車輛換算系數(shù)

車輛換算系數(shù)第1頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四本課內(nèi)容1、PCE意義和PCE定義2、車型劃分3、車輛折算系數(shù)計算標準4、車輛折算系數(shù)分析方法第2頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四重型車的尺寸比小客車大，占用了更多的道路空間；重型車的運行性能比小客車差，尤其是加速、減速和保持上坡速度的能力。車型不同，動力性能不同，速度相差較大，會產(chǎn)生超車次數(shù)，降低了車輛運行質(zhì)量和通行能力。為了使不同交通組成的交通流能夠在同樣尺度下進行分析，使具有可比性，在分析計算通行能力和服務(wù)水平時，需要將實際或預(yù)測的交通組成中各種車輛交通量換算成標準車當(dāng)量，需要用到車輛折算系數(shù)。標準車當(dāng)量：將總交通量中各類車輛交通量換算成標準車型交通量之和。換算系數(shù)PCE意義第3頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四車輛換算PCE定義車輛換算系數(shù)PCE：某類型1輛車換算成標準車輛的輛數(shù)。車輛換算系數(shù)PCE：在特定的道路條件以及交通組成條件下，所有非標準車相當(dāng)于標準車對交通流流量影響的當(dāng)量值。車輛換算系數(shù)PCE：根據(jù)各種不同車輛在行使時占用道路凈空的程度，可以分別確定他們對標準車的換算系數(shù)。第4頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四換算系數(shù)定義存在問題至今沒有統(tǒng)一定義沒有說明影響“對象”（換算基礎(chǔ)）通行能力方面可以是流量、速度、密度其它方面：燃料消耗、尾氣排放沒有說明交通、道路等條件的影響由于道路條件的不同，特別是道路等級、縱坡坡度和坡長的不同，會導(dǎo)致各車型對交通流的影響發(fā)生很大變化通常道路條件下的當(dāng)量值只是車輛折算系數(shù)研究的一個方面應(yīng)結(jié)合具體的道路條件給出折算系數(shù)如道路等級、坡度、坡長沒有說明標準車型小客車可能，其它車型也可能，由研究對象的交通組成來決定第5頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四由于定義中“通常道路條件”和“小客車”的概念并不明確，道路條件的差異、小客車性能的差異以及實際車型遠不只貨車和公共汽車兩種，所以在具體的車輛折算系數(shù)計算中，對同一類型的車，各種算法得出的車輛折算系數(shù)不同;采用同樣的算法，對不同道路上同一類型的車所得出的車輛折算系數(shù)不同;同樣的算法，同一道路上同一類型的車在不同方向所得出的車輛折算系數(shù)不同;同樣的算法，同類道路上同一類型的車由于所占比例不同所得出的車輛折算系數(shù)不同;同樣的算法，同類道路上同一類型的車由于服務(wù)水平不同所得出的車輛折算系數(shù)不同;對同一類型的車，中國與美國的車輛折算系數(shù)不同;對同一類型的車，在同類道路上美國HCM85，HCM94和HCM2000的車輛折算系數(shù)不同。第6頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四車輛折算系數(shù)計算條件由于道路、交通條件的不同，特別是道路等級、縱坡坡度和坡長的不同，會導(dǎo)致各車型對交通流的影響發(fā)生很大的變化，車輛折算系數(shù)研究包括：各種坡度坡長、交通組成

交通流狀態(tài)：交通擁擠狀況不同道路設(shè)施應(yīng)有不同的換算系數(shù)連續(xù)流：高速公路、雙車道公路、城市快速路間斷流：路段交叉口（分方向）車輛換算系數(shù)不是定值第7頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四2、車型分類2.1車型分類的標準與原則目前世界各國對車輛分類都以車輛軸距為基本標準，按車輛的長度和車輛承重來劃分。國道網(wǎng)統(tǒng)計中規(guī)定了3類11種車型。應(yīng)以運行特征（速度和特征值）為基本標準來劃分，輔以車輛的軸距等結(jié)構(gòu)特性來劃分。原則為：各車型之間具有明顯的差異在類似的運行條件下，各車型具有穩(wěn)定的運行條件在通常的交通流中，各車型都具有相當(dāng)?shù)臉颖玖俊?/p>

第8頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四公路交通量調(diào)查各類車型分類表編號車型分類車型載重、馬力與包括車型折算系數(shù)1小型載貨汽車載重量小于2.5T，包括拖掛載貨，摩托車1.02中型載貨汽車載重量2.5-7.0T1.03大型載貨汽車載重量達于7.01.04小型客車座位小于20個的小轎車、吉普車、面包車、拖掛載客摩托車和輕騎0.55小型客車座位大于20個1.06載貨拖掛車包括半掛及平板拖車1.57小型拖拉機12馬力及小于12馬力1.08大中型拖拉機12馬力以上2.09畜力車專指汽車膠輪大馬車0.510人力車人力三輪車、畜拉架子車、手推車0.511自行車包括動力自行車0.1第9頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四2.2分類方法以自由車速和總體速度標準差為運行特征的表達，考慮車輛的結(jié)構(gòu)特征和軸距出現(xiàn)頻率，利用實際數(shù)據(jù)進行聚類分析。以小客車為分類的重心，以歐氏距離作為分類指標，以10或整數(shù)為聚類間距進行聚類。分類不唯一，與實測數(shù)據(jù)有關(guān)，分類指標以及聚類標準也有影響。第10頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四2.3分類

2.3.1一般分類微型車：2軸小于2.2米，摩托車、發(fā)動機排放量在1升以下的微型面包和微型小轎車小型車：2軸2.2~2.95米，小轎車、小于1.5噸的輕型客貨車以及12座以下面包車中型車：2軸2.95~4.6米，1.5-5噸的輕型、中型貨車和大于12座的大中型客車大型車：2軸大于4.6米或3軸，5~14噸的重型貨車、半掛貨車等大型貨車與大于50座的大客車特大型車：大于等于4軸，大于14噸的重型貨車、全掛貨車與集裝箱車等大型貨車拖拉機：大小型拖拉機第11頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四2.3.2高速公路分類小型車：微型與小型大中型車：中型與大型特大型車：特大型與拖掛車輕型車：小型車與小貨車和有蓬貨車重型車：貨車、公共汽車和旅游車第12頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四2.4標準車型的確定原則折算系數(shù)主要是研究各車型車輛對交通流流量造成影響的差別。標準車型的選取不影響各種車輛之間的當(dāng)量換算。相同道路、交通條件下，不管標準車如何選取，車輛折算系數(shù)反映的各車型對交通流流量影響的相關(guān)關(guān)系是相同的。按道路設(shè)施中交通組成，主要運行的車輛類型作為標準車型。城市道路以小客車作為標準車型，非機動車道以自行車為主。第13頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四標準車的選擇由于小客車在公路上出現(xiàn)最多，有的高速公路上已占75%多，最少也占30%多，是最常見的車型。因此標準車為小客車，通常為2軸，軸距位于2.3~2.9米（2.2~2.95）之間。第14頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四3、折算系數(shù)PCE的計算標準折算系數(shù)：將混合交通流中各種車型轉(zhuǎn)換為標準車的當(dāng)量值?？紤]服務(wù)水平以及數(shù)據(jù)采集的難易程度，因此應(yīng)首先選擇服務(wù)水平的效率度量指標，以該參數(shù)作為PCE的計算標準，能最大程度上保證交通流狀況的一致性。速度、延誤、密度是服務(wù)水平較為敏感的參數(shù)。第15頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第16頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四混合交通車輛換算系數(shù)第17頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第18頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四高速公路PCE計算標準高速公路不存在對向交通的影響，速度在一個相當(dāng)大的流量范圍內(nèi)可以保持不變，車輛之間將保持一定的安全距離，跟馳行駛。車輛間距與車流密度直接相關(guān)，車道密度的改變將導(dǎo)致車道上運行車輛的重新分布，從而影響流量的變化。因此，密度是高速公路服務(wù)水平的主要度量參數(shù)。第19頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四雙車道PCE計算標準超車需求受對向交通流的限制，因此慢行車輛對交通流影響較大，會形成排隊行駛的現(xiàn)象，并產(chǎn)生延誤，制約通行能力降低服務(wù)質(zhì)量。數(shù)理統(tǒng)計上，速度表現(xiàn)出對流量的變化非常敏感。因此速度和延誤是反映交通設(shè)施運行質(zhì)量的重要指標，可作為計算標準。第20頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四4.PCE計算方法間接計算法直接計算法計算機模擬法微觀估計法第21頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第22頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四直接計算法從宏觀的交通流和通行能力角度出發(fā)，把車輛整體作為研究對象。優(yōu)點是對某些影響因素可以量化，但總需要些假設(shè)。數(shù)學(xué)模型法：考慮路段上車流的車速分布，并注意到它們的超車行為，將這個過程看成一個車輛的排隊服務(wù)過程。服務(wù)窗口是允許超車的空隙。由此建立數(shù)學(xué)模型進行推導(dǎo)而得出PCE值。第23頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四投影面積法（瞬時占用道路率法)第24頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四容量計算法通過在某服務(wù)水平下的容量中所含一定比例的載重車計算。第25頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四速度—流量計算法（等價交通量法）通過分析某一服務(wù)水平下的純小汽車流與不同比例混合車流在平均運行時間或總運行時間具有等價性來推導(dǎo)車輛折算系數(shù)。第26頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四間接計算從具體車輛延誤、車頭時距、車種比例等反映實際道路通過的交通量來推算PCE。優(yōu)點是基本數(shù)據(jù)都來自實踐中，但對于個別因素影響情況很難確定。超車率法：根據(jù)某一區(qū)間的超車率和觀測該區(qū)間速度的分布值，在給定服務(wù)水平下，在一定的單位時間內(nèi)，每一輛車保持常規(guī)的速度行駛，標準車超越某一種車的概率與標準車超越標準車概率的比值即為PCE。第27頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四車頭時距方法車頭時距是流量微觀度量尺度，其反映了不同車輛類型對道路時間、空間資源的占用；非標準車型車輛在混合車流中運行，在駕駛自由度、司機感受、速度以及延誤等各方面都對交通流造成了與標準車不同影響，但在微觀方面，這些影響終歸通過司機選擇不同的跟馳距離，從不同車頭時距上反映出來。車頭時距計算可以直接反映出各車型車輛對流量的影響車頭時距是最直觀的交通流參數(shù)，易于觀測和數(shù)據(jù)采集第28頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四純小車流的流量可用交通流中小車跟隨小車的平均車頭時距求得Q=3600/Hpp同樣，可用交通六種所有車頭時距的平均值計算混合車流的交通量Qm=3600/HmHm=ppHtt+(1-p)pHtp+(1-p)pHpt+(1-p)(1-p)Hpp第29頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四通過觀測發(fā)現(xiàn)：不同車型的跟車時距基本上由跟馳車輛的類型決定的，而與前導(dǎo)車的類型關(guān)系不大。這樣可近似認為小車跟小車和小車跟大車的車頭時距相同，大車跟大車與大車跟小車的車頭時距相同。Htp=Htt=Ht;Hpp=Hpt=HpPCE=Hi/Hs第30頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四延誤計算法超越車在沒有超車前不得不跟隨被超越車，直到開始超車操作之間有一段延誤，車流中加入某一種車與加入標準車引起延誤的比值即為PCE。第31頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四基于延誤的PCE第32頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四車隊頭車法觀測車流中的車隊頭車，考查重車和小汽車作為頭車的比例多少，以此作為等價標準計算PCE第33頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四計算機模擬法通過數(shù)學(xué)分析或物理建模，在計算機上進行模擬計算。此方法可以求得不同車型在各種情況下的PCE值。要了解各種類型車輛在混合行駛時之間的相互影響，找出車輛折算系數(shù)隨道路條件、交通條件、管理控制變化而變化的規(guī)律，必須在大范圍內(nèi)進行現(xiàn)場調(diào)查，掌握足夠數(shù)據(jù)。能夠進行重復(fù)試驗，可以彌補理論法和經(jīng)驗法只能得出一種對另一種的缺陷。第34頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四宏觀估計法等速度法：等密度法：等V/C法：第35頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四理論分析方法折算交通量相等第36頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四速度因子法用某種車平均每增加或減少一輛對標準汽車小時平均運行速度的影響值，與標準車每增加或減少一輛標準汽車平均運行速度的影響值的比值。第37頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四密度因子法用某種車平均每增加或減少一輛對標準汽車小時平均密度的影響值，與標準車每增加或減少一輛標準汽車平均密度的影響值的比值。第38頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四微觀估計法動態(tài)空間：車體本身占用的道路空間還有該車與前車之間的空間所占用的道路空間。動態(tài)空間在一定程度上是各車型對交通流造成各方面影響的綜合體現(xiàn)。比如速度、延誤、駕駛員的感受。從統(tǒng)計上看，不同車型的動態(tài)空間是一個隨交通量有規(guī)律變化的數(shù)值。第39頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四車頭時距法動態(tài)空間通過斷面時間之比某種交通流j狀態(tài)：PCE=Hij/Hsj交通流狀態(tài)通常是指在較大流量并能形成穩(wěn)定車流的狀態(tài)，而