wǎng)密度（量）：①道路網(wǎng)密度、間距與不同等級(jí)道路的功能、要求相匹配；②道路網(wǎng)密度、間距與城市不同區(qū)域的性質(zhì)、人口密度、就業(yè)密度相匹配。路網(wǎng)密度是衡量道路設(shè)施數(shù)量的一個(gè)基本指標(biāo)。一個(gè)區(qū)域的路網(wǎng)密度等于該區(qū)城內(nèi)道路總長(zhǎng)與該區(qū)域的總面積之比。22三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性2．道路結(jié)構(gòu)（質(zhì)）1、道路結(jié)構(gòu)（路基、路面、橋涵、隧道、附屬結(jié)構(gòu)）3．道路線形（形）1、道路等級(jí)（高速、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)、等外）2、道路線形（平面、縱斷面、橫斷面，視覺(jué)分析）4．道路網(wǎng)布局1、公路網(wǎng)布局（三角形、并列形、放射形、樹(shù)叉形）2、城市道路網(wǎng)布局（棋盤形、放射形、環(huán)形放射）23三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性24三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性25三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性26三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性27三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性28三、道路交通特性（續(xù)）

2.1人-車-路基本特性29一、交通量的定義交通量（volume）是指在單位時(shí)間段內(nèi)，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)。2.2交通量特性注意：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(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)。交通量是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，不同時(shí)間、不同地點(diǎn)的交通量都是變化的。把交通量隨時(shí)間和空間而變化的現(xiàn)象稱之為交通量的時(shí)空分布特性。特征：30一、交通量的定義（續(xù)）描述車流量的另一個(gè)參數(shù)：流率（hourlyratesofflow）：指把在不足1h的時(shí)間段內(nèi)（如15min），所計(jì)算的平均交通量。差別：交通量是通過(guò)實(shí)際觀測(cè)或通過(guò)預(yù)測(cè)得到的值，流率則是通過(guò)對(duì)不足1h的交通量的等效轉(zhuǎn)換后得到的等效值。2.2交通量特性我國(guó)現(xiàn)行公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中仍采用小時(shí)交通量，而不用交通流率。31一、交通量的定義（續(xù)）交通量的表達(dá)方式：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。如果以（輛／d）為單位，平均交通量的表達(dá)式為：按所取時(shí)間段的長(zhǎng)度不同，常用的平均交通量有三種：⑴年平均日交通量(AnnualAverageDailyTraffic，AADT)⑵月平均日交通量(MonthAverageDailyTraffic，MADT)⑶周平均日交通量(WeekAverageDailyTraffic)，WADT)2.2交通量特性式中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)間段的時(shí)間（d）。32一、交通量的定義（續(xù)）2.2交通量特性33二、交通量的時(shí)間分布特性2.2交通量特性1、月變化一年內(nèi)各月交通量的變化。月變系數(shù)：年平均日交通量與月平均日交通量之比，也叫月不均衡系數(shù)。342.2交通量特性1、月變化（續(xù)）352.2交通量特性2、周變化（日變化）一周內(nèi)各天的交通量變化——也稱日變化。周變系數(shù)：年平均日交通量與某周日的平均交通量之比。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)。若無(wú)全年交通量觀測(cè)數(shù)據(jù)，則：362.2交通量特性3、時(shí)變化一天24h中，各個(gè)小時(shí)內(nèi)交通量變化特性。用某一小時(shí)或某一時(shí)段交通量占全日交通量之比表示交通量的時(shí)變規(guī)律。372.2交通量特性3、時(shí)變化（續(xù)）（1）高峰小時(shí)交通量（peak-hourvolume)高峰小時(shí)交通量：一天24小時(shí)中，流量最大的那個(gè)小時(shí)的交通量。高峰小時(shí)流量比(％)：高峰小時(shí)交通量占該天全天交通量之比（2）高峰小時(shí)系數(shù)PHF（peak-hourfactor）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)的交通量之比。一般t=5min或t=6min或t=10min，最常用t=15min382.2交通量特性3、時(shí)變化（續(xù)）392.2交通量特性四、交通量的空間分布特性交通量大小隨空間位置而變化的特性1.城鄉(xiāng)分布：城市內(nèi)交通量大，郊區(qū)和農(nóng)村交通量小2.路段上的分布：與路段的功能、等級(jí)及區(qū)位有關(guān)3.交通量方向分布：方向不平衡性方向分布系數(shù)KD4.交通量在車道上的分布402.2交通量特性四、交通量的空間分布特性（續(xù)）方向上的分布車道上的分布412.2交通量特性四、交通量的空間分布特性（續(xù)）車道上的分布不均衡車道上的分布均衡422.2交通量特性五、交通量的構(gòu)成特性交通量的構(gòu)成指交通量中各種交通工具(機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、客車、貨車；公交車、出租車、摩托車等)所占數(shù)量和比重。公路、城市出入口道路、城市道路等處的交通量構(gòu)成有所不同。城市快速路和交通性主干道上交通量中主要是小客車和出租車，在生活性的干道上,公交車的比例相對(duì)要高得多，而在支路上自行車和行人交通量可能占主導(dǎo)地位。在城市中心區(qū),特別是商業(yè)中心區(qū)的道路中,出租車交通量占有比較大的比例。432.2交通量特性六、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量及其應(yīng)用含義及作用：交通量具有隨時(shí)間變化和出現(xiàn)高峰小時(shí)的特點(diǎn)，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)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。根據(jù)美國(guó)的研究、認(rèn)為第30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。442.2交通量特性六、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量及其應(yīng)用（續(xù)）第30位最高小時(shí)交通量所謂第30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30位的那個(gè)小時(shí)交通量。設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)K：設(shè)計(jì)小時(shí)交通量與年平均日交通量（AADT）之比，研究表明，30位的K30值十分穩(wěn)定，，一般在12％～18％之間。452.2交通量特性六、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量及其應(yīng)用（續(xù)）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：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)劃年的年平均日交通輛量（輛/d）；

W—路幅寬度（m）；

W1—一條車道寬度（m）。462.2交通量特性六、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量及其應(yīng)用（續(xù)）設(shè)計(jì)小時(shí)交通量的計(jì)算（考慮方向不均衡性）式中：DDHV——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)（%）；

KD—方向不均勻系數(shù)（%）車道數(shù)：472.2交通量特性六、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量及其應(yīng)用（續(xù)）48一、基本定義1．地點(diǎn)車速(Spotspeed):指車輛通過(guò)某一地點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)車速。用作道路設(shè)計(jì)、交通管制和規(guī)劃資料。2．行駛車速(Runningspeed):指車輛行駛某一區(qū)間所需時(shí)間(不包括停車時(shí)間)及其區(qū)間距離求得的車速。用于評(píng)價(jià)該路段線形和通行能力分析。3．運(yùn)行車速(Operatingspeed):指正常情況下的安全車速。用于評(píng)價(jià)道路通行能力和車輛運(yùn)行狀況。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)。49一、基本定義（續(xù)）4．行程車速

(Overallspeed)(區(qū)間車速)指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)間)之比。用以評(píng)價(jià)道路的通暢程度和估算行車延誤情況。。5．臨界車速

(Criticalspeed)指道路理論通行能力達(dá)到最大時(shí)的車速。用于選擇道路等級(jí)。6．設(shè)計(jì)車速(Designspeed)指正常條件下的最大安全速度。用作道路線形幾何設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。2.3行車速度特性50二、行車速度的統(tǒng)計(jì)分布特性行車速度與交通量一樣，也是一個(gè)隨機(jī)變量。研究表明，在鄉(xiāng)村公路和高速公路上，車速一般呈正態(tài)分布；在城市道路上，一般呈偏態(tài)分布。對(duì)行車速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，一般要借助車速分布直方圖和車速頻率、累計(jì)頻率分布曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2.3行車速度特性51二、行車速度的統(tǒng)計(jì)分布特性（續(xù)）表征車速統(tǒng)計(jì)分布特性的特征車速常用以下幾種：1．中位車速中位車速也稱50％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車輛數(shù)相等。2．85％位車速表示在該路段行駛的車輛中，有85％的車輛行駛速度在此速度以下，只有15％的車輛行駛速度高于此值?！咚傧拗疲ǔ鞘械缆罚?。3．15％位車速與速率波動(dòng)幅度意義同前，在高速公路和快速道路上非常重要。→低速限制。速率波動(dòng)幅度，用車速分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差S表示，即：2.3行車速度特性52三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速1．時(shí)間平均車速（“點(diǎn)”車速）(TimeMeanSpeed)在單位時(shí)間內(nèi)測(cè)得通過(guò)道路某斷面各車輛的地點(diǎn)車速的算術(shù)平均值稱為該斷面的時(shí)間平均車速。式中：—時(shí)間平均車速（km/h）；

—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）。2.3行車速度特性53三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速（續(xù)）2．區(qū)間平均車速（“線”車速）(SpaceMeanSpeed)指一批車輛通過(guò)某一路段時(shí)，其行駛距離與各車行駛時(shí)間平均值之比。式中：

s—路段長(zhǎng)度（km）；

ti—第i輛車的行駛時(shí)間（h）；

n—觀測(cè)到的車輛數(shù)；

vi—第i輛車行程車速（km/h）。2.3行車速度特性54三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速（續(xù)）2.3行車速度特性55三、時(shí)間平均車速與區(qū)間平均車速（續(xù)）3．兩者之間的關(guān)系由時(shí)間平均速度可以推算出區(qū)間平均速度：式中：—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：式中:—區(qū)間平均速度觀測(cè)值的均方差。2.3行車速度特性56一、交通密度1．定義:

交通密度(Density)是指某一瞬間內(nèi)單位道路長(zhǎng)度上的車輛數(shù)，又稱車流密度，用K表示，即：式中：N—路段內(nèi)的車輛數(shù)(輛);L—路段長(zhǎng)度(km)。①對(duì)于同一條道路，可以不考慮車道數(shù)；對(duì)于具有不同車道數(shù)的道路，為使車流密度具有可比性，車流密度應(yīng)按單車道來(lái)定義，單位為：輛/km/車道。②密度隨觀測(cè)的時(shí)刻和觀測(cè)的路段長(zhǎng)度而變化。2.4交通密度特性57二、道路占有率由于密度是瞬時(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密度。

車道占有率包括空間占有率和時(shí)間占有率兩種。1.空間占有率是指在一定路段上，車輛總長(zhǎng)度與路段總長(zhǎng)度之比（%），表達(dá)式為： 式中：Rs—空間占有率；

S—觀測(cè)路段總長(zhǎng)度；

si—第i輛車的長(zhǎng)度；

n—觀測(cè)路段內(nèi)的車輛數(shù)。2.4交通密度特性58二、道路占有率（續(xù)）空間占有率示意圖

2.4交通密度特性Ss1s2s3s459二、道路占有率（續(xù)）2.時(shí)間占有率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