交通工程學(xué)課件（完整版）

第一章緒論第一章緒論§1－1交通工程學(xué)的定義§1－1交通工程學(xué)的定義

1.

20世紀(jì)40年代交通工程學(xué)科作為一門獨立的學(xué)科剛建立時，美國交通工程師學(xué)會下的定義是：交通工程學(xué)是道路工程學(xué)的一個分支，它研究道路規(guī)劃、幾何設(shè)計、交通管理和道路網(wǎng)、終點站、毗鄰區(qū)域用地與各種交通方式的關(guān)系，以便使客貨運輸安全、有效和方便。2.

澳大利亞著名交通工程學(xué)家布倫敦教授則認為：交通工程學(xué)是關(guān)于交通和出行的計測科學(xué)，是研究交通流和交通發(fā)生的基本規(guī)律的科學(xué)，為了使人、物安全而有效地移動，將此學(xué)科的知識用于交通系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計和運營。1.

20世紀(jì)40年代交通工程學(xué)科作為一門獨立的

3.

1983年，世界交通工程師協(xié)會《會員指南》提出：交通工程學(xué)是運輸工程學(xué)的一個分支，它涉及到規(guī)劃、幾何設(shè)計、交通管理和道路網(wǎng)、終點站毗連用地與其他運輸方式的關(guān)系。

4.

前蘇聯(lián)學(xué)者把交通工程學(xué)定義為：研究交通運輸?shù)囊?guī)劃和對交通、道路結(jié)構(gòu)、人工構(gòu)造物影響的科學(xué)。

5.

英國學(xué)者則認為，道路工程中研究交通用途與控制、交通規(guī)劃、線形設(shè)計的那一部分稱為交通工程學(xué)。3.

1983年，世界交通工程師協(xié)會《會員指§1－2交通工程學(xué)科的

研究范圍與特點§1－2交通工程學(xué)科的

研究范圍與特點一.交通工程學(xué)的研究范圍1.

交通特點分析技術(shù)2.

交通調(diào)查方法3.

交通流理論4.

道路通行能力分析技術(shù)5.

道路交通系統(tǒng)規(guī)劃理論6.

道路交通管理技術(shù)7.

交通安全技術(shù)8.

靜態(tài)交通系統(tǒng)規(guī)劃9.

交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃10.交通工程的新理論、新方法、新技術(shù)二.交通工程學(xué)的特點1.

系統(tǒng)性2.

綜合性3.

交叉性4.

社會性5.

超前性6.

動態(tài)性一.交通工程學(xué)的研究范圍二.交通工程學(xué)的特點§1－3交通工程學(xué)科

的產(chǎn)生與發(fā)展§1－3交通工程學(xué)科

的產(chǎn)生與發(fā)展一.交通工具的變革與工程的發(fā)展1.

步行交通時代

2.

馬車交通時代

3.

汽車交通時代

4.

智能交通時代二.

交通工程學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展1.

基礎(chǔ)理論形成階段（20世紀(jì)30年代初~40年代末）2.

交通規(guī)劃理論形成階段（20世紀(jì)50年代初~70年代初）3.

交通管理技術(shù)形成階段（20世紀(jì)70年代初~90年代初）4.

智能化交通系統(tǒng)研究階段（20世紀(jì)年代中期開始）一.交通工具的變革與工程的發(fā)展1.

步行交通時代

2.

§1－4我國的交通工程現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢§1－4我國的交通工程一.

我國的交通現(xiàn)狀1.

綜合運輸2.

公路交通3.

城市交通二.

我國交通工程學(xué)科的產(chǎn)生及面臨的任務(wù)1.

我國交通工程學(xué)科的產(chǎn)生2.我國交通工程學(xué)科面臨的任務(wù)

一.

我國的交通現(xiàn)狀(1)城市交通規(guī)劃理論與方法研究

①城市交通規(guī)劃中規(guī)劃化的交通調(diào)查內(nèi)容、方法研究；②城市交通需求預(yù)測理論與方法規(guī)范化的研究；

③城市交通網(wǎng)絡(luò)計算機模擬技術(shù)的研究；

④城市交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃理論與方法的研究；

⑤城市交通規(guī)劃方案評價技術(shù)的研究；

⑥城市公共交通系統(tǒng)優(yōu)化理論與技術(shù)的研究；

⑦城市交通規(guī)劃快速反應(yīng)系統(tǒng)的理論與方法的研究；

⑧現(xiàn)代先進科學(xué)方法在城市交通規(guī)劃中應(yīng)用的研究。(1)城市交通規(guī)劃理論與方法研究(2)區(qū)域綜合交通運輸規(guī)劃理論與方法研究

①區(qū)域交通運輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集、處理和建模技術(shù)的研究；

②區(qū)域交通運輸系統(tǒng)客、貨需求預(yù)測理論與方法的研究；

③區(qū)域交通運輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化理論與方法的研究；

④區(qū)域交通運輸樞紐和通道布局理論與方法的研究；

⑤區(qū)域交通運輸系統(tǒng)評價理論與方法的研究；⑥區(qū)域交通運輸系統(tǒng)決策理論與方法的研究。(2)區(qū)域綜合交通運輸規(guī)劃理論與方法研究(3)適應(yīng)我國交通特點的交通控制理論與方法研究①區(qū)域交通控制軟件系統(tǒng)開發(fā)與實施的研究；②區(qū)域交通控制系統(tǒng)設(shè)備與配套技術(shù)的研究；③高等級公路情報采集與信息傳輸、監(jiān)控技術(shù)的研究；④高等級公路與城市道路的交通管理體制、理論方法與設(shè)施的研究；⑤高等級公路立交規(guī)劃設(shè)計與評價理論與方法的研究。(3)適應(yīng)我國交通特點的交通控制理論與方法研究(4)交通流理論方面基礎(chǔ)研究①交通流三參數(shù)關(guān)系模型與車輛運行特性的研究；②各類交叉口規(guī)劃、設(shè)計與評價的理論及方法的研究；③復(fù)雜交通條件下交通流模擬仿真系統(tǒng)的研究；④不同交通組成、不同道路車頭時距的分布特性與可接受間隙的研究；⑤道路網(wǎng)絡(luò)總體通行能力的理論與計算方法的研究；⑥混合交通條件下的交通流理論、運行與管理的研究。

(4)交通流理論方面基礎(chǔ)研究(5)交通綜合治理方面的理論、方法與措施①適應(yīng)現(xiàn)代交通要求的城市形態(tài)與規(guī)模的研究；②減少客、貨出行與運輸距離的土地利用合理布局研究；③城市交通網(wǎng)絡(luò)形態(tài)與性能的優(yōu)化與評價的研究；④城市交通方式的合理結(jié)構(gòu)研究；⑤城市交通治理的理論模式、規(guī)范化方法及程序的研究；⑥城市交通管理體制理論模式與方法的研究；⑦自行車交通特征、適用條件及其路網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計原則與評價方法的研究；⑧停車場需求(機動車與自行車)預(yù)測規(guī)劃設(shè)計理論與方法的研究。(5)交通綜合治理方面的理論、方法與措施(6)可持續(xù)發(fā)展的城市交通運輸系統(tǒng)研究①可持續(xù)發(fā)展的城市交通系統(tǒng)模式研究；②高度信息化社會條件下的城市交通需求預(yù)測技術(shù)研究；③城市交通的資源(能源、土地)消耗預(yù)測及評價技術(shù)研究；④城市交通系統(tǒng)的環(huán)境(氣環(huán)境、聲環(huán)境)影響預(yù)測及評價技術(shù)研究；⑤可持續(xù)發(fā)展的城市交通系統(tǒng)規(guī)劃理論與方法研究；⑥城市公共交通(公交、地鐵、輕軌)優(yōu)先發(fā)展保障體系研究；⑦城市交通系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展保障體系研究。(6)可持續(xù)發(fā)展的城市交通運輸系統(tǒng)研究(7)智能交通系統(tǒng)(ITS)基礎(chǔ)理論研究在我國，全面開展ITS研究的條件尚不成熟，可針對我國的實際情況，開展以下幾個方面的研究工作：①城市公共交通系統(tǒng)信息化管理技術(shù)研究；

②城市交通車輛線路誘導(dǎo)技術(shù)研究；

③城市交通出行信息管理與服務(wù)系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)；

④城市交通區(qū)域信號控制技術(shù)的改進；

⑤高速公路電子收費(不停車收費)技術(shù)開發(fā)；

⑥高等級公路交通管理技術(shù)的開發(fā)。(7)智能交通系統(tǒng)(ITS)基礎(chǔ)理論研究第二章交通特性第二章交通特性§2－1人-車-路基本特性

§2－1人-車-路基本特性一.人的交通特性（一）駕駛員的交通特性駕駛員的職責(zé)和要求駕駛員的反應(yīng)操作過程駕駛員的生理、心理特性(1)視覺特性①視力②視野③色感(2)反應(yīng)特性(3)駕駛員的心理和個性特點4.

駕駛疲勞（二）乘客的交通特性

1.乘客的交通需求心理2.

乘車反應(yīng)3.

社會影響（三）行人交通特性

1.行人交通流特性2.行人交通特征及相關(guān)因素一.人的交通特性（一）駕駛員的交通特性（二）乘客的交通特二.車輛交通特性三.道路基本特性（一）汽車基本特性1.

設(shè)計車輛尺寸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（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1.

路網(wǎng)密度2.

道路結(jié)構(gòu)3.

道路線形4.

道路網(wǎng)布局二.車輛交通特性三.道路基本特性（一）汽車基本特性§2－2交通量特性§2－2交通量特性一.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)。一.交通量的定義交通量是指在單位時間段內(nèi)，通過道路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）1.

年平均日交通量（AADT）二.交通量的時間分布特性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。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。3.時變化一天24h中，每個小時的交通量亦在不斷地變化。

二.交通量的時間分布特性1.月變化（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)。（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。（1）高峰小時交通量三.交通量的空間分布特性1.

城鄉(xiāng)分布2.

在路段上的分布3.

交通量的方向分布4.

交通量在車道上的分布三.交通量的空間分布特性1.

城鄉(xiāng)分布四.設(shè)計小時交通量及其應(yīng)用

所謂第30位最高小時交通(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(zhǔn)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。四.設(shè)計小時交通量及其應(yīng)用所謂第30位最高小時交通式中：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)；

C1—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：式中：DDHW—單向設(shè)計小時交通量(輛/h)；

KD—方向不均勻系數(shù)(%)。式中：DHV—設(shè)計小時交通量(輛/h)；§2－3行車速度特性§2－3行車速度特性一.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。

一.基本定義地點車速(Spotspeed)：車輛通過某二.行車速度的統(tǒng)計分布特性

1.

中位車速2.

85%位車速3.

15%位車速與速率波動幅度二.行車速度的統(tǒng)計分布特性1.

中位車速三.時間平均車速與

空間平均車速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)

三.時間平均車速與

空間平均車速1.時間平均車2.區(qū)間平均車速

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(dāng)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3.時間平均車速與區(qū)間平均車速之間的相互關(guān)系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。3.時間平均車速與區(qū)間平均車速之間的相互關(guān)系四.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)境的影響四.影響車速變化的因素1.

駕駛員對車速的影響4.§2－4交通密度特性

§2－4交通密度特性一.交通密度的定義

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)，又稱車流密度，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）。一.交通密度的定義密度是指在一條車道上車輛的密集程度二.車頭間距與車頭時距在同向行駛的一列車隊中，相鄰兩輛車的車頭之間的距離稱為車頭間距（或間隔）。路段中所有車頭間距的平均值稱為平均車頭間距（hs）。道路上車流的車頭間距也反映交通密度，根據(jù)定義，車頭間距hs和密度之間的關(guān)系為:hs=1000/K

式中：hs――車頭間距（m/輛）；K――密度（輛/km）。二.車頭間距與車頭時距在同向行駛的一列車隊中，相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）。車頭時距和交通量之間的關(guān)系為：

第三章交通調(diào)查第三章交通調(diào)查第三章交通調(diào)查定義：是一種用客觀的手段,測定道路交通流以及與其有關(guān)現(xiàn)象的判斷，并進行分析，從而了解與掌握交通流的規(guī)律。目的：為了向交通城建規(guī)劃與環(huán)保以及公安交通管理等部門提供改善、優(yōu)化道路交通的實際參考資料和數(shù)據(jù)。第三章交通調(diào)查定義：是一種用客觀的手段,測定道路交通流以§3－1交通量調(diào)查

§3－1交通量調(diào)查一.交通量調(diào)查目的

為了獲得車和(或)人在街道或公路系統(tǒng)的選定點處運動情況的真實數(shù)據(jù)。一.交通量調(diào)查目的

為了獲得車和(或)人在街道或公路系統(tǒng)交通量分類：

年交通量(輛/a)

日平均交通量(ADT)

年平均日交通量(AADT)

小時交通量(輛/h)

短時流量(min)交通量分類：

年交通量(輛/a)

二.交通調(diào)查不分流向調(diào)查分流向調(diào)查轉(zhuǎn)向調(diào)查或交叉口調(diào)查分車種調(diào)查(獲得交通流中各車種的交通量)車輛占用調(diào)查行人交通調(diào)查境界出入調(diào)查分隔查核線調(diào)查二.交通調(diào)查不分流向調(diào)查三.交通量計數(shù)方法四種方法：人工計數(shù)法浮動車法機械計數(shù)法錄像法浮動車法：(1)調(diào)查方法需要有一輛測試車，一人記錄與測試車同向行駛的車輛中，被測試車超越的車輛數(shù)和超越測試車的車輛數(shù)；另一人報告和記錄時間及停駛時間。三.交通量計數(shù)方法四種方法：(2)調(diào)查數(shù)據(jù)計算①測定方向上的交通量②平均行程時間③平均車速(2)調(diào)查數(shù)據(jù)計算②平均行程時間③平均車速

四.調(diào)查時間常用的調(diào)查時間24h交通量調(diào)查周一中午至周五中午之間任何一個連續(xù)24h進行觀測。16h交通量調(diào)查從上午6時至下午10時。12h交通量調(diào)查從上午7時至下午7時。高峰交通量調(diào)查

高峰交通量調(diào)查：調(diào)查時間視城市規(guī)模、與主要交通源(如中心商業(yè)區(qū)或工業(yè)區(qū))的距離和交通充施的類型(高速公路、幅射干道等)而異。通常為上午7～9時和下午4～6時。周末交通量調(diào)查從星期五中午(或最晚從下午6時)開始至星期一中午(或最早至上午6時)結(jié)束。四.調(diào)查時間五.調(diào)查方案郊區(qū)交通量調(diào)查方案

郊區(qū)交通量調(diào)查方案隨擬調(diào)查地區(qū)的類型和規(guī)模的不同而有很大的差別。為了得到交通量隨季節(jié)的變化規(guī)律，每種類型的公路上都要設(shè)立控制性觀測站。每類道路上設(shè)十個控制性觀測站，每站兩個月觀測一次，每次一周，一年共觀測六次。所有的公路路段上都要設(shè)普查性觀測站，每年或兩年觀測一次，每次觀測24或48h，在工作日進行。

五.調(diào)查方案郊區(qū)交通量調(diào)查方案城區(qū)交通量調(diào)查方案

(1)制定調(diào)查方案的第一步是將道路系統(tǒng)歸類。

(2)控制性觀測對通常調(diào)查的交通量數(shù)據(jù)進行必要的控制。

(3)普查性觀測用于估算整個道路系統(tǒng)的日平均交通量。

(4)中心商業(yè)區(qū)的境界出入交通量調(diào)查用于觀測由中心商業(yè)區(qū)生成的運輸活動。這種調(diào)查每隔一年應(yīng)重復(fù)一次。

(5)分隔查核線調(diào)查用于考察由于土地使用和出行方式的重大改變而引起的交通量和流向的大范圍變化情況。分隔查核線調(diào)查應(yīng)每隔一年進行一次。城區(qū)交通量調(diào)查方案六.交叉口的流向流量調(diào)查交叉口的流量流向觀測交叉口各觀測點的布置交叉口交通量的表示法六.交叉口的流向流量調(diào)查交叉口的流量流向觀測§3－2車速調(diào)查

§3－2車速調(diào)查一.車速調(diào)查的目的1.地點車速調(diào)查的目的(1)掌握某地點車速分布規(guī)律及速度變化趨勢；(2)作為交叉口交通設(shè)計的重要參數(shù)；(3)用于交通事故分析；(4)判斷交通改善措施的成效；(5)確定道路限制車速；(6)設(shè)置交通標(biāo)志的依據(jù)；(7)局部地點如道路彎道、坡度、瓶頸等處的交通改善設(shè)計的依據(jù)；(8)交通流理論研究中的重要參數(shù)。一.車速調(diào)查的目的1.地點車速調(diào)查的目的2.區(qū)間車速調(diào)查的目的(1)掌握道路交通現(xiàn)狀，作為評價道路服務(wù)水平的主要指標(biāo)；(2)路線改善設(shè)計的依據(jù)；(3)作為衡量道路上車輛運營經(jīng)濟性(時間和車輛耗油)的重要參數(shù)；(4)作為交通規(guī)劃中路網(wǎng)交通流量分配的重要依據(jù)；(5)確定交通管理措施及聯(lián)動交通信號配時的重要依據(jù)；(6)判斷道路工程改善措施前后效果對比的重要指標(biāo)；(7)交通流理論研究中的重要參數(shù)。2.區(qū)間車速調(diào)查的目的二.地點車速調(diào)查1.觀測地點的選擇地點車速是表征汽車通過某個地點的瞬間速度。因此，觀測地點應(yīng)選擇在交叉口之間、地形平直、間距較大而又無干擾的路段，一般指無公共汽車站或臨時停車站等側(cè)旁停車影響，也不受行人過街道、支街出入口的車輛和行人橫向干擾影響的路段，也就是對車速觀測者沒有多大影響的路段。二.地點車速調(diào)查1.觀測地點的選擇2.調(diào)查時間的選擇調(diào)查時間決定于調(diào)查的目的和用途，調(diào)查車速限制、收集基礎(chǔ)資料等一般性的調(diào)查，應(yīng)選擇非高峰時段，國外常選用下列三個時段中一個小時。

(1)9：00～17：30(2)14：30～16：00

(3)19：00～21：002.調(diào)查時間的選擇3.樣本大小的選擇

(1)總是選擇車隊中的第一輛汽車

(2)選擇某一車種的比例過大

(3)選取高速車輛比例大4.地點車速的測量方法(1)人工量測方法

①在觀測地點劃線量測

②用反射鏡觀測(2)自動量測方法

①道路檢測器法②雷達速度計的方法

③用光電管方法④攝影量測法。3.樣本大小的選擇三.行駛速度與區(qū)間速度調(diào)查

行駛速度是指車輛行駛在某一區(qū)間時的運行車速，它等于區(qū)間距離除以在該區(qū)間運行所需要的時間(不包括停車時間)。

區(qū)間車速是指車輛行駛在某一區(qū)間時根據(jù)道路交通狀況而確定的綜合車速，是用區(qū)間距離除以車輛行駛在該區(qū)間的總時間(包括停車時間)求得的。區(qū)間車速與行駛車速的區(qū)別在于停車時間，兩者調(diào)查方法一樣，只是前者需計入停車時間。三.行駛速度與區(qū)間速度調(diào)查行駛速度是指車輛行駛量測行駛時間和行程時間的方法很多，常用的三種：

1.牌照法2.流動車法3.跟車法量測行駛時間和行程時間的方法很多，常用的三種：§3－3交通密度調(diào)查

§3－3交通密度調(diào)查一.出入量法1.出入量法的基本原理

在某道路上選擇A、B兩點間的路段為觀測路段，車流從A駛向B。觀測開始(t=t0)時，AB路段內(nèi)存在的初始車輛數(shù)為E(t0)，t時刻內(nèi)從A處駛?cè)氲能囕v數(shù)為QＡ(t)。從B處駛出的車輛數(shù)為QB(t)，則t時刻AB路段內(nèi)存在的現(xiàn)有車輛數(shù)應(yīng)為初始車輛數(shù)與t時刻內(nèi)AB路段的車輛數(shù)改變量之和。即：一.出入量法1.出入量法的基本原理t時刻AB路段內(nèi)的交通密度為：式中：E(t)——t時刻AB路段內(nèi)存在的現(xiàn)有車輛數(shù)；QA(t)——從觀測開始(t=t０)到t時刻內(nèi)從A處駛?cè)氲睦塾嬡囕v數(shù)；QB(t)——從觀測開始(t=t０)到t時刻內(nèi)從B處駛?cè)氲睦塾嬡囕v數(shù)；E(t0)——從觀測開始(t=t０)時，AB路段存在的初始車輛數(shù)；LAB——AB路段長度(km)。t時刻AB路段內(nèi)的交通密度為：式中：E(t)——t時刻初始車輛數(shù)E(t０)的求法:

求初始車輛數(shù)E(t０)的方法有車牌號碼法、照相觀測法等。這里介紹一種最簡易的方法即試驗車法。設(shè)試驗車在觀測開始(t=t０)時從A駛向B。t１時刻到達B。從t0到t１時刻，通過B處的車輛數(shù)為q。若試驗車在行駛期間沒有超越別的車，也沒有被別的車超越時，則q就是t0時刻AB路段內(nèi)的初始車輛數(shù)；如果試驗車在行駛期間存在超車和被超車的現(xiàn)象時，則觀測開始(t=t０)時在AB路段內(nèi)的初始車輛數(shù)應(yīng)為：式中：q——從t0到t１時刻通過B處的車輛數(shù)；a——被試驗車超越的車輛數(shù)；b——超越試驗車的車輛數(shù)。初始車輛數(shù)E(t０)的求法:式中：q——從t0到t１時刻2.測定方法(1)用出入量法測定交通密度，適用于高速公路上立交之間無出入交通的路段。由于實測密度均方差為實測時段和區(qū)間長度的減函數(shù)；為了保證有足夠的精度，調(diào)查時必須選用路段長度盡量大于800m，時段延續(xù)5min以上。(2)在測定路段的兩端設(shè)置車輛情況示波器或動態(tài)錄像機，從開始時刻(t0)開始。測定通過這兩端的車輛數(shù)，同時還要測定試驗車在測定路段內(nèi)的超車和被超車的車輛數(shù)。為了記取試驗車通過AB路段兩端的時刻，必須在試驗車上標(biāo)以特殊的記號。此時，若使用車輛情況示波器進行測定。當(dāng)試驗車通過兩端時，要按動顯示器把具有特殊記號的試驗車記錄在記錄紙上；若使用動態(tài)錄像機，也要對準(zhǔn)試驗車的記號攝影，以便整理資料時記取那個時刻。2.測定方法3.出入量法優(yōu)缺點用出入量法測定路段交通密度的優(yōu)點是方法簡便，無須很多設(shè)備。適用于各種交通狀況，既能保證精度又實用有效。出入量法的缺點是，通過A、B兩端車輛數(shù)的測量誤差隨時間而累加。為了防止誤差的累加，除應(yīng)增加試驗車的觀測次數(shù)外，要把試驗車每次經(jīng)過A端的時刻都作開始時刻(t0)，且該時刻的現(xiàn)有車輛都作為每次的初始車輛數(shù)值。3.出入量法優(yōu)缺點二.地面上(高處)攝影觀測法1.測定方法2.交通密度計算與分析式中：K——

交通密度(輛/km)；L——觀測路段長度(m)；Δt——讀取存在車輛數(shù)的時間間隔(s)；T——總計時間(s)；n——在總計時間T內(nèi)，在膠卷上讀取存在車輛數(shù)時的畫面數(shù)，；Ki——第i畫面上測定路段內(nèi)存在的車輛數(shù)(輛)。二.地面上(高處)攝影觀測法1.測定方法式中：K——三.航空攝影觀測法1.測定方法2.交通密度的計算與分析3.航測法的優(yōu)缺點

使用航空攝影觀測法測定路段交通密度最為適宜，同時它也是能得到準(zhǔn)確數(shù)值的唯一方法。航測法不適宜長時間地觀測。這不僅是因為航空攝影費用大，而且直升飛機在空中飛行時間有限航空照相機1次攝影的膠卷張數(shù)亦受到限制。再則，在調(diào)查車流的空間平均速度和復(fù)雜的交通現(xiàn)象時，其精度與攝影間隔有關(guān)。攝影間隔越短，精度就越高，且目前還另外受到膠卷的張數(shù)和相機本身構(gòu)造的影響。三.航空攝影觀測法1.測定方法四.道路占有率的檢測和調(diào)查空間占有率為在一瞬間測得已知路段上所有車輛占用的長度占路段長度的百分比，即：式中：RS——空間占有率(%)；Li——第i輛車長度(m)；L——觀測路段總長度(m)；n——該路段內(nèi)的車輛數(shù)(輛)。四.道路占有率的檢測和調(diào)查空間占有率為在一瞬如果事先已獲得各車型的車長資料時，根據(jù)密度調(diào)查現(xiàn)場統(tǒng)計的分車型交通量資料，就可按上式計算空間占有率。如果事先沒有各車型的車長資料，要在現(xiàn)場直接量測車長是很困難的，一般是在現(xiàn)場測定車輛的占用時間，按下式計算時間占有率：式中：Rt——空間占有率(%)；ti——第i輛車的占用時間(s)；T——總觀測時間(s)；n——觀測時間內(nèi)通過的車輛數(shù)(輛)。如果事先已獲得各車型的車長資料時，根據(jù)密度調(diào)查現(xiàn)場統(tǒng)§3-4行車延誤調(diào)查§3-4行車延誤調(diào)查一.行車延誤

1.延誤

由于交通摩阻與交通管制引起的行駛時間損失，以s或min計。

2.固定延誤

由交通控制裝置、交通標(biāo)志等引起的延誤。它與交通流狀態(tài)和交通干擾無關(guān)，主要發(fā)生在交叉路口。3.停車延誤剎住車輪及車輛停止不動的時間，等于停車時間。

4.行駛延誤為行駛時間與計算時間之差。

5.排隊延誤排隊時間與以暢行車速駛過排隊路段的時間之差。

6.引道延誤為引道時間與車輛暢行行駛越過引道延誤段的時間之差。

一.行車延誤1.延誤由于交通摩阻與交通管制二.影響行車延誤的因素1.駕駛員2.車輛3.道路4.轉(zhuǎn)向車比例5.交通負荷6.服務(wù)水平7.交通控制8.環(huán)境二.影響行車延誤的因素1.駕駛員三.延誤資料的應(yīng)用1.評價道路交通堵塞程度2.探求行車延誤的發(fā)展趨勢3.評價道路服務(wù)質(zhì)量4.道路改建的依據(jù)5.運輸規(guī)劃6.經(jīng)濟分析7.前后對比研究8.交通管制三.延誤資料的應(yīng)用1.評價道路交通堵塞程度四.行車延誤的調(diào)查方法1.跟車法2.輸出－輸入法四.行車延誤的調(diào)查方法1.跟車法五.交叉口的延誤調(diào)查1.調(diào)查地點2.調(diào)查時間3.要求的樣本量4.調(diào)查方法(1)點樣本法(2)抽樣追蹤法五.交叉口的延誤調(diào)查1.調(diào)查地點點樣本法點樣本法獲得的是車輛在交叉口引道上的排隊時間，每一入口需要3～4名觀測員和一塊秒表。觀測員站在停車線附近的路側(cè)人行道上。其中一人持秒表按預(yù)先選定的時間間隔(通常為15s，根據(jù)情況也可以取其它值)通知另外2～3名觀測員；第二名觀測員負責(zé)清點停在停車線后面的車數(shù)，記錄在表中，每到一個預(yù)定的時間間隔就要清點一次；第三名觀測員負責(zé)清點經(jīng)過停車通過停車線的車輛數(shù)(停駛數(shù))和不經(jīng)停車通過停車線的車輛數(shù)(不停駛數(shù))，點樣本法交通工程學(xué)ppt課件（完整版）§3－6起迄點調(diào)查(OD調(diào)查)§3－6起迄點調(diào)查(OD調(diào)查)一.基本定義與術(shù)語起迄點調(diào)查即OD調(diào)查(OD取自英文Origin和Destination的第一個字母)。OD調(diào)查主要包括人的出行OD調(diào)查、車輛OD調(diào)查和貨流OD調(diào)查三大內(nèi)容。1.出行指人、車、貨從出發(fā)點到目的地移動的全過程。出行“起點”，指一次出行的出發(fā)地點；“迄點”，指一次出行的目的地。出行作為交通行業(yè)的計測單位，須具有三個基本屬性：(1)每次出行有起迄兩個端點；(2)每次出行有一定目的；(3)每次出行采用一種或幾種交通方式

一.基本定義與術(shù)語起迄點調(diào)查即OD調(diào)查(OD取自英2.出行端點：出行起點、迄點的總稱。3.境內(nèi)出行：起迄點都在調(diào)查區(qū)域范圍內(nèi)的出行。

4.過境出行：起迄點都在調(diào)查區(qū)域范圍外的出行。

5.區(qū)內(nèi)出行：調(diào)查區(qū)域分成若干小區(qū)后，起迄點都在小區(qū)內(nèi)出行。6.區(qū)間出行：調(diào)查區(qū)域分成若干小區(qū)后，起迄點分別位于不同小區(qū)間的出行。7.小區(qū)形心：指小區(qū)內(nèi)出行端點(發(fā)生或吸引)密度分布的重心位置，即小區(qū)內(nèi)交通出行的中心點，不是該小區(qū)的幾何面積重心。

8.期望線：又稱愿望線，為連接各小區(qū)形心間的直線，它的寬度表示區(qū)間出行的次數(shù)。

9.主流傾向線：又稱綜合期望線，是將若干條流向相近的期望線合并匯總而成。

2.出行端點：出行起點、迄點的總稱。10.OD表：

10.OD表：11.調(diào)查區(qū)域境界線：包圍全部調(diào)查區(qū)域的一條假想線，有時還分設(shè)內(nèi)線和外線。12.分隔查核線：為校核OD調(diào)查成果精度而在調(diào)查區(qū)域內(nèi)按天然、人工障礙設(shè)定的調(diào)查線，可設(shè)一條或多條。

13.出行產(chǎn)生：包括交通分區(qū)內(nèi)下述出行端點：家庭出行中的家庭一端端點，不論其為出發(fā)點或到達點；非家庭出行的出發(fā)點。14.出行吸引：相對于出行產(chǎn)生，包括交通分區(qū)內(nèi)下述出行端點：家庭出行中的非家庭一端的端點，不論其為出發(fā)點或到達點；非家庭出行中的到達點。15.出行分布：又稱OD交通量。調(diào)查區(qū)域內(nèi)各交通小區(qū)之間的車、人出行次數(shù)，當(dāng)限為車輛出行時，亦稱交通分布。

11.調(diào)查區(qū)域境界線：包圍全部調(diào)查區(qū)域的一條假想線，有時還分二.起迄點調(diào)查目的起迄點調(diào)查的具體目的：1.通過搜集出行類別與數(shù)量資料，在計算機上模擬現(xiàn)狀的出行，為發(fā)現(xiàn)主要交通癥結(jié)，調(diào)整與改善道路系統(tǒng)功能，從系統(tǒng)上和政策上對近遠期工程項目排序提供依據(jù)；2.由OD調(diào)查資料、土地使用資料建立各類交通預(yù)測模型，為遠期交通規(guī)劃提供依據(jù)；3.客觀地分析評價各類交通出行的特征，特別是公共交通服務(wù)水平，為提高公共交通系統(tǒng)運行效率，制定近期、遠期交通政策提供有效信息。二.起迄點調(diào)查目的起迄點調(diào)查的具體目的：三.起迄點調(diào)查類別與方法1.起迄點調(diào)查類別(1)個人出行(2)車輛出行(3)貨物流通出行2.調(diào)查方法(1)家訪調(diào)查(個人出行)(2)發(fā)(放)表調(diào)查(車輛出行)(3)路邊詢問調(diào)查(4)明信片法(5)工作出行調(diào)查(6)車輛牌照調(diào)查(7)公交站點調(diào)查(8)購月票填卡調(diào)查(9)境界線出入調(diào)查(10)貨物流通調(diào)查(貨流OD)三.起迄點調(diào)查類別與方法1.起迄點調(diào)查類別(6)車輛牌照調(diào)四.起迄點調(diào)查實施步驟1.組織調(diào)查機構(gòu)2.調(diào)查準(zhǔn)備3.OD調(diào)查的抽樣率及抽樣方法OD調(diào)查的抽樣方法：(1)簡單隨機抽樣(2)分層抽樣(3)等距抽樣(4)整群抽樣4.人員訓(xùn)練5.制訂計劃6.典型試驗7.實地調(diào)查

四.起迄點調(diào)查實施步驟1.組織調(diào)查機構(gòu)五.OD調(diào)查精度檢驗1.分隔查核線檢驗2.區(qū)域境界線檢驗3.公共活動集散中心作為校核點，將起訖點調(diào)查獲得的交通量按抽樣率擴算后與該點上實際觀測的交通量相比，作為控制市內(nèi)OD調(diào)查精度的重要依據(jù)。4.由OD調(diào)查表推算出來的各類人口，社會交通特征與現(xiàn)有的統(tǒng)計資料進行比較，檢查其誤差程度。五.OD調(diào)查精度檢驗1.分隔查核線檢驗第四章道路交通流理論

第四章道路交通流理論四種交通流理論1.概率統(tǒng)計分布的應(yīng)用；2.隨機服務(wù)系統(tǒng)理論(排隊論)的應(yīng)用；3.流體力學(xué)模擬理論(波動理論)的應(yīng)用；4.跟馳理論(動力學(xué)模擬理論)的應(yīng)用。四種交通流理論§4－1交通流的特性

§4－1交通流的特性一.交通設(shè)施種類交通設(shè)施從廣義上被分為連續(xù)流設(shè)施與間斷流設(shè)施兩大類。連續(xù)流主要存在于設(shè)置了連續(xù)流設(shè)施的高速公路及一些限制出入口的路段。間斷流設(shè)施是指那些由于外部設(shè)備而導(dǎo)致了交通流周期性中斷的設(shè)置。一.交通設(shè)施種類交通設(shè)施從廣義上被分為連續(xù)流設(shè)施與間斷流二.連續(xù)流特征1.總體特征交通量Q、行車速度、車流密度K是表征交通流特性的三個基本參數(shù)。此三參數(shù)之間的基本關(guān)系為：式中：Q——平均流量(輛/h)；

——空間平均車速(km/h);K—平均密度(輛/km)。二.連續(xù)流特征1.總體特征能反映交通流特性的一些特征變量：(1)極大流量Qm，就是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量。(4)阻塞密度Kj，車流密集到車輛無法移動(V=0)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。能反映交通流特性的一些特征變量：2.數(shù)學(xué)描述

(1)速度與密度關(guān)系格林希爾茨(Greenshields)提出了速度一密度線性關(guān)系模型：當(dāng)交通密度很大時，可以采用格林柏(Grenberg)提出的對數(shù)模型：式中：Vm—對應(yīng)最大交通量時速度。當(dāng)密度很小時，可采用安德五德(Underwood)提出的指數(shù)模型：

式中：Km—為最大交通量時的速度。2.數(shù)學(xué)描述(2)流量與密度的關(guān)系(3)流量與速度關(guān)系綜上所述，按格林希爾茨的速度—密度模型、流量—密度模型、速度—流量模型可以看出，Qm、Vm和Km是劃分交通是否擁擠的重要特征值。當(dāng)Q≤Qm、K＞Km、V＜Vm時，則交通屬于擁擠；當(dāng)Q≤Qm、K≤Km、V≥Vm時，則交通屬于不擁擠。(2)流量與密度的關(guān)系例4-1設(shè)車流的速度密度的關(guān)系為V=88-1.6K，如限制車流的實際流量不大于最大流量的0.8倍，求速度的最低值和密度的最高值?(假定車流的密度＜最佳密度Km)

解：由題意可知：當(dāng)K=0時，V=Vf=88km/h,當(dāng)V=0時，K=Kj=55輛/km。則：Vm=44Km/h,Km=27.5輛/km,Qm=VmKm=1210輛/h。由Q=VK和V=88-1.6K，有Q=88K-1.6K2(如圖)。當(dāng)Q=0.8Qm時，由88K-1.6K2=0.8Qm=968，解得：KＡ＝15.2，ＫＢ＝39.8。則有密度KA和KB與之對應(yīng)，又由題意可知，所求密度小于Km，故為KA。故當(dāng)密度為KA=15.2輛/km，其速度為：VA=88-1.6KA=88-1.6×15.2=63.68km/h

即

KA=15.2輛/km，VA=63.68km/h為所求密度最高值與速度最低值。例4-1設(shè)車流的速度密度的關(guān)系為V=88-1.6K，如限3.連續(xù)交通流的擁擠分析

(1)交通擁擠的類型①周期性的擁擠②非周期性的擁擠(2)瓶頸處的交通流(3)交通密度分析(4)非周期性擁擠3.連續(xù)交通流的擁擠分析§4－2概率統(tǒng)計模型

§4－2概率統(tǒng)計模型一.離散型分布1.泊松分布

(1)基本公式式中：P(k)——在計數(shù)間隔t內(nèi)到達k輛車或k個人的概率；λ——單位時間間隔的平均到達率(輛/s或人/s)；t——每個計數(shù)間隔持續(xù)的時間(s)或距離(m)；e——自然對數(shù)的底，取值為2.71828。

一.離散型分布1.泊松分布①到達數(shù)小于k輛車(人)的概率：

②到達數(shù)小于等于k的概率：

③到達數(shù)大于k的概率：④到達數(shù)大于等于k的概率：①到達數(shù)小于k輛車(人)的概率：⑤到達數(shù)至少是x但不超過y的概率：⑥用泊松分布擬合觀測數(shù)據(jù)時，參數(shù)m按下式計算：式中：g——觀測數(shù)據(jù)分組數(shù)；fj——計算間隔t內(nèi)到達kj輛車(人)這一事件發(fā)生的次(頻)數(shù)；kj——計數(shù)間隔t內(nèi)的到達數(shù)或各組的中值；N——觀測的總計間隔數(shù)。⑤到達數(shù)至少是x但不超過y的概率：(2)遞推公式(3)應(yīng)用條件(2)遞推公式2.二項分布

(1)基本公式式中：P(k)——在計數(shù)間隔t內(nèi)到達k輛車或k個人的概率；λ——平均到達率(輛/s或人/s)；t——每個計數(shù)間隔持續(xù)的時間(s)或距離(m)；n——正整數(shù)；2.二項分布通常記p=λt/n，則二項分布可寫成：式中：0＜p＜1，n、p稱為分布參數(shù)。

對于二項分布，其均值M=np,方差D=np(1-p)，M＞D。因此，當(dāng)用二項分布擬合觀測數(shù)時，根據(jù)參數(shù)p、n與方差，均值的關(guān)系式，用樣本的均值m、方差S2代替M、D，p、n可按下列關(guān)系式估算：通常記p=λt/n，則二項分布可寫成：(2)遞推公式

(3)應(yīng)用條件車流比較擁擠、自由行駛機會不多的車流用二項分布擬合較好。3.負二項分布(1)基本公式

式中：p、β為負二項布參數(shù)。0＜p＜1，β為正整數(shù)。(2)遞推公式由概率論可知，對于負二項分布，其均值M=β(１-p)/p,D=β(1-p)/p2,M＜D。因此，當(dāng)用負二項分布擬合觀測數(shù)據(jù)時，利用p、β與均值、方差的關(guān)系式，用樣本的均值m、方差S2代替M、D，p、β可由下列關(guān)系式估算：(2)遞推公式

由概率論可知，對于負二項分布，其均值M=β(１-p(3)適用條件

當(dāng)?shù)竭_的車流波動性很大或以一定的計算間隔觀測到達的車輛數(shù)(人數(shù))其間隔長度一直延續(xù)到高峰期間與非高峰期間兩個時段時，所得數(shù)據(jù)可能具有較大的方差。4.離散型分布擬合優(yōu)度檢驗——χ2檢驗

(1)χ2檢驗的基本原理及方法①建立原假設(shè)H0②選擇適宜的統(tǒng)計量

③確定統(tǒng)計量的臨界值

④判定統(tǒng)計檢驗結(jié)果

(3)適用條件二.連續(xù)型分布

描述事件之間時間間隔的分布稱為連續(xù)型分布。連續(xù)型分布常用來描述車頭時距、或穿越空檔、速度等交通流特性的分布特征。1.負指數(shù)分布(1)基本公式計數(shù)間隔t內(nèi)沒有車輛到達(k=0)的概率為：

P(0)=e-λt

上式表明，在具體的時間間隔t內(nèi)，如無車輛到達，則上次車到達和下次車到達之間，車頭時距至少有t秒，換句話說，P(0)也是車頭時距等于或大于t秒的概率，于是得：P(h≥t)=e-λt

二.連續(xù)型分布描述事件之間時間間隔的分布稱為連續(xù)型而車頭時距小于t的概率則為：

P(h＜t)=1-e-λt

若Q表示每小時的交通量，則λ=Q/3600(輛/s)，前式可以寫成：P(h≥t)=e-Qt/3600式中Qt/3600是到達車輛數(shù)的概率分布的平均值。若令M為負指數(shù)分布的均值，則應(yīng)有：

M=3600/Q=1/λ

負指數(shù)分布的方差為：

而車頭時距小于t的概率則為：用樣本的均值m代替M、樣本的方差S2代替D，即可算出負指數(shù)分布的參數(shù)λ。此外，也可用概率密度函數(shù)來計算。負指數(shù)分布的概率密度函數(shù)為：用樣本的均值m代替M、樣本的方差S2代替D，即可算出(2)適用條件

負指數(shù)分布適用于車輛到達是隨機的、有充分超車機會的單列車流和密度不大的多列車流的情況。通常認為當(dāng)每小時每車道的不間斷車流量等于或小于500輛，用負指數(shù)分布描述車頭時距是符合實際的。

2.移位負指數(shù)分布(1)基本公式

其概率密度函數(shù)為：

式中：為平均車頭時距。(2)適用條件(2)適用條件移位負指數(shù)分布適用于描述不能超車的單列車流的車頭時距分布和車流量低的車流的車頭時距分布。

為了克服移位負指數(shù)分布的局限性，可采用更通用的連續(xù)型分布，如：

①韋布爾(Weibull)分布；②愛爾朗(Erlang)分布；③皮爾遜Ⅲ型分布；④對數(shù)正態(tài)分布；⑤復(fù)合指數(shù)分布。

(2)適用條件§4－3排隊論模型

§4－3排隊論模型一.基本概念排隊單指等待服務(wù)的顧客(車輛或行人)，不包括正在被服務(wù)的顧客；排隊系統(tǒng)既包括等待服務(wù)的顧客，又包括正在被服務(wù)的顧客。

排隊系統(tǒng)的三個組成部分

(1)輸入過程

是指各種類型的顧客按怎樣的規(guī)律到來。

①定長輸入

②泊松輸入

③愛爾朗輸入

(2)排隊規(guī)則

指到達的顧客按怎樣的次序接受服務(wù)。

①損失制

②等待制

③混合制

(3)服務(wù)方式

指同一時刻有多少服務(wù)臺可接納顧客，為每一顧客服務(wù)了多少時間。

①定長分布服務(wù)

②負指數(shù)分布服務(wù)

③愛爾朗分布服務(wù)

一.基本概念排隊單指等待服務(wù)的顧客(車輛或行人)，不包排隊系統(tǒng)的主要數(shù)量指標(biāo)最重要的數(shù)量指標(biāo)有三個：(1)等待時間從顧客到達時起至開始接受服務(wù)時為止的這段時間。(2)忙期服務(wù)臺連續(xù)繁忙的時期，這關(guān)系到服務(wù)臺的工作強度。(3)隊長有排隊顧客數(shù)與排隊系統(tǒng)中顧客數(shù)之分，這是排隊系統(tǒng)提供的服務(wù)水平的一種衡量。

排隊系統(tǒng)的主要數(shù)量指標(biāo)二.M/M/1系統(tǒng)

由于M/M/1系統(tǒng)排隊等待接受服務(wù)的通道只有單獨一條，也叫“單通道服務(wù)”系統(tǒng)，如圖。(1)在系統(tǒng)中沒有顧客的概率P(0)=1-ρ(2)在系統(tǒng)中有n個顧客的概率P(n)=ρn(1-ρ)

二.M/M/1系統(tǒng)由于M/M/1系統(tǒng)排隊等待接受(3)系統(tǒng)中的平均顧客數(shù)

(4)系統(tǒng)中顧客數(shù)的方差

(5)平均排隊長度

(6)非零平均排隊長度(7)排隊系統(tǒng)中的平均消耗時間(8)排隊中的平均等待時間

(3)系統(tǒng)中的平均顧客數(shù)§4－4跟馳模型

§4－4跟馳模型一.車輛跟馳特性分析

跟馳理論

是運用動力學(xué)方法，研究在無法超車的單一車道上車輛列隊行駛時，后車跟隨前車的行駛狀態(tài)的一種理論。非自由狀態(tài)行駛的車隊有如下三個特性：1.制約性2.延遲性(也稱滯后性)

3.傳遞性

一.車輛跟馳特性分析跟馳理論是運用動力學(xué)方法二.線性跟馳模型

根據(jù)上述跟馳車隊的特性，如圖中第n+1號車在t+T時刻的速度可用下式表示：Xn+1

(t+T)=λ〔Ｘn(t)-Xn+1

(t)〕+λL式中：Xn(t)——在t時刻，第n號車(引導(dǎo)車)的位置；Xn+1(t)——在t時刻，第n+1號車(跟隨車)的位置；λ——反應(yīng)靈敏度系數(shù)(1/s)；L—在阻塞情況下的車頭間距。

二.線性跟馳模型根據(jù)上述跟馳車隊的特性，如圖中第對于跟馳車輛的反應(yīng)，一般指加速、減速，因此，將上式微分，得到：式中：——在延遲T時間后，第n+1號車的加速度；

——在t時刻，第n號車的速度；

——在t時刻，第n+1號車的速度。

可理解為：反應(yīng)(t+T)=靈敏度×刺激(t)

對于跟馳車輛的反應(yīng)，一般指加速、減速，因此，將上式微分三.線性模型的穩(wěn)定性

1.局部穩(wěn)定

指前后兩車之間的變化反應(yīng)。例如兩車車距的擺動，如擺動大則不穩(wěn)定，擺動愈小則愈穩(wěn)定，這稱為局部穩(wěn)定。2.漸近穩(wěn)定

是引導(dǎo)車向后面各車傳播速度變化。如擴大其速度振幅，叫做不穩(wěn)定，如振幅逐漸衰弱，則叫做穩(wěn)定，這稱為漸近穩(wěn)定。

三.線性模型的穩(wěn)定性1.局部穩(wěn)定指前后兩車之間四.非線性跟馳模型

五.跟馳模型的一般公式

四.非線性跟馳模型五.跟馳模型的一般公式§4－5流體模擬理論

§4－5流體模擬理論一.車流連續(xù)性方程

根據(jù)質(zhì)量守恒定律：流入量-流出量=數(shù)量上的變化

〔q-(q+dq)〕dt=〔k-(k-dk)〕dx-dqdt=dkdx

q=kv

用流體力學(xué)的理論建立交通流的運動方程：

一.車流連續(xù)性方程根據(jù)質(zhì)量守恒定律：第五章道路通行能力第五章道路通行能力§5－1概述§5－1概述一.通行能力概述目的：是求得在不同運行質(zhì)量情況下1h所能通行的最交通量，亦即可求得在指定的交通運行質(zhì)量條件下所能承擔(dān)交通的能力。1.種類基本通行能力：是指公路組成部分在理想的道路、交通、控制和環(huán)境條件下，該組成部分一條車道或一車行道的均勻段上或一橫斷面上，不論服務(wù)水平如何，1h所能通過標(biāo)準(zhǔn)車輛的最大輛數(shù)?？赡芡ㄐ心芰Γ褐敢灰阎返囊唤M成部分在實際或預(yù)測的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，該組成部分一條車道或一車行道對上述諸條件有代表性的均勻段上或一橫斷面上，不論服務(wù)水平如何，1h所能通過的車輛（在混合交通公路上為標(biāo)準(zhǔn)汽車）的最大輛數(shù)。設(shè)計通行能力：指一設(shè)計中的公路的一組成部分在預(yù)測的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，該組成部分一條車道或一車行道對上述諸條件有代表性的均勻段上或一橫斷面上，在所選用的設(shè)計服務(wù)水平下，1h所能通過的車輛（在混合交通公路上為標(biāo)準(zhǔn)汽車）的最大輛數(shù)。一.通行能力概述目的：是求得在不同運行質(zhì)量情況下1h所能通2.計算通行能力的時間單位、交通量和交通流率由于時間單位愈大，交通不均勻性亦愈大，就愈不能很好反應(yīng)交通量與運行質(zhì)量之間的關(guān)系。因此，通常是以小時為單位來計算通行能力和設(shè)計交通量。我國現(xiàn)階段仍用小時交通量而不用交通流率。3.理想條件(1)道路條件：是指公路的幾何特征（車道數(shù)、車道、路肩、中央帶等的寬度，側(cè)向凈寬，設(shè)計速度及平、縱線形和視距等）。(2)交通條件：是指交通特征（交通流中的交通組成、交通量、不同車道中的交通量分布、上下行方向的交通量分布）。(3)控制條件：是指交通控制設(shè)施的形式及特定設(shè)計和交通規(guī)劃。(4)環(huán)境條件：指橫向干擾程度以及交通秩序等。2.計算通行能力的時間單位、交通量和交通流率4.車輛換算系數(shù)和換算交通量(1)車輛換算系數(shù)在分析計算通行能力和服務(wù)水平時，需要將標(biāo)準(zhǔn)汽車交通量與實際或預(yù)測的交通組成中各類車輛交通量進行換算，需要用到車輛換算系數(shù)。此系數(shù)的定義是：在通行能力方面某類車輛一輛等于標(biāo)準(zhǔn)車輛的輛數(shù)。(2)換算交通量也稱為當(dāng)量交通量。是將總交通量中各類車輛交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)車型交通量之和。式中：Ve－當(dāng)量交通量；V－未經(jīng)換算的總交通量；Pi－第i類車交通量占總交通量的百分比；Ei－第i類車的車輛換算系數(shù)。4.車輛換算系數(shù)和換算交通量5.影響通行能力的主要因素及其對通行能力的修正系數(shù)6.需分別進行通行能力和服務(wù)水平分析的公路組成部分(1)高速公路（控制進入）的基本路段；(2)不控制進入的汽車多車道公路路段；(3)不控制進入的汽車雙車道公路路段；(4)混合交通雙車道公路路段；(5)匝道，包括匝道－主線連接部分；(6)交織區(qū)；(7)信號控制的平面交叉；(8)市區(qū)及近郊干線道路。5.影響通行能力的主要因素及其對通行能力的修正系數(shù)二.公路服務(wù)水平概述1.公路服務(wù)水平：是交通流中車輛運行的以及駕駛員和乘客所感受的質(zhì)量量度。亦即公路在某種交通條件下所提供運行服務(wù)的質(zhì)量水平。2.公路服務(wù)水平的分級及各級服務(wù)水平的運行質(zhì)量描述六級服務(wù)水平（美國）A級：交通量很小，交通為自由流，使用者不受或基本不受交通流中其他車輛的影響，有非常高的自由度來選擇所期望的速度和進行駕駛，為駕駛員和乘客提供的舒適便利程度極高。B級：交通量較前增加，交通在穩(wěn)定流范圍內(nèi)的較好部分。在交通流中，開始易受其他車輛的影響，選擇速度的自由度相對來說還不受影響，但駕駛自由度比服務(wù)水平A稍有下降。由于其他車輛開始對少數(shù)駕駛員的駕駛行為產(chǎn)生影響，因此所提供的舒適和便利程度較服務(wù)水平A低一些。二.公路服務(wù)水平概述1.公路服務(wù)水平：是交通流中車輛運行C級：交通量大于服務(wù)水平B，交通處在穩(wěn)定流范圍的中間部分，但車輛間的相互影響變得大起來，選擇速度受到其他車輛的影響，駕駛時需相當(dāng)留心部分其他車輛，舒適和便利程度有明顯下降。D級：交通量又增大，交通處在穩(wěn)定交通流范圍的較差部分。速度和駕駛自由度受到嚴格約束，舒適和便利程度低下。當(dāng)接近這一服務(wù)水平下限時，交通量有少量增加就會在運行方面出現(xiàn)問題。E級：此服務(wù)水平的交通常處于不穩(wěn)定流范圍，接近或達到水平最大交通量時，交通量有小的增加，或交通流內(nèi)部有小的擾動就將產(chǎn)生大的運行問題，甚至發(fā)生交通中斷。此水平內(nèi)所有車速降到一個低的但相對均勻的值，駕駛自由度極低，舒適和便利程度也非常低，駕駛員受到的挫折通常是大的。此服務(wù)水平下限時的最大交通量即為基本通行能力（理想條件下）或可能通行能力（具體公路）。F級：交通處于強制狀態(tài)，車輛經(jīng)常排成隊，跟著前面的車輛停停走走，極不穩(wěn)定。在此服務(wù)水平中，交通量與速度同時由大變小，直到零為止，而交通密度則隨交通量的減少而增大。C級：交通量大于服務(wù)水平B，交通處在穩(wěn)定流范圍的中間部分，但我國公路服務(wù)水平現(xiàn)分為四級：一級相當(dāng)于美國的A、B兩級；二、三級分別相當(dāng)于美國的C級及D級；四級相當(dāng)于美國的E、F兩級。3.最大服務(wù)交通量每一服務(wù)水平有其服務(wù)質(zhì)量的范圍。4.公路設(shè)計采用的服務(wù)水平等級高速公路基本路段、匝道－主線連接處、交織區(qū)均采用二級服務(wù)水平。不控制進入的汽車多車道公路路段在平原微丘的地區(qū)采用二級服務(wù)水平，在重丘山嶺地形及在近郊采用三級服務(wù)水平。不控制進入的汽車雙車道公路路段采用三級服務(wù)水平?；旌辖煌p車道公路段采用三級服務(wù)水平。我國公路服務(wù)水平現(xiàn)分為四級：三.道路通行能力和

服務(wù)水平的作用用于道路設(shè)計用于道路規(guī)劃用于道路交通管理三.道路通行能力和

服務(wù)水平的作用用于道路設(shè)計§5－2高速公路基本

路段通行能力§5－2高速公路基本

路段通行一.引言1.高速公路：是有中央分隔帶，上下行每個方向至少有兩車道，全部立體交叉，完全控制出入的公路。組成(1)高速公路基本路段；(2)交織區(qū)；(3)匝道，其中包括匝道－主線連接處及匝道－橫交公路連接處。2.高速公路基本路段：是指主線上不受匝道附近車輛匯合、分離以及交織運行影響的路段部分（如圖）。理想條件(1)3.75m≤車道寬度≤4.50m；(2)側(cè)向凈寬≥1.75m；(3)車流中全部為小客車；(4)駕駛員均為經(jīng)常行駛高速公路且技術(shù)熟練遵守交通法規(guī)者。一.引言1.高速公路：是有中央分隔帶，上下行每個方向至少二.高速公路基本路段服務(wù)水平二.高速公路基本路段服務(wù)水平三.高速公路基本路段通行能力1.最大服務(wù)交通量式中：－第i級服務(wù)水平的最大服務(wù)交通量(pcu/(h·ln))；CB－基本通行能力，即理想條件下一車道所能通行的最大交通量(pcu/(h·ln))；(V/C)i－第i級服務(wù)水平最大服務(wù)交通量與基本通行能力的比值。三.高速公路基本路段通行能力1.最大服務(wù)交通量2.單向車行道的設(shè)計通行能力式中：CD－單向車行道設(shè)計通行能力，即在具體條件下，采用i級服務(wù)水平時所能通行的最大交通量(veh/h)；N－單向車行道的車道數(shù)；fW－車道寬度和側(cè)向凈寬對通行能力的修正系數(shù)；fHV－大型車對通行能力的修正系數(shù)；fP－駕駛員條件對通行能力的修正系數(shù)。2.單向車行道的設(shè)計通行能力四.影響高速公路基本路段通行

能力的主要因素及修正方法四.影響高速公路基本路段通行

能力的主要因素及修1.車道寬度及側(cè)向?qū)挾鹊男拚禂?shù)fW(上表)2.大型車的修正系數(shù)fHV式中：PHV－大型車交通量占總交通量的百分比；EHV－大型車換算成小客車的車輛換算系數(shù)。3.駕駛員條件的修正系數(shù)fP在1.00~0.90范圍內(nèi)取fP值。1.車道寬度及側(cè)向?qū)挾鹊男拚禂?shù)fW(上表)六.高速公路基本路段通行能力

及服務(wù)水平分析計算例已知：一已有四車道高速公路，設(shè)計速度為100km/h，單向高峰小時交通量VP＝1800veh/h，大型車占40%，車道寬3.50m，緊挨行車道兩邊均有障礙物，重丘地形。分析其服務(wù)水平，問其達到可能通行能力之前還可增加多少交通量。實地觀測的平均速度為56km/h。解為求服務(wù)水平要計算V/C：(1)查表（5-2、5-4）得諸修正系數(shù)fW＝0.79，EHV＝2.5，fHV=1/[1+0.40×(2.5-1)]=0.625,fP=1.0(2)計算V/C六.高速公路基本路段通行能力

及服務(wù)水平分析計算例已知(3)該公路服務(wù)水平屬四級上半段(4)求算達到可能通行能力前可增加的交通量行車道的可能通行能力達到可能通行能力前可增加的交通量V：V＝1975-1800＝175veh/h(5)求理想條件下之速度及密度1800veh/h的V/C在(2)中已求出為0.91。查圖5-1、2得平均行程速度為63km/h，平均交通密度為30pcu/(km·ln),觀測到的速度56km/h小于理想條件下的速度63km/h，這由于有大型車及非平原的重丘地形所致。(3)該公路服務(wù)水平屬四級上半段§5－3高速公路交織

區(qū)段通行能力§5－3高速公路交織

區(qū)段通行能一.概述1.交織運行的定義及分類(1)交織運行的定義兩個或更多交通流沿公路相當(dāng)長路段運行的總方向相同且在沒有交通控制設(shè)施的情況的情況下，相交而過的運行稱交織運行。(2)交織區(qū)的分類交織區(qū)分簡單交織區(qū)和多重交織區(qū)兩類。2.交織區(qū)長度3.簡單交織區(qū)構(gòu)造型式一.概述1.交織運行的定義及分類交通工程學(xué)ppt課件（完整版）4.交織寬度和交織運行形式(1)交織寬度交織寬度由交織區(qū)段的車道數(shù)來量度。(2)交織運行形式交織運行分約束及非約束運行兩種形式。影響交織區(qū)交織運行的參數(shù)表4.交織寬度和交織運行形式二.交織運行形式的確定1.交織車輛運行速度(Sw)和非交織車輛運行速度(Snw)的計算(1)平均行駛速度Sw和Snw的計算：式中：a、b、c、d均為常數(shù)，其值見下表。二.交織運行形式的確定1.交織車輛運行速度(Sw)和非交交通工程學(xué)ppt課件（完整版）三種形式的特點：

型式A路段中能被交織車輛作用的最大車道是最受限制的。一般交織車輛將它們限制在鄰接路拱線兩車道之中來進行交織運行，但非車輛也將留一些在這兩車道中，故不論有用的車道數(shù)是多少，交織車輛一般最多用到1.4車道。

型式B路段對交織車輛作用車道方面沒有大的約束。由于交織車輛使用“貫行”交織車道以及緊挨其的兩個車道，以及部分使用外側(cè)車道，故交織車輛可以占據(jù)多至3.5車道。當(dāng)交織交通量占總交通量的大部分時，這種型式的構(gòu)造型式最為有效。

型式C路段亦有一“貫行”的交織車道。但由于有一交織流需要兩條或兩條以上的車道變換，就約束了交織車輛去使用路段的外側(cè)車道，因此交織車輛能用的車道數(shù)不大于3.0。有一例外就是雙側(cè)構(gòu)造，其中高速公路的所車道都有“貫行”交織車道，故交織車輛可使用全部車道而不受限制。型式A路段當(dāng)路段長度增加時，交織車速變得很高，交織車輛為了保持這樣的車速而需要更多的車道，因此，當(dāng)路段長度增加時，型式A路段更易發(fā)生約束運行，型式B和型式C路段與此相反，增加路段長度對交織車速的影響較型式A路段上?。ㄒ驗樾褪紹和型式C路段上交通車輛和非交織車輛的混合行駛），就不易發(fā)生約束運行。三種形式的特點：三.交織區(qū)段運行參數(shù)三.交織區(qū)段運行參數(shù)四.交織區(qū)段服務(wù)水平交織區(qū)衡量服務(wù)水平及劃分水平級別的關(guān)鍵性參數(shù)是交織車輛的平均行駛速度和非交織車輛的行駛速度，如表。通常設(shè)計時采用二級服務(wù)水平。當(dāng)需要采取改進措施而有困難不得已時可降低一級采用三級服務(wù)水平。當(dāng)交織流和非交織流中一個或兩者均低于設(shè)計采用的服務(wù)水平等級時，就需采取改進措施，改進措施之一是改變交織構(gòu)造型式。四.交織區(qū)段服務(wù)水平交織區(qū)衡量服務(wù)水平及劃分水平級五.交織區(qū)段設(shè)計通行能力

交織區(qū)設(shè)計通行能力分析計算方法如下：1．給出交織構(gòu)造型式及N、L和交通量各值。2．根據(jù)所采用的服務(wù)水平級別，從表5—10中查出最小平均交織行駛速度Sw及最小平均非交織行駛速度Snw。3．從表5-7中查出非約束運行所需之常數(shù)a、b、c、d各值，分別計算出對應(yīng)于Sw及Snw的V值，取兩個V值中之小者。

4．從表5—8中取相應(yīng)于已給定構(gòu)造型式的Nw計算式進行計算，得到Nw后與表中已給出的該種型式的Nwmax相比，以決定運行是約束的還是非約束的。如果是非約束運行，則第3步所得之V值即為交織區(qū)的設(shè)計通行能力，分析計算就此結(jié)束。如果是約束運行，則取表5—8中對應(yīng)于已給定構(gòu)造型式的算式，此時取算式中之Vw等于表中相應(yīng)的Nwmax,即可算出Sw(型式A)或Snw—Sw(型式B或型式C)。再進行第5步計算。五.交織區(qū)段設(shè)計通行能力交織區(qū)設(shè)計通行能力分析計算方法如5．對于構(gòu)造型式A，用第4步計算出之Sw代人式(5—6)，并用表5-7中相應(yīng)之非約束運行的a、b、c、d諸常數(shù)值算出V值，并與第3步中得之V值比較，取其中之小者為設(shè)計通行能力。計算就此結(jié)束。

對于構(gòu)造型式B或型式C，則用第2步之Sw值，并根據(jù)第4步算出之(Snw—Sw