第一部分-交通信息PPT课件

-,1,第一部分交通信息,-,2,信息交通参数交通流状态判别,-,3,-,4,-,5,交通流是整体的、宏观的概念，通过对大量观测数据的分析，发现交通流具有一定的特征性倾向，为此提出了交通流特性的概念。交通流特性是指交通流运行状态的定性用来描述和反映交通流特性的物理量称为交通流参数。,-,6,交通流参数分为宏观参数和微观参数。其中宏观参数用于描述交通流作为一个整体表现出来的特性，包括交通量或流率、速度相交通流密度微观参数用于描述交通流小彼此相关的车辆之间的运行特性，包括车头时距和车头间距。,-,7,交通流基本特性主要介绍交通流各参数的性质，并在此基础上介绍连续交通流与间断交通流的持性。,-,8,一、交通量的定义,交通量是指在选定时间段内,通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通实体数。按交通类型分,有机动车交通量、非机动车交通量和行人交通量,一般不加说明则指机动车交通量，且指来往两个方向的车辆数。流量与流率？,-,9,一.交通量的基本概念,交通量是一个随机数，不同时间、不同地点的交通量都有变化。交通量随时间和空间而变化的现象，称之为交通量的时空分布特性。,-,10,某城市高峰小时路段机动车交通量分布图,某城市高峰小时交叉口机动车交通量分布图,-,11,交通量时间分布,-,12,交通量空间分布,-,13,2.3行车速度特性,-,14,一、基本定义二、时间平均车速和空间平均车速三、行车速度的统计分布特性四、影响车速变化的主要因素,-,15,1、地点车速(Spotspeed)：车辆通过某一地点时的瞬时车速。2、行驶速度(Runningspeed)：行驶路程与行驶时间之比（不包括停车时间）。3、行程车速(Overallspeed)（区间车速）行驶路程与所需的总时间之比（包括停车时间）。4、临界车速(Criticalspeed)：通行能力达到最大时的车速。5、设计车速(Designspeed)：最大安全车速。,-,16,二.时间平均车速与区间平均车速,1.时间平均车速（timemeanspeed）各车辆经过某段面的地点车速的平均值：式中：Vi第i辆车的地点车速(km/h)n单位时间内观测到车辆总数(辆),-,17,在某瞬间，某区间内全部车辆的车速分布平均值，也就是地点车速的调和平均值。,2.区间平均车速（spacemeanspeed）,式中：s路段长度(m)；ti第i辆车的时间(s)；N车辆行驶于路段长度s的次数；Vi第i辆车行驶速度(m/s)。,-,18,-,19,例3：设有三辆汽车，分别以20、40、60km/h的速度，通过路程长度位10km的路段，试求时间平均车速和区间平均车速。,解：时间平均车速,区间平均车速,-,20,时间平均车速空间平均车速时间平均车速区间平均车速：时间平均车速区间平均车速：,时间平均车速与空间平均车速的关系,-,21,三.行车速度的统计分布特性,50位或中位车速正态分布下等于平均车速85%位车速作为道路的上限速度15%位车速作为道路的上限速度,累积频率分布曲线？,-,22,频率柱状图频率分布曲线累积频率分布曲线,200辆车统计表格,-,23,四.影响车速变化的因素,1.驾驶员对车速的影响2.车辆对车速的影响3.道路对车速的影响4.交通条件对车速的影响（1）交通量（2）交通组成（3）超车条件（4）交通管理（5）交通环境的影响,-,24,2.4交通密度,一、交通密度的定义二、车头间距与车头时距,-,25,？思考：交通密度的定义是什么？有何表示？有何用途？,交通量的大小可以反映出道路交通流在数量方面的特性，但是当某段时间道路某段面的交通量为0时，却有两种可能：道路上没有车辆行驶；道路上有车辆，车速为0，交通阻塞；对于第二种情况，交通量就难以表示交通流的实际情况，为此，提出交通密度的概念。,-,26,一、交通密度的定义,交通密度某瞬间单位长度内一条车道上的车辆数，表示在一条车道上车辆的密集程度，又称车流密度，常以K表示，其单位为Veh/km，（如为多车道，则应除以车道换算成单车道的车辆数然后再计算），于是有：,式中：K车流密度（辆/km）；N单车道路段内的车辆数（辆）；L路段长度（km）。Q单车道上交通量（辆/h）；区间平均车速（km/h）。,-,27,交通量由0逐渐增大，接近或达到道路通行能力时的交通密度称为临界密度；临界密度反映交通流量最大时的密度，又称最佳车流密度；当密度继续增大，达到导致所有车辆无法通行时，速度趋近于0，交通流量也趋近于0，此时的密度称为阻塞密度。,-,28,密度是交通流中的重要的参数，描述交通流拥挤状态的适当指标。,密度可以近似地用来衡量驾驶员操纵车辆的舒适性和灵活性。,密度是瞬间值，随着观测时刻、路段长度而变化，因此常用车头间距和车头时距来表示和定义，用观测比较容易的车道占有率来描述其分布特征。,密度的应用：交通管制、事故探测、评价服务水平等。,-,29,在同向行驶的车队中，相邻两辆车的车头间的距离称为车头间距，路段中所有车头间距的均值称为平均车头间距（hs，m/辆）用车辆上有代表性的点来测量，如前保险杠或前轮。,车头间距hs和密度之间的关系为:hs=1000/K,若用时间表示车头之间的间隔，则称为车头时距（ht，s/辆）,车头时距ht和交通量之间的关系为:ht=3600/Q,车头时距ht，车头间距hs及速度V三者之间的关系为:,-,30,空间占有率：,单位长度车道上，汽车投影面积总和占车道面积的百分率。,时间占有率：,某一段面，汽车通过时间累计值与测定时间的比值。,观测区间长度,观测时间长度,li,L,ti,T,-,31,例1、某路段长450米，内有5辆小汽车（平均车长5米），9辆大汽车（平均车长10米），求Rs,解：,如果车辆组成改成9辆小汽车，5辆大汽车，则Rs为21.1。可见，空间占有率不仅与交通量大小有关，而且与车辆的交通组成有关。,-,32,例2、道路某段面，40s内有9辆车通过，其中小汽车4辆，通过时间平均0.6s。大汽车5辆，通过时间平均1.1s求Rt,解：,如果各车速发生变化，则其通过时间也将发生变化，另外如果车长发生变化，则通过时间也发生变化。可见，时间占有率不仅与交通量、交通组成有关，还与其空间平均车速有关。,-,33,2.5交通流基本特性,一、交通流三参数基本关系二、速度密度关系三、流量密度关系四、流量速度关系,-,34,道路上的行人或运行的车辆构成行人流或车流，行人流和车流统称交通流。没有特指时交通流一般指机动车流。,交通流运行状态的定性、定量特征称为交通流特征。,描述交通流特性的物理量称为交通流参数。,-,35,-,36,交通流三参数基本关系,在日常生活和交通管理的实践中，会发现以下现象：当道路上车辆增多，车流密度由小变大时，驾驶员被迫降低车速，单位时间通过道路某一点的车辆数减少。而车流密度由大变小时，又允许驾驶员以较大的车速行驶，此时，单位时间通过道路某一点的车辆数却可能增加。上述现象说明交通量、密度、车速这三个参数之间存在着某种函数关系，将表达交通流特性的三参数间的函数关系式，叫做交通流基本参数模型。,-,37,-,38,2、交通流基本特性,根据交通密度的定义：,若引入时间T，则：,即：,这就是交通流三参数的基本关系式，若已知三参数中的任意两个，则第三个就可以确定。,-,39,交通量、密度、速度的理论曲线,QKV关系曲线图,投影到二维坐标系中即得到三个关系图,-,40,1、格林希尔茨提出了速度一密度线性关系模型：,二、速度与密度关系(K-V曲线),-,41,三、流量与密度关系（QK）,根据速度与密度的直线关系及三参数间的基本关系可以得出流量与密度的关系式为：,-,42,综上所述，按格林希尔茨的速度密度模型、流量密度模型、速度流量模型可以看出，Qm、Vm和Km是划分交通是否拥挤的重要特征值。当QQm、KKm、VVm时，则交通属于拥挤；当QQm、KKm、VVm时，则交通属于不拥挤。,交通状态判别三色显示,能反映交通流特性的一些特征变量：(1)Qm极大流量，就是QV曲线上的峰值。(2)Vm临界速度，即流量达到极大时的速度。(3)Vf畅行速度，车流密度趋于零，车辆可以畅行无阻时的平均速度。(4)Km临界密度，即流量达到极大时的密度。(5)Kj阻塞密度，车流密集到车辆无法移动(V=0)时的密度。,-,43,拥挤判别,-,44,-,45,交通状态判别,交通状态红黄绿红：拥挤黄：缓行绿：畅通,-,46,日本：以时速40km/h以下低速行驶或反复停车、启动的车列连续1km以上并持续15分钟以上的交通状态美国：30或更大的5分钟车道占有率对应的交通状态我国：畅通：城市主干路上机动车的平均行程速度不低于30公里小时轻度拥挤：城市主干路上机动车的平均行程速度低于30公里小时，但高于20公里小时拥挤：城市主干路上机动车的平均行程速度低于20公里小时，但高于10公里小时严重拥挤：城市主干路上机动车的平均行程速度低于10公里小时。,红：交通拥挤,-,47,（ACI）,基于交通检测装置的自动判别方法拥挤判别率（IdentificationRate,IR）100%拥挤误判率（FalseIdentificationRate,FIR）0拥挤平均判别时间（MeanTimetoIdentification,MTTI）0,ACI算法能够在拥挤刚刚发生时就发出警报，能够对所有的交通拥挤做出正确判断，且不会将正常交通状态误认为是交通拥挤。,-,48,California算法,双截面算法，基于事件发生时上游检测截面占有率增加和下游检测截面占有率下降这一事实,拥挤路段上下游占有率的差值,拥挤路段上下游占有率的相对差值,拥挤开始时下游占有率的相对差值,-,49,-,50,拥挤判别,-,51,-,52,交通状态判别,交通状态红黄绿红：拥挤黄：缓行绿：畅通,-,53,日本：以时速40km/h以下低速行驶或反复停车、启动的车列连续1km以上并持续15分钟以上的交通状态美国：30或更大的5分钟车道占有率对应的交通状态我国：畅通：城市主干路上机动车的平均行程速度不低于30公里小时轻度拥挤：城市主干路上机动车的平均行程速度低于30公里小时，但高于20公里小时拥挤：城市主干路上机动车的平均行程速度低于20公里小时，但高于10公里小时严重拥挤：城市主干路上机动车的平均行程速度低于10公里小时。,红：交通拥挤,-,54,（ACI）,基于交通检测装置的自动判别方法拥挤判别率（IdentificationRate,IR）100%拥挤误判率（FalseIdentificationRate,FIR）0拥挤平均判别时间（MeanTimetoIdentification,MTTI）0,ACI算法能够在拥挤刚刚发生时就发出警报，能够对所有的交通拥挤做出正确判断，且不会将正常交通状态误认为是交通拥挤。,-,55,California算法,双截面算法，基于事件发生时上游检测截面占有率增加和下游检测截面占有率下降这一事实,拥挤路段上下游占有率的差值,拥挤路段上下游占有率的相对差值,拥挤开始时下游占有率的相对差值,-,56,-,57,ACI算法的基本原理:,通过分析交通检测器数据的变化规律，实现对特定路段交通状态的判别,-,58,交通参数的选择原则,（1）直观性原则（2）便利性原则（3）敏感性原则（4）经济性原则（5）可靠性原则,-,59,（1）直观性原则：易于理解。比如车速，处于拥挤状态中的车速会明显降低，与正常行驶时给人的感觉会明显不一样,-,60,（2）便利性原则：所采用的交通参数应该是常规交通信息采集技术都能够提供的。例如，密度参数虽然能够直观反映拥挤程度，但该参数数据的采集难度很大，因此在ACI算法设计时应该尽可能避免采用这种参数。,-,61,（3）敏感性原则：所采用的交通参数在交通拥挤发生时应该具有明显的变化，以保证ACI算法的性能。比如在交通拥挤发生地点上游，车速会有明显的降低，占有率也会出现明显的升高。,-,62,（4）经济性原则：所采用的交通参数在获取时应该具有很好的经济性，对于感应线圈检测器来说，占有率和流量的经济性要比车速好，因为车速需要双线圈检测器才能得到比较可靠的检测数据。,-,63,（5）可靠性原则：所采用的交通参数的采集技术必须有很好的可靠性，比如恶劣的天气对视频检测会有很大的影响，致使采集到的交通参数的可靠性比较差。因此，基于视频检测器的排队长度参数应该尽量不用。,-,64,交通参数使用情况调查表,交通管理者、交通研究者、交通规划者以及驾驶员,了解目前有关各方评价道路交通状态常用的参数、获取交通状态信息的渠道以及交通状态信息获得的实时性与可靠性,-,65,经典ACI算法使用的交通参数,表示任选一个,在这些经典算法中，占有率的应用最为广泛，速度与交通量次之，密度由于难以检测而应用较少。从该表还可以看出，采用一个交通参数的算法较多，采用两个或多个交通参数的算法较少,-,66,典型的固定型交通检测器的特点比较,-,6