1、第三章交通流的基本特性第一節(jié)概述道路上的行人或運(yùn)行的車(chē)輛構(gòu)成行人流或車(chē)流，人流和車(chē)流統(tǒng)稱(chēng)為交通流。一般交通工程學(xué)研究中，有特指時(shí)的交通流是針對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)交通流而言的。交通流的定性和定量特征，稱(chēng)為交通流特性。觀測(cè)和研究發(fā)現(xiàn)，由于在交通過(guò)程中人、車(chē)、路、環(huán)境的相互聯(lián)系和影響作用，道路交通流具有以下三個(gè)基本特性。1 .兩重性對(duì)道路上運(yùn)行車(chē)輛的控制既取決于駕駛員，又取決于道路及交通控制系統(tǒng)。一方面，駕駛員為避免與其他車(chē)輛發(fā)生沖突，必然受到道路條件及交通控制系統(tǒng)的制約；另一方面，駕駛員又可以在一定的時(shí)空條件下，依據(jù)自己的意志自由地改變車(chē)速和與其他車(chē)輛的相對(duì)位置。2 .局限性由于機(jī)動(dòng)車(chē)和道路的物理尺寸所限，車(chē)

2、輛運(yùn)行中相互之間可能會(huì)相互妨礙。僅由于道路通行能力的限制和車(chē)輛間的相互制約，就有可能引起交通擁擠；另外，車(chē)速也是有限的，并因車(chē)輛和時(shí)空條件而異。3 .時(shí)空性由于車(chē)速是隨機(jī)變化的，機(jī)動(dòng)車(chē)在時(shí)間上和空間上的狀態(tài)都是不相同的，因此，交通流既是現(xiàn)有時(shí)間變化規(guī)律，又有其空間變化規(guī)律。道路交通流的以上三個(gè)特性進(jìn)一步說(shuō)明：道路交通是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。由這三個(gè)特性出發(fā)，將道路上的交通流用交通量、速度、密度三個(gè)基本參數(shù)加以描述。觀測(cè)、整理和研究這些參數(shù)的變化規(guī)律以及它們之問(wèn)的相互關(guān)系，可以為分析道路上的運(yùn)營(yíng)狀況、交通規(guī)則、路網(wǎng)布設(shè)、線(xiàn)形設(shè)計(jì)、運(yùn)輸調(diào)度與組織、運(yùn)力投放與調(diào)控以及為現(xiàn)有道路交通綜合治理提供起決定作

3、用的論證數(shù)據(jù)。第二節(jié)交通量的基本特性交通量是指單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)道路某一地點(diǎn)或某一斷面的實(shí)際交通參與者（含車(chē)輛、行人、自行車(chē)等）的數(shù)量，又稱(chēng)交通流量或稱(chēng)流量。如果不加說(shuō)明時(shí)，通常是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)道路某一地點(diǎn)或某一斷面往來(lái)兩個(gè)方向的車(chē)輛數(shù)，亦稱(chēng)為車(chē)流量。在交通量觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析及實(shí)際應(yīng)用中，常見(jiàn)的交通量有以下幾種：1 .平均交通量交通量不是一個(gè)靜止的量，它是隨時(shí)間變化的，在表達(dá)方式上通常取某一時(shí)段內(nèi)的平均值作為該時(shí)段的代表交通量。如年平均日交通量就是將一年內(nèi)的交通量總數(shù)除以當(dāng)年的總天數(shù)所得出的平均值。常用的有平均日交通量，還有月平均日交通量，周平均日交通量以及任意期間（依特定分析目的而定）的平均日

4、交通量等。以上平均交通量可以概括成如下的表達(dá)式平均日交通量（ADT）=1/nEQ（31）式中Qi計(jì)算期內(nèi)各單位時(shí)間的交通量；n計(jì)算期內(nèi)的單位時(shí)間總數(shù)。如果計(jì)算年平均日交通量（AADT）時(shí)，n為365或366,則年平均日交通量(AADT)=(3-2)由此類(lèi)推:月平均日交通量(MADT)=(3-3)周平均日交通量(WADT尸EQi(3-4)2 .高峰小時(shí)交通量高峰小時(shí)交通量是指一天內(nèi)的交通高峰期間連續(xù)lh的最大小時(shí)交通量。3 .第30位小時(shí)交通量將一年當(dāng)中8760h的小時(shí)交通量，按大小次序排列，從大到小排列序號(hào)為第30位的那個(gè)小時(shí)的交通量，稱(chēng)為第30位小時(shí)交通量。一年中8760h交通量依大小次序排

5、列，然后計(jì)算出每一個(gè)小時(shí)交通量與年平均日交通量之比值，稱(chēng)為小時(shí)交通量系數(shù)，以此為縱坐標(biāo)，以排列次序?yàn)闄M坐標(biāo)，可以繪制出一年中小時(shí)交通量曲線(xiàn)圖(圖31)。圖31一年中小時(shí)交通量變化曲線(xiàn)圖從圖31中可以發(fā)現(xiàn)，從第1到第30位左右的小時(shí)交通量減少的比較顯著，即曲線(xiàn)斜率大；而從第30位以后，交通量減少得非常緩慢，曲線(xiàn)較為平直，即曲線(xiàn)斜率小。據(jù)此規(guī)律，美國(guó)和日本等選取第30位小時(shí)交通量為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量。這樣使道路設(shè)計(jì)既滿(mǎn)足了99.67%時(shí)間內(nèi)的交通需求，將交通擁擠時(shí)間保持在最低限度（只占O.33%）,又大大降低了公路建設(shè)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)合理。第30位小時(shí)交通量是國(guó)外經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，由于我國(guó)公路交通組成情況不同于國(guó)外

6、，美國(guó)、日本等國(guó)的交通組成中，小汽車(chē)所占比例很高，我國(guó)則以中型載貨汽車(chē)為主，并有白行車(chē)、人力車(chē)等混合交通。另外，我國(guó)公路的技術(shù)狀況也不同于國(guó)外，因此，在對(duì)我國(guó)交通量調(diào)查的基本數(shù)據(jù)作了系統(tǒng)處理與分析之后，分析資料表明小時(shí)交通量系數(shù)曲線(xiàn)的顯著變化位置一般在第20位小時(shí)交通量附近，這時(shí)的系數(shù)值偏高，而第30位小時(shí)之后的曲線(xiàn)較平緩，考慮技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益方面的因素，確定設(shè)計(jì)小時(shí)交通量的位數(shù)一般取第30位小時(shí)，各地可根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況，在第2040位小時(shí)交通量之間，選用最為經(jīng)濟(jì)合理的位數(shù)，作為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量的位數(shù)。第三節(jié)行車(chē)速度特性行車(chē)速度既是道路規(guī)劃設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要控制指標(biāo)，又是車(chē)輛運(yùn)營(yíng)效率的一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，

7、對(duì)于運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)、安全、迅捷、舒適具有重要意義。了解和掌握各道路上行車(chē)速度及其變化規(guī)律是正確進(jìn)行道路網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)、管理的基礎(chǔ)。一、車(chē)速的種類(lèi)和定義設(shè)行駛距離為l,所需時(shí)間為t,則車(chē)速可用l/t形式表示。按l和t的取值不同，可定義不同的車(chē)速：1.地點(diǎn)車(chē)速這是車(chē)輛通過(guò)某一地點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)車(chē)速，因此觀測(cè)時(shí)l取盡可能短，通常以2025喇宜，用作道路設(shè)計(jì)、交通管制規(guī)劃資料。根據(jù)行駛某一區(qū)間所需時(shí)間（不包括停車(chē)時(shí)間）及其區(qū)間距離求得的車(chē)速，用于評(píng)價(jià)該路段的線(xiàn)形順適性和通行能力分析，也可用于計(jì)算道路使用者的成本效益分析。3 .運(yùn)行車(chē)速運(yùn)行車(chē)速是指中等技術(shù)水平的司機(jī)在良好的氣候條件、實(shí)際道路狀況和交通條件下所能

8、保持的安全車(chē)速，用于評(píng)價(jià)道路通行能力和車(chē)輛運(yùn)行情況。4 .行程車(chē)速行程車(chē)速又稱(chēng)區(qū)間車(chē)速，是車(chē)輛行駛路程與通過(guò)該路程所需的總時(shí)間（包括停車(chē)時(shí)間）之比。行程車(chē)速是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)，用以評(píng)價(jià)道路的通暢程度，估計(jì)行車(chē)延誤情況。要提高運(yùn)輸效率歸根結(jié)底是要提高車(chē)輛的行程車(chē)速。5 .臨界車(chē)速指道路理論通行能力達(dá)到最大時(shí)的車(chē)速，對(duì)于選擇道路等級(jí)具有重要作用。6 .設(shè)計(jì)車(chē)速設(shè)計(jì)車(chē)速是指在道路交通與氣候條件良好的情況下僅受道路物理?xiàng)l件限制時(shí)所能保持的最大安全車(chē)速，用作道路線(xiàn)形幾何設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。二、行車(chē)速度的統(tǒng)計(jì)分布特性行車(chē)速度和交通量一樣，也是一個(gè)隨機(jī)變量。研究表明在鄉(xiāng)村公路和高速公路路段上，運(yùn)行車(chē)速一般呈正態(tài)分布，

9、在城市道路或高速公路匝道口處，車(chē)速比較集中，一般呈偏態(tài)分布。表征車(chē)速統(tǒng)計(jì)分布特性的特征車(chē)速常用以下指標(biāo)：7 .中位車(chē)速中位車(chē)速也稱(chēng)50%位車(chē)速，是指在該路段上在該速度以下行駛的車(chē)輛數(shù)與在該速度以上行駛的車(chē)輛數(shù)相等。在正態(tài)分布的情況下，50%位車(chē)速等于平均車(chē)速，但一般情況下，兩者不等。8 .85/車(chē)速在該路段行駛的所有車(chē)輛中，有85%1勺車(chē)輛行駛速度在此速度以下，只有15%的車(chē)輛行駛速度高于此值，交通管理部門(mén)常以此速度作為某些路段的限制車(chē)速。9 .15%位車(chē)速與速率波動(dòng)幅度意義同前。在高速公路和快速道路上，為了行車(chē)安全，減少阻塞排隊(duì)現(xiàn)象，要規(guī)定低速限制，因此15%位車(chē)速測(cè)定是非常重要的。85%位

10、車(chē)速與15%位車(chē)速之差反映了該路段上的車(chē)速波動(dòng)幅度，同時(shí)車(chē)速分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差S與85%位車(chē)速和15%位車(chē)速之差存在著下列近似關(guān)系：三、時(shí)間平均車(chē)速與區(qū)間平均車(chē)速1 .時(shí)間平均車(chē)速在單位時(shí)間內(nèi)測(cè)得通過(guò)道路某斷面各車(chē)輛的點(diǎn)速度，這些點(diǎn)速度的算術(shù)平均值，即為該斷面的時(shí)間平均車(chē)速.2 .區(qū)間平均車(chē)速在某一特定瞬間，行駛于道路某一特定長(zhǎng)度內(nèi)的全部車(chē)輛的車(chē)速分布的平均值，當(dāng)觀測(cè)長(zhǎng)度為一定時(shí)，其數(shù)值為地點(diǎn)車(chē)速觀測(cè)值得調(diào)和平均值四、影響車(chē)速變化的因素影響車(chē)速的因素很多，主要隨駕駛員、車(chē)輛、道路、交通及環(huán)境等因素的變化而變化，其規(guī)律簡(jiǎn)述如下。（一）駕駛員的影響汽車(chē)行駛速度除與駕駛員的技術(shù)高低、開(kāi)車(chē)時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)外，

11、還與駕駛員的個(gè)性、年齡、性別和婚姻狀態(tài)有關(guān)。青年駕駛員、男性駕駛員、單身駕駛員，一般比中年駕駛員、女性駕駛員、已婚駕駛員開(kāi)車(chē)快。（二）車(chē)輛的影響車(chē)型對(duì)地點(diǎn)車(chē)速有影響。在我國(guó)，小客車(chē)車(chē)速最快，專(zhuān)用大客車(chē)次之，貨車(chē)最慢。載貨汽車(chē)的平均車(chē)速按輕型單機(jī)貨車(chē)、中型貨車(chē)、重型組合車(chē)、重型單機(jī)貨車(chē)的次序下降，且隨載貨總量的增加而下降。（三）道路的影響駕駛員實(shí)際開(kāi)車(chē)速度在很大程度上受道路條件的影響。諸如：1 .道路類(lèi)型不同類(lèi)型的道路，其設(shè)計(jì)行車(chē)速度不同、汽車(chē)的運(yùn)行條件不同，因此，其上的實(shí)際運(yùn)行速度也不同。我國(guó)公路上汽車(chē)的平均行駛速度為：一級(jí)公路：54km/h二級(jí)公路：4552.5km/h三級(jí)公路：46.4km

12、/h2 .平面線(xiàn)形一般說(shuō)來(lái)，在平曲線(xiàn)上較在直線(xiàn)段上車(chē)速要低。平曲線(xiàn)半徑越大，車(chē)速越高。設(shè)計(jì)車(chē)速較低的彎道上，平均車(chē)速接近設(shè)計(jì)車(chē)速。設(shè)計(jì)車(chē)速高的彎道上，平均車(chē)速低于設(shè)計(jì)車(chē)速，并接近于在切線(xiàn)段觀測(cè)到的平均車(chē)速。3 .縱斷面線(xiàn)形道路的縱斷面線(xiàn)形對(duì)車(chē)速影響顯著，并且這種影響對(duì)貨車(chē)比對(duì)小客車(chē)更明顯。下坡時(shí)與運(yùn)行在平坡直線(xiàn)路段相比，對(duì)于貨車(chē)當(dāng)縱坡大至5%,對(duì)專(zhuān)用大客車(chē)和小客車(chē)當(dāng)縱坡大至3%,平均車(chē)速都是增加的。當(dāng)下坡超過(guò)此限度以及在上坡道，各類(lèi)車(chē)輛的車(chē)速都降低。4 .車(chē)道數(shù)及車(chē)道位置多于四車(chē)道時(shí)車(chē)行道的特性與四車(chē)道設(shè)施相似。四車(chē)道公路上，由于行駛時(shí)不受對(duì)向行車(chē)的約束，比雙車(chē)道和三車(chē)道公路上的平均車(chē)速高。當(dāng)

13、中央有隔離帶時(shí)這種差異更明顯。三車(chē)道上的車(chē)速略高于相類(lèi)似的雙車(chē)道公路。在行進(jìn)市區(qū)的道路上，入境車(chē)輛的平均車(chē)速一般比出境車(chē)速高36km/ho多車(chē)道的公路上，地點(diǎn)車(chē)速由靠中央分隔帶的車(chē)道向靠路肩的車(chē)道依次遞減。5 .視距道路上視距若不能滿(mǎn)足要求，則車(chē)速明顯降低。6 .側(cè)向凈空在雙車(chē)道公路上，一般側(cè)向凈空受到限制時(shí)，平均車(chē)速降低25km/h,貨車(chē)比客車(chē)所受影響小。7 .路面條件路面由低級(jí)發(fā)展到高級(jí)時(shí)，地點(diǎn)車(chē)速逐漸增加。目前，載貨汽車(chē)在高速公路上行駛，車(chē)速可達(dá)6080km/h;在次高級(jí)公路上行駛，車(chē)速可達(dá)4060km/h;在中級(jí)路面上行駛，車(chē)速可達(dá)3040km/ho同一類(lèi)型路面，其狀況的優(yōu)劣也直接影響

14、車(chē)速。（四）交通條件的影響1 .交通量交通量越大，交通密度越大，車(chē)速越低。這是由于交通量越大，超車(chē)越困難?？煨熊?chē)的潛力得不到發(fā)揮，所以平均車(chē)速下降。2 .交通組成快慢車(chē)分離比快慢車(chē)混合行駛車(chē)速高，在郊區(qū)公路上，畜力車(chē)越多，汽車(chē)車(chē)速越低。在城市道路上，三塊板道路比一塊板道路上的汽車(chē)車(chē)速高。行人，特別是橫過(guò)街道的行人交通量的太小，對(duì)車(chē)速很有影響。3 .交通管理道路渠化能使車(chē)速有比較明顯的提高，這是由于車(chē)輛各行其道，減少了相互間的干擾。此外，交通信號(hào)、交通標(biāo)志、交通設(shè)施及交通管理設(shè)施都對(duì)道路上的行車(chē)速度起控制影響作用。（五）環(huán)境的影響季節(jié)、氣候和地理位置的變化對(duì)車(chē)輛運(yùn)行速度有影響。我國(guó)有關(guān)部門(mén)進(jìn)行的

15、車(chē)速調(diào)查表明，在山嶺、重丘區(qū)公路上，載貨汽車(chē)的平均運(yùn)行速度為33.9km/h;在平原、微丘區(qū)公路上，平均運(yùn)行速度為39,9km/h。白天的平均車(chē)速比夜晚高，市區(qū)約高1.6km/h,郊區(qū)約高313km/ho在臨近或穿越村鎮(zhèn)、居民區(qū)等因素造成交通環(huán)境復(fù)雜的路段上，車(chē)速明顯降低。第四節(jié)交通密度一、交通密度的含義及表示方法當(dāng)交通量為零時(shí)，不能說(shuō)明這時(shí)沒(méi)有車(chē)輛，而是有兩種情況，一是道路上沒(méi)有車(chē)輛行駛；二是車(chē)速為零，有車(chē)而不流，這時(shí)是阻塞。所以這種情況不能只用交通量來(lái)描述交通狀況，而應(yīng)用密度來(lái)描述交通狀況。所謂交通密度是指單位長(zhǎng)度的道路上，在某一瞬間的車(chē)輛總數(shù)。為使車(chē)流有可比性,對(duì)于同一條道路，可以不考慮

16、車(chē)道僅考慮方向來(lái)比較；對(duì)于不同車(chē)道數(shù)的不同道路應(yīng)采用單車(chē)道來(lái)定義密度，即在單位長(zhǎng)度的道路上，一個(gè)車(chē)道或一個(gè)方向上某瞬時(shí)的車(chē)輛數(shù)為車(chē)流密度。密度單位以輛/km計(jì)。交通密度是雙向車(chē)流的密度，車(chē)流密度是某一個(gè)方向的密度。例如某條道路因在道路的一邊臨時(shí)處理事件而暫停通行，這一邊的瞬時(shí)流速為零、交通量為零，密度達(dá)阻塞密度；而另一邊允許通行，這說(shuō)明用方向性和車(chē)道來(lái)反映密度更確切。密度是衡量車(chē)流暢通狀況的重要指標(biāo)。（一）車(chē)頭間距車(chē)頭間距是指同一車(chē)道同一方向車(chē)流的前后兩車(chē)輛之間在某瞬時(shí)的間隔距離，用向d表不。由于同一方向的一列車(chē)不可能逐車(chē)量取間距，往往以所有車(chē)頭間距的平均值來(lái)描述,這稱(chēng)為平均車(chē)頭間距，以瓦表示，所以交通密度可用式（311）計(jì)算（二）車(chē)頭時(shí)距車(chē)頭時(shí)距是指同一車(chē)道、同一方向的一列車(chē)隊(duì)連續(xù)行駛前后兩相鄰車(chē)的車(chē)頭通過(guò)某一斷面的時(shí)間間隔，用ht表示，單位為s/輛。車(chē)頭時(shí)距也是用平均車(chē)頭時(shí)距來(lái)描述的，以ht表不。為保證行車(chē)安全所需的最短車(chē)頭時(shí)距為極限車(chē)頭時(shí)距，最短的車(chē)頭間距為極限車(chē)頭間距。極限車(chē)頭時(shí)距一