第三章 交通调查与交通流检测.doc

道路交通组织优化第三章 交通调查与交通流检测交通调查与交通流检测是道路交通组织调整获取交通需求信息的主要手段。其中交通调查多用于静态交通组织调整，如车道渠化，单行禁左等等；而交通检测多用于动态交通组织方案的制定与调整，如信号配时调整、绿波协调、交通诱导信息发布等等。缺少这两块工作，我们很难做到动静态交通组织的有效匹配，交通拥堵也就在所难免了。1、对交通流基本特性的认识1.1交通流的时间变化规律1、小时交通量变化在一天24小时中，总会出现交通流高峰、平峰和低峰，每天出现的时段大致接近，因此交通流存在一个以日为周期的小时交通量变化规律，如表3-1所示。表3-1 北京某路口昼夜24小时交通量占昼夜交通量的百分比时间/点2300l12233445566778899101011小时交通流量占昼夜交通流量的百分比/%0.20.10.20.20.312259107时间/点11121213131414151516161717181819l920202121222223小时交通流量占昼夜交通流量的百分比/%855668106620.60.4由于道路性质不同，高峰个数与发生时段也不同，最常见的有上午高峰（8:0011:30），下午高峰（14:3018:30），晚高峰（20:0021:30）。高峰时段是交通管理的重点时段，交通拥挤堵塞一般都发生在高峰时段，特别是上午高峰，因此常把上午高峰中交通流量最大的时段作为该路口（路段）实际交通负荷的参考依据。（1）最大小时交通量它是在全天调查中以1小时为单位所观测的结果中最大的交通量数值，一般用以确定高峰时段并评价交通负荷程度，是交通规划、交通组织、交通控制的基本数据。（2）交通流时间分布图如图3-1所示，它可以表示出全天交通流量变化情况，为在时间上“削峰填谷”（如错时上下班，限时削减某种交通流量等）合理利用道路提供依据，同时也可以为不同时段的信号控制方案设置提供控制数据。3-1 交通流时间分布图2、周日交通量变化由于我国实行每周40小时工作制，多数在职人员休息日是周六和周日，因此在交通上存在一个以周日为周期的日交通量变化规律。一般周一交通量最大，而周六、周日则最小。随着私人汽车的发展，这种状况有可能发生变化。表3-2和图3-2所示是周日交通量变化规律。表3-2 周日交通量变化周 日一二三四五六日对平均日交通量的百分比/%1151051101001059075图3-2 路口周日交通量变化规律3、月交通量变化一年有四季，每个季节都有不同的生产、生活特点，因此在交通上存在一个以年为周期的月交通量变化规律。一般低峰在1、2、12月份，高峰在4、5、7、8、9、10月份，其余为平峰。表3-3和图3-3所示是一年中月交通量的变化规律。表3-3每月交通量对平均月交通量的百分比月 份123456789101112每月交通量对平均月交通量的百分比/%908010510510510010510510011010095图3-3 一年中月交通量变化图由于交通流在时间上存在三个周期，而每个周期都有各自的高峰、平峰和低峰，因此在交通调查时需要注意找一个比较有代表性的日期进行，一般选在9月初的第一个星期三。4、年平均日交通量（ADT）它是一年中日交通量观测结果的平均值，由于进行一年的连续观测不太现实，可以用式（3-1）求取年平均日交通量。 式（3-1）式中：M所观测的月份中旬周一的16小时交通量； S所观测的月份中旬周日的16小时交通量。如果能在表示一年月交通量平均值的月份进行观测，或按月进行观测一年间月交通量的平均值，则可以舍去式中第三项。年平均日交通量一般用作为道路规划的标准，也可用作为交通组织的参考数据。1.2交通流的空间变化规律交通流空间变化一般分为三种情况：路口交通流量；路网路段交通流量；进出区域交通流量一般采用流向图法表示高峰时段的流向和流量，图3-4表示路口流量流向图；图3-5表示高峰小时路口机动车流量图；图3-6表示小区进出交通流量图；图3-7表示路网交通量高峰分布图。根据调查所得的高峰流量数据，可结合道路通行能力计算出路口、路段负荷水平（交通拥挤程度）见图3-8和3-9。图3-4 路口流量流向图图3-5 路口高峰小时机动车流量图图3-6 区域进出交通量图图3-7 路网交通量高峰分布图用于评价路口交通负荷程度，也可评价路网的交通负荷程度，并可以通过对路口与路网负荷的比较，找出路口与路段之间通行能力的匹配关系，以便确定路口改造或流量削减的重点，为单行、禁行、禁止左转弯的设置提供基础数据。图3-8 路网交通负荷空间分布图对于区域内流动车数量估算，把每个定时在区域路网出入口处观测到的进出境车辆进行累计并加以比较，可以初步估算出区域路网内的车辆的滞留数和增加数，并可以确定出区域路网车流总体进出境的主要流向，为疏导过境交通提供依据。图3-9 路口交通负荷空间分布图再根据路口、路段交通负荷的空间分布制定相应动态、静态交通组织的调整措施。1.3交通流特性交通密度是衡量路段拥挤程度的指标，也是匹配路口路段通行能力的重要参数，所谓密度，指的是某一时刻在单位长度道路上的车辆数，其表达式为： （辆/公里） 式（3-2）式中：K交通密度（辆/公里）；N长度为L的路段内车辆数（辆）；L调查路段长度（公里）。由于人眼所看到的空间范围有限，故常用交通流量、车速来反算交通密度。交通流量Q、车速V、交通密度K这三者之间对应关系，统称交通流特性。见图3-10。图3-10 交通流三参数之间的关系图把图3-10（1）的空间曲线向下、向后、向右投影得到图3-10（2）的俯视图、正视图和左视图，由此可得Q、V、K三者之间关系。由图3-10可知：在交通流密度K小于饱和交通流密度Km时，道路断面通过的交通流量Q随密度增加而增加；当密度K达到Km时，随密度K增加道路断面通过流量Q减少，表现为道路通行能力下降。交通密度越小，车辆行驶时相互影响也就越小，车速也就越高，表现为线性关系。在未饱和交通流条件下，车速越快通过的流量也就越多；在临界车速（最佳车速）Vm时道路通行能力为最大；当交通流饱和后，行驶车速反而要下降。由上述交通流特性可知，道路通行能力是有限的，在交通流组织上充分考虑交通流特性，从控制车速和密度入手，达到提高道路通行能力Qm的目的。控制车速的方法，是利用可变标志进行推荐车速提示。而推荐车速的获得，主要是由设在可变标志前方的流量检测器检验车流量，然后通过计算机按照流量与车速的关系并限定限速等约束条件进行非饱和流车速计算，得到结果即为推荐车速（使道路通行能力在安全条件下为最大的行驶车速）。控制密度的方法，是利用速度检测器检测车速，由计算机计算平均车速，然后按照道路摩阻系数（可实测）和制动距离、反应时间的关系，计算出车辆间距（车头时距大于2秒），然后通过可变标志和路面参考间距标线显示之。2、静态交通数据调查静态交通数据这里指随时间慢变化的资源数据，如路段长度，车道渠化，路口流向饱和流量（即不同流向时通行能力），停车设施泊位数量，单行禁左交通组织，警力配置及管理方式等。多数静态交通数据通过现场勘察可以获得，只有表示通行能力的饱和流量调查需要一些技巧，下面介绍如下：什么是饱和流量？所谓饱和流量是指在单位有效绿灯时间内（即信号绿灯时车流以正常车速连续不断通过停止线时累加到1小时绿灯时间）所通过的最大流量数，即通行能力。其调查方法为：选定路口一个流向，在红灯时让车辆在停止线后排队，信号灯变绿灯时前10辆车放过不计，从第11辆车开始同时计流量和车流连续通过停止线时所用时间，直到车流出现间断时停止计时和计数，然后代入式（3-3）换算。 式（3-3）得数即为该流向（或该车道）的通行能力（最大可通过量）。然后再选路口其他流向进行调查和计算。一般来说，一个路口有东、南、西、北四个方向，每一方向都有左、直、右三个流向。如果设置了专右转车道且右转车流不受信号控制时，右转饱和流量可不必调查。对于直左、直右导向车道的流量，可只计该车道在有效绿灯时间内（即前10辆车计数之后的绿灯时间），停止线上通过的连续流量数，即为该车道的饱和流量。饱和流量、实际流量、车速这三种数据综合运用，可用来评价道路的拥堵程度：（1）对于非饱和交通拥堵程度的评价交通拥堵程度用流向（或车道）负荷（即压力）来表示：负荷=实际流量/饱和流量负荷在非饱和状态下是个小于1的数值。一般负荷达到0.85时即为交通拥挤，达到0.9时即为交通拥堵。此时负荷是评价拥堵的主要指标，代表允许交通流截流的节点和允许分流的方向；车速为参考指标，表示应该卸载减压的流向。（2）对于饱和交通拥堵程度的评价由于交通流的非线性特征，此时测量到的数值小于1，但实际上车流累积的速度大于车流消散的速度，交通已达饱和或超饱和。此时以车速为主要评价数据，负荷为参考数据。负荷低且车速低的为饱和流拥堵，是需要卸载的对象；而负荷低但车速高的为非饱和交通流，是分流、卸载的方向或可以实施截流的道路。特别要注意，是否实施信号绿波协调控制，要看主干路直行流向时负荷度和车速情况来确定。对于负荷度小于0.8且车速正常的流向，信号绿波带才会起作用。否则一次绿灯已不能放空该流向上积累的全部车辆，则信号绿波带协调就会失败，此时应启动交通信号负荷均分方案来避免道路发生交通拥堵，而不是继续进行信号绿波协调加快下游路口车辆积累的速度。因此对拥堵路口下游卸载和上游截流、分流时，应视上下游路口负荷和路段车速而定。3、交通流量调查交通流量调查按交通流种类划分为机动车流量调查、非机动车流量调查和行人流量调查三种，按用途划分为路口流向流量调查和路段断面流量调查两种。路口流向流量数据一般用做导向车道配置和信号相位配时的依据，路段断面流量数据一般用于进出区域流量对比和路口路段禁限车种及导向车道与行车道渠化匹配的依据。3.1调查统计车种的划分道路交通组织优化车道与车辆匹配的标准要统一，按照占有率计算应把不同的车种折合成小客车当量，即一辆车折合成几辆小客车的占有率。以便合理安排车道和调整配时。因此交通流量调查应划分出不同车种分别统计。按照公安部新的车辆分类标准，汽车应分为：微型客车、微型货车、小型客车、轻型货车、中型客车、中型货车、大型客车、重型货车等车种。按汽车用途分，可分为社会客车、社会货车、公共汽车、出租汽车等种类。无论如何划分车种，我们都可以按表3-4的标准进行小客车当量PCU折算：表3-4 小客车当量折算表车种自然车数小客车当量数微型客货车11小型客货车11中型客货车11.5大型客货车12重型拖挂车13.5摩托车10.5 注：轻型货车对应小型客车，重型货车对应大型客车，铰接式大客车（含公交车）对应重型拖挂车。需要说明的是，以上折算值只是经验值，不同的道路及不同性能的同类汽车，对道路的占有率都不会相同。以上数值相对实际情况比较近似，在使用中仅供大家参考。特别是近些年汽车动力性能不断改善，很多不同种类的汽车占有率相对接近，有时可用自然车数代替当量车数。为了明确用途和车种，对不同用途的车应采取不同的管理措施。因此在公安部车种分类基础上，应按照各自管界的管理需求和特点，按公安部车种分类的对应标准，列出各自机动车调查的车种分类来。需要指出的是，对于非机动车的小客车当量折算，多年来没有统一标准。如需要时，可近似按10辆自行车折一个小客车为宜。3.2调查时段的选取与统计时段的划分一般搞大规模的交通流量调查，仅调查早上的上班高峰和上午的机动车高峰流量，作为行人、自行车高峰和机动车高峰流量的管理依据。这样做的好处是：调查时间短，所需经费少，数据处理快，一般能满足管理需要。这样做的不足是：无法反映出交通流的全天变化规律，因此需要用一些关键路口的全天流量调查做补偿。一般来讲，交通流高峰、平峰变化多处于6：0022：00之间，夜间为交通低峰，因此可以用关键路口的16小时流量调查（6：0022：00）来代替全天的流量调查。对于小范围的交通流调查，只须搞7：00至19：00十二个小时就行了。流量调查一般以5分钟为一统计时段（或15分钟为一统计时段），以1小时为一累计时段。以此观察在不同时段内的交通流变化情况。统计时段多为交通配时提供数据，而累计时段多为确定管理重点提供依据。路段流量调查或区域进出口流量调查则只须按小时划分统计时段，一般每个月搞一次24小时的定点流量调查，以确定区域进出交通流量对区域路网的影响程度，以便适当修改交通组织方案。3.3统计流向的划分由于各种流向通过路口时阻力不同，需要折成直行交通流来统一计算，故在路口每个进口处不同流向不同车种分别统计。一般左转车与直行车的折算比例为1.8:1，即通过一辆左转车所需占用道路的时间是通过一辆直行车的1.8倍。 对于右转车，也应按左转车计算当量。但我国多数右转车道不受信号灯控制，此时可以按直行车来计算右转车当量。对受控的专右车道和不受信号灯控制的直右车道的右转车，应按左转车计算当量。3.4路口流向流量的调查方法按照上述标准划分，进行交通流量调查时，应该按分车种分流向确定调查员人数。例如一个标准十字平交路口，在一个方向的进口车道处，应设三个机动车流量调查员（左行、直行、右行三个流向各一个）、三个非机动车调查员、一个行人流量调查员（调查一条人行横道的双向行人流量），共7人。整个路口须28名调查员。由于调查时间较长，一般增加2至3人作为替补人员。每个路口设一名专职调查负责人，负责掌握调查起止时间，改变路口统计时段以及监督调查员工作，收、发放调查统计表格。调查人员一般可用武警或解放军战士、中小学生、驾校学员，由专职调查人员按照调查方案进行培训，由交通民警任路口调查负责人。在没有专用计数器的情况下，多用在调查表上面画正字的方法进行计数。对于立交桥通过流量调查，仍按上述原则，按车种、流向划分。只是由于立交桥结构不同，各流向和调查员站点位置也不同，调查时应按实地情况灵活掌握。路口交通流量专用调查表格如表3-5和3-6所示。表3-5 机动车通过量调查表年 月 日路口名称 路口编号 面 行 信号周期 绿灯时间 时间流量车种:00:15:15:30:30:45:45:00合计小客车小货车大客车大客铰接摩托车大货车大货铰接出租小客车大客车公共单机铰接农用车拖拉机合计备注信号周期时间即从上一个绿色信号开始到下一个绿色信号开始所用的时间，绿灯时间应包括绿闪时间。 路口负责人（签名）： 调查人： 表3-6 非机动车通过量调查表年 月 日路口名称 路口编号 面 行时间非机动车合计自行车其他（轻骑机三轮，平板三轮车）:00:15:15:30:30:45:45:00合计:00:15:15:30:30:45:45:00合计路口负责人（签名）： 调查人： 行人流量调查表格也可按此表形式进行设计。3.5路段断面流量调查在进行路口流量调查的同时，一般需要在主要干路上进行24小时的路段断面流量调查。一方面用于确定各时段的路段交通负荷，另一方面也可作为路口数据的修正与补充。常用的路段断面机动车流量调查表如表3-7。表3-7 机动车通过量调查表路段名称： 面 行 年 月 日 时间小客车大客车大客铰接小货车大货车大货铰接其他合计:00:30:30:00:00:30:30:00合计调查人： 4 车速调查4.1 车速类型与作用在道路交通组织中，不同的车速分类有其不同的作用：地点速度。车辆通过某个地点时的瞬间速度。雷达测速仪测量到的是地点速度，常用于某一危险地点的车速控制。运行速度。某一路段的长度与车辆通过该路段所用时间（不含停车时间）的比值称为车辆运行速度。常用于评价道路交通容量。区间速度。包含在调查路段上正常停车时间的车辆运行速度称为车辆的区间速度。常用于评价道路的拥挤堵塞程度。驾驶速度。驾驶员根据交通流量、道路条件及环境条件所能保持的车辆速度为驾驶速度。常用于综合评价路段实际通行能力。临界速度。又称最佳速度，指交通容量最大时（即饱和流量时）的车辆速度。常用于交通流组织中的最佳车速参考值。设计车速。设计时根据道路条件所规定的最高速度。常用于各类道路限速。时间平均车速。指道路上一个特定地点在一个特定时间间隔内所通过的所有车辆的平均速度。常用于确定道路限速的地点。空间平均车速。指某一特定时刻在道路某一区间运行的车辆平均速度。常用于确定道路限速的范围。4.2限速值的确定一般以道路设计车速的0.9倍作为速度限制的上限值。如道路设计车速为每小时80公里，它的0.9倍为每小时72公里。由于速度上限宜向下取整，故车速限制应为每小时70公里。也可以按不同速度段车流所占总断面流量比例来设置车速限制的，如： 用85分比车速作速度上限所谓85分比车速指在测速地点测取车辆速度，如有85%的车流量都处于某一速度以下，则取该速度向下调整后作为速度上限。 用15分比车速作速度下限所谓15分比车速，指在测速地点有15%的车流都处于某一速度以下，则取该速度向下调整后作为速度下限。速度下限仅用于高速公路和城市无信号灯控制的快速道路。需要指出的是，用85比分车速做限速的作法仅用于非饱和交通条件。但此法易把限速值定高了。因为车流稀少时车速要提高，会超过设计车速。此时，用85分比车速做限速值，有可能定高了，易引发事故。所以实际道路限速应参考设计车速、85分比车速、限速路段路面摩阻系数、限速路段视距条件和实际发生的事故情况，再确定限速上限值。4.3地点速度的观测测速地点的选择，一般为交通事故多发点、交通标志与信号设置点、交叉冲突点、交通流数据观测点等。地点速度观测，一般常用雷达测速直接读取车速并做相应统计。也可以用现代化的交通统计仪直接测取并打印结果。在没有现代化仪器设备情况下，常用国际通用的路面标线法进行测量统计。所谓路面法，指的是在观测路段的起点和终点横向划上路面标线，起止点标线间距一般为27.78米（所测车速没有超过100公里/小时的）或55.56米（所测车速没有超过200公里/小时的），如图3-11所示，观测者用秒表计量所测车辆通过起止点所用时间（以前车轮轧线为准），将测得的车辆数按所用时间分段计入表3-8，与27.75米或55.56米栏中相对应的即为实际车速。图3-11 路面标线法示意图表3-8 地点速度调查现场记录表日期 地点 方向 时间 气候 路面条件 s27.78mv/(kmh-1)55.56mv/(kmh-1)大型货车 大型公共汽车小客车摩托车轻骑电车总数1.0100.0200.01.190.9181.81.283.3166.71.376.9153.81.471.4142.81.566.7133.31.662.5125.01.758.8117.61.855.5111.11.952.6105.32.050.0100.02.147.695.22.245.590.912.343.586.912.441.783.322.540.080.032.638.576.962.737.074.122.835.771.412.934.568.913.033.366.743.231.362.53.429.458.83.627.855.5车辆总数21调查表中的调查车种，应按调查路段的准行车种设定。4.4运行速度与区间速度的调查一般用数对向车的方法，来测算路段车辆的平均运行速度，如图3-12。A车与B车为两辆调查调查车，分别以vA、vB的速度相对行驶，调查车B在通过调查路段时数对面来车数；调查车A在通过调查路段时只记超过自己的车辆数和被自己超过的车辆数；A车与B车同时还要记录各自在调查路段L上的行驶时间（秒），然后通过下述公式求取A车行驶方向上的平均交通量q和平均运行速度vm。 （辆/秒） 式（3-4） （米/秒） 式（3-5）式中：x 调查车B所数对向来车数（辆）； y1 调查车A所超越的车辆数（辆）； y 2超越调查车A的车辆数（辆）； L 调查路段长度（米）； tA 调查车A在调查路段L上的运行时间（秒）； tB 调查车A在调查路段L上的运行时间（秒）。图3-12 数对向车调查运行速度的方法例3-1：某路段2公里长，用数对向车法调查单方向平均流量q和平均运行速度vm。已知调查车B所属对向来车为50辆，调查车A所超车辆为3辆，超越A车的车辆为1辆；B车运行时间为4分钟，A车运行时间为3分钟，试求之。解：已知：L=2公里=2000米 x=50辆，y1=3辆，y2=1辆； tA=3分钟=180秒，tB=4分钟=240秒代入式（3-4） =0.124辆/秒=446辆/小时代入式（3-5）=12.2米/秒=43.9公里/小时答：A车行驶方向平均流量为466辆/小时，平均运行车速为43.9公里/小时。注意：上述方法仅适用于没有路口的路段车速、流量调查。若调查路段上有路口，应避开路口分段实施调查，但还须记下车辆通过路口所需时间，以便计算区间速度时用。区间速度调查也叫旅行时间调查，一般采用模拟跟车法进行调查。调查之前事先测好调查路段的实际长度，并确定好调查的起止点位置，并编码，然后准备一辆动力性能好的汽车，并准备好两块秒表和记录表格等调查用具。按交通高峰、平峰、低峰各划出一个调查时段。调查时从调查起点开始跟定一辆比较有代表性的车辆，记录从起点到终点的各类延误时间和总的旅行时间。然后再从终点调头重复上述做法，记录另一行驶方向上的旅行时间，注意一定要标明行驶方向。循环往复，直至调查时段结束。旅行时间调查表格见表3-9。表3-9 旅行时间调查表日期： 天气： 车种： 时 分 秒 路段编码延 误路段旅行时间时间类别时间类别时间类别时间类别时间类别延误类别：1.因前方信号灯的延误； 6.因公共车停车延误； 2.因前方左转车的延误； 7.因事故干扰的延误； 3.因前方右转车的延误； 8.特勤延误； 4.因行人干扰的延误； 9.对面左转车的延误； 5.因自行车干扰延误； 10.其他原因的延误。5 交通密度调查对于交通密度调查，一般常用数对向车调查法求取平均流量q和平均车度vm，然后由式（3-6）换算得到：（辆/公里） 式（3-6）式中：q 平均流量（辆/小时）； vm 平均车速（公里/小时）。密度K用于评价道路交通拥挤程度，路口路段匹配程度，同时还用作为交通总量削减和车速控制的参考值。密度反应出流量与车速的关系，但50辆小客车与50辆大客车在分别通过同一路段时，它们的密度K是相同的，但它们产生的互相影响或结果可能不同。例如50辆小客车在1公里长的路段上同时行驶，每辆车可占用29米长的道路空间，除去自身车长4米外，车与车之间尚有16米间距；而换成50辆大客车，则车间距最多只剩10米（自身车长占去10米），会形成交通事故或拥堵隐患，故提出“道路占有率”来评价交通流的密集程度。占有率指形成交通流的每台车辆行驶时对道路的占有情况，主要表现在对道路上占用时间的长短和占有空间的大小，故称时间占有率和空间占有率。时间占有率Ht：定义为：每辆车通过长度为L的路段所占用的时间之和与观测时间之比，即： （i=1，2，n） 式（3-7）式中：Ht 道路时间占有率； T 总的观测时间（秒）； ti 每辆车通过该路段所用时间。由于在交通上人是有反应时间的，要保证不发生追尾，一般要求车头时距（后车到达前车位置所需时间）不小于2秒，故通过测取时间占有率，可以评价该段道路是否存在追尾隐患。空间占有率HL：定义：在某一