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1、西南交通大学西南交通大学交通运输学院西南交通大学西南交通大学uA第3章 交通流特性 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望交通运输学院交通流密度交通流密度交通流密度交通流密度3.4车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距3.5连续流特性连续流特性连续流特性连续流特性3.6交通量和流率交通量和流率交通量和流率交通量和流率3.2间断流特性间断流特性间断流特性间断流特性3.7速度速度速度速度3.3概述概述概述概述3.1交通运输学院
2、3.1 3.1 概概 述述交通流：在道路上通行的交通流：在道路上通行的人流和车流。人流和车流。主要研究车流。主要研究车流。交通流交通流自由流、稳定流、不稳定流、强制流自由流、稳定流、不稳定流、强制流机动车流、非机动车流、混合交通流机动车流、非机动车流、混合交通流连续交通流和间断交通流连续交通流和间断交通流交叉、合流、分流、交织流交叉、合流、分流、交织流不同的分类标准不同的分类标准 1.交通流交通流交通运输学院宏观参数宏观参数:用于描述交通流的整体特性，包括用于描述交通流的整体特性，包括交通量或交通量或流率、速度、交通流密度流率、速度、交通流密度。微观参数：微观参数：用于描述交通流中彼此相关的车
3、辆之间的运用于描述交通流中彼此相关的车辆之间的运行特性，包括车头时距、车头间距。行特性，包括车头时距、车头间距。2.交通流的参数交通流的参数 交通运输学院交通流密度交通流密度交通流密度交通流密度3.4车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距3.5连续流特性连续流特性连续流特性连续流特性3.6交通量和流率交通量和流率交通量和流率交通量和流率3.2间断流特性间断流特性间断流特性间断流特性3.7速度速度速度速度3.3概述概述概述概述3.1交通运输学院3.2 3.2 交通量和流率交通量和流率一般指来往两个方向车辆数一般指来往两个方向车辆数区别：交通量是实际观测值，流率为
4、换算等效值。区别：交通量是实际观测值，流率为换算等效值。交通量：交通量：在单位时间内，通过道路（或道路上某一条车在单位时间内，通过道路（或道路上某一条车道）指定地点或断面的道）指定地点或断面的车辆数车辆数。流率流率：在不足：在不足1h1h的时间段内（通常是的时间段内（通常是15min15min），通过道），通过道路（或道路上某一条车道）指定地点或断面的车辆数经路（或道路上某一条车道）指定地点或断面的车辆数经过等效转换得到的单位小时的车辆数。过等效转换得到的单位小时的车辆数。1.交通量与流率交通量与流率 交通运输学院年年年年平平平平均均均均日日日日交交交交通通通通量量量量：（Annual Ann
5、ual Annual Annual Average Average Average Average Day Day Day Day Traffic,Traffic,Traffic,Traffic,AADTAADTAADTAADT）一年中，在指定地点的平均每日交通量。一年中，在指定地点的平均每日交通量。一年中，在指定地点的平均每日交通量。一年中，在指定地点的平均每日交通量。（1 1）某天通过指定地点的车辆数某天通过指定地点的车辆数日交通量日交通量 1.交通量的表达方式交通量的表达方式 交通运输学院（2 2 2 2）年平均工作日交通量年平均工作日交通量年平均工作日交通量年平均工作日交通量（Aver
6、age Annual Weekday Traffic,AAWTAverage Annual Weekday Traffic,AAWTAverage Annual Weekday Traffic,AAWTAverage Annual Weekday Traffic,AAWT）在全年所有的工作日内，在指定地点的平均每日交通量在全年所有的工作日内，在指定地点的平均每日交通量在全年所有的工作日内，在指定地点的平均每日交通量在全年所有的工作日内，在指定地点的平均每日交通量 。（3 3 3 3）平均日交通量平均日交通量平均日交通量平均日交通量（Average Day Traffic,ADTAverage
7、Day Traffic,ADTAverage Day Traffic,ADTAverage Day Traffic,ADT）在少于一年的时间中，在指定地点的平均每日交通量。在少于一年的时间中，在指定地点的平均每日交通量。在少于一年的时间中，在指定地点的平均每日交通量。在少于一年的时间中，在指定地点的平均每日交通量。（4 4 4 4）平均工作日交通量平均工作日交通量平均工作日交通量平均工作日交通量 在少于一年的某个时间段内，在指定地点的平均每日交通量在少于一年的某个时间段内，在指定地点的平均每日交通量在少于一年的某个时间段内，在指定地点的平均每日交通量在少于一年的某个时间段内，在指定地点的平均每
8、日交通量 。某天通过指定低点的车辆数某天通过指定低点的车辆数计算时间段的天数计算时间段的天数交通运输学院平平平平 均均均均 日日日日 交交交交 通通通通 量量量量（ADTADTADTADT）月月月月平平平平均均均均日日日日交交交交通通通通量量量量（Month Month Month Month Average Average Average Average Day Traffic,MADTDay Traffic,MADTDay Traffic,MADTDay Traffic,MADT）周周周周平平平平均均均均日日日日交交交交通通通通量量量量（Week Week Week Week Averag
9、e Average Average Average Day Traffic,WADTDay Traffic,WADTDay Traffic,WADTDay Traffic,WADT）各个平均日交通量间的关系：各个平均日交通量间的关系：交通运输学院（1）高峰小）高峰小时交通量交通量 交通量变时变图一般呈马鞍形，上下午各有一个高峰，在交通量呈现交通量变时变图一般呈马鞍形，上下午各有一个高峰，在交通量呈现高峰的那个小时，叫做高峰小时，对应的交通量为高峰小时交通量，并高峰的那个小时，叫做高峰小时，对应的交通量为高峰小时交通量，并且通常是指且通常是指单向单向的，即上行和下行两个方向的交通量要分别统计。的
10、，即上行和下行两个方向的交通量要分别统计。（2）第）第30位高峰小位高峰小时交通量交通量 将一年中将一年中8760h8760h交通量交通量 的观测值依的观测值依大小顺序排列，排在第排在第3030位的小时交通量称位的小时交通量称 为第为第3030位高峰小时交通量位高峰小时交通量。30120101119年度高峰小时交通量排序曲线年度高峰小时交通量排序曲线第第30位小时交通量位小时交通量769辆辆/h高高峰峰小小时时交交通通量量占占年年平平均均日日交交通通量量的的百百分分比比（%）2、小时交通量小时交通量交通运输学院 （3 3）单向设计小时交通量）单向设计小时交通量DDHVDDHV具有方向性的设计小
11、时交通量（辆具有方向性的设计小时交通量（辆h h）；）；AADTAADT年平均日交通量（辆天）；年平均日交通量（辆天）；K K 高峰小时交通量占日交通量的比例（高峰小时交通量占日交通量的比例（%）；即设计小时交通量系）；即设计小时交通量系 数数,K,K随着道路周围地区人口密度的增加而减少；随着道路周围地区人口密度的增加而减少；K K常取第常取第3030位小时交通量位小时交通量系数值系数值.D D 在高峰小时内的总交通量中，高峰方向所占的在高峰小时内的总交通量中，高峰方向所占的 比例（比例（%）.变化由交变化由交通量的方向分布特性决定。通量的方向分布特性决定。DDHVAADTKD 满足绝大多数小
12、时车流量的通满足绝大多数小时车流量的通过，避免建成后大多数时间车流过，避免建成后大多数时间车流量很低造成资源浪费、投资效益量很低造成资源浪费、投资效益低低交通运输学院3.应用设计小时交通量计算路幅宽度：应用设计小时交通量计算路幅宽度：交通运输学院 1 1 交通量的月变化交通量的月变化 2 2 交通量的日变化交通量的日变化 3 3 交通量的时变化交通量的时变化4.交通量的时间分布特性交通量的时间分布特性交通运输学院 把把把把AADT/MADTAADT/MADTAADT/MADTAADT/MADT称称称称为为为为交交交交通通通通量量量量的的的的月月月月变变变变化化化化系系系系数数数数（或或或或称称
13、称称月月月月不不不不均均均均衡衡衡衡系数），以系数），以系数），以系数），以K K K K月月月月表示表示表示表示1 交通量的月变化年平均日交通量计算：年平均日交通量计算：AADT=12 AADT=12个月的月平均交通量总和个月的月平均交通量总和/12/12交通运输学院1/M以月月份份为为横横坐坐标标，以月月变变系系数数的的倒倒数数1 1M M为为纵纵坐坐标标，绘制的一年内路段观测断面上的交通量变化曲线，这种曲线称为月月交交通通量量变化图变化图 1月6月12月0.80.91.001.1月交通量变化图月交通量变化图北京宣武门大街107国道长沙回龙铺站2月4月11月交通运输学院 1 1 交通量的月
14、变化交通量的月变化 2 2 交通量的日变化交通量的日变化 3 3 交通量的时变化交通量的时变化4.交通量的时间分布特性交通量的时间分布特性交通运输学院 交交交交通通通通量量量量在在在在一一一一周周周周内内内内每每每每天天天天是是是是不不不不同同同同的的的的，对对对对城城城城市市市市道道道道路路路路而而而而言言言言一一一一般般般般工工工工作作作作日日日日变变变变化化化化不不不不大大大大，节节节节假假假假日日日日交交交交通通通通量量量量变变变变化化化化显显显显著著著著。交交交交通通通通量量量量在在在在每每每每周周周周的的的的日日日日变变变变化以化以化以化以周变系数周变系数周变系数周变系数D D D
15、 D表示表示表示表示：2 交通量的日变化交通运输学院0.800.901.001.10一二三四五六日周交通量变化图周交通量变化图AADT以每周的各每周的各日日为横横坐标，周变系数周变系数l lD D为纵纵坐标绘制的曲线称为周交通量周交通量变化图变化图 交通运输学院 1 1 交通量的月变化交通量的月变化 2 2 交通量的日变化交通量的日变化 3 3 交通量的时变化交通量的时变化4.交通量的时间分布特性交通量的时间分布特性交通运输学院 （1 1）高峰小时交通量变化）高峰小时交通量变化 1.1.交通设施的设计、运营、控制都是以考虑交通设施的设计、运营、控制都是以考虑高峰小时交通高峰小时交通量为前提。量
16、为前提。2.2.在同一地点高峰小时交通量有或多或少的变化，但高峰在同一地点高峰小时交通量有或多或少的变化，但高峰小时却每天都几乎发生在同一时间段；小时却每天都几乎发生在同一时间段；3.3.对于一个给定的地点高峰小时交通量大小随日期、季节对于一个给定的地点高峰小时交通量大小随日期、季节的不同而不同的不同而不同。3 交通量的时变化日高峰小时交通量占年平均日高峰小时交通量占年平均日交通量的百分比日交通量的百分比交通运输学院图图是是一一组组各各种种设设施施日日高高峰峰小小时时交交通通量量对对年年平平均均日日交交通通量量的的百百分分比比。道道路路1 1的的斜斜度度最最大大，它它所所反反映映的的是是该该道
17、道路路在在一一年年中中的的某某几几天天有有非非常常大大的的高高峰小时流量。峰小时流量。193120 30 50 100 150 200 250 300 350小时交通量顺序小时交通量顺序百百分分比比(%)高高峰峰小小时时交交通通量量占占年年平平均均交交通通量量不同公路的高峰小时交通量特性不同公路的高峰小时交通量特性1-1-河河北北三三河河 15.015.0；2-2-天天津津武武清清 13.613.6；3-3-广广东东联联和和 11.7 11.7101112131415161718交通运输学院（2 2）不足）不足1 1小时的变化小时的变化交通流特性常与短周期内交通流的波动有关，高峰小交通流特性常
18、与短周期内交通流的波动有关，高峰小时内的小时交通量与最大流率的比值，称为时内的小时交通量与最大流率的比值，称为高峰小时系数一般来说，一般来说，PHF值在0.70到0.98之间，较低的值意味着流量变化较大。之间，较低的值意味着流量变化较大。交通运输学院 1 1 方向分布方向分布 一条道路往返两个方向的交通量，在某一特定的时间内，一条道路往返两个方向的交通量，在某一特定的时间内，两方向上的交通量可能不同两方向上的交通量可能不同.方向不均衡性用方向不均衡性用方向分布系数 表示表示：方方向向性性分分布布是是变变通通量量的的一一个个重重要要特特性性,发发生生在在一一个个方方向向上上的的交交通通量量的的饱
19、饱和和值值必必须须在在两两个个方方向向上上都都能能用用设设施施予以满足予以满足。5.交通量空间分布特性：交通量空间分布特性：交通运输学院 当当一个方向有多条车道时，各车道上交通量的分布是不同的，时，各车道上交通量的分布是不同的，慢车和较重车辆趋向于右侧车道慢车和较重车辆趋向于右侧车道。在我国城市道路设计中，分析在我国城市道路设计中，分析路段通行能力的影响因素时，认为时，认为靠近路中心线的车道受影响小，而靠近路缘石的车道受影响大。靠近路中心线的车道受影响小，而靠近路缘石的车道受影响大。其影响用折减系数其影响用折减系数“”表示。设靠近中心线为第表示。设靠近中心线为第1 1车道，其车道，其折减系数折
20、减系数 =1,=1,则依次第二车道则依次第二车道 =0.8 =0.8 0.89,0.89,第第3 3车道车道 =0.65 =0.65 0.78 0.78等。等。2 车道分布交通运输学院 在同一时间内路网上各路段的交通量的差异用路网交在同一时间内路网上各路段的交通量的差异用路网交通量分布图表示。通量分布图表示。3 路段分布路段交通量分布图路段交通量分布图交通运输学院交通流密度交通流密度交通流密度交通流密度3.4车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距3.5连续流特性连续流特性连续流特性连续流特性3.6交通量和流率交通量和流率交通量和流率交通量和流率3.2间断流特性
21、间断流特性间断流特性间断流特性3.7速度速度速度速度3.3概述概述概述概述3.1交通运输学院3.2.1 3.2.1 几种速度的定义几种速度的定义3.2 3.2 速度速度 设行驶距离为设行驶距离为s s，所需时间为，所需时间为t t，则车速可用，则车速可用s/ts/t表示。表示。按按s s和和t t的取值不同，可定义不同的车速。的取值不同，可定义不同的车速。车速车速运行车速运行车速行程车速行程车速地点车速地点车速设计车速设计车速车辆通过道路特定地点车辆通过道路特定地点的的瞬时速度。瞬时速度。路段长度除以通过该路段路段长度除以通过该路段的行程时间，又叫区间车速的行程时间，又叫区间车速在道路交通与气
22、候条件在道路交通与气候条件良好的情况下，仅受道良好的情况下，仅受道路条件限制所能保持路条件限制所能保持的最大安全车速。的最大安全车速。在不超过路段设计车速在不超过路段设计车速的情况下，车辆在给定交的情况下，车辆在给定交通流中能够达到的最大通流中能够达到的最大安全车速安全车速交通运输学院1 1时间平均车速时间平均车速 定义：是指在特定的时间区间内，通过道路定义：是指在特定的时间区间内，通过道路某一地点的所有某一地点的所有车辆点速度车辆点速度的算术平均值。的算术平均值。式中式中 时间平均速度；时间平均速度；v vi i 第第i i辆车的点速度；辆车的点速度；n n 观测的车辆数。观测的车辆数。3.
23、2.2 3.2.2 时间平均速度和区间平均速度时间平均速度和区间平均速度交通运输学院 2 2 区间平均车速区间平均车速 定定义义：是是某某路路段段的的长长度度与与通通过过该该路路段段所所有有车车辆辆的的平平均均行行程程时时间间之之比比。在在数数学学上上区区间间平平均均车车速速是是通通过过路路段段所所有有车车辆辆的的行行程程车车速速的的调和平均值。调和平均值。式中：式中：区间平均速度区间平均速度;第第i i辆车行驶辆车行驶L L距离所用的时间；距离所用的时间；n n 观测到的车辆数；观测到的车辆数；L L 行驶路段的长度。行驶路段的长度。交通运输学院50mOD6.5m/s10.5m/s16.5m
24、/s11.0m/s14.2m/s图图3 35 5 时间平均速度与区间平均速度的比较时间平均速度与区间平均速度的比较区间平均车速在数值上更偏向于速度较低的车辆，区间平均车速在数值上更偏向于速度较低的车辆，这是因为低速车在特定的道路长度内占据空间的时这是因为低速车在特定的道路长度内占据空间的时间较长。间较长。交通运输学院区间平均车速和时间平均车速区间平均车速和时间平均车速之间存在着如下的关系之间存在着如下的关系(由沃由沃德沼尔提出德沼尔提出)：式中：式中：式中：式中：时间平均车速观测值的均方差时间平均车速观测值的均方差时间平均车速观测值的均方差时间平均车速观测值的均方差 区间平均车速观测值的均方差
25、区间平均车速观测值的均方差区间平均车速观测值的均方差区间平均车速观测值的均方差交通运输学院 地点车速的分布特性采用地点车速的分布特性采用速度频率分布曲线和累积频率曲线表表示，并从累积频率曲线中选取一些特征值作为描述速度特性的示，并从累积频率曲线中选取一些特征值作为描述速度特性的指标。指标。3.2.3 3.2.3 速度分布和百分位车速速度分布和百分位车速1 1 频率最高值与最常见车速频率最高值与最常见车速 频率最高值为观测速度中出现频率最高值为观测速度中出现频率最多的那个速度值，此速度称为最的那个速度值，此速度称为最常见车速常见车速2 2 百分位车速百分位车速 在速度累积频率分布曲线图上，与纵坐
26、标上累加百分数相应的车速称在速度累积频率分布曲线图上，与纵坐标上累加百分数相应的车速称百分位车速。百分位车速。交通运输学院（1 1）85 85位车速位车速 表示所观测到的车辆中，有表示所观测到的车辆中，有8585的车辆的车辆具有这种速度值或者在这个速度具有这种速度值或者在这个速度以下。在交通管理上常用此速度作为某些路段的最高车速限制标准。以下。在交通管理上常用此速度作为某些路段的最高车速限制标准。（2 2）5050位车速位车速(常称中位车速常称中位车速)表表示示在在该该车车速速以以下下行行驶驶的的车车辆辆数数等等于于在在该该车车速速以以上上行行驶驶的的车车辆辆数数，又又称称为中值速度。为中值速
27、度。（3 3）1515位车速位车速 表表示示在在该该车车速速及及低低于于该该车车速速行行驶驶的的车车辆辆数数占占被被观观测测车车总总数数的的1515。常常用用此此车车速速作作为为观观测测路路段段的的最最低低限限制制车车速速，认认为为车车速速低低于于该该速速度度时时，往往往往会会妨妨碍碍交通，导致发生事故的危险。交通，导致发生事故的危险。交通运输学院速度频率%图36 速度频率分布曲线0102030405015304560速度（km/h）频频率率最最高高值值对对应应最最常常见见车车速速交通运输学院图 3-7 累积频率分布曲线17.5km/h23.5km/h7%15%85%50%93%32km/h3
28、9km/h47km/h累积频率（%）速度（km/h）102030405060700809010020103040506015%位车速50%位车速85%位车速交通运输学院 速度观测值的标准差：速度观测值的标准差：所测速度值分布在平均值两侧的偏所测速度值分布在平均值两侧的偏差情况。差情况。3 速度观测值的标准差 交通运输学院交通流密度交通流密度交通流密度交通流密度3.4车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距3.5连续流特性连续流特性连续流特性连续流特性3.6交通量和流率交通量和流率交通量和流率交通量和流率3.2间断流特性间断流特性间断流特性间断流特性3.7速度速度
29、速度速度3.3概述概述概述概述3.1交通运输学院 在在某一瞬间，单位长度道路上存在的车辆数。，单位长度道路上存在的车辆数。K=N/LK=N/L 式中式中:K某瞬间的交通流密度某瞬间的交通流密度;N车辆数；车辆数；L观测路段长度。观测路段长度。3.4 3.4 交通流密度交通流密度 1 1 密度直接反映了交通需求量。密度直接反映了交通需求量。2 2 密度是个瞬间值，它随观测的时刻和观测的路段长度密度是个瞬间值，它随观测的时刻和观测的路段长度 而变化，通常用观测的总计时间内的平均值表示。而变化，通常用观测的总计时间内的平均值表示。3 3 交通流密度应用广泛，还是划分服务水平的依据交通流密度应用广泛，
30、还是划分服务水平的依据。1.交通流密度交通流密度交通运输学院密度密度最佳密度最佳密度临界密度临界密度阻塞密度阻塞密度接近或达到道路通行能力时接近或达到道路通行能力时的车流密度，相应车速为的车流密度，相应车速为临界车速临界车速交通流量最大时的车流密交通流量最大时的车流密度，相应车速为最佳车速。度，相应车速为最佳车速。密度过大，道路阻塞无法通密度过大，道路阻塞无法通行时的密度，此时交通量和行时的密度，此时交通量和车速均为零车速均为零交通运输学院 1 空间占有率 在在道道路路的的一一定定路路段段上上，车车辆辆总总长长度度与与路路段段总总长长度度之之比比，以百分数表示。空间占有率能反映以百分数表示。空
31、间占有率能反映某路段上车队的长度某路段上车队的长度。式中：式中：空间占有率；空间占有率；L L 观测路段总长度；观测路段总长度；第第i i辆车的长度辆车的长度(m)(m)；n n 通过该路段的车辆数。通过该路段的车辆数。2.车道占有率车道占有率交通运输学院 在道路的任一路段上，车辆通过时间的累计值与观测总在道路的任一路段上，车辆通过时间的累计值与观测总时间的比值，以百分数表示。时间的比值，以百分数表示。时间占有率；T 观测总时间；第i辆车通过观测路段所用的时(s)；N 观测时间内通过该路段的车辆数。式中式中：3 时间占有率时间占有率交通运输学院交通流密度交通流密度交通流密度交通流密度3.4车头
32、间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距3.5连续流特性连续流特性连续流特性连续流特性3.6交通量和流率交通量和流率交通量和流率交通量和流率3.2间断流特性间断流特性间断流特性间断流特性3.7速度速度速度速度3.3概述概述概述概述3.1交通运输学院1 1 车头间距车头间距 同向行驶的一列车队中，相邻车辆车头之间的同向行驶的一列车队中，相邻车辆车头之间的空间距离。空间距离。2 2 车头时距车头时距 同向行驶的一列车队中，相邻车辆车头之间的同向行驶的一列车队中，相邻车辆车头之间的时间间隔。时间间隔。3 3 平均车头时距平均车头时距 和平均车头间距和平均车头间距 对观测路
33、段上所有车辆的车头时距和车头间距的平均值。对观测路段上所有车辆的车头时距和车头间距的平均值。车头间距和车头时距是交通流的是交通流的微观参数，二者应用，二者应用于对交通流中每对车辆间的关系描述。于对交通流中每对车辆间的关系描述。3.5 3.5 车头间距和车头时距车头间距和车头时距交通运输学院KQ宏观参数宏观参数密度密度K,交通量交通量Q与微观参数与微观参数 的关系的关系交通运输学院交通流密度交通流密度交通流密度交通流密度3.4车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距3.5连续流特性连续流特性连续流特性连续流特性3.6交通量和流率交通量和流率交通量和流率交通量和流率
34、3.2间断流特性间断流特性间断流特性间断流特性3.7速度速度速度速度3.3概述概述概述概述3.1交通运输学院 连续流连续流：没有：没有外部固定因素外部固定因素(如交通信号如交通信号)影响的影响的不间断交不间断交通流通流。连续交通流的特性：连续交通流的特性：交通流量交通流量 平均车速平均车速 交通流密度交通流密度 三个三个参数描述。参数描述。速度和密度：反映交通流从道路获得的速度和密度：反映交通流从道路获得的服务质量服务质量，交通量：量度交通设施的交通量：量度交通设施的负荷程度负荷程度。3.6 3.6 连续流特征连续流特征 1 概述概述 交通运输学院 交通量交通量交通量交通量Q Q Q Q、行车
35、速度、行车速度、行车速度、行车速度 、车流密度、车流密度、车流密度、车流密度K K K K：表征交通流：表征交通流：表征交通流：表征交通流特性的三个基本参数。其基本关系为：特性的三个基本参数。其基本关系为：特性的三个基本参数。其基本关系为：特性的三个基本参数。其基本关系为：格林希尔治假设格林希尔治假设格林希尔治假设格林希尔治假设:模型曲线图：模型曲线图：模型曲线图：模型曲线图：交通运输学院将三维空间曲线投影到二维空间五个基本特征变量：五个基本特征变量：最大流量Qm临界速度Vm畅行车速Vf最佳密度Km阻塞密度Kj 交通运输学院 QK Q K QK Q K QK Q K QK Q K 关系曲线图关
36、系曲线图关系曲线图关系曲线图 为车辆无干扰情况下通过为车辆无干扰情况下通过某一路段的最高车速，又称某一路段的最高车速，又称自由车速或畅行车速自由车速或畅行车速。交通运输学院 在格林希尔治假设下，图中变量的在格林希尔治假设下，图中变量的在格林希尔治假设下，图中变量的在格林希尔治假设下，图中变量的临界值临界值临界值临界值：临界速度：临界速度：临界速度：临界速度：自由流速度的一半，而自由流速度是速自由流速度的一半，而自由流速度是速自由流速度的一半，而自由流速度是速自由流速度的一半，而自由流速度是速 度度度度密度曲线上速度的密度曲线上速度的密度曲线上速度的密度曲线上速度的轴截距轴截距轴截距轴截距；临界
37、密度：临界密度：临界密度：临界密度：阻塞密度的一半；阻塞密度的一半；阻塞密度的一半；阻塞密度的一半；阻塞密度阻塞密度阻塞密度阻塞密度：速度：速度：速度：速度密度曲线上密度的轴截距；密度曲线上密度的轴截距；密度曲线上密度的轴截距；密度曲线上密度的轴截距；饱和流量：饱和流量：饱和流量：饱和流量：最大流量可以由临界速度和临界密度得到。最大流量可以由临界速度和临界密度得到。最大流量可以由临界速度和临界密度得到。最大流量可以由临界速度和临界密度得到。低于饱和流量的交通流低于饱和流量的交通流低于饱和流量的交通流低于饱和流量的交通流：高速度低密度流和低速度高密度流。：高速度低密度流和低速度高密度流。：高速度
38、低密度流和低速度高密度流。：高速度低密度流和低速度高密度流。交通运输学院 速度速度-密度关系图密度关系图ABCDE速速度度（k km m/h h）2 速度与密度的关系速度与密度的关系交通运输学院根据交通量密度不同根据交通量密度不同 密度很小时密度很小时通常通常密度很大时密度很大时 格林泊对数模型格林泊对数模型格林希尔治线性模型格林希尔治线性模型安德伍德指数模型安德伍德指数模型交通运输学院3 3 流量与密度关系流量与密度关系交通运输学院不拥挤不拥挤不拥挤不拥挤拥挤拥挤拥挤拥挤A A313162629393Kj=124Kj=1249.09.04.54.53.03.01.81.81.51.53030
39、6060200020001600160012001200800800400400车头间距车头间距密度密度k(k(辆辆/km)/km)流量流量流量流量密度关系图密度关系图密度关系图密度关系图车车头头时时距距流流量量Q Q(辆辆/h h)B BD DC C=2400=2400151512129 9曲线上每点对应的速度均可由原点与该点曲线上每点对应的速度均可由原点与该点连接的矢径的连接的矢径的斜率斜率求得求得例：例：B点对应的流量点对应的流量Q=1800辆辆/小时，密度为小时，密度为31辆辆/公里，则公里，则B点速度为：点速度为：v=1800/31=58km/h交通运输学院4 4 流量与速度关系流量
40、与速度关系交通运输学院不拥挤不拥挤拥挤拥挤BD=77.464.448.332.216.10AEC 6.0 3.0 2.0 1.5 500 1000 1500 2000 2400 流量流量Q(辆辆/h)流量流量-速度关系图速度关系图车车速速（km/h）图中，拥挤图中，拥挤部分，流量部分，流量和速度同时和速度同时降低，降低，不拥不拥挤部分，随挤部分，随着流量的增着流量的增大，速度将大，速度将慢慢降低，慢慢降低，直达到通行直达到通行能力的流量能力的流量 为止为止 ，此时对应的此时对应的速度为最佳速度为最佳速度速度 ，交通运输学院小结小结Qm、Km、Vm是划分交是划分交通拥挤得重要特征值：通拥挤得重要
41、特征值：q当当QQm，KKm，VVm，交通拥挤；，交通拥挤；q当当QQm，KKm，VVm，交通不，交通不拥挤拥挤；交通运输学院交通流密度交通流密度交通流密度交通流密度3.4车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距车头间距和车头时距3.5连续流特性连续流特性连续流特性连续流特性3.6交通量和流率交通量和流率交通量和流率交通量和流率3.2间断流特性间断流特性间断流特性间断流特性3.7速度速度速度速度3.3概述概述概述概述3.1交通运输学院间断流：间断流：有外部固定因素影响的周期性中断有外部固定因素影响的周期性中断 交通流。交通流。本节将分别介绍信号交叉口的交通流特性及其本节将分别介绍
42、信号交叉口的交通流特性及其描述参数描述参数饱和流率饱和流率、损失时间损失时间、交通流运行效、交通流运行效率的指标率的指标延误延误。3.7 3.7 间断流特征间断流特征交通运输学院1 1 信号交叉口的间断流信号交叉口的间断流图中，车头图中，车头时距从第一时距从第一车开始往后车开始往后依次减小依次减小，直到车辆到直到车辆到达停车线前达停车线前已充分加速，已充分加速，车头时距不车头时距不再减小为止，再减小为止，此时车头时此时车头时距也称距也称饱和饱和车头时距车头时距。交通运输学院 信号交叉口的交通流一般采用饱和车头时距、饱和流率信号交叉口的交通流一般采用饱和车头时距、饱和流率和损失时间来描述。和损失
43、时间来描述。1 1 饱和车头时距饱和车头时距：稳定行驶的连续流的车头时距（：稳定行驶的连续流的车头时距（）2 2 饱和流率饱和流率：是每条车道能进入交叉口的车辆数（：是每条车道能进入交叉口的车辆数（S S）只有该方向车道总是绿灯信号，只有该方向车道总是绿灯信号，车辆通过交叉口无需停车车辆通过交叉口无需停车，该式才，该式才是正确的。所以，这个是正确的。所以，这个S S是假想值是假想值，它被用作对交叉口及与之相连的，它被用作对交叉口及与之相连的几何道路进行几何设计时的依据。几何道路进行几何设计时的依据。交通运输学院2 2 损失时间损失时间 起动损失时间起动损失时间：信号交叉口的信号变为绿灯时，车辆
44、由：信号交叉口的信号变为绿灯时，车辆由停止状态开始运动，前几辆车的车头时距是大于停止状态开始运动，前几辆车的车头时距是大于 的。因此，的。因此，对于前几辆车，应增加其时距对于前几辆车，应增加其时距()()，从而得到一个总的，从而得到一个总的增量值增量值 。清尾损失时间清尾损失时间：是指从一个方向最后一辆车进入交叉口：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。的时刻与另一方向变为绿灯的时刻之间的时间差。损失时间损失时间=起动损失时间起动损失时间+清尾损失时间清尾损失时间有效时间有效时间=红灯时间红灯时间+损失时间损失时间交通运输学院例例给定的交叉口某一方向车道
45、的交通信号下列参数：给定的交叉口某一方向车道的交通信号下列参数：给定的交叉口某一方向车道的交通信号下列参数：给定的交叉口某一方向车道的交通信号下列参数：ht=2.0ht=2.0ht=2.0ht=2.0（s/s/s/s/辆辆辆辆）,l1=1.5(s)l1=1.5(s)l1=1.5(s)l1=1.5(s),l2=1.5(s)l2=1.5(s)l2=1.5(s)l2=1.5(s)t=60s t=60s t=60s t=60s,t t t t绿绿绿绿=27s=27s=27s=27s，t t t t黄黄黄黄=3s=3s=3s=3s，t t t t红红红红=30s=30s=30s=30s计算其交通流的损失
46、时间及饱和流率：计算其交通流的损失时间及饱和流率：计算其交通流的损失时间及饱和流率：计算其交通流的损失时间及饱和流率：1h1h1h1h可通行时间：可通行时间：可通行时间：可通行时间：360036003600360030/6030/6030/6030/601800S1800S1800S1800S每车通行时间每车通行时间每车通行时间每车通行时间2s2s2s2s，1h 1h 1h 1h总损失时间总损失时间总损失时间总损失时间60606060（1.51.51.51.51.51.51.51.5）180s180s180s180s有效通过时间有效通过时间有效通过时间有效通过时间1800-1801800-18
47、01800-1801800-1801620s1620s1620s1620s饱和流率饱和流率饱和流率饱和流率1620/2.01620/2.01620/2.01620/2.0810810810810（辆（辆（辆（辆/h)/h)/h)/h)交通运输学院3 3 延误延误 1 1 延误延误(Delay)的定义的定义 指行驶在路段上的车辆由于受到道路环境、交通管理与控指行驶在路段上的车辆由于受到道路环境、交通管理与控制及其他车辆的干扰等因素的影响而损失的时间。制及其他车辆的干扰等因素的影响而损失的时间。2 2 延误的分类延误的分类（1）停车延误）停车延误（2）行程时间延误）行程时间延误（3）固定延误）固定
48、延误（5）排队延误）排队延误（4）运行延误）运行延误 一辆车通过道路设施的某一部分一辆车通过道路设施的某一部分所用的所用的全部停车时间全部停车时间。一辆车通过道路设施的某一部分所用一辆车通过道路设施的某一部分所用的的实际时间与无延误时间的差值实际时间与无延误时间的差值，包，包括停车延误和慢行延误。括停车延误和慢行延误。由由交通控制信号、停车标志等装置引交通控制信号、停车标志等装置引起的延误起的延误，与交通量大小及交通干扰，与交通量大小及交通干扰无关无关由各种交通组成部分之间相互干扰而由各种交通组成部分之间相互干扰而引起的延误，可分为称为侧向干扰引引起的延误，可分为称为侧向干扰引起的延误和内部干
49、扰引起的延误起的延误和内部干扰引起的延误车辆车辆排队时间排队时间与车辆按自由行驶车速与车辆按自由行驶车速驶过排队路段的时间驶过排队路段的时间(自由行驶时间自由行驶时间)之差。之差。交通运输学院例题例题例例1 1：在一条：在一条24km24km长的公路段起点断面上，在长的公路段起点断面上，在5min5min内测得内测得6060辆汽车，车流量是辆汽车，车流量是均匀连续的，车速均匀连续的，车速V V30km/h30km/h，试求交通量，试求交通量Q Q，车头时距，车头时距h ht t，车头间距，车头间距h hs s，密，密度度K K以及第一辆车通过该路段所需的时间以及第一辆车通过该路段所需的时间t
50、t。解：交通运输学院例2：设车流速度密度关系为V881.6K，如限制车流的实际流量不大于最大流量的0.8倍，求速度的最低值和密度的最高值？（假定车流的密度K最佳密度Km）。交通运输学院解：当Q=0.8 Q m时，由88K-1.6K2=0.8 Q m得，K=15.2或39.8，取非拥挤区的K*=15.2(辆/km).在非拥挤区，速度得最低值对应于密度的最高值，因此V*=88-1.6 K*=63.68（km/h）。由题意可知：当K0时，VVf88km/h；当V0时，K=Kj=55辆/km。则Vm44 km/h，Km=27.5辆/km，QmKm Vm1210辆/h由Q=VK和V881.6K，得Q88