交通工程-交通流三参数之间的关系06

1、交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 2、停车场布局原则、停车场布局原则交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 连续流和间断流连续流和间断流(1) 流量流量-速度速度-密度密度之间的关系之间的关系(Q-V-K关系关系) (2) 速度速度-密度之间的关系密度之间的关系(V-K关系关系)(3) 流量流量-密度之间的关系密度之间的关系(Q-K关系关系) (4) 流量流量-速度之间的关系速度之间的关系(Q-V关系关系)(5) 2、停车场布局原则、停车场布局原则 2、交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 (1) (1) 连续流和间断流连续流和间断流: 按照交通设施对交通流的影响交通

2、流按照交通设施对交通流的影响交通流 可分为连续流和间断流。可分为连续流和间断流。 连续流和间断流连续流和间断流 交通流类型交通流类型设施类型设施类型描述参数描述参数 连续流连续流 Uninterrupted Traffic Flow 高速公路、城市快速路、高速公路、城市快速路、 多车道公路多车道公路 Q、V、K 间断流间断流 Interrupted Traffic Flow 交叉口、公共交通、交叉口、公共交通、 行人、自行车行人、自行车 延误、饱和流率、延误、饱和流率、 损失时间损失时间 vL路段上的车流密度：路段上的车流密度：K=N/L； vN号车通过号车通过L路段时间：路段时间：t=L/v

3、； vN号车通过号车通过A断面时的交通量：断面时的交通量：Q=N/t Q=Kv 2、停车场布局原则、停车场布局原则 2、交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 (1) (2) 流量流量-速度速度-密度之间的关系密度之间的关系: Q-V-K之间的关系又称为交之间的关系又称为交 通流三参数之间的基本关系。通流三参数之间的基本关系。 Q=V*K Q：平均流量：平均流量(pcu/h) V：平均车速：平均车速(km/h)；K：平均车流密度：平均车流密度(pcu/km) Q-K-V之间的之间的 基本关系式基本关系式 Q Q、V V、K K关系关系 三个参数之间的关系式为三个参数之间的关系式为 适合于

4、所有稳定的交通流 KVQ s 最大流量 Qm 临界速度（critical density）vm 临界密度（critical density）Km 阻塞密度（jam density）Kj 自由流速度（free-flow speed）Vf 2、停车场布局原则、停车场布局原则 2、交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 (1) 反映交通反映交通 流特性的流特性的 特征变量特征变量 (5)畅行速畅行速 度度Vf (4)阻塞密阻塞密 度度Kj (3)最佳密最佳密 度度Km (2) 临界速临界速 度度Vm (1) 极大流极大流 量量Qm QV曲线上的峰值。曲线上的峰值。 流量达到极大时的速度。流量达

5、到极大时的速度。 流量达到极大时的密度。流量达到极大时的密度。 车流密集到车辆无法移车流密集到车辆无法移 动时的密度。动时的密度。 车流密度趋于零，车辆可以车流密度趋于零，车辆可以 畅行无阻时的平均速度。畅行无阻时的平均速度。 v一、直线关系一、直线关系 V=a-bK a，b为待定常数；为待定常数； #K=0，V=Vf， a=Vf V=0，K=Kj， b=Vf/Kj (a)格林希尔治格林希尔治(Green Shields)模型模型(线性模型线性模型)(1933年年) 模型适用于交通流密度适中时，模型适用于交通流密度适中时， 当密度很大或很小时偏差大。当密度很大或很小时偏差大。 该模型形式简单，

6、一直被广泛采该模型形式简单，一直被广泛采 用。用。 2、停车场布局原则、停车场布局原则交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 (1) (3) 速度速度-密度之间的关系密度之间的关系 (a)格林希尔治格林希尔治(Green Shields)模型模型(线性模型线性模型)(1933年年) (1) f j K VV K 2、停车场布局原则、停车场布局原则交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 (1) (3) 速度速度-密度之间的关系密度之间的关系 (a)格林希尔治格林希尔治(Green Shields)模型模型(线性模型线性模型)(1933年年) 速度速度密度线性关系模型与实测结果对比密度

7、线性关系模型与实测结果对比 南京市：龙蟠南路路段南京市：龙蟠南路路段 2、停车场布局原则、停车场布局原则 (1) (3) 速度速度-密度之间的关系密度之间的关系 (b) Greenberg（对数）模型（对数）模型 适用于交通流密度很大时适用于交通流密度很大时 ln j m K VV K 2、停车场布局原则、停车场布局原则 (1) (3) 速度速度-密度之间的关系密度之间的关系 (c) Underwood（指数）模型（指数）模型 适用于交通流密度很小时适用于交通流密度很小时 m j K K f evv1 2、停车场布局原则、停车场布局原则交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 (1) (4

8、) 流量流量-密度之间的关系密度之间的关系 (1) f j K VV K QKV 2 () f j K QVK K 2、停车场布局原则、停车场布局原则 2、交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 (1) (4) 流量流量-密度之间的关系密度之间的关系 20 30 40 50 60 70 0200400600800 0 200 400 600 800 0102030 k(pcu /km /lane ) q (pcu/h /lane) 2min Underwood 2min Greenberg 5min Underwood 5min Greenberg 15min Underwood 流量流

9、量密度关系模型与实测结果对比密度关系模型与实测结果对比 南京市：龙蟠南路路段南京市：龙蟠南路路段 2、停车场布局原则、停车场布局原则 2、交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 (1) (5) 流量流量-速度之间的关系速度之间的关系 (1) f j K VV K (1) j f V KK V QKV 2 () j f V QK V V 2、停车场布局原则、停车场布局原则 2、交通流三参数之间的关系交通流三参数之间的关系 (1) (5) 流量流量-速度之间的关系速度之间的关系 20 30 40 50 60 70 0200400600800 q(pcu/h/lane) v(km /h ) 2

10、min Underwood 2min Greenberg 5min Underwood 5min Greenberg 15min Underwood 流量流量速度关系模型与实测结果对比速度关系模型与实测结果对比 南京市：龙蟠南路路段南京市：龙蟠南路路段 3、交通量三参数之间关系的应用、交通量三参数之间关系的应用 流量流量-密度关系曲线密度关系曲线 v例题：例题： v1用电子秒表在高峰小时内于路段 （L=AB=200m）两端断面A和B同步连续观 测跟踪车队每辆车的到达时间tA和tB记录如下 表：试确定车队的参数Q、K、V？ v（1）统计各辆车的时间：）统计各辆车的时间： v 1 2 3 4 5

11、6 7 8 9 10 11 v 20.4 20.6 19.7 19.6 20.1 19.7 20.6 20.4 20.6 20.4 16.2 v区间平均车速区间平均车速v=L*n/t1+t2+。+t11 =10.10m/s =36.36km/h。 vK=N/L=11/200=55辆辆/km； vQ=KV=55*36.36=2000辆辆/h。 v2、已知某公路上畅行速度Vf=80 km/h，阻 塞密度Kj =105vehkm，速度-密度符合直 线关系式。 v求：（1）在该路段上期望得到的最大流量？ v （2）此时所对应的车速是多少？ v解：（1）该路段上期望得到的最大流量为： v Qm=1/4

12、KjVf=1/4*80*105= 2100（vehh） v （2）此时所对应的车速是： v VmVf/2=1/2*80=40 kmh v3、 在长400m的道路上行驶28辆车，速度-密 度为直线关系，V=60-3/4 K， v求：该道路的Vf ，Kj ，Q ，Qm 。 v解：V=60-3/4 K=60（1- K/80） v Vf=60 kmh v K=N/L=28/0.4=70（vehkm） v V=60-3/4*70=7.5（kmh） v Q= KV=7.5*70=525（vehh） v Qm=1/4 KjVf=1/4*60*80=1200（veh h） v4、假定车辆平均长度为6.lm，在

13、阻塞密度时， 单车道车辆间的平均距离为1.95m，因此车头间 距h8.05m，试说明流量与密度的关系。 v解：因为hd1000k v 阻塞密度值：kj=1000hd1000 8.05=124辆km，如假定ht1.5s，由于 v ht3600Q v因此，最大通行能力Qm36001.52400辆 h。此时的速度VmQmKm240062 38.7kmh。 v5、在道路上有一拥挤车流，车流跟随行驶、在道路上有一拥挤车流，车流跟随行驶 无法超车，其无法超车，其VK关系符合对数模型关系符合对数模型 V=40ln82/K。 v试计算该道路的最大流量。试计算该道路的最大流量。 v解：对照车速解：对照车速-密度

14、的对数模型，可得：密度的对数模型，可得： vVm=40km/h；则；则Vf=80km/h； vKj=82辆辆/km； v则则Qm=1/4Vf*Kj=1640辆辆/h。 3、交通量三参数之间关系的应用、交通量三参数之间关系的应用 流量流量-密度关系曲线密度关系曲线 拥挤收费拥挤收费交通需求管理策略交通需求管理策略 交通量三参数之间关系的应用交通量三参数之间关系的应用 通过对驶入城市中心区的车辆征收额外的通过对驶入城市中心区的车辆征收额外的 通行费达到调节中心区交通流的目的，从通行费达到调节中心区交通流的目的，从 而使城市中心区的交通流运行在最佳状态。而使城市中心区的交通流运行在最佳状态。 拥挤收

15、费拥挤收费 城市中心区、城市快速路、高速公路城市中心区、城市快速路、高速公路拥挤收费类型拥挤收费类型 3、交通量三参数之间关系的应用、交通量三参数之间关系的应用 伦敦拥挤收费区域示意图（伦敦拥挤收费区域示意图（2003年以来）年以来） 实施效果：实施效果： 收费区域交收费区域交 通量降低了通量降低了 18%； 平均延误降平均延误降 低了低了30%； 车速提高了车速提高了 17km/h； 公交利用率公交利用率 提高提高38%。 3、交通量三参数之间关系的应用、交通量三参数之间关系的应用 斯德哥尔摩拥挤斯德哥尔摩拥挤收费区域示意图（收费区域示意图（2007年以来）年以来） 实施效果：实施效果： 收

16、费区域交收费区域交 通量减少了通量减少了 22%； 交通事故降交通事故降 低低510%； 公交利用率公交利用率 大幅提高，大幅提高， 增减了增减了16条条 公交线路和公交线路和 200多辆公交多辆公交 车。车。 3、交通量三参数之间关系的应用、交通量三参数之间关系的应用 拥挤区域、拥挤收费时段、拥挤收费拥挤区域、拥挤收费时段、拥挤收费 费率、收费方式等。费率、收费方式等。 拥挤收费需解拥挤收费需解 决的关键问题决的关键问题 新加新加 坡电坡电 子拥子拥 挤收挤收 费区费区 域入域入 口图口图 v 新加坡交通拥挤收费典型成功案例新加坡交通拥挤收费典型成功案例 v 发展历史发展历史 v 新加坡为最

17、早实施道路拥挤收费的国家，其发展历程新加坡为最早实施道路拥挤收费的国家，其发展历程 经历了从最初的区域通行证方案到如今的实时动态电子收经历了从最初的区域通行证方案到如今的实时动态电子收 费系统费系统2个阶段。个阶段。 v 1975年，新加坡开始在725公顷的城市中心商业区尝试 实行区域通行证系统(ALS)，主要在早晚高峰期针对成员 不足4人的车辆实施收费，出入该区域的上述车辆需要出 示纸质凭证。该系统于1989年将收费对象扩大到包含小 汽车、出租车、货运卡车、公共汽车和摩托车； v 1994年又将收费的时段扩展至全天。经过20多年的运行， 区域通行证方案被证明是控制高峰期拥挤的有效手段：早 高

18、峰期进入控制区的机动车辆从74 000 辆/日下降到41 500辆/日；提高行驶速度20；出行中乘坐公共交通的 比例从33%增加到69%；并增加了财政收人。 v1995年，新加坡在其东海岸公园大道实施道路收 费系统(RPS)。 由于电子信息技术的长足进步，新加坡从1998年 5月开始实施动态电子收费系统(ERP)。与区域通 行证方案相比，ERP更公平、方便、可靠。 v1998年8月，新加坡政府将ERP扩充到整个中心 商业区、高速公路和交通拥挤的区域。新加坡拥 挤收费的目的非常单一，就是为了控制交通拥挤 现象，同时辅以高达130%的小汽车牌照税进一 步限制小汽车的保有，削弱了拥挤收费政策的负 面

19、影响，增强了拥挤收费实施的效果。 v 技术手段技术手段 v 早期的ALS和RPS均采取出入收费区域出示纸质凭证的 方式运行。 v 如今的电子收费系统主要由中央控制中心、电子收费道口 检测和控制器和车载读卡器(IVU)构成。经过前期的宣传 和测试，目前已经在将近70 万辆车上安装了车载读卡器， 它是一种集现金储值和感应为一体的设备。 v 在工作日的上午8点到晚上7点间，当车辆通过电子收费道 口时，道口感应器和车牌识别(OCR)摄像机将车辆信息数 据传送至中央控制中心，经过处理与银行结算系统联网扣 除本次通行费。如遇储值卡金额不足或者无车载读卡器等 逃费行为，会通过车牌识别系统获取相关车辆信息并发

20、出 催缴通知单并加收5欧元管理费，逾期不缴纳者更会处以 35欧元的加罚。 v收费水平和收益分析收费水平和收益分析 v 新加坡的电子收费系统(ERP)是一种单次分级 动态收费系统。每次车辆通过收费道口都会实施 一次收费行为，并且这种收费会根据不同车型和 不同的收费时段采取不同的收费额度，收费范围 介于0.251.2欧元之间。新加坡现在并不特别 鼓励公共交通的发展，对于公交车实施3倍费率的 收费以体现其对于道路资源的较大占用。 v 目前新加坡电子收费系统的年收入超过4000 万欧元，系统运行成本消耗为800万欧元左右。 尚未见到有关新加坡电子收费系统较为全面的经 济评价报告，无法对其总体经济收益和

21、所筹资金 的使用情况做出阐述，但从减少交通拥挤的层面 上说新加坡案例无疑是成功的典范、技术的楷模。 v实施效果和今后展望实施效果和今后展望 v 从ERP 的以来，收费区域的交通量下降了 10%15%，车速提高了将近30%。收费费率 已经根据各条道路监控到的实际数据和目标数据 的比对做出了 降低收费的调整，这种调整今后还将继续下去。 尽管下调了费率，并没有引起交通量的明显回升。 未来新加坡有意继续扩大收费区域至全岛范围， 引入更加先进的全球定位系统(GPS)并结合地理 信息系统(GIS)，以更好地将拥挤收费水平和实 时的路网交通状况联系起来，实施更为灵活、实 时和公正有效的动态收费。 作业？作业？ v1 1、已知某公路畅行速度为