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是一門研究人、車、路、及周圍環(huán)境相互影響的科學。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.駕駛員的職責和要求職責：安全、迅速、順利、準時、舒適地完成運送要求：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)個性年齡情緒環(huán)境工作經(jīng)驗等）(3)駕駛員的心理和個性特點4.駕駛疲勞（身心，測定方法：生化測定、生理機能、神經(jīng)機能測定、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性較大，老年人較慢成年人步行時個人空間為0.9~2.5m2/人，兒童個人空間要求比較小，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速度正常，心情緊張、煩惱時速度較快心情閑遐時個人空間要求正常，心情緊張時要求較小，煩惱時要求較大心情閑遐時注意力容易分散，緊張時比較集中街景街景豐富時速度放慢，單調(diào)時速度加快街景豐富時個人空間小，單調(diào)時個人空間大街景豐富時注意力分散，單調(diào)時集中交通狀況擁擠時，速度放慢擁擠時，個人空間變小擁擠時，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)計車輛尺寸（表2-6、表2-7）2.

動力性能

（1）最高車速（2）加速時間t（3）最大爬坡能力3.

制動性能（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《公路勘測設(shè)計》）4.道路網(wǎng)布局（表2-10、表2-11

）圖式特點與性能放射形路網(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，對于發(fā)揮大城市的經(jīng)濟、政治、科技、文化、信息中心作用，促進中心城市對周圍地區(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?shù)闹匾擎?zhèn)間的直達交通聯(lián)系。這種布局形式通達性好，運輸效率高，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，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

圖式特點和性能布局嚴整、簡潔，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，通達性差，過境交通不易分流，對大城市進一步擴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)，橫向靠步行或非機動車，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，同時縮短了到市中心的距離。缺點是中心區(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性好、非直線系數(shù)小、有利于城市擴展和過境交通分流等優(yōu)點，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)計小時交通量

一.交通量的定義交通量

是指在單位時間段內(nèi)，通過道路某一地點、某一段面或某一條車道的交通實體數(shù)。按交通類型分，有機動車交通量、非機動車交通量和行人交通量，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)。交通量是一個隨機數(shù)，不同時間、不同地點的交通量都是變化。交通量隨時間和空間而變化的現(xiàn)象，稱為交通量的時空分布特性。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，當時間段不足1h時，所計算的平均交通量通常稱為流率。如果以輛/d為單位，平均交通量表達式為：式中：Qi——各規(guī)定時間段內(nèi)的日交通量（輛/d）

n——各規(guī)定時間段內(nèi)的時間（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12個月的交通量，每個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.時變化一天24h中，每個小時的交通量亦在不斷地變化。表示各小時交通量變化的曲線，稱為交通量的日變化圖（圖2-7、圖2-8）。

例2-1某測站測得各月的交通量及全年的累計交通量如表2-12，試計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月交通量657854275067141733177709972782706417095183043916618816678180881516表2-12各月的交通量及全年的累計交通量解：1、首先計算年平均日交通量：

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

1月份

月平均日交通量與K月計算表月份一二三四五六七八九十十一十二全年合計月交通量657854275067141733177709972782706417095183043916618816678180881516MADT212215272166244424872426227922892768295729392522AADT=2415K月1.141.581.110.990.970.991.061.050.870.820.820.96例2-2某測站測得各周日的全年累計交通量列于表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累計交通量111469128809129486128498127030129386126838881516周平均日交通量與日變化系數(shù)計算表周日星期日一二三四五六全年合計累計交通量111469128809129486128498127030129386126838881516WADT21032477249024712443248824392415ADDTK周日1.150.970.970.980.990.970.99（1）高峰小時交通量高峰小時內(nèi)的交通量稱為高峰小時交通量。高峰小時交通量占該天全天交通之比稱為高峰小時流量比(以%表示)。它反映高峰小時交通量的集中程度，并可供高峰小時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小時高峰小時交通量變化表）（2）高峰小時系數(shù)PHF高峰小時系數(shù)就是高峰小時交通量與高峰小時內(nèi)某一時段交通量擴大為高峰小時后的交通量之比。（例2-3）（2-11）3.時變化例2-3某觀測站測得的連續(xù)各5min時段的交通量統(tǒng)計數(shù)如表2-15，高峰小時交通量為1314輛/h，求5min和15min高峰小時系數(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)計時間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某路段高峰小時以5min為時段交通統(tǒng)計三.交通量的空間分布

由于城鄉(xiāng)之間的經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)活動、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（機動車、非機動車、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)計小時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)小時車流順利通過，不造成嚴重阻塞，同時避免建成后車流量低，投資效益不高，規(guī)定要選擇適當?shù)男r交通量作為設(shè)計小時交通量。所謂第30位最高小時交通量(30HV)就是將一年中測得的8760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。有了較準確的預(yù)測交通量、設(shè)計通行能力及設(shè)計小時交通量，可用公式計算車道數(shù)及路幅寬度。研究表明：第30位小時交通量與年平均日交通量之比的K值（設(shè)計小時交通量系數(shù)）十分穩(wěn)定。式中：DHV—設(shè)計小時交通量(輛/h)；

K—設(shè)計小時交通量系數(shù)(%)；

n—車道數(shù)；

C單—每一車道設(shè)計通行能力(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)計小時交通量為：（2-17）式中：DDHW—單向設(shè)計小時交通量(輛/h)；

KD—方向不均勻系數(shù)(%)。

（2-18）補充：例1例1某公路需進行拓寬改造，經(jīng)調(diào)查預(yù)測在規(guī)劃年內(nèi)平均日交通量為50000輛（小汽車）/d，設(shè)計小時系數(shù)K=17.86x-1.3-0.082，x為設(shè)計小時時位（x取30），取一條車道的設(shè)計通行能力為1500輛（小汽車）/小時，試問該道路需要幾車道。

解：已知：設(shè)計小時交通量：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)計中的一項重要控制指標，又是車輛運營效率的一項評價指標，對于運輸經(jīng)濟、安全、訊捷、舒適有重要意義。

一、基本定義

二、行車速度的統(tǒng)計分布特性

三、時間平均車速與區(qū)間平均車速

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

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

運行車速(Operatingspeed)：中等技術(shù)水平的司機在良好的氣候條件、實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間之比。

臨界車速(Criticalspeed)道路理論通行能力達到最大時的車速。

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

二.行車速度的統(tǒng)計分布特性

研究表明在鄉(xiāng)村公路和高速公路路段上，運行車速一般呈正態(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幅度。（2-19）三.時間平均車速與區(qū)間平均車速1.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地點車速，這些地點速度的算術(shù)平均值，即為該斷面的時間平均車速，即：式中：－時間平均車速(km/h)Vi－第i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)

2.區(qū)間平均車速

3.時間平均車速與區(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度內(nèi)的全部車輛的車速分布平均值，當觀測長度為一定時，某數(shù)值為地點車速觀測值的調(diào)和平均值，其計算公式為：式中：－區(qū)間平均車速(m/s)；

s－路段長度(m)；

ti－第i輛車的時間(s)；

n－車輛行駛于路段長度s的次數(shù)；

Vi－第i輛車行駛速度(m/s)。2.區(qū)間平均車速

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

例2-4

補充：例13.時間平均車速與區(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，通過路程長度為10km的路段，試求時間平均車速和區(qū)間平均車速。解：1、求時間平均車速2、求區(qū)間平均車速例1對長為100m的路段進行現(xiàn)場觀測，獲得如下表中所示的數(shù)據(jù)，試求平均行駛時間t，區(qū)間平均車速，時間平均車速。

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

1.

駕駛員對車速的影響2.

車輛對車速的影響3.

道路對車速的影響（1）

街道類型及等級（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，即在某一瞬時內(nèi)每單位長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，即流量達到極大時的速度；（3）最佳密度Km，即流量達到極大時的密度；（4）阻塞密度Kj，車流密集到所有車輛無法移動時的密度。（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。當交通密度很大時，可以采用格林柏格（Greenberg）1959年提出的對數(shù)模型：

（2-28）當密度很小時，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、車頭時距ht、平均車頭時距。車頭間距hd和密度之間的關(guān)系為:hd=1000/K

。平均車頭時距與流量的關(guān)系：=3600/Q車頭間距、車頭時距及速度三者之間的關(guān)系為：補充：例1、例2車頭間距hd是指在同向行駛的一列車隊中，相鄰兩輛車的車頭之間的距離，用車輛上有代表性的點來測量，如前輪或前保險杠。平均車頭間距：路段中所有車頭間距的平均值。車頭時距ht：前后兩車輛車通過車行道某一點的時間差。平均車頭時距：。車頭時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――平均車頭時距（s/輛）。

車頭時距hs、車頭時距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30km的某路路段的起點斷面上，在5min內(nèi)測得60輛汽車，車流是均勻連續(xù)