交通工程 完美ppt

12024/5/21第一章第一章 绪论绪论22024/5/22一、交通工程的定义、产生与发展一、交通工程的定义、产生与发展l交通工程学的定义交通工程学的定义20世纪世纪40年代美国交通工程师学会的定义年代美国交通工程师学会的定义澳大利亚著名的交通工程学教授布伦敦的定义澳大利亚著名的交通工程学教授布伦敦的定义1983年世界交通工程师协会会员指南提出的定义年世界交通工程师协会会员指南提出的定义前苏联学者的定义前苏联学者的定义 英国学者的定义英国学者的定义 日本学者的定义日本学者的定义32024/5/23一、交通工程的定义、产生与发展一、交通工程的定义、产生与发展 我国交通工程手册给出的定义：交通工程我国交通工程手册给出的定义：交通工程学是研究道路交通中人、车、路、环境之间的关学是研究道路交通中人、车、路、环境之间的关系，探讨道路交通规律，建立交通规划、设计、系，探讨道路交通规律，建立交通规划、设计、控制和管理的理论方法，以及有关设施、装备、控制和管理的理论方法，以及有关设施、装备、法律和法规等，使道路交通更加安全、高效、快法律和法规等，使道路交通更加安全、高效、快捷、舒适的一门技术科学。捷、舒适的一门技术科学。42024/5/24一、交通工程的定义、产生与发展一、交通工程的定义、产生与发展 我国著名的交通工程学者给出的定义：交通工我国著名的交通工程学者给出的定义：交通工程学是研究交通发生、发展、分布、运行及其规程学是研究交通发生、发展、分布、运行及其规律，探讨交通调查、规划、设计、监控、营运、律，探讨交通调查、规划、设计、监控、营运、管理、安全的理论、方法以及有关设施、装备、管理、安全的理论、方法以及有关设施、装备、法律和法规，协调道路交通中人、车、路与环境法律和法规，协调道路交通中人、车、路与环境之间的相互关系之间的相互关系,使道路交通更加安全、高效、快使道路交通更加安全、高效、快捷、舒适、方便、经济的一门工程技术科学。捷、舒适、方便、经济的一门工程技术科学。52024/5/25一、交通工程的定义、产生与发展一、交通工程的定义、产生与发展 l交通工程学研究的内容涉及到以下五个领域：交通工程学研究的内容涉及到以下五个领域：工程（工程（Engineering）执法（执法（Enforcement）教育（教育（Education）环境（环境（Environment）能源（能源（Energy）因此，交通工程又称因此，交通工程又称“五五E”科学。科学。62024/5/26一、交通工程的定义、产生与发展一、交通工程的定义、产生与发展 l交通工程的产生与发展交通工程的产生与发展步行时代步行时代马车时代马车时代 汽车时代汽车时代智能交通时代智能交通时代72024/5/27二、交通工程的研究现状、二、交通工程的研究现状、存在问题与发展趋势存在问题与发展趋势l交通工程学创立的初期交通工程学创立的初期 主要是交通管理，诸如给驾驶员发执照，设立交主要是交通管理，诸如给驾驶员发执照，设立交通标志通标志,安装手动信号机，进行路面画线等，以减少安装手动信号机，进行路面画线等，以减少交叉路口的阻塞。交叉路口的阻塞。82024/5/28二、交通工程的研究现状、二、交通工程的研究现状、存在问题与发展趋势存在问题与发展趋势l交通工程发展的中期交通工程发展的中期20世纪世纪60年代：开始在一个地区或一个城市做交年代：开始在一个地区或一个城市做交通规划通规划,并按照规定的格式，做出行调查，用出行并按照规定的格式，做出行调查，用出行产生、交通分布、交通方式划分、交通分配的程产生、交通分布、交通方式划分、交通分配的程式进行交通预测；从供需平衡的角度布设路网、式进行交通预测；从供需平衡的角度布设路网、枢纽、场站等交通设施。枢纽、场站等交通设施。20世纪世纪70年代：研究大众捷运系统年代：研究大众捷运系统,倡导步行，对倡导步行，对公共交通实行优惠政策，推行合乘方式公共交通实行优惠政策，推行合乘方式,减少不必减少不必要的客流、车流，保护环境，挖掘现有交通设施要的客流、车流，保护环境，挖掘现有交通设施的潜力等。的潜力等。92024/5/29二、交通工程的研究现状、二、交通工程的研究现状、存在问题与发展趋势存在问题与发展趋势20世纪世纪80至至90年代：交通工程的研究问题，多集年代：交通工程的研究问题，多集中于交通管理方面。研究采用高新技术以提高公中于交通管理方面。研究采用高新技术以提高公路交通的安全度和通行能力，改善日益恶化的公路交通的安全度和通行能力，改善日益恶化的公路交通，就成为大家公认的惟一可行的途径。路交通，就成为大家公认的惟一可行的途径。102024/5/210二、交通工程的研究现状、二、交通工程的研究现状、存在问题与发展趋势存在问题与发展趋势l近期交通工程的发展近期交通工程的发展先进的车辆控制系统先进的车辆控制系统AVCS：（：（Advanced Vehicle Control System）；先进的交通管理系统先进的交通管理系统ATMS：（Advanced Traffic Management System）；）；先进的交通信息系统先进的交通信息系统ATIS：（：（Advanced Traffic Information System）；）；其他系统。其他系统。在此基础上，构建智能交通系统（在此基础上，构建智能交通系统（ITS）。）。112024/5/211三、交通工程的性质、目的、任务、三、交通工程的性质、目的、任务、研究内容及相关学科研究内容及相关学科l交通工程的性质、目的、任务交通工程的性质、目的、任务 交通工程学科是一门发展中的综合性学科，它从交通工程学科是一门发展中的综合性学科，它从交通运输的角度，把人、车、路、环境与能源作交通运输的角度，把人、车、路、环境与能源作为统一的有机整体进行研究和应用。就学科性质为统一的有机整体进行研究和应用。就学科性质而言，它既从自然科学方面研究交通的发生、发而言，它既从自然科学方面研究交通的发生、发展、时空分布、分配、车辆运行、停驻的客观规展、时空分布、分配、车辆运行、停驻的客观规律，并作定量的分析计算、预测、规划、设计与律，并作定量的分析计算、预测、规划、设计与营运等，又从社会科学方面研究交通有关法规、营运等，又从社会科学方面研究交通有关法规、教育、心理、政策、体制与管理等。因此，交通教育、心理、政策、体制与管理等。因此，交通工程学是一门兼有自然科学与社会科学双重属性工程学是一门兼有自然科学与社会科学双重属性的综合性学科。的综合性学科。122024/5/212三、交通工程的性质、目的、任务、三、交通工程的性质、目的、任务、研究内容及相关学科研究内容及相关学科l交通工程的研究内容交通工程的研究内容交通特性：人、车辆、道路时空分布规律与交通交通特性：人、车辆、道路时空分布规律与交通流的特性；流的特性；交通调查：交通流量，交通速度交通调查：交通流量，交通速度,交通密度交通密度,客、货客、货流流OD量，交通延误，交通的时间与空间的分布，量，交通延误，交通的时间与空间的分布，居民出行，通行能力，客、货运流量，停车，交居民出行，通行能力，客、货运流量，停车，交通环境，交通安全和事故等的调查；通环境，交通安全和事故等的调查；城市公共交通系统：公共交通的方式、公交交通城市公共交通系统：公共交通的方式、公交交通车辆、公交线路规划理论、方法及交通信号配时车辆、公交线路规划理论、方法及交通信号配时优化等；优化等；132024/5/213三、交通工程的性质、目的、任务、三、交通工程的性质、目的、任务、研究内容及相关学科研究内容及相关学科交通流理论：不同运行状态的运行规律、流量、交通流理论：不同运行状态的运行规律、流量、流速与密度等基本交通特性与主要参数之间的关流速与密度等基本交通特性与主要参数之间的关系，目前使用的主要方法有系，目前使用的主要方法有:概率方法、流体力学概率方法、流体力学方法、排队论、跟驰理论和交通动力学等诸多方方法、排队论、跟驰理论和交通动力学等诸多方法，及宏观与微观的理论的表达模型与方法等；法，及宏观与微观的理论的表达模型与方法等；交通规划的理论与方法：交通预测、分配、规划交通规划的理论与方法：交通预测、分配、规划理论与模型、城市道路与公路网络规划及线形设理论与模型、城市道路与公路网络规划及线形设计理论与方法等；计理论与方法等；交通组织管理与监控、诱导理论、技术与方法；交通组织管理与监控、诱导理论、技术与方法；交通事故的预测、预防，交通安全的评价、对策交通事故的预测、预防，交通安全的评价、对策与违法处理；与违法处理；142024/5/214三、交通工程的性质、目的、任务、三、交通工程的性质、目的、任务、研究内容及相关学科研究内容及相关学科停车需求与停车设施的规划、设计、管理；停车需求与停车设施的规划、设计、管理；交通环境保护；交通环境保护；自行车交通的特性；自行车交通的特性；道路交通立法、条例等；道路交通立法、条例等；新交通体系及各种交通设施等。新交通体系及各种交通设施等。152024/5/215三、交通工程的性质、目的、任务、三、交通工程的性质、目的、任务、研究内容及相关学科研究内容及相关学科l交通工程的相关学科交通工程的相关学科社会科学方面：社会学、管理学、心理学、经济社会科学方面：社会学、管理学、心理学、经济学、法学、行为科学。学、法学、行为科学。自然科学方面：数学、系统工程学、统计学、物自然科学方面：数学、系统工程学、统计学、物理学、动力学、预测学、汽车学、电子学、运输理学、动力学、预测学、汽车学、电子学、运输学、控制理论。学、控制理论。工程方面：道路工程、土木工程、城市规划、轨工程方面：道路工程、土木工程、城市规划、轨道工程、环境工程、运输工程、功效学、隧道工道工程、环境工程、运输工程、功效学、隧道工程、岩土工程、电子计算机技术等。程、岩土工程、电子计算机技术等。l从内容性质方面来分，既有基本理论与方法，又从内容性质方面来分，既有基本理论与方法，又有技术基础与计测技术，还有专业理论与仿真。有技术基础与计测技术，还有专业理论与仿真。162024/5/216第二章第二章 交通流基本特性交通流基本特性第一节第一节 流量流量(交通量交通量)Q 172024/5/217一、交通量的定义一、交通量的定义 交通量是指在选定时间段内交通量是指在选定时间段内,通过道路某一地通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通实体数。按交通点、某一断面或某一条车道的交通实体数。按交通类型分类型分,有机动车交通量、非机动车交通量和行人有机动车交通量、非机动车交通量和行人交通量交通量,一般不加说明则指机动车交通量，且指来往一般不加说明则指机动车交通量，且指来往两个方向的车辆数。两个方向的车辆数。182024/5/218一、交通量的定义一、交通量的定义l交交通通量量时时刻刻在在变变化化，在在表表达达方方式式上上通通常常取取某某一一时时间间段段内内的的平平均均值值作作为为该该时时间间段段的的代代表表交交通通量量。如如果以辆果以辆/d为单位，平均交通量表达式为为单位，平均交通量表达式为:l按按平平均均值值所所取取的的时时间间段段的的长长度度计计,常常用用的的平平均均交交通通量有量有:年平均日交通量（年平均日交通量（AADT）；）；月平均日交通量（月平均日交通量（MADT）；）；周平均日交通量（周平均日交通量（WADT）。）。192024/5/219一、交通量的定义一、交通量的定义 年平均日交通量（年平均日交通量（AADT）：）：月平均日交通量（月平均日交通量（MADT）：）：k：为当月的天数。：为当月的天数。周平均日交通量（周平均日交通量（WADT）：）：202024/5/220二、交通量的时间分布二、交通量的时间分布l 月变化月变化：一年内各月交通量的变化称为月变：一年内各月交通量的变化称为月变化。年平均日交通量与月平均日交通量之比化。年平均日交通量与月平均日交通量之比,称称为交通量的月变化系数为交通量的月变化系数(或称月不均衡系数，月或称月不均衡系数，月换算系数换算系数)，以，以K月月表示表示。212024/5/221二、交通量的时间分布二、交通量的时间分布l周变化：交通量的周变化是指一周内各天的交通周变化：交通量的周变化是指一周内各天的交通量变化，因此，也称周日变化。量变化，因此，也称周日变化。周变系数定义为：年平均日交通量除以某周日的周变系数定义为：年平均日交通量除以某周日的平均交通量。平均交通量。某周日的平均日交通量等于全年所有该周日的交某周日的平均日交通量等于全年所有该周日的交通量除以全年该周日的总天数。通量除以全年该周日的总天数。222024/5/222二、交通量的时间分布二、交通量的时间分布l 时变化：一天时变化：一天24小时中，每个小时的交通量亦在小时中，每个小时的交通量亦在不断变化。不断变化。一天一天24小时中，流量最大的那个小时的交通量称小时中，流量最大的那个小时的交通量称为高峰小时交通量。为高峰小时交通量。高峰小时系数：就是高峰小时交通量与高峰小时高峰小时系数：就是高峰小时交通量与高峰小时内某一时段的交通量扩大为高峰小时的交通量之内某一时段的交通量扩大为高峰小时的交通量之比。比。一般一般 t=5min或或t=6min或或 t=10min，最常用，最常用t=15min232024/5/223二、交通量的时间分布二、交通量的时间分布 如：如：t=15（min）t=10（min）城市中短时间的高峰交通量造成交通阻塞。城市中短时间的高峰交通量造成交通阻塞。242024/5/224三、交通量的空间分布三、交通量的空间分布l主要包括：主要包括：交通量的城乡分布交通量的城乡分布交通量的路段分布交通量的路段分布交通量的方向分布交通量的方向分布交通量在车道上的分布交通量在车道上的分布252024/5/225四、设计小时交通量四、设计小时交通量l含义及作用：含义及作用：交通量具有随时间变化和出现高峰小时的特点，交通量具有随时间变化和出现高峰小时的特点，因此，在进行道路设施规划设计时，必须考虑这因此，在进行道路设施规划设计时，必须考虑这个特点。工程上为了保证道路在规划期内满足绝个特点。工程上为了保证道路在规划期内满足绝大多数小时车流能顺利通过，不造成严重阻塞，大多数小时车流能顺利通过，不造成严重阻塞，同时避免建成后车流量很低，投资效益不高，规同时避免建成后车流量很低，投资效益不高，规定必须选择适当的小时交通量作为设计小时交通定必须选择适当的小时交通量作为设计小时交通量。量。根据美国的研究、认为第根据美国的研究、认为第30位最高小时交通量作位最高小时交通量作为设计小时交通量是最合适的。为设计小时交通量是最合适的。262024/5/226四、设计小时交通量四、设计小时交通量l第第30位最高小时交通量位最高小时交通量所谓第所谓第30位最高小时交通量就是将一年中测得的位最高小时交通量就是将一年中测得的8700个小时交通量，从大到小按序排列，排在第个小时交通量，从大到小按序排列，排在第30位的那个小时交通量。位的那个小时交通量。研究表明，第研究表明，第30位小时交通量与年平均日交通量位小时交通量与年平均日交通量（AADT）之比的）之比的K值十分稳定。值十分稳定。据国外观测，按道路类别及所在地区不同据国外观测，按道路类别及所在地区不同K值分值分布在布在12%18%范围内。范围内。272024/5/227四、设计小时交通量四、设计小时交通量l设计小时交通量的计算（不考虑方向不均衡性）设计小时交通量的计算（不考虑方向不均衡性）式中：式中：DHV设计小时交通量（辆设计小时交通量（辆/h）；）；K 设计小时交通量系数（设计小时交通量系数（%）；）；N 车道数车道数;C单单 每一车道设计通行能力（辆每一车道设计通行能力（辆/h）；）；AADT 规划年的年平均日交通辆量规划年的年平均日交通辆量 （辆（辆/d）；）；W 路幅宽度（路幅宽度（m）；）；W1 一条车道宽度（一条车道宽度（m）。）。282024/5/228四、设计小时交通量四、设计小时交通量l 设计小时交通量的计算（考虑方向不均衡性）设计小时交通量的计算（考虑方向不均衡性）式中：式中：DDHV单向设计小时交通量；单向设计小时交通量；K 设计小时交通量系数（设计小时交通量系数（%）；）；KD 方向不均匀系数（方向不均匀系数（%）292024/5/229第二节第二节 速度速度V 302024/5/230一、基本定义一、基本定义l 地点车速：这是车辆通过某一地点时的瞬时车地点车速：这是车辆通过某一地点时的瞬时车速，因此观测时速，因此观测时L取尽可能短，通常以取尽可能短，通常以2025m为为宜，用做道路设计、交通管制、交通规划资料。宜，用做道路设计、交通管制、交通规划资料。l 行驶车速：这是从行驶某一区间所需时间（不行驶车速：这是从行驶某一区间所需时间（不包括停车时间）及其区间距离求得的车速，用于包括停车时间）及其区间距离求得的车速，用于评价该路段的线形顺适性和通行能力分析，也可评价该路段的线形顺适性和通行能力分析，也可用于计算道路使用者的成本效益分析。用于计算道路使用者的成本效益分析。l 运行车速：是指中等技术水平的驾驶员在良好运行车速：是指中等技术水平的驾驶员在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下所能保的气候条件、实际道路状况和交通条件下所能保持的安全车速：用于评价道路通行能力和车辆运持的安全车速：用于评价道路通行能力和车辆运行状况。行状况。312024/5/231一、基本定义一、基本定义l 行程车速：行程车速又称区间车速，是车辆行行程车速：行程车速又称区间车速，是车辆行驶路程与通过该路程所需的总时间（包括停车时驶路程与通过该路程所需的总时间（包括停车时间）之比。行程车速是一项综合性指标，用以评间）之比。行程车速是一项综合性指标，用以评价道路的通畅程度，估计行车延误情况。要提高价道路的通畅程度，估计行车延误情况。要提高运输效率必须提高车辆的行程车速。运输效率必须提高车辆的行程车速。l 临界车速：这是指道路达到理论通行能力时的临界车速：这是指道路达到理论通行能力时的车速，对于选择道路等级具有重要作用。车速，对于选择道路等级具有重要作用。l 设计车速：是指在道路交通与气候条件良好的设计车速：是指在道路交通与气候条件良好的情况下仅受道路物理条件限制时所能保持的最大情况下仅受道路物理条件限制时所能保持的最大安全车速，用作道路线形几何设计的标准。安全车速，用作道路线形几何设计的标准。322024/5/232二、行车速度的统计分布特性二、行车速度的统计分布特性常用以下特征车速表示车速的统计分布特性：常用以下特征车速表示车速的统计分布特性：l中位车速：也称中位车速：也称50%位车速，是指在该路段上在位车速，是指在该路段上在该速度以下行驶的车辆数与在该速度以上行驶的该速度以下行驶的车辆数与在该速度以上行驶的车辆数相等。车辆数相等。l85%位车速：在该路段行驶所有车辆中，有位车速：在该路段行驶所有车辆中，有85%的车辆行驶速度在此速度以下，只有的车辆行驶速度在此速度以下，只有15%的车辆的车辆行驶速度高于此值。行驶速度高于此值。l15%位车速：意义与前亦同。位车速：意义与前亦同。车速分布的标准偏差车速分布的标准偏差S与与85%位车速和位车速和15%车速之车速之差存在着下列近似关系差存在着下列近似关系:332024/5/233三、时间平均车速与区间平均车速三、时间平均车速与区间平均车速l时间平均车速：在单位时间内测得通过道路某断时间平均车速：在单位时间内测得通过道路某断面各车辆的点车速，这些点速度的算术平均值，面各车辆的点车速，这些点速度的算术平均值，即为该断面的时间平均车速，即即为该断面的时间平均车速，即:式中：式中：时间平均车速（时间平均车速（km/h）；）；第第i 辆车的地点车速（辆车的地点车速（km/h）；）；n 单位时间内观测到车辆总数（辆）。单位时间内观测到车辆总数（辆）。342024/5/234三、时间平均车速与区间平均车速三、时间平均车速与区间平均车速l 区间平均速度：是指某路段的长度与通过该路区间平均速度：是指某路段的长度与通过该路段所有车辆的平均行程时间之比（段所有车辆的平均行程时间之比（以后讲到速度以后讲到速度如果不加说明即为区间平均速度如果不加说明即为区间平均速度）。当观测长度）。当观测长度一定时，其数值为所有车辆行程车速的调和平均一定时，其数值为所有车辆行程车速的调和平均值，计算公式为值，计算公式为:式中：式中：区间平均速度（区间平均速度（km/h）；s 路段长度路段长度（km）；）；ti 第第i辆车的行驶时间（辆车的行驶时间（h）；）；n 观观测到的车辆数；测到的车辆数；vi 第第i辆车行程车速（辆车行程车速（km/h）。）。352024/5/235l时间平均速度与区间平均速度之间的互换关系时间平均速度与区间平均速度之间的互换关系由时间平均速度可以推算出区间平均速度：由时间平均速度可以推算出区间平均速度：式中：式中：时间平均速度观测值的方差。时间平均速度观测值的方差。由区间平均速度同样可以推算出时间平均速度：由区间平均速度同样可以推算出时间平均速度：式中式中:区间平均速度观测值的均方差。区间平均速度观测值的均方差。362024/5/236第三节密度第三节密度 k、车道占有率、车道占有率车头间距车头间距 hs、车头时距、车头时距 ht372024/5/237一、密度一、密度 Kl交通流（车流）密度：交通流（车流）密度：是指某一瞬间内单位道是指某一瞬间内单位道路长度上的车辆数目。路长度上的车辆数目。式中：式中：N 路段内的车辆数路段内的车辆数(辆辆);L 路段长度路段长度(km)。382024/5/238二、车道占有率二、车道占有率l由于密度是瞬时值，随观测时间和区间长度而变由于密度是瞬时值，随观测时间和区间长度而变化，且反映不出车辆长度和速度的关系，尤其是化，且反映不出车辆长度和速度的关系，尤其是在车辆混合行驶时密度的大小并不能明确表示交在车辆混合行驶时密度的大小并不能明确表示交通流的状态，这就要引入车道占有率的概念表示通流的状态，这就要引入车道占有率的概念表示密度。密度。l车道占有率包括空间占有率和时间占有率两种。车道占有率包括空间占有率和时间占有率两种。392024/5/239二、车道占有率二、车道占有率l空间占有率：是指在一定路段上，车辆总长度与空间占有率：是指在一定路段上，车辆总长度与路段总长度之比（路段总长度之比（%），表达式为：），表达式为：式中：式中：Rs 空空间占有率；占有率；S 观测路段路段总长度；度；si 第第i 辆车的的长度；度；n 观测路段内的路段内的车辆数。数。402024/5/240二、车道占有率二、车道占有率l空间占有率示意图：空间占有率示意图：Ss1s2s3s4412024/5/241二、车道占有率二、车道占有率l时间占有率：时间占有率：在道路的任意路段上，车辆通过时在道路的任意路段上，车辆通过时间的累计值与观测总时间之比（间的累计值与观测总时间之比（%），其表达式），其表达式为：为：式中：式中：Rt 时间占有率；占有率；T 观测总时间；ti 第第i 辆车的的长度；度；n 观测时间内通内通过该路段的路段的车辆数。数。422024/5/242三、车头间距三、车头间距 hs、车头时距车头时距 ht 前述前述Q、K、V（这里这里V是指什么？是指什么？）均属于宏观）均属于宏观交通流参数，而车头间距和车头时距属于微观交交通流参数，而车头间距和车头时距属于微观交通流参数。其定义为：通流参数。其定义为：l车头间距：是指一条车道上前后相邻两车（用前车头间距：是指一条车道上前后相邻两车（用前保险杠等具有代表性的点测量）之间的距离。保险杠等具有代表性的点测量）之间的距离。l车头时距：是指连续行驶的前后两辆车（具有代车头时距：是指连续行驶的前后两辆车（具有代表性的点）通过行车道上某一点（或某一断面）表性的点）通过行车道上某一点（或某一断面）的时间差。的时间差。l对观测路段上所有的车头间距和车头时距取平均对观测路段上所有的车头间距和车头时距取平均值称为平均车头间距与平均车头时距。值称为平均车头间距与平均车头时距。432024/5/243三、车头间距三、车头间距 hs、车头时距车头时距 htl平均车头间距与平均车头时距与宏观交通流参数平均车头间距与平均车头时距与宏观交通流参数Q、K存在以下关系：存在以下关系：式中：式中：平均车头间距（平均车头间距（m）;平均车头时距（平均车头时距（s）。）。442024/5/244第四节交通流的基本特性第四节交通流的基本特性及其相互关系及其相互关系452024/5/245一、交通流三参数基本关系一、交通流三参数基本关系l交通流三参数之间的基本关系式为：交通流三参数之间的基本关系式为：式中：式中：Q 流量（辆流量（辆/h）；）；V 速度（速度（区间平均速度区间平均速度）（）（km/h）；）；K 密度（辆密度（辆/km）。）。462024/5/246一、交通流三参数基本关系一、交通流三参数基本关系l流量、密度、速度三者之间的关系见下图：流量、密度、速度三者之间的关系见下图：472024/5/247一、交通流三参数基本关系一、交通流三参数基本关系482024/5/248一、交通流三参数基本关系一、交通流三参数基本关系l交通流特性的一些特征变量交通流特性的一些特征变量:极大流量极大流量Qm Q-V曲线上的峰值；曲线上的峰值；临界速度临界速度Vm 即流量达到极大时的速度；即流量达到极大时的速度；最佳密度最佳密度km 即流量达到极大时的密度；即流量达到极大时的密度；阻塞密度阻塞密度Kj 车流密集到所有车辆基本上无法移车流密集到所有车辆基本上无法移动（动（V=0）时的密度；）时的密度；畅行速度畅行速度Vf 车流密度趋于零车流密度趋于零,车辆可以畅行元阻车辆可以畅行元阻时的平均速度。时的平均速度。492024/5/249二、速度与密度的关系二、速度与密度的关系l1933年，格林希尔茨（年，格林希尔茨（Green shields）提出了速）提出了速度度密度线性关系模型，且模型与实测数据有良密度线性关系模型，且模型与实测数据有良好的吻合性。好的吻合性。K=0 V=Vf K=KjV=0 K=KmV=Vm QQmax502024/5/250二、速度与密度的关系二、速度与密度的关系l1959年，格林柏（年，格林柏（Greenberg）提出了用于密度）提出了用于密度很大时对数模型：很大时对数模型：格林柏模型格林柏模型的适用范围的适用范围512024/5/251二、速度与密度的关系二、速度与密度的关系l1961年安德伍德（年安德伍德（Underwood）提出了用于密度）提出了用于密度很小时的指数模型：很小时的指数模型：安德伍德模型安德伍德模型的适用范围的适用范围522024/5/252三、流量与密度的关系三、流量与密度的关系l交通流的流量交通流的流量-密度关系是交通流的基本关系，根密度关系是交通流的基本关系，根据格林希尔茨公式及三参数的基本关系式可得：据格林希尔茨公式及三参数的基本关系式可得：532024/5/253三、流量与密度的关系三、流量与密度的关系l上式对上式对Q 求导，并令：求导，并令：542024/5/254四、流量与速度的关系四、流量与速度的关系l交通流的流量交通流的流量-速度关系速度关系 是交通流的基本关系，是交通流的基本关系，根据格林希尔茨公式及根据格林希尔茨公式及 三参数的基本关系式可三参数的基本关系式可 得到：得到：552024/5/255结论结论l综上所述，按格林希尔茨的速度综上所述，按格林希尔茨的速度-密度模型、流量密度模型、流量-密度模型、速度密度模型、速度-流量模型可以看出，流量模型可以看出，Qm、Vm和和 Km（流量（流量 速度关系曲线图）是划分交通是否拥速度关系曲线图）是划分交通是否拥挤的重要特征值。挤的重要特征值。当当QQm、KKm、VVm时，时，属于拥挤状态；属于拥挤状态；当当QQm、K Km、VVm时，时，则属于不拥挤状态。则属于不拥挤状态。562024/5/256第三章第三章 交通调查交通调查第一节第一节 概述概述572024/5/257一、交通调查的目的与意义一、交通调查的目的与意义l 交通调查是指通过统计、实测与分析判断，掌握交通调查是指通过统计、实测与分析判断，掌握交通状态发展趋势及有关交通现象的工作过程。交通状态发展趋势及有关交通现象的工作过程。l交通流特性是通过实际交通流中某些特定的交通交通流特性是通过实际交通流中某些特定的交通流参数，如：交通量、行车速度、交通密度等的流参数，如：交通量、行车速度、交通密度等的大小与变化规律来表示。另外与交通有关的其他大小与变化规律来表示。另外与交通有关的其他现象（如事故的发生、交通对环境的危害程度以现象（如事故的发生、交通对环境的危害程度以及车辆的停放等也都由相应的量值及发生的形式及车辆的停放等也都由相应的量值及发生的形式来反映）对交通流也有一定的影响。因此来反映）对交通流也有一定的影响。因此 在交通在交通理论研究、交通规划、道路规划设计以及交通管理论研究、交通规划、道路规划设计以及交通管理与控制中都需了解和掌握上述各参变量。理与控制中都需了解和掌握上述各参变量。582024/5/258二、交通调查的主要内容二、交通调查的主要内容l交通调查涉及人、车、路与环境等综合交通系统交通调查涉及人、车、路与环境等综合交通系统中的各个方面，范围相当广泛，主要有：中的各个方面，范围相当广泛，主要有：交通流要素调查交通流要素调查 交通流要素调查包括描述交通流特性的主要参交通流要素调查包括描述交通流特性的主要参数：交通量、车速、密度以及与其有关的车头间数：交通量、车速、密度以及与其有关的车头间距，占有率等的调查。距，占有率等的调查。交通需求调查交通需求调查 包括土地利用、交通生成、分布与分配特性的包括土地利用、交通生成、分布与分配特性的调查，其中常见的有调查，其中常见的有OD调查、居民出行调查等。调查、居民出行调查等。592024/5/259交通事故调查交通事故调查 包括对事故发生次数、伤亡、性质、地点、原因包括对事故发生次数、伤亡、性质、地点、原因的调查，具体的调查内容、方法见第九章。的调查，具体的调查内容、方法见第九章。交通环境调查交通环境调查 包括交通对环境造成污染的诸方面调查，如噪声、包括交通对环境造成污染的诸方面调查，如噪声、废气、振动、电磁场干扰等的调查，有时还需调废气、振动、电磁场干扰等的调查，有时还需调查交通对名胜古迹、景观、生态与居民心理等方查交通对名胜古迹、景观、生态与居民心理等方面所产生的影响。面所产生的影响。二、交通调查的主要内容二、交通调查的主要内容602024/5/260 交通调查在多数情况下是在交通现场进行观测交通调查在多数情况下是在交通现场进行观测统计，工作量大、工作条件差，延续时间长且要统计，工作量大、工作条件差，延续时间长且要求一定的实测精度。为此要求调查人员要有较好求一定的实测精度。为此要求调查人员要有较好的素质，其中包括技术水平和分析能力、工作态的素质，其中包括技术水平和分析能力、工作态度等。此外交通调查工作经常涉及社会各个方面，度等。此外交通调查工作经常涉及社会各个方面，需要有广泛的协作和良好的组织，只有这样才能需要有广泛的协作和良好的组织，只有这样才能作好这项工作。作好这项工作。三、交通调查的基本要求三、交通调查的基本要求 612024/5/261第二节第二节 Q调查与数据处理、分析调查与数据处理、分析 622024/5/262一、交通量调查目的一、交通量调查目的 l在某一地点作周期性调查，了解交通的组成、分在某一地点作周期性调查，了解交通的组成、分布，掌握交通量随时间推移的变化规律，据此可布，掌握交通量随时间推移的变化规律，据此可预测交通量及其发展趋势。预测交通量及其发展趋势。l为道路规划、建设及交通营运管理与控制，提供为道路规划、建设及交通营运管理与控制，提供交通流量流向、车速、延误、停车等数据。交通流量流向、车速、延误、停车等数据。l为道路几何设计以及交通控制设计提供依据交通为道路几何设计以及交通控制设计提供依据交通量。量。l通过事前、事后的交通量调查，评价道路服务水通过事前、事后的交通量调查，评价道路服务水平与交通管理措施的效果。平与交通管理措施的效果。632024/5/263l在交通研究中通过交通量调查掌握交通实态与变在交通研究中通过交通量调查掌握交通实态与变化的规律。化的规律。l用于推算道路通行能力、预测与计算事故率及道用于推算道路通行能力、预测与计算事故率及道路运输成本和效益等路运输成本和效益等l为制定交通政策法规与科学理论研究提供基础数为制定交通政策法规与科学理论研究提供基础数据。据。一、交通量调查目的一、交通量调查目的 642024/5/264二、交通量调查的种类二、交通量调查的种类 l区域交通量调查区域交通量调查l小区边界线交通量调查小区边界线交通量调查l核查线调查核查线调查l特定地点或专项交通量调查特定地点或专项交通量调查652024/5/265三、交通量调查的方法三、交通量调查的方法 l确定调查地点：确定调查地点：不受平面交叉口交通影响的路段不受平面交叉口交通影响的路段;交叉口各入口停车线处交叉口各入口停车线处;交通设施的出入口处交通设施的出入口处(道路收费口及停车场出入口道路收费口及停车场出入口处等处等);特定地点，如分界线与道路交叉口等处。特定地点，如分界线与道路交叉口等处。l选择调查时间：选择调查时间：常年观测，每年观测常年观测，每年观测365d，每天观测，每天观测24h。抽样观测，用抽样方式在全年内选择实测日期，抽样观测，用抽样方式在全年内选择实测日期，然后对抽样日做全天观测。然后对抽样日做全天观测。662024/5/266当以每天部分时间的实测交通量换算全天交通量当以每天部分时间的实测交通量换算全天交通量时，应选择交通量集中时段：时，应选择交通量集中时段：作作16h观测时可选上午观测时可选上午6时至下午时至下午10时时 作作12h观测时可选上午观测时可选上午7时至下午时至下午7时时 进行高峰小时交通量调查时应选择包括高峰小时进行高峰小时交通量调查时应选择包括高峰小时在内的连续在内的连续3个小时。个小时。三、交通量调查的方法三、交通量调查的方法 672024/5/267 调查方法调查方法 l人工观测法人工观测法 在选定的地点及时间，按规定的测时时段由在选定的地点及时间，按规定的测时时段由测量人员计测和记录通过实测断面的车辆数。测测量人员计测和记录通过实测断面的车辆数。测定时可分行车方向、车道、车种进行，也可对整定时可分行车方向、车道、车种进行，也可对整个道路的全部车辆进行测量。人工测量只需用秒个道路的全部车辆进行测量。人工测量只需用秒表计时，记数器测量来车数即可。表计时，记数器测量来车数即可。三、交通量调查的方法三、交通量调查的方法 682024/5/268l试验车移动调查法试验车移动调查法 该法是通过在测定区间内驾车反复行驶测量，该法是通过在测定区间内驾车反复行驶测量，求得区间内断面平均交通量的方法。具体做法求得区间内断面平均交通量的方法。具体做法如图所示。如图所示。W 试验车移动调查示意图试验车移动调查示意图 E三、交通量调查的方法三、交通量调查的方法 692024/5/269三、交通量调查的方法三、交通量调查的方法驾驶试验车在区间驾驶试验车在区间AB内以与区间内大部分车辆均内以与区间内大部分车辆均衡的速度反复行驶测定，试验车内坐调查人员衡的速度反复行驶测定，试验车内坐调查人员3-4人，在试验车行驶过程中分别记测如下数据：人，在试验车行驶过程中分别记测如下数据：M 与试验车行驶方向相反的来车数与试验车行驶方向相反的来车数；与与 分别为试验车东行与西行通过分别为试验车东行与西行通过A、B区间的时间区间的时间(min)；O 超越试验车行驶的车辆数；超越试验车行驶的车辆数；P 被试验车超越的车辆数；被试验车超越的车辆数；702024/5/270三、交通量调查的方法三、交通量调查的方法取得上述数据后，由下式计算单向交通量取得上述数据后，由下式计算单向交通量QE(W)：（辆（辆/h）使用该法测定时，要求反复进行使用该法测定时，要求反复进行8-12次，然后次，然后求取平均值作为测量值。求取平均值作为测量值。试验车移动观测法，可用较少人力测定较长区试验车移动观测法，可用较少人力测定较长区间内的平均通过交通量，并可在测定交通量的同间内的平均通过交通量，并可在测定交通量的同时求取区间速度与密度，这对研究各参数间关系时求取区间速度与密度，这对研究各参数间关系非常方便。但此法仅适用于短时间的测量。非常方便。但此法仅适用于短时间的测量。712024/5/271三、交通量调查的方法三、交通量调查的方法l例题：在长例题：在长1.2km的一段南北向道路上，流动车的一段南北向道路上，流动车往返行驶往返行驶12次，得到如下观测数据，求：路段次，得到如下观测数据，求：路段Q 南行：南行：ts（min）Ms Os Ps 6次平均：次平均：2.61 84.0 1.5 1.0 北行：北行：tn（min）Mn On Pn 6次平均：次平均：2.42 111.5 0.5 1.0 由公式：由公式：直接将式中的直接将式中的E、W换成换成S、N即可。即可。722024/5/272三、交通量调查的方法三、交通量调查的方法l解：解：Q=QS+QN=1336+996=2332 (辆辆/h)732024/5/273l车辆感应器测定法车辆感应器测定法l摄影法摄影法l仪器自动计测法仪器自动计测法 包括气压式，地磁式，电磁式，超声波式和红外包括气压式，地磁式，电磁式，超声波式和红外线式自动计测仪。线式自动计测仪。三、交通量调查的方法三、交通量调查的方法 742024/5/274四、交通数据的分析应用四、交通数据的分析应用及不同车辆的换算及不同车辆的换算 l绘制交通流量图绘制交通流量图 752024/5/275四、交通数据的分析应用四、交通数据的分析应用及不同车辆的换算及不同车辆的换算l绘制交通量变化图绘制交通量变化图 762024/5/276四、交通数据的分析应用四、交通数据的分析应用及不同车辆的换算及不同车辆的换算l交叉口交通流量图交叉口交通流量图 772024/5/277四、交通数据的分析应用四、交通数据的分析应用及不同车辆的换算及不同车辆的换算 l计算交通量特定参数计算交通量特定参数 平均日交通量平均日交通量ADT;高峰小时交通量高峰小时交通量PHV;交通量月变化系数交通量月变化系数K月月;交通量周日变化系数交通量周日变化系数K周日周日。l交通量中不同类型车辆的换算交通量中不同类型车辆的换算 根据分析问题的需要确定车型的换算系数。根据分析问题的需要确定车型的换算系数。详见教材及有关规范。详见教材及有关规范。782024/5/278第三节第三节 Vt、Vs调查调查与数据处理、分析与数据处理、分析 792024/5/279一、速度调查的目的一、速度调查的目的l对某处作周期性速度调查，掌握速度分布状态及对某处作周期性速度调查，掌握速度分布状态及速度变化形式，为评价规划设计指标与服务水平速度变化形式，为评价规划设计指标与服务水平提供依据。提供依据。l通过事前、事后调查判断交通管理和工程措施的通过事前、事后调查判断交通管理和工程措施的效果。效果。l为事故分析提供速度资料。为事故分析提供速度资料。l用于决定道路几何设计要素用于决定道路几何设计要素:如曲线半径、纵坡及如曲线半径、纵坡及变速车道长度等。变速车道长度等。802024/5/280一、速度调查的目的一、速度调查的目的l为交通管理与控制提供速度资料，主要用于以下为交通管理与控制提供速度资料，主要用于以下方面方面:决定最低、最高限速值；决定最低、最高限速值；判断在曲线范围限制速度的必要性；判断在曲线范围限制速度的必要性；为合理设置交通标志提供速度数据；为合理设置交通标志提供速度数据；决定禁止超车的区段范围；决定禁止超车的区段范围；用于判断对学校、公园附近道路上行人实行保护用于判断对学校、公园附近道路上行人实行保护措施的必要性及设施设置的合理性。措施的必要性及设施设置的合理性。812024/5/281一、速度调查的目的一、速度调查的目的l用于其他交通研究，如用于其他交通研究，如:平均速度与通行能力的关系；平均速度与通行能力的关系；速度与交通量关系；速度与交通量关系；速度差及方差与交通事故关系的分析研究。速度差及方差与交通事故关系的分析研究。当对区间速度进行实态调查时，除上述目的之当对区间速度进行实态调查时，除上述目的之外，还常用于交通的路网分配和分析经济效益等外，还常用于交通的路网分配和分析经济效益等方面。方面。822024/5/282二、速度调查的主要方法二、速度调查的主要方法地点速度地点速度l调查地点与时间的选择：调查地点与时间的选择：一般在进行速度调查时应选择视野条件好的道一般在进行速度调查时应选择视野条件好的道路直线段，并应选在无特殊交通标志，无交通信路直线段，并应选在无特殊交通标志，无交通信号、无公交站台和不受道路交叉影响的道路区间号、无公交站台和不受道路交叉影响的道路区间部分。部分。当为确定信号控制而调查速度时，调查地点应当为确定信号控制而调查速度时，调查地点应选在控制对象范围内，并应选择不受其他信号影选在控制对象范围内，并应选择不受其他信号影响的地点。响的地点。832024/5/283二、速度调查的主要方法二、速度调查的主要方法地点速度地点速度 当为判断交通措施的实施效果而进行事前、事后当为判断交通措施的实施效果而进行事前、事后调查时，事前、事后调调查时，事前、事后调 查应选择同一位置。查应选择同一位置。对事故多发地区进行调查时，应调查进入该区时对事故多发地区进行调查时，应调查进入该区时的速度，调查地点应不受其他因素影响。的速度，调查地点应不受其他因素影响。调查抽样与样本量的确定调查抽样与样本量的确定：对不同速度，不同类型车辆都要抽样观测，以防对不同速度，不同类型车辆都要抽样观测，以防止抽样不均，车辆呈连续流以相近速度行驶时，应止抽样不均，车辆呈连续流以相近速度行驶时，应选头车观测，取其有代表性。选头车观测，取其有代表性。842024/5/284二、速度调查的主要方法二、速度调查的主要方法地点速度地点速度l调查方法调查方法人工测定法：人工测定法：实际上是实测车辆通过某一微小路段的平均车实际上是实测车辆通过某一微小路段的平均车速，如果车辆匀速通过该路段时，则这一平均速速，如果车辆匀速通过该路段时，则这一平均速度即为通过该路段内任一断面处的地点速度。因度即为通过该路段内任一断面处的地点速度。因此，此法只需在拟测地点附近选择一个小路段并此，此法只需在拟测地点附近选择一个小路段并量测其长度量测其长度l(m)，然后实测通过该路段车辆所需，然后实测通过该路段车辆所需时间时间t(s)值，即可由下式计算速度值值，即可由下式计算速度值:V=l/t3.6(km/h)注：测量路段长度应以使通过时间为注：测量路段长度应以使通过时间为23s为宜为宜。852024/5/285二、速度调查的主要方法二、速度调查的主要方法地点速度地点速度使用测速仪器测定速度：使用测速仪器测定速度：常用测速仪为雷达测速仪，这种仪器根据移动常用测速仪为雷达测速仪，这种仪器根据移动物体反射的电波随物体移动速度不同其振动频率物体反射的电波随物体移动速度不同其振动频率不同的原理制成。不同的原理制成。使用车辆感应器测速：使用车辆感应器测速：使用车辆感应器测量交通量时，可通过电磁感使用车辆感应器测量交通量时，可通过电磁感应或超声波反射原理，同时感知车辆通过的距离应或超声波反射原理，同时感知车辆通过的距离和时间，从而计算车辆通过速度。和时间，从而计算车辆通过速度。862024/5/286l调查的区间与时间的选择调查的区间与时间的选择 调查区间的选择：对于一般目的的调查时，应选调查区间的选择：对于一般目的的调查时，应选在主要交叉口之间无大量出入车辆的路段，且区在主要交叉口之间无大量出入车辆的路段，且区间的起终点应选在无交通阻塞处间的起终点应选在无交通阻塞处;当为交通管理目当为交通管理目的时，应在拟定管辖地区选择，当为评价交通措的时，应在拟定管辖地区选择，当为评价交通措施效果时，应于采取措施前后，均进行调查，且施效果时，应于采取措施前后，均进行调查，且事前、事后调查应选择相同的路段。事前、事后调查应选择相同的路段。调查时间的选择：可分上、下午高峰与白天和夜调查时间的选择：可分上、下午高峰与白天和夜晚非高峰等四个时段，每次应连续晚非高峰等四个时段，每次应连续1h以上，且应以上，且应避开节、假日及天气不良时间。而在进行事前、避开节、假日及天气不良时间。而在进行事前、事后调查时应选择相同季节，相同周日及相同天事后调查时应选择相同季节，相同周日及相同天气条件。气条件。三、速度调查的主要方法三、速度调查的主要方法区间速度区间速度872024/5/287l调查方法：调查方法：试试验验车车观观测测法法：此此法法与与调调查查交交通通量量时时的的移移动动观观测测法法完完全全相相同同。设设区区间间长长度度为为L（km）区区间间平平均均速速度可由以下方法计算（各符号含义同前）度可由以下方法计算（各符号含义同前）:先求通过该区间的平均时间先求通过该区间的平均时间 ：再根据区间速度定义求出区间平均速度：再根据区间速度定义求出区间平均速度：三、速度调查的主要方法三、速度调查的主要方法区间速度区间速度882024/5/288三、速度调查的主要方法三、速度调查的主要方法区间速度区间速度l前面例题：在长前面例题：在长1.2km的一段南北向道路上，流的一段南北向道路上，流动车往返行驶动车往返行驶12次，得到如下观测数据，求：次，得到如下观测数据，求：V 南行：南行：ts（min）Ms Os Ps 6次平均：次平均：2.61 84.0 1.5 1.0 北行：北行：tn（min）Mn On Pn 6次平均：次平均：2.42 111.5 0.5 1.0 解：前面已求出：解：前面已求出：892024/5/289 先求通过该区间的平均时间先求通过该区间的平均时间 ：三、速度调查的主要方法三、速度调查的主要方法区间速度区间速度902024/5/290三、速度调查的主要方法三、速度调查的主要方法区间速度区间速度l再根据区间速度定义求出区间平均速度：再根据区间速度定义求出区间平均速度：912024/5/291车车辆辆牌牌号号对对照照法法：此此法法为为在在拟拟调调查查区区间间的的两两端端点点设设置置调调查查人人员员，记记录录通通过过车车辆辆的的车车辆辆号号码码和和其其通通过过断断面面的的时时刻刻，然然后后通通过过始始、终终点点记记录录，对对照照后后即即可可得得出出某某一一车车辆辆通通过过该该区区间间的的时时间间，进进而而求求出出平平均均通通过过时时间间，并并由由此此计计算算出出车车辆辆通通过过该该区区间间的的区间平均速度。区间平均速度。驶入驶出测量法。驶入驶出测量法。三、速度调查的主要方法三、速度调查的主要方法区间速度区间速度922024/5/292四、速度调查数据的分析应用四、速度调查数据的分析应用l绘制速度分布图与分布表：绘制速度分布图与分布表：找出实测数据（样本）中的最大值和最小值，找出实测数据（样本）中的最大值和最小值，将实测数据按一定间隔分成将实测数据按一定间隔分成812组，凡位于同一组，凡位于同一组的速度值为该分组的中值速度，然后求各组车组的速度值为该分组的中值速度，然后求各组车速频数及相对频率，将其列表即为分布表，绘制速频数及相对频率，将其列表即为分布表，绘制速度频率分布图和累积频率曲线图。速度频率分布图和累积频率曲线图。例：在某市区路段观测地点车速例：在某市区路段观测地点车速200个，其中：个，其中：Vmax=59 km/h，Vmin=12 km/h，绘制速度频率分布图和累积频率曲线图。绘制速度频率分布图和累积频率曲线图。932024/5/293四、速度调查数据的