道路道路交通基本知识.ppt

第三章城市道路交通基本知识 交通流的基本概念行人交通流特征 第一节交通流基本概念 将在道路上通行的车流和人流统称为交通流 交通流必须具备两个条件 一是在道路上 二是在通行中 一 交通流的分类按交通主体的不同可分为车流 人流以及混合交通流 按交通流输送的对象可分为客流和货流 按交通设施对交通流的影响分为连续流和间断流 按交通流的交汇流向可分为交叉 合流 分流和交织流 按交通流内部的运行条件及其对驾驶员和乘客产生的感受可分为自由流 稳定流 不稳定流和强制流 第一节交通流基本概念 二 交通流参数交通流运行状态的定性定量特征即称为交通流特性 用以描述和反映交通流特性的一些物理量称为交通流参数 三大参数 交通量 流量 速度和密度 交通量 Q 是指单位时间内通过道路某一地点或某一断面的车辆数量或行人数量 前者称车流量 后者称人流量 速度 V 的一般定义是指车辆或行人在单位时间内行驶或通过的距离 密度 K 是指在某一瞬时内单位道路面积上分布的车辆数或行人数量 第一节交通流基本概念 二 交通流参数服务水平与通行能力道路服务水平是交通流中车辆运行的以及驾驶员和乘客或行人感受的质量量度 亦即道路在某种交通条件下所提供运行服务的质量水平 道路的服务水平主要以道路上的运行速度和交通量与可能通行能力之比 综合反映道路的服务质量 道路通行能力是指正常的气候和交通条件下 道路上某一路段或交叉口单位时间内通过某一断面的最大车辆数或行人数量 以veh h p h或veh d表示 第一节交通流基本概念 二 交通流参数一般交通量均小于道路的通行能力 在小得多的情况下 驾驶员可以自由行驶 可以变更车速 转移车道 还可以超车 交通量等于或接近于道路通行能力时 车辆行驶的自由度就明显降低 一般只能以同一速度列队循序行进 当交通量稍微超过通行能力时 车辆就会出现拥挤 甚至堵塞 基本通行能力 是指道路组成部分在道路 交通 控制和气候环境均处于理想条件下 该组成部分一条车道或一车行道的均匀段上或某一横断面上 单位时间内通过的车辆或行人的最大数量 也称理论通行能力 第一节交通流基本概念 第一节交通流基本概念 三 交通调查交通调查的步骤选定观测点确定观测日期和时间统计表格的设计绘制统计分析图表 第一节交通流基本概念 三 交通调查交通量调查的内容不分流向调查 用于研究日交通量 绘制交通流量图 确定交通量趋势等 分流向调查 用于分析通行能力 确定信号灯配时 为实行交通管理措施提供依据 制定道路改造规划 获得圈定范围内的车辆总数等 转向调查或交叉口调查 用于交通渠化设计 制定禁止转向措施 计算通行能力 分析多发事故交叉口 评价交通拥挤等 第一节交通流基本概念 三 交通调查交通量调查的内容分车种调查 用于确定结构设计和几何设计标准 预估从道路使用者处获得的年收益 计算通行能力 受货运车辆影响的 确定机械计数法的修正系数等 车辆占有调查 用于确定每车乘客数的分布 某一区域内的累计人数 使用运输设施的人所占的比例等 6 行人交通调查 用于估算步行道和人行横道的需求量 为设置行人过街信号灯提供依据 确定交通信号配时等 第一节交通流基本概念 三 交通调查交通量调查的内容境界出入调查 在圈定的区域 中心商业区 购物中心 工业区等 的境界上进行交通量调查 用于统计在一定时间内进入和离开该区域的车辆和 或 人员的数量 得到该调查区域内聚集的车辆或人员的总数 分隔查核线调查 在穿过分隔核查线的所有道路上进行的分车种交通量调查 用于确定交通趋势 扩充城市出行数据 进行交通分配等 第一节交通流基本概念 三 交通调查交通量计数方法人工计数法 浮动车法 机械计数法 录像法 利用车辆定位系统计量法 第二节行人交通流特征 一 行人交通速度 密度与流量的关系道路上行人的速度 密度与流量存在以下关系 式中Q 单位时间内单位人行道宽度内通过的行人数量 人 min m V 每分钟步行距离 m min K 单位面积行人数量 人 min 第二节行人交通流特征 一 行人交通速度 密度与流量的关系 行人流的速度表示每分钟行走的距离 速度是衡量服务水平的一个重要标准 行人占有空间值的倒数就是行人密度 表示每平方米的行人数量 随着行人密度增加 每人占有的空间减少 行人个人的机动性下降 速度随之下降 行人速度与密度的关系 第二节行人交通流特征 一 行人交通速度 密度与流量的关系 行人最大流量在很小的范围内下降 即在人流密度达1 3 2 2人 m 时流量最大 或行人占用空间在0 46 0 8m 人时的流量可达最大 行人流量与行人空间的关系 第二节行人交通流特征 一 行人交通速度 密度与流量的关系 当人行道上有少量行人时 空间较大 行人可选择较高的步行速度 当流量增加时 由于行人间隔较近 速度下降 当达到拥挤的临界状态时 行走变得很困难 流量和速度都下降了 行人速度与流量的关系 第二节行人交通流特征 二 人行道上的人流特征 由于行人是随机到达的 大多数不规则的人行交通流 总会出现短时间波动的现象 在人行道上 由于有交通信号灯引起的人流受阻和排队 进一步扩大了这些随机的波动 公共交通站点也会在某个短时间内拥出大量人流 紧跟着一段时间又是无人流出现 街道转角处要比街道内的人行情况复杂得多 因为在这里会出现相交的行人流 穿过街道的行人和等候信号灯的排队人群 由于这些地方的人流特别集中 所以常成为行人特别拥挤的地方 第二节行人交通流特征 二 人行道上的人流特征 行人过街有单人穿越和结群而过两类 在过街时 第一种情况是待机而过 行人等待汽车停止或车流中有足以过街的空档才过街 他们步伐均匀 第二种是适时过街 行人走到人行横道起点正好车流中出现可穿越的空档 行人随即过街 他们多半是在过路中后加快步伐 第三种情况是抢行过街 车流中本无可穿越的空挡 但行人快步抢行 在路中停步 再过街 高峰时间 年轻人 路宽 车辆又多 过街行人往往缺乏耐心 先穿越一半路幅 在路中等候时机再过 所以在此设置行人安全岛十分需要 第二节行人交通流特征 二 人行道上的人流特征 人喜欢走捷径 据调查为走横道线而绕行20m以上 超越了很多人的心理接受范围 所以要加强安全教育 采取必要的防范措施 使过街行人走横道线 若行人沿人行横道过街和经天桥 或地道 过街的时间大致相同时 约有80 的人愿意使用天桥和地道 若使用后者的时间大于直接过街 使用天桥或地道的人就大大减少 若超过一倍时间时 则几乎无人使用天桥和地道 天桥和地道相比 使用天桥的人 安全感较强 第三节车辆交通流特征 一 车流量 道路车流量是指在单位时间段内 通过道路某一断面或某一条车道的车辆数 且常指来往两个方向的车辆数 由于统计车流量所得的结果是混合交通量 为计算交通量 应将各种车种在一定的道路条件下的时间和空间占有率进行换算 从而得出各种车辆间的换算系数 将各种车辆换算为单一车种 称为当量交通量 pcu 单位时间 大多以小型车为标准换算车辆 一 车流量 第三节车辆交通流特征 一 车流量1 平均日交通量平均日交通量依其统计时间的不同又可分为年平均日 月平均日和周平均日交通量 年平均日交通量在城市道路设计中是一项极其重要的控制性指标 用作道路交通设施规划 设计 管理等的依据 是确定车行道宽度 人行道宽度和道路横断面的主要依据 pcu d 第三节车辆交通流特征 一 车流量2 小时交通量将观测统计交通量的时间间隔缩短 能更加具体反映观测断面的交通量变化情况 因此 常用到以下概念 小时交通量 是指一小时内通过观测点的车辆数 高峰小时交通量 是指一天内的车流高峰期间连续60min的最大交通量 第三节车辆交通流特征 第三节车辆交通流特征 一 车流量城市道路上的交通量有明显的高峰现象 一定时间内 通常指一日或上午 下午 出现的最大小时交通量成为高峰小时交通量 在一天中 工作上下班前后有早高峰和晚高峰 通常以早高峰为最大 时间最集中 晚高峰次之 但持续时间长 中午的峰值较小 某市居民全日出行时辰分布 第三节车辆交通流特征 一 车流量设计交通量 作为道路规划和设计依据的交通量 成为设计交通量 一般取一年的第30小时交通量作为设计交通量 即将一年中8760小时的交通量按大小次序排列 从大到小序号第30位的那个小时交通量 第30位最高小时交通量示意图 第三节车辆交通流特征 二 行车速度车速是泛指各种车辆的速度 是单位时间t内行驶的距离S 按S和t的取值不同 可定义为各种不同的车速 1 地点车速它是车辆通过某一地点断面时的瞬时车速 用作道路交通管理和规划设计时参考用 第三节车辆交通流特征 二 行车速度 2 行驶车速它是指驶过某一区间距离与所需时间 不包括停车时间 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 也可用于进行道路使用者的成本效益分析 3 行程车速它是车辆行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 用以评价道路的通畅程度 估计行车延误情况 要提高运输效率归根结底是要提高车辆的行程车速 第三节车辆交通流特征 二 行车速度 4 设计车速道路几何设计所依据的车速 称为计算行车速度 也称设计车速 它是指在气候良好 交通密度低的条件下 一般驾驶员在路段上能保持安全 舒适行驶的最大速度 第三节车辆交通流特征 一 车流量 第三节车辆交通流特征 三 车流密度车流密度是指在某一瞬时内一条车道的单位长度上分布的车辆数 它表示车辆分布的密集程度 其单位为pcu km 于是有 pcu km 式中 K 车流密度 pcu km N 单车道路段内的车辆数 pcu L 路段长度 km 第三节车辆交通流特征 三 车流密度车头间距在同向行驶的车流中 前后相邻两辆车的车头之间的距离称为车头间距 计算公式如下 式中 车身长度 m 行车速度 km h 司机反应时间 s 驾驶人员发现前方问题后到采取措施的反应时间内行驶的距离 一般取1 2s m pcu 第三节车辆交通流特征 三 车流密度式中 车身长度 m 行车速度 km h 司机反应时间 s 驾驶人员发现前方问题后到采取措施的反应时间内行驶的距离 一般取1 2s 后车正常制动刹车与前车紧急刹车的制动距离之差值 m 安全距离 m 车辆距前车的最小距离 一般取5m 第三节车辆交通流特征 三 车流密度制动距离的大小取决于制动效率和行车速度 制动力取决于轮胎与道路表面之间的道路阻力系数 路面的附着系数之和 根据能量守恒定律 制动力与停车距离的乘积应当等于车速从v降到零时的动能消耗 下式成立 第三节车辆交通流特征 三 车流密度式中 附着系数 滚动阻力系数 道路坡度 上坡取正号 下坡取负号 车辆重量 女人不喜欢光打嘴炮的男人 真枪实弹 能持久酣战的才是心中的大英雄 用马老师的祖传秘方 找回持久雄起的自信 维 亻言msdf003 第三节车辆交通流特征 三 车流密度其中的计算公式如下 m 式中 前车刹车安全系数 后车刹车安全系数 附着系数 一般取0 3 滚动阻力系数 可取0 02 道路坡度 上坡取正号 下坡取负号 第三节车辆交通流特征 三 车流密度可得 车头间距 第三节车辆交通流特征 三 车流密度观测路段上所有车辆的车头间距平均值 称为平均车头间距 平均车头间距 m pcu 与密度 pcu km 之间的关系为 m pcu 第三节车辆交通流特征 三 车流密度车头时距在同向行驶的车流中 前后相邻两辆车驶过道路某一断面的时间间隔称为车头时距 车头时距可通过车头间距除以行驶速度求得 观测道路上所有车辆的车头时距的平均值为平均车头时距 平均车头时距 s pcu 与交通量之间的关系为 s pcu 第三节车辆交通流特征 三 车流密度车头时距 车头间距 与速度的关系为 第三节车辆交通流特征 四 车流量 行车速度和车流密度之间的关系基本关系在一条车道上 车流量Q 行车速度V 车流密度K存在以下关系 式中 Q 平均流量 pcu h V 平均车速 km h K 平均车流密度 pcu km 第三节车辆交通流特征 四 车流量 行车速度和车流密度之间的关系速度与密度的关系图1963年 格林希尔茨 Greenshields 提出了速度 密度线性关系模型 如下图 第三节车辆交通流特征 四 车流量 行车速度和车流密度之间的关系图中 最大流量 畅行速度 车流密度趋于零 车辆可以畅行无阻时的最大速度 临界速度 流量达到时的速度 最佳密度 流量达到时的密度 阻塞密度 车流密集到所有车辆无法移动时的密度 速度 密度关系曲线图 第三节车辆交通流特征 四 车流量 行车速度和车流密度之间的关系 第三节车辆交通流特征 四 车流量 行车速度和车流密度之间的关系式中 畅行速度 阻塞密度 研究表明 平均车速与车流密度是直线关系 并且模型与实测数据拟合良好 当趋近0时 即在车流密度很少的情况下 车辆可以自由速度行驶 当趋近时 即在车流密度很大时 车辆速度就趋向于零 出现交通阻塞 第三节车辆交通流特征 四 车流量 行车速度和车流密度之间的关系速度 密度与流量的关系上式可用一条抛物线表示 图中斜率为车流密度K 如下图 第三节车辆交通流特征 四 车流量 行车速度和车流密度之间的关系图2 3 5速度 密度 流量关系曲线图 第三节车辆交通流特征 五 汽车在城市道路上的行驶特征由于城市道路有不同等级 车辆在行驶过程中归纳起来可分为连续流和间断流 连续流连续流一般出现在无平面交叉口的城市道路上 在城市快速路上 车辆可以不间断地连续行驶 它在道路上的分布是随机的 离散型的 在车流密度不大时 后面的快车要超越前面比它慢的车 可以自由变换车道超车 然后交汇到前面的车流中去 到了立体交叉口 或路侧出入的匝道口 也很容易分流 合流 自由出入 第三节车辆交通流特征 五 汽车在城市道路上的行驶特征当车流密度增加 车辆行驶的自由度就受到前车的制约 尤其是在不稳定流的状态 车速时快时慢 变化又突然 容易发生交通事故 所以 在整个行驶过程中道路上的车流密度是决定车辆能否自由交织 变换车道 出入车道 能否按规定的车速安全 舒适行驶的关键 国外常用道路上每车道的车流密度值来确定其分级的服务水平 第三节车辆交通流特征 五 汽车在城市道路上的行驶特征间断流间断流一般出现在有平面交叉口的城市道路上 在城市主干路上 若纵横两个方向行驶的车辆都较快又多 这时就要用信号灯管理交通 藉着红绿灯的不同相位 将纵横两个方向的车流在时空上错开通过 这时道路网上各个流向的车流就被切成一段段 间断式地向前行驶 最理想的是使它们在到达交叉口时 横向的车流正好驶过交叉口 这时道路上的车流大都能在绿灯中通过 使道路发挥最大的效能 第三节车辆交通流特征 五 汽车在城市道路上的行驶特征这时城市道路上可用于分布车辆的道路面积最多只能占道路总面积的一半 如下图 这是理想的绿波交通状况 理想状态的绿波交通 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征公交车辆运行的典型特征公共交通车辆是按固定线路行驶 沿途停靠站点的 所以 它的速度变化就受到站距的限制 与道路上其它车辆的行驶特征不同 公交车辆在两个停靠站之间的典型运行情况 可分为五个过程 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征启动加速 车速从0启动 经变换排档逐渐加速 经t1秒后达到V1 图中A点 OA的斜率就是车辆的加速度 与车辆的动力装置有关 通常电车的启动性能比公共汽车好 加速行驶 随着车速加快 加速度逐渐减少至0 经t2秒后 速度达到V2 在图中的曲线上由A点到B点 等速行驶 这时车辆的行驶速度最稳定也最高 与道路上其它车辆的车速相近 在图中的曲线上由B点到C点 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征淌车 车辆的发动机已熄火 或离合器已脱开 车辆靠惯性向前行驶 车速受到各种行车阻力影响逐渐降低 经t4秒后降到V3 在图中的曲线上由C点到D点 制动 车辆临近停靠站 驾驶员踩下制动器 使车辆的减速度更大 直到车辆刹停 在图中的曲线上由D点到E点 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征从曲线图可知 车辆在两站之间以V2高速行驶只有一小部分时间 其余部分的速度都是比较低的 平均行驶速度要比最高速度低许多 图中尚未计及道路交叉口红灯及其他交通干扰车速的影响情况 公交车运行情况 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征行驶速度由于一条公交线路所经过的道路和街道情况比较复杂 站距也不等 各站间的行驶速度会有较大差别 所以 通常用的平均行驶速度是按整条线路计的 式中l线 线路长度 t行 车辆在线路两站间行驶的时间 t行 车辆在线路各站间行驶时间之和 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征 公交行驶速度 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征运送速度它是公交车辆运送乘客的速度 是衡量乘客在旅途消耗时间多少的一个重要指标 公交运送速度 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征式中l线 线路长度 t行 车辆在线路各站间行驶时间之和 t停 车辆在线路各站上停靠时间之和 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征运营速度它是公交车辆在线路上来回周转的速度 是衡量整个客运企业或某条线路上车辆运营情况好坏的指标 公交运营速度 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征式中 t首末停 车辆在线路两端首末站上停歇的时间 其余符号同前 式中的分母表示车辆在线路上一个来回的周转时间 第三节车辆交通流特征 六 城市公共交通车辆行驶的特征上述三种速度是逐个减少的 其中主要的影响者是行驶速度 这三种速度在各个城市 一年四季或一天各小时中也是不同的 影响它的主要是天气 道路与街道上交通和线路上客流的拥挤程度 客运出租汽车没有沿途停站情况 行驶速度和运送速度要比公共汽车高得多 若在郊区线路上使用长站距 优先通过交叉口的公交专用道 也能大大提高车速 第三节车辆交通流特征 七 城市货运车辆行驶的特征城市中的货运车辆大都是门到门的运输 没有沿途停站的情况 所以 行驶速度要比公交车高 并且行驶速度和运送速度是一样的 货运车辆的运营速度是表示货运车辆运货时周转速度的重要指标 第三节车辆交通流特征 七 城市货运车辆行驶的特征式中L 车辆运货时的载货行程 km 有效载货行程系数 它是载货行程与为完成运货任务所行驶的总行程之比 值的大小取决于货运调度工作的好坏和所承运的货物 一般为0 5 0 6 t装卸 车辆装 货和卸货的时间 它在车辆整个运货时间中占的比重很大 所以装卸作业机械化是很需要的 第三节车辆交通流特征 八 自行车行驶特征一般自行车在路段上占用道路面积约为4 10m 车 但在交叉口停车线前拥挤堵塞时 其密度很大 一般为2 4m 车 有时甚至更大 在南京市珠江路观测 自行车的密度平均值高达0 63辆 m 而北京市对8个路口的观测 自行的密度最高可达0 54辆 m 第三节车辆交通流特征 八 自行车行驶特征有资料统计 不同速度下自行车占用道路面积是不同的 自行车以5km h骑行时 占用道路面积约为4 1m 10km h时占用道路面积为5 2m 12km h时 占用道路面积6 2m 15km h时占用道路面积为8 1m 20km h时占用道路面积10m 25km h时 占用道路面积12m 30km h时占用道路面积为16m 第三节车辆交通流特征 八 自行车行驶特征自行车的特征与机动车相比有很大的不同 一 摇摆性自行车转向灵活 反应敏捷 正常行驶时 横向摆动0 4m宽 但在行进中常因超车 让车或加速而常偏离原骑行车道线 甚至有时突然偏离或冲出原骑行车道线 二 成群性自行车交通流在路段上不严格保持有规则的纵向行列 而是成群行进 交叉口信号灯的控制是这种现象的原因之一 另一方面是由于骑车人喜欢成群结队 这是同机动车交通流显著不同的一个特点 第三节车辆交通流特征 八 自行车行驶特征三 单行性与成群性相反 有些骑车人不愿在陌生人群中骑行 也不愿紧紧尾随别人之后 往往冲到前面个人单行 或滞后一段单行 四 多变性由于自行车机动灵活 爱走近路 又易于转向 加速或减速 因而骑车速度和自行车流向常常突然变化 还有在车流中你追我赶的现象