第二章交通流基本特性第一節(jié)流量(交通量)Q

12/10/20221一、交通量的定義

交通量是指在選定時(shí)間段內(nèi),通過道路某一地點(diǎn)、某一斷面或某一條車道的交通實(shí)體數(shù)。按交通類型分,有機(jī)動(dòng)車交通量、非機(jī)動(dòng)車交通量和行人交通量,一般不加說明則指機(jī)動(dòng)車交通量，且指來往兩個(gè)方向的車輛數(shù)。12/10/20222一、交通量的定義交通量時(shí)刻在變化，在表達(dá)方式上通常取某一時(shí)間段內(nèi)的平均值作為該時(shí)間段的代表交通量。如果以輛/d為單位，平均交通量表達(dá)式為:按平均值所取的時(shí)間段的長度計(jì),常用的平均交通量有:年平均日交通量（AADT）；月平均日交通量（MADT）；周平均日交通量（WADT）。12/10/20223一、交通量的定義年平均日交通量（AADT）：月平均日交通量（MADT）：

k：為當(dāng)月的天數(shù)。周平均日交通量（WADT）：12/10/20224二、交通量的時(shí)間分布月變化：一年內(nèi)各月交通量的變化稱為月變化。年平均日交通量與月平均日交通量之比,稱為交通量的月變化系數(shù)(或稱月不均衡系數(shù)，月?lián)Q算系數(shù))，以K月表示。12/10/20225二、交通量的時(shí)間分布周變化：交通量的周變化是指一周內(nèi)各天的交通量變化，因此，也稱周日變化。周變系數(shù)定義為：年平均日交通量除以某周日的平均交通量。某周日的平均日交通量等于全年所有該周日的交通量除以全年該周日的總天數(shù)。12/10/20226二、交通量的時(shí)間分布

時(shí)變化：一天24小時(shí)中，每個(gè)小時(shí)的交通量亦在不斷變化。一天24小時(shí)中，流量最大的那個(gè)小時(shí)的交通量稱為高峰小時(shí)交通量。高峰小時(shí)系數(shù)：就是高峰小時(shí)交通量與高峰小時(shí)內(nèi)某一時(shí)段的交通量擴(kuò)大為高峰小時(shí)的交通量之比。

一般t=5min或t=6min或t=10min，最常用t=15min12/10/20227二、交通量的時(shí)間分布如：t=15（min）

t=10（min）

城市中短時(shí)間的高峰交通量造成交通阻塞。12/10/20228三、交通量的空間分布主要包括：交通量的城鄉(xiāng)分布交通量的路段分布交通量的方向分布交通量在車道上的分布12/10/20229四、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量含義及作用：交通量具有隨時(shí)間變化和出現(xiàn)高峰小時(shí)的特點(diǎn)，因此，在進(jìn)行道路設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮這個(gè)特點(diǎn)。工程上為了保證道路在規(guī)劃期內(nèi)滿足絕大多數(shù)小時(shí)車流能順利通過，不造成嚴(yán)重阻塞，同時(shí)避免建成后車流量很低，投資效益不高，規(guī)定必須選擇適當(dāng)?shù)男r(shí)交通量作為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量。根據(jù)美國的研究、認(rèn)為第30位最高小時(shí)交通量作為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量是最合適的。12/10/202210四、設(shè)設(shè)計(jì)小小時(shí)交交通量量第30位最最高小小時(shí)交交通量量所謂第第30位最最高小小時(shí)交交通量量就是是將一一年中中測得得的8700個(gè)個(gè)小時(shí)時(shí)交通通量，，從大大到小小按序序排列列，排排在第第30位的的那個(gè)個(gè)小時(shí)時(shí)交通通量。。研究表表明，，第30位位小時(shí)時(shí)交通通量與與年平平均日日交通通量（（AADT）之比比的K值十分分穩(wěn)定定。據(jù)國外外觀測測，按按道路路類別別及所所在地地區(qū)不不同K值分布布在12%～18%范圍圍內(nèi)。。12/8/202211四、設(shè)設(shè)計(jì)小小時(shí)交交通量量設(shè)計(jì)小小時(shí)交交通量量的計(jì)計(jì)算（（不考考慮方方向不不均衡衡性））式中：：DHV—設(shè)計(jì)計(jì)小時(shí)時(shí)交通通量（（輛/h））；K—設(shè)計(jì)計(jì)小時(shí)時(shí)交通通量系系數(shù)（（%））；N—車車道數(shù)數(shù);C單—每一車車道設(shè)設(shè)計(jì)通通行能能力（（輛/h））；AADT—規(guī)規(guī)劃年年的年年平均均日交交通輛輛量（輛/d））；W—路幅幅寬度度（m）；；W1—一條條車道道寬度度（m）。。12/8/202212四、設(shè)設(shè)計(jì)小小時(shí)交交通量量設(shè)計(jì)小小時(shí)交交通量量的計(jì)計(jì)算（（考慮慮方向向不均均衡性性）式中：：DDHV——單單向設(shè)設(shè)計(jì)小小時(shí)交交通量量；K—設(shè)計(jì)計(jì)小時(shí)時(shí)交通通量系系數(shù)（（%））；KD—方向向不均均勻系系數(shù)（（%））12/8/202213第二節(jié)節(jié)速速度度V12/8/202214一、基本定定義地點(diǎn)車速：：這是車輛輛通過某一一地點(diǎn)時(shí)的的瞬時(shí)車速速，因此觀觀測時(shí)L取盡可能短短，通常以以20~25m為宜宜，用做道道路設(shè)計(jì)、、交通管制制、交通規(guī)規(guī)劃資料。。行駛車速：：這是從行行駛某一區(qū)區(qū)間所需時(shí)時(shí)間（不包包括停車時(shí)時(shí)間）及其其區(qū)間距離離求得的車車速，用于于評(píng)價(jià)該路路段的線形形順適性和和通行能力力分析，也也可用于計(jì)計(jì)算道路使使用者的成成本效益分分析。運(yùn)行車速：：是指中等等技術(shù)水平平的駕駛員員在良好的的氣候條件件、實(shí)際道道路狀況和和交通條件件下所能保保持的安全全車速：用用于評(píng)價(jià)道道路通行能能力和車輛輛運(yùn)行狀況況。12/8/202215一、基本定定義行程車速：：行程車速速又稱區(qū)間間車速，是是車輛行駛駛路程與通通過該路程程所需的總總時(shí)間（包包括停車時(shí)時(shí)間）之比比。行程車車速是一項(xiàng)項(xiàng)綜合性指指標(biāo)，用以以評(píng)價(jià)道路路的通暢程程度，估計(jì)計(jì)行車延誤誤情況。要要提高運(yùn)輸輸效率必須須提高車輛輛的行程車車速。臨界車速：：這是指道道路達(dá)到理理論通行能能力時(shí)的車車速，對(duì)于于選擇道路路等級(jí)具有有重要作用用。設(shè)計(jì)車速：：是指在道道路交通與與氣候條件件良好的情情況下僅受受道路物理理?xiàng)l件限制制時(shí)所能保保持的最大大安全車速速，用作道道路線形幾幾何設(shè)計(jì)的的標(biāo)準(zhǔn)。12/8/202216二、行車速速度的統(tǒng)計(jì)計(jì)分布特性性常用以下特特征車速表表示車速的的統(tǒng)計(jì)分布布特性：中位車速：：也稱50%位車速速，是指在在該路段上上在該速度度以下行駛駛的車輛數(shù)數(shù)與在該速速度以上行行駛的車輛輛數(shù)相等。。85%位車車速：在該該路段行駛駛所有車輛輛中，有85%的車車輛行駛速速度在此速速度以下，，只有15%的車輛輛行駛速度度高于此值值。15%位車車速：意義義與前亦同同。車速分布的的標(biāo)準(zhǔn)偏差差S與85%位位車速和15%車速速之差存在在著下列近近似關(guān)系:12/8/202217三、時(shí)間平平均車速與與區(qū)間平均均車速時(shí)間平均車車速：在單單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)測得通過過道路某斷斷面各車輛輛的點(diǎn)車速速，這些點(diǎn)點(diǎn)速度的算算術(shù)平均值值，即為該該斷面的時(shí)時(shí)間平均車車速，即:式中：——時(shí)間間平均車速速（km/h）；—第i輛車的地點(diǎn)點(diǎn)車速（km/h））；n—單位時(shí)間間內(nèi)觀測到到車輛總數(shù)數(shù)（輛）。。12/8/202218三、時(shí)間平均均車速與區(qū)間間平均車速區(qū)間平均速度度：是指某路路段的長度與與通過該路段段所有車輛的的平均行程時(shí)時(shí)間之比（以后講到速度度如果不加說說明即為區(qū)間間平均速度）。當(dāng)觀測長長度一定時(shí)，，其數(shù)值為所所有車輛行程程車速的調(diào)和和平均值，計(jì)計(jì)算公式為:式中：——區(qū)間平平均速度（km/h）；；s—路段長度（（km）；ti—第i輛車的行駛時(shí)時(shí)間（h）；；n—觀測到的車車輛數(shù)；vi—第i輛車行程車速速（km/h）。12/8/202219三、時(shí)間平均均車速與區(qū)間間平均車速時(shí)間平均速度度與區(qū)間平均均速度之間的的互換關(guān)系由時(shí)間平均速速度可以推算算出區(qū)間平均均速度：式中：—時(shí)間平均速度度觀測值的方方差。由區(qū)間平均速速度同樣可以以推算出時(shí)間間平均速度：：式中:—區(qū)間平均速度度觀測值的均均方差。12/8/202220第三節(jié)密度度k、車道占有率率車頭間距hs、車頭時(shí)距ht12/8/202221一、密度K交通流（車流流）密度：是是指某一一瞬間內(nèi)單位位道路長度上上的車輛數(shù)目目。式中：N—路段內(nèi)的車車輛數(shù)(輛);L—路段長度(km)。12/8/202222二、車道占有有率由于密度是瞬瞬時(shí)值，隨觀觀測時(shí)間和區(qū)區(qū)間長度而變變化，且反映映不出車輛長長度和速度的的關(guān)系，尤其其是在車輛混混合行駛時(shí)密密度的大小并并不能明確表表示交通流的的狀態(tài)，這就就要引入車道道占有率的概概念表示密度度。車道道占占有有率率包包括括空空間間占占有有率率和和時(shí)時(shí)間間占占有有率率兩兩種種。。12/8/202223二、、車車道道占占有有率率空間間占占有有率率：：是是指指在在一一定定路路段段上上，，車車輛輛總總長長度度與與路路段段總總長長度度之之比比（（%）），，表表達(dá)達(dá)式式為為：：式中中：：Rs—空間間占占有有率率；；S—觀測測路路段段總總長長度度；；si—第i輛輛車車的的長長度度；；n—觀測測路路段段內(nèi)內(nèi)的的車車輛輛數(shù)數(shù)。。12/8/202224二、、車車道道占占有有率率空間間占占有有率率示示意意圖圖：：Ss1s2s3s412/8/202225二、、車車道道占占有有率率時(shí)間間占占有有率率：：在在道道路路的的任任意意路路段段上上，，車車輛輛通通過過時(shí)時(shí)間間的的累累計(jì)計(jì)值值與與觀觀測測總總時(shí)時(shí)間間之之比比（（%）），，其其表表達(dá)達(dá)式式為為：：式中：Rt—時(shí)間占有有率；T—觀測總時(shí)時(shí)間；ti—第i輛車的長長度；n—觀測時(shí)間間內(nèi)通過過該路段段的車輛輛數(shù)。12/8/202226三、車頭頭間距hs、車頭時(shí)距距ht前述Q、K、V（這里V是指什么么？）均屬于于宏觀交交通流參參數(shù)，而而車頭間間距和車車頭時(shí)距屬屬于微觀觀交通流流參數(shù)。。其定義義為：車頭間距距：是指指一條車車道上前前后相鄰鄰兩車（（用前保保險(xiǎn)杠等等具有代代表性的的點(diǎn)測量量）之間間的距離離。車頭時(shí)距：：是指連續(xù)續(xù)行駛的的前后兩兩輛車（（具有代代表性的的點(diǎn)）通通過行車車道上某某一點(diǎn)（（或某一一斷面））的時(shí)間間差。對(duì)觀測路路段上所所有的車車頭間距距和車頭時(shí)距取取平均值值稱為平平均車頭間距距與平均均車頭時(shí)距。。12/8/202227三、車車頭間間距hs、車頭時(shí)時(shí)距ht平均車頭間間距與與平均均車頭時(shí)距距與宏宏觀交交通流流參數(shù)數(shù)Q、K存在以以下關(guān)關(guān)系：：式中：：——平平均車頭間間距（（m））;—平均車車頭時(shí)距距（s）。。12/8/202228第四節(jié)交交通流的基基本特性及及其相互互關(guān)系12/8/202229一、、交交通通流流三三參參數(shù)數(shù)基基本本關(guān)關(guān)系系交通通流流三三參參數(shù)數(shù)之之間間的的基基本本關(guān)關(guān)系系式式為為：：式中中：：Q—流流量量（（輛輛/h））；；V—速速度度（（區(qū)間間平平均均速速度度）（（km/h））；；K—密密度度（（輛輛/km））。。12/8/202230一、、交交通通流流三三參參數(shù)數(shù)基基本本關(guān)關(guān)系系流量量、、密密度度、、速速度度三三者者之之間間的的關(guān)關(guān)系系見見下下圖圖：：12/8/202231一、、交交通通流流三三參參數(shù)數(shù)基基本本關(guān)關(guān)系系12/8/202232一、交通流三三參數(shù)基本關(guān)關(guān)系交通流特性的的一些特征變變量:極大流量Qm—Q-V曲線上的峰值值；臨界速度Vm—即流量達(dá)到到極大時(shí)的速速度；最佳密度km—即流量達(dá)到到極大時(shí)的密密度；阻塞密度Kj—車流密集到到所有車輛基基本上無法移移動(dòng)（V=0）時(shí)的密密度；暢行速度Vf—車流密度趨趨于零,車輛輛可以暢行元元阻時(shí)的平均均速度。12/8/202233二、速度與密密度的關(guān)系1933年，，格林希爾茨茨（Greenshields）提出了了速度—密度度線性關(guān)系模模型，且模型型與實(shí)測數(shù)據(jù)據(jù)有良好的吻吻合性。K=0→V=VfK=Kj→V=0K=Km→V=VmQ→Qmax12/8/202234二、速度與密密度的關(guān)系1959年，，格林柏（Greenberg）提提出了用于密密度很大時(shí)對(duì)對(duì)數(shù)模型：格林柏模型的適用范圍12/8/202235二、速速度與與密度度的關(guān)關(guān)系1961年年安德德伍德德（Underwood）提提出了了用于于密度度很小小時(shí)的的指數(shù)數(shù)模型型：安德伍德模型的