交通工程总论教学课件PPT行车速度特性PPT

1、交通工程总论 07土建1班2.3 2.3 行车速度特性行车速度特性一、基本定义一、基本定义二、行车速度的统计分布特性二、行车速度的统计分布特性三、时间平均车速和空间平均车速三、时间平均车速和空间平均车速四、影响车速变化的主要因素四、影响车速变化的主要因素1 1、地点车速、地点车速(spot speed)(spot speed)：车辆通过某一地点时的瞬时车速。车辆通过某一地点时的瞬时车速。 2 2、行驶车速、行驶车速(running speed)(running speed)：行驶路程与行驶时间之比（不包括停车时间）。行驶路程与行驶时间之比（不包括停车时间）。 3 3、运行车速、运行车速指中等技

2、术水平的驾驶人在良好的气候条件、实际指中等技术水平的驾驶人在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下所能保持的安全车速。道路状况和交通条件下所能保持的安全车速。3 3、行程车速、行程车速(overall speed)(overall speed)（区间车速）（区间车速）行驶路程与所需的总时间之比（包括停车时间）。行驶路程与所需的总时间之比（包括停车时间）。4 4、 临界车速临界车速(critical speed)(critical speed)：通行能力达到最大时的车速。通行能力达到最大时的车速。 5 5、设计车速、设计车速(design speed)(design speed)：最大安全车速

3、。最大安全车速。二、行车速度的统计分布特性二、行车速度的统计分布特性 50位或中位车速位或中位车速 正态分布下等于平均车速正态分布下等于平均车速85%位车速位车速 作为道路的下限速度作为道路的下限速度15%位车速 作为道路的上限速度作为道路的上限速度车速分布的标准偏差s与85%位车速和15%车速之差存在着下列近似关系)/2.0715%-(85%位车速位车速s速度范围速度范围（km/h）中位速度中位速度（km/h）观测车辆数及频率观测车辆数及频率累计观测车数及累计频累计观测车数及累计频率率次数次数频率（频率（%）次数次数频率（频率（%）53.5-56.55521.021.056.5-59.558

4、84.0105.059.5-62.561189.02814.062.5-65.5644221.07035.065.5-68.5674824.011859.068.5-71.5704020.015879.071.5-74.5732412.018291.074.5-77.576115.519396.5统计表格统计表格三、三、 时间平均车速与区间平均车速时间平均车速与区间平均车速1. 1. 时间平均车速时间平均车速（timetimemean speedmean speed）各车辆经过某段面的地点车速的平均值：各车辆经过某段面的地点车速的平均值：式中：式中：v vi i第第i i辆车的地点车速辆车的地

5、点车速(km/h)(km/h) n n单位时间内观测到车辆总数单位时间内观测到车辆总数( (辆辆) ) niitvnv11在某瞬间，某区间内全部车辆的车速分布平均值，也在某瞬间，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。就是地点车速的调和平均值。1=1=111=niiniistnsvnv2. 2. 区间平均车速区间平均车速（spacemeanspeed）式中：式中：s s路段长度路段长度(m)(m)； t ti i第第i i辆车的时间辆车的时间(s)(s)； n n车辆行驶于路段长度车辆行驶于路段长度s s的次数；的次数； v vi i第第i i辆车行驶速度辆车行驶速度(m

6、/s)(m/s)。 例例1 1：设有三辆汽车，分别以：设有三辆汽车，分别以2020、4040、60km/h60km/h的速度，的速度，通过路程长度位通过路程长度位10km10km的路段，试求时间平均车速和的路段，试求时间平均车速和区间平均车速。区间平均车速。解：时间平均车速解：时间平均车速)/(40)604020(3111hkmvnvniit)/(7 .32)601401201(*3111111hkmvnvniis区间平均车速区间平均车速时间平均车速时间平均车速 空间平均车速空间平均车速时间平均车速时间平均车速 区间平均车速：区间平均车速：时间平均车速时间平均车速 区间平均车速：区间平均车速：

7、 tttsvvv2ssstvvv2+=时间平均车速与空间平均车速的关系时间平均车速与空间平均车速的关系2.4 2.4 交通流的基本特交通流的基本特性及其相互关系性及其相互关系一、交通流三参数基本关系一、交通流三参数基本关系v1 1、交通密度的定义、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： lnksvqkv交通流三参数之间的基本关系式为： 式中：q 流量（辆/h）； v 速度（区间平均速度）（km/h）； k 密度（辆/km）。k

8、vq ？思考：交通密度的定义是什么？有何表示？有何用途？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当某段时间道路某段面的交通量为0 0时，却有两种可能：时，却有两种可能：道路上没有车辆行驶；道路上没有车辆行驶；道路上有车辆，车速为道路上有车辆，车速为0 0，交通阻塞；，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，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。提出交通密度的概念。交通量由交通量由0 0逐

9、渐增大，接近或达到道路通行能力时的逐渐增大，接近或达到道路通行能力时的交通密度称为交通密度称为临界密度临界密度；临界密度反映交通流量最大时的密度，又称临界密度反映交通流量最大时的密度，又称最佳车最佳车流密度；流密度；当密度继续增大，达到导致所有车辆无法通行时，当密度继续增大，达到导致所有车辆无法通行时，速度趋近于速度趋近于0 0，交通流量也趋近于，交通流量也趋近于0 0，此时的密度称，此时的密度称为为阻塞密度。阻塞密度。v流量、密度、速度三者之间的关系见下图：能反映交通流特性的一些特征变量：能反映交通流特性的一些特征变量：(1) qm极大流量，就是就是qqv v曲线上的峰值。曲线上的峰值。 (

10、2) vm临界速度，即流量达到极大时的速度。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。 (4) km临界密度，即流量达到极大时的密度。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车流密集到车辆无法移动(v=0)(v=0)时的密度。时的密度。 交通流三参数基本关系交通流三参数基本关系 在日常生活和交通管理的实践中，会发现以下现在日常生活和交通管理的实践中，会发现以下现象：象： 当道路上车辆增多，车流密度由小变大时，驾驶当道路上车辆增多，车流密度由小变大时，驾驶员被迫降低车速，单

11、位时间通过道路某一点的车辆数员被迫降低车速，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。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，间的函数关系式，叫做交通流基本参数模型。叫做交通流基本参数模型。二、速度与密度的关系二、速度与密度的关系v1933193

12、3年，格林希尔茨（年，格林希尔茨（ green shields green shields ）提）提出了速度出了速度密度线性关系模型，且模型与密度线性关系模型，且模型与实测数据有良好的吻合性。实测数据有良好的吻合性。 k=0 v=vf k=kjv=0 k=kmv=vm qqmax)1(jfkkvv v19591959年，格林柏（年，格林柏（greenberggreenberg）提出了用于密）提出了用于密度很大时对数模型：度很大时对数模型：)ln(kkvvjm 格林柏模型格林柏模型的适用范围的适用范围v19611961年安德伍德（年安德伍德（underwoodunderwood）提出了用于）提出

13、了用于密度很小时的指数模型：密度很小时的指数模型：安德伍德模型安德伍德模型的适用范围的适用范围mkkfevv 三、流量与密度的关系三、流量与密度的关系v交通流的流量交通流的流量- -密度关系是交通流的基本关系，密度关系是交通流的基本关系，根据格林希尔茨公式及三参数的基本关系式根据格林希尔茨公式及三参数的基本关系式可得：可得： )()1(2jfjfkkkvkkkvq v上式对q 求导，并令：4202maxjfjjffkvqqkkkkvvdkdq 最最大大。时时，可可求求出出当当：四、流量与速度的关系四、流量与速度的关系v交通流的流量交通流的流量- -速度关系速度关系 是交通流的基本关系，是交通流的基本关系， 根据格林希尔茨公式及根据格林希尔茨公式及 三参数的基本关系式可三参数的基本关系式可 得到：得到：)1(fjvvvkq 结论结论v综上所述，按格林希尔茨的速度综上所述，按格林希尔茨的速度- -密度模型、密度模型、流量流量- -密