交通工程间断流与延误.ppt

间断流特性 间断流 有外部固定因素影响的周期性中断的交通流 信号交叉口处车辆通行分析 信号交叉口的间断流 信号交叉口的交通流描述饱和车头时距饱和流率启动损失时间 信号交叉口的交通流是周期性停止的 当信号变为绿灯时 车辆由停止状态开始运动 前几辆车的车头时距是大于ht的 因此 对于前几辆车 应增加其时距 ht 从而得到一个增量值 称为起动损失时间 用l1表示清尾损失时间清尾损失时间l2是指从一个方向最后一辆车进入交叉口的时刻与另一方向变为绿灯的时刻之间的时间差 有效绿时饱和流率与损失时间之间的关系是很重要的 对于饱和流李来说 有效时间被每辆车以h1秒的车头时距利用着 有效绿时 是在一个信号绿灯时间的基础上 不但扣除了黄灯时间 而且扣除了起动和清尾损失时间 信号交叉口的间断流 4 下面的例于可以帮助理解这一概念 对于给定的交叉口某一方向车道的交通信号 有下列参数 h1 2 s 辆 l1 1 5 s l2 1 5 s 在60s的信号周期内 这个车道的绿灯信号时间是27s 黄灯时间3s 红灯时间30s 假设在绿灯和黄灯时间内 车辆可以通行 则在每个60s内 有30s是可通行时间 所以 在一个小时的期间内 可通行的时间为 3600 30 60 1800s假设每辆车通过交叉口需2s 车道的饱和流率很容易算出 但是一小时内总的起动损失和清尾损失时间必须从1800s中减去 当每次交通流起动时 就失去1 5s 每次交通流停止时 又失去1 5s 每个信号周期内交通流起动 停止各一次 若每个周期是60s 则lh内有60个这样的周期 所以总损失时间为 60 1 5 1 5 180 s 则车辆通行的有效时间是 1800 180 1620 s 当车头时距为2s时 车道的饱和流率应为 1620 2 810 辆 h 主要内容 一 基础理论1 基本定义2 产生原因3 影响因素二 路段行车延误调查方法1 跟车法2 输入 输出法三 交叉口延误调查1 地点和调查时间调查2 调查方法 牌照法 点样本法 HCM2000调查法 四 延误调查资料的应用 延误的基本定义 延误的定义延误是由交通干扰以及交通管理和控制设施等因素引起的运行时间损失 以秒或分钟计 分为 1 固定延误由于交通控制 交通标志 管理等引起的延误叫固定延误 2 行程延误车辆通过某一路段的实际时间与计算时间之差 延误的基本定义 3 停车延误车辆由于某种原因而处于静止状态产生的延误 4 排队延误车辆排队时间与不拥挤条件下车辆以平均车速通过该路段的时间差 即 第一辆车从第一次停车到通过停车线的时间 延误的基本定义 5 引道延误车辆在引道上实际消耗的时间与车辆畅行行驶通过引道延误段的时间之差成为引道延误 车辆因前方信号或已有车辆而开始减速行驶之断面至停车线的距离叫引道延误段 6 控制延误控制设施引起的延误 如信号交叉口 延误的产生原因 1 基本延误主要产生在车辆通过交叉口时 这种延误与交通流动特性无关 是由信号 停车标志 让路标志及平交道口等造成的 延误的产生原因 2 运行延误因受其他车辆或行人干扰而产生 车辆干扰 如车辆停止 启动或转弯 故障以及行人过街等的干扰 交通内部干扰 如交通量增大产生拥挤 道路通行能力不足 合流及交织交通等的影响 行车延误的影响因素 1 驾驶员和行人 驾驶员交通特性行人交通特性2 车辆影响 车辆的设计尺寸车辆的动力性能车辆的制动性能 行车延误的影响因素 3 道路条件 道路设计分合流4 交通条件 交通组成交通干扰 行车延误的影响因素 5 交通负荷 荷载系数6 交通管理与控制 信号控制方式信号设计停车 让路标志 交通延误调查 延误是反映交通流运行效率的指标 进行延误调查就是为了确定产生延误的地点 类型和大小 评价道路上交通流的运行效率 在交通阻塞路段找出延误的原因 为制定道路交通设施的改善方案 减少延误提供依据 通过延误调查可以直接得到车辆行程时间和损失时间的准确数据 这对于评价道路交通设施的服务质量 进行道路交通项目的工程经济分折以及研究交通拥挤程度等方面部具有十分重要的意义 本节将分别介绍路段行车延误和交叉口延误的调查方法 一 路段行车延误调查 路段行车延误通常与行程时间一起调查 可同时获得行驶时间 行驶车速 行程时间 行程车速和延误等一系列资料 有关的调查方法很多 在上述车速调查中已介绍了跟车法 浮动车法 牌照法等调查方法 本节主要介绍路段行车延误调查的输入输出法 输入输出法适用于调查瓶颈路段的行车延误 该方法的假设前提是 车辆的到达和离去属于均匀分布 车辆排队现象存在于某一持续的时间内 在其中某一时段内 若到达的车辆数大于路段的通行能力时则开始排队 而当到达车辆数小于路段的通行能力时 则排队将开始消散 调查在两个断面同时进行 在调查路段的起终点各设一名观测员 用调查交通量的办法 以5或15mn为间隔时间 累计交通量 要求两断面的起始时间相同 调查开始之前 两断面观测员应对表统一时间 当车辆受阻排队有可能超过瓶颈路段起点断面时应根据实际情况及早将起点断面位置后移 如果该路段的通行能力为已知 则瓶颈路段终点断面可不调查 这时 终点断面每一时段离开的车辆数取同一时段待驶出车辆数和通行能力二者中的低值 表4 13是一组输入输出法的观测数据 已知该路段通行能力为360辆 h 即平均每15min通过90辆车 由表可见 9 00 9 15内 到达车辆数小于路段通行能力 路段上并无阻塞 9 15 9 30 累计离去车辆数小于累计到达车辆数 有10辆车被阻 于是开始阻塞 9 30至9 45是高峰 到达车辆数最大 阻塞继续发展 9 45至10 00到达车辆已开始减少 但累计待驶车辆数仍超过能离去的车辆数 通行能力仍不能满足要求 以上这45min是排队开始形成 排队长度不断增加直至出现最大排队长度的一段时间 10 00以后 到达车辆数小于路段通行能力 累计到达车辆数与累计离去车辆数开始接近 排队长度缩短 阻塞车队开始消散 到10 30累计到达车辆数等于累计离去车辆数 于是阻塞结束 现在来求每辆车通过瓶颈路段的延误时间 例如求第300辆车的延误时间 第300辆车是在9 45到达的 此时仅离开了260辆车 因此它排队的位置为300 260 40辆 即排队中的第40辆车 由于瓶颈路段的通行能力为360辆 h 即90辆 15min 因此每辆车通过瓶颈路段的平均所需时间为15 90min 故第300辆车通过瓶颈路段所需时间为 15 90 40 6 67min 6min40s 由此得知第300辆车是在9 45 它的到达时刻 加6 67min 6min40s 即9 51 40驶离瓶颈路段的 第300辆车通过瓶颈路段的延误时间 应为实际行程时间与无阻碍时的自由行驶时间之差 即6 67 15 90 6 5min 一 路段行车延误调查 输入输出法比较简便 调查结果又能整理成十分直观的图表 因此 作为分析瓶颈路段的行车延误方法 具有一定的实用价值 但输入输出法调查延误很难得到平均每辆受阻车的延误和受阻车辆占总数的百分比 也无法确定产生延误的推确地点和原因 而且还无法识别延误的类型 在这些方面此法都不如跟车法 因驶入驶出法的理论前提为假设来车率与离去率是均一的 这往往与实际交通状况不相符合 事实上 来车率与离去率往往是随机的而并非均一的 因此 统计交通量的时间间隔取的越小 瓶颈路段的长度越短 精度才能越高 交叉口延误调查 调查地点和调查时间的选择2 调查时间选择高峰时段进行延误调查 便于前后对比分析 两次调查应具备相似的条件 在时间上尽可能保持一致 交叉口延误调查应在天气良好 交通正常的条件下进行 二 交叉口延误调查 交叉口延误的调查方法可分为两类 一类是停车时间法 根据停车时间测定方法的不同 分为间断航空摄影法 延误仪测记停车时间法和点样本法等 这类调查方法得到的交叉口延误只包括停车时间 没有计入加 减速延误 第二类方法是行程时间法 根据行程时间测定方法的不同 又可分为试验车法 牌照法 间断航空摄影法 车辆感应器与人工结合法 人工追踪法和抽样法等等 这类方法是测定从交叉口前的某一点至交叉口内或交叉口之后的某一点的行程时间 各车辆的平均行程时间减去这段行程的自由行驶时间就是交叉口的延误 这类方法得到的交叉口延误 不但包括停车延误 而且还包括加 减速延误 点样本法最早是由美国加里福尼亚大学伯克利分校于1954年提出的 方法简便 不需要专门仪器 因此各国一直都在广泛使用 二 交叉口延误调查 1调查推备点样本法调查时每个交叉口入口引道需要3 4人和1块秒表 观测人员和所需秒表的总数根据需调查的引道数量确定 为保证所要求的调查精度 调查必须有足够的样本数 一般应用概率统计中的二项分布来确定需要调查的最小样本数 这里 样本容量指的是包括停驶车辆和不停驶车辆在内的入口引道车辆数总和 在正式观测之前 为确定适当的样本容量N 需要初步估计停驶车辆百分率 为此 最好进行一次现场试验调查 一般在交叉口入口引道上观测100辆车便可以估计出适当的p值 任何情况下 所取样本数不应小于50辆 调查工作结束后 要根据实际的样本数N 计算出停驶车辆百分率p 然后按所要求的置信度用公式反算出停驶车辆百分率的估计误差d 若不能满足要求 则需要增加样本数 重新调查 二 交叉口延误调查 2 观测方法点样本法就是观测在连续的时间间隔内交叉口入口引道上停车的车辆数 进而得到车辆在交叉口入口引道上的排队时间 交叉口每一引道需要3 4名观测员 其中1人为报时员 1 或2人 为观察员 另1人为记录员 点样本法的现场记录表见表4 14 在调查开始之前记录员应将调查日期 地点等填入表内 观测时问间隔一般取15s 根据情况也可选其他值 这样 每分钟有0 15s 15 30s 30 45s和45 60s等4个时间间隔 观测开始之后 报时员手持秒表 每15s报时一次 观察员在报时后即统计停留在人口引道停车线之后的车辆数 并通知记录员逐项记录 同时 记录员 或第二名观察员 还要统计在相应的每一分钟内的引道交通量 并按停驶车辆和不停驶车辆分别统计和记录 所谓停驶车辆是指经过停车后通过停车线的车辆 不停驶车辆是指不经过停车而直接通过停车线的车辆 上述观测工作连续进行 直至达到样本容量要求或规定的时间 10min或15min 为止 观测时 对于定周期信号交叉口 选择观测的时间间隔时应避免信号周期长能被观测时间间隔整除的情况出现 否则 统计停车数的时间持是信号周期的某个相同部分 这会使观测数据失去随机性 此外 还应将观测的起始时间与信号周期的始点错开 如果某辆车的停车时间超过一个观测时间间隔 则在下个时间间隔将再次把该车统计在引道停车数内 而在统计停驶车数时 该车却只被统计一次 因此 对于一个指定的时间间隔 停驶车数总是小于或等于停在引道上的车辆总数 这可以帮助判断观测与记录的正确与否 根据记录表可以得到下列交叉口延误调查成果 总延误 总停车数x观测时间间隔利用表4 14的数值可以得到相应的值 总延误 248 15 3720辆 s 每一停驶车辆的的平均延误 3720 206 18 1s 交叉口入口引道上每辆车的平均延误 3720 420 8 9s 停驶车辆百分率 206 420 100 49 延误资料的应用 1 评价道路的拥挤程度2 评价服务质量3 探求延误的发展趋势4 改建道路和交叉口的依据5 前后对比研究6 运输规划7 经济分析8 交通规划 管制 延误调查的作用 确定产生延误的地点 类型和大小 评价道路上交通流的运行效率 在交通阻塞路段找出延误原因 为制定道路交通设施的改善方案 减少延误提供依据 直接得到车辆行程时间和损失时间的准确数据 这对于评价道路交通设施的服务质量 进行道路交通项目的工程经济分析以及研究交通拥挤程度等方面都具有十分重要的意义