第二章第一节 交通流理论基础知识.ppt

1 第二章交通流理论基础知识第一节交通流基本概念 主讲人 2 2 1交通流基本概念 2 1 1交通流基本定义 交通体系 道路 在道路上通行的车辆和行人以及道路交通所处环境的统称 交通流 某一时段内 连续通过道路某一断面的车辆或行人所组成的车流或人流的统称 一般没有特指时 交通流是针对机动车交通而言 3 道路交通流具有以下三个基本特征 两重性 对道路上运行车辆的控制既取决于驾驶员 又取决于道路条件和交通条件 局限性 机动车的运动受到一定的时空条件制约 同时车辆本身的动力性能也对其运动起到约束作用 时空性 机动车的运动状态往往呈现出随机性 不同的时空条件下其运动状态不同 因此 交通流具有随时间的变化以及随空间的变化的性质 4 2 1 2交通量交通量是指单位时间内通过道路某一断面的车辆数 或行人数 又称交通流量或流量 若以表示交通量 表示某断面交通观测时间 表示在时间内通过观测断面的车辆数 则交通量可表示为 辆 单位时间 5 根据不同的需要 交通量的单位可有不同的统计与表示方式 按交通组成表示 机动车交通量 包括各类指定类型的机动车 小汽车 摩托车 拖拉机等 非机动车交通量 包括各类指定类型的非机动车 如自行车 人力车 兽力车等 以上两种统计表示方式也可看着是 绝对交通量 折算交通量 将机动车交通量或 和 非机动车交通量按一定的折算系数换算成某种标准车型的交通量 6 当量小汽车换算系数 7 按不同单位时间表示最常用的有小时交通量 veh h或pcu h 及日交通量 veh d或pcu d 其它依不同用途还有 秒交通量 又称流率 秒率 单位如pcu s 5分钟 15分钟交通量 veh 5min veh 15min 信号周期交通量 veh cycle 白天12小时 16小时交通量 veh 12h veh 16h 周 月 年交通量 veh w veh m veh y veh是vehicle的缩写 pcu是passengercarunit的缩写 8 按交通量变化表示 1 平均日交通量 ADT 任意期间的交通量之和除以该期间的总天数 年均日交通量 AADT n为365 或366 即 月平均日交通量 周平均日交通量 9 2 最高小时交通量高峰小时交通量 PHT 一天24小时内交通量最大的某一个小时的交通量 年第30位小时交通量 30th HV 将一年中所有8760小时的小时交通量按顺序从大到小排列 并按此排列绘出一年交通量变化曲线时 从第1到第30位左右的小时交通量变化 减少 比较明显 即曲线斜率大 而从第30位以后 小时交通量减少得很缓慢 即曲线斜率小 10 若以第30位小时交通量作为设计依据 即满足了一年中99 67 时间内的交通需求 将交通拥挤时间控制在可容忍的限度 0 33 内 又可大大节约道路建设投资 做到即合理又经济 11 年第30位小时交通量与年平均日交通量之比称为第30小时系数 若用K表示 则 设计小时交通量 DHV 作为道路设计标准而确定的交通量 即预期到设计年限将使用的设计道路交通量 12 2 1 3交通量的变化规律 1 交通量随时间的变化规律 1 一天内小时交通量的变化 又称时变 13 高峰小时交通量比 高峰小时交通量与该天日交通量之比 是反映高峰小时交通量集中的程度 14 高峰小时系数 把连续5分钟或15分钟累计交通量最大的时段 称为高峰小时内的高峰时段 以该时段的交通量扩大而算得小时交通量 称为扩大高峰小时交通量 高峰小时交通量与扩大高峰小时交通量之比 即为高峰小时系数 它反映了高峰小时内交通量分布的不均匀程度 15 5分钟高峰小时系数 15分钟高峰小时系数 16 2 周内日交通量的变化 3 一年内月交通量的变化 17 2 交通量的空间变化规律 1 路段分布 18 2 车道分布中间车道流量大 两侧小 3 方向分布方向不均匀系数 19 2 1 3交通流速度 车速 车速是车辆行驶的距离对时间的变化率 与物理学中的物体运动速度概念相同 通常用V km h 或v m s 表示 20 车速的分类与定义 1 地点车速 或称瞬时车速或点车速 指车辆通过道路某一点或某一断面时的瞬间速度 2 行驶车速 车辆通过某路段的行程与有效运行时间 不包括停车损失时间 之比所得的速度 用于评价该路段的线形和通行能力或作经济效益分析之用 21 3 区间车速 又称行程车速 是车辆通过某路段的行程与所用总时间 包括有效行驶时间 停车时间 延误时间 但不包括客 货车辆上下乘客或装卸货时间以及在起点 终点的调头时间 之比 22 4 设计车速 作为道路几何线形设计所依据的车速 在道路几何设计要素具有控制性的路段上 设计车速是具有平均驾驶水平的驾驶员在天气良好 低交通密度时所能维持的最高安全速度 23 2 1 4交通密度 交通密度即在某一瞬时单位长度内一条车道或一个方向或全部车道上的车辆数 交通密度的大小反映了道路上交通拥挤的程度 常用K或D表示 其单位是veh km 可用下式求得 veh km 式中 N为指定路段上的车辆数 L为路段长度 公里 24 例如一段长500米的双向四车道道路上 在某一时刻每一车道上有12辆车 则 veh km veh km 25 车头间距同向连续行驶的两车车头之间间隔的距离即为车头间距 记为 单位为m veh veh km 26 车头时距当车头间距的间隔用时间 秒 表示时则为车头时距 记为 单位为s veh s veh 27 而平均车头时距与交通量之间的关系为 s veh 式中 T为观测时间 小时 N为在T时间内通过观测断面的车辆数 例如 若某一断面一小时内通过了600辆车 则此时的平均车头时距为 s veh 28 2 1 5交通量 车速和交通密度间的关系 1 基本关系式如果车流中所有车辆均以相同的车速通过某一段路程 则有下列关系 29 2 K V关系 国外学者经过长期的研究发现 车速与密度之间常呈现线形关系 其表达式如下 30 由图所示有边界条件 其中 为自由车速 为阻塞密度 当时 代入上式得 当时 则 将 值代入式 2 6 式中 则有 2 15 31 3 Q K关系 对于 将式 2 15 代人 有 32 令 得到取得极值的点 代入式 2 16 则有 33 4 Q V关系 由 得 34 35 36 当密度很小时 交通量亦小 而车速很高 接近自由车速 随着密度逐渐增加 交通量亦逐渐增加 而车速逐渐降低 当车速降至时 交通量达到最大 当密度继续增大 超过 交通开始拥挤 交通量和车速都降低 当密度达到最大 即阻塞密度 时 交通量与车速都降至为零 此时的交通状况为车辆首尾相接 堵塞于道路上 最大流量 临界车速和最佳密度是划分交通是否拥挤的特征值 当Q Qmax K K0 V V0时 交通属于拥挤 当Q Qmax K K0 V V0时 交通属于畅通 速度和容量 密度 不可兼得 37 1 某测量站测得的高峰小时中的连续各