交通工程学复习资料

1、1、交通工程学的定义：是研究交通发生、发展、分布、运行与停驻规律，探讨交通调查、规划、设计、监控、营运、管理、安全的理论、方法以及有关设施、装备、法律和法规，协调道路交通中人、车、路与环境之间的相互关系，使道路交通更加安全、高效、快捷、舒适美观、方便、经济的一门工程技术科学。（交通工程学研究目的：探讨如何安全、迅速舒适经济的完成交通运输任务。）2、5E：工程（engineering）、执法（enforcement）、教育（education）、环境（environment）、能源（energy）。3、交通工程学特点：系统性，综合性，交叉性或复合性，社会性，前瞻性，动态性。4、交通工程学在道路运

2、输管理中的作用：（1）实现公路交通运输的安全、迅速、经济和舒适；（2）公路运输业最基本的固定设施、生产设备公路和车辆，公路运输业的主体力量汽车驾驶员以及包括汽车运输的基本生产活动构成的道路交通流，道路环境及它们之间的关系等，都是交通工程学研究的对象；（3）有利于促进道路运输管理部门综合考虑人车路环境之间的关系，提高管理工作的科学性和有效性；（4）实现交通运政管理中综合配套、统筹规划、合理布局、全面发展秩序良好的运输结构目标。5、人的交通特性主要研究驾驶员的视觉特性、反应特性、酒精对驾驶员的危害性、驾驶员的驾驶适合性，以及疲劳、情绪、意志、注意力等对行车的影响；行人和乘客的交通需求、心理特征和习

3、惯等。6、驾驶员的可靠性取决于三组因素：驾驶员的技术熟练程度、个性与感受交通情报的特性以及在动态交通环境中的应变能力。 7、视力是指分辨两物点之间最小距离的能力，是人的眼睛分辨物体形状、大小的能力。视力有静视力、动视力和夜视力之分。8、（1）暗适应：由明亮处进入暗处，眼睛习惯、视力恢复，称为暗适应。 （2）明适应：由暗处到明亮处，眼睛习惯、视力恢复，称为明适应。 暗适应，时间较长，通常要36min才能基本适应，约3040min才能完全适应。而明适应则可在1min内达到完全适应。 9、视野：人的双眼注视某一目标，注视点两侧可以看到的范围叫视野。（和行车速度有关）10、反应时间的长短取决于驾驶人的

4、素质、个性、年龄、对反应的准备程度以及工作经验。11、引起驾驶员疲劳的原因：（1）驾驶人员生活上的因素；（2）驾驶中的因素：车内环境、车外环境、运行条件。（3）驾驶人员条件：动机、素养、注意力、智力、情绪、成熟性、知识性、条件反射。12、汽车动力性能指标：最高车速Vmax（kmh）、加速度或加速时间（t）、最大爬坡能力imax（）。（一般imax为30（16.5度）左右。）13、汽车行驶方程式：14、汽车在道路上行驶必须满足两个条件：驱动力必须大于各项阻力，即FF。驱动力不能大于轮胎与路面间的附着力，即FFZ。15、汽车的制动距离可用下式计算：式中：V汽车制动开始时的速度，kmh； i道路纵坡

5、度，上坡为正，下坡为负； 轮胎与路面间的附着系数。与路面种类、路面表面状况、轮胎花纹和轮胎气压。车速等因素有关系。16、技术等级分为高速公路、一二三四级公路和等外公路。行政等级分为国道、省道、县道、镇村道路和专用道路。 城市道路分为快速路、主干路、次干路、支路。17、道路线形：指一条道路在平、纵、横三维空间中的几何形状，分为平面线形、纵断线形、横断线形。18、超高：当车辆行驶在弯道路段时，如果路面仍然是向两侧倾斜，弯道外侧的路面向外倾斜，则重力横向分力的方向与离心力方向一致，加大了侧翻与侧滑的危险性。为了利用重力的横向分力抵消离心力的作用，弯道上的路面需整体向内侧倾斜，这就是外侧超高。 19、

6、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。 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。20、21、月变化系数K月：日变化系数K周日：、22、年平均日交通量预算公式如下：AADT=Qij.K月i.K日j 式中：Qij 第i月某天（星期j）的实测交通量； K月i第i月的交通量月变系数； K日j星期j的交通量日变系数。例：某地四月K月4=0.945，K日4= 1.223，实际观测到该地某道路上2000年4月13日（星期四）的交通量为3558辆，试推算该地此道路2000年的年平均日交通量。 解

7、：AADT3558×0.945×l.2234112（辆日） 则，该条道路上2000年的年平均日交通量大约为4100辆左右。23、高峰小时交通量：在城市道路上，交通量时变图一般呈马鞍形，上下午各有一个高峰，在交通量呈现高峰的那个小时，称为高峰小时，高峰小时内的交通量称为高峰小时交通量。高峰小时交通量占全天交通量之比称为高峰小时流量比(以%表示) 。高峰小时系数（PHF）：是指高峰小时交通量与扩大的高峰小时交通量之比。24、方向分布系数Kd= 主要行车方向交通量/双向交通量*100%25、第30位最高小时交通量（30HV）：将一年中测得的8760个小时交通量，从大到小按序排列，

8、排在第30位的那个小时交通量。26、地点车速(spot speed)：车辆通过某一地点时的瞬时车速，因此观测时L取尽可能短，通常以2025m为宜。（用做道路设计、交通管制、交通规划资料。）行驶车速(running speed)：是从行驶某一区间所需时间(不包括停车时间)及其区间距离求得的车速。（用于评价该路段的线形顺适性和通行能力分析，也可用于计算道路使用者的成本效益分析。）运行车速(operating speed)：是指中等技术水平的驾驶员在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下所能保持的安全车速。（用于评价道路通行能力和车辆运行状况。）行程车速(overall speed)：行程车速又称

9、区间车速，是车辆行驶路程与通过该路程所需的总时间(包括停车时间)之比。（用以评价道路的通畅程度，估计行车延误情况。要提高运输效率归根结底是要提高车辆的行程车速。）临界车速(critical speed)：是指道路达到理论通行能力时的车速，对于选择道路等级具有重要作用。设计车速(design speed)：是指在道路交通与气候条件良好的情况下仅受道路物理条件限制时所能保持的最大安全车速。（用作道路线形几何设计的标准。）27、中位车速：也称50%位车速，是指在该路段上在该速度以下行驶的车辆数与在该速度以上行驶的车辆数相等。85%位车速：在该路段行驶的所有车辆中，有85%的车辆行驶速度在此速度以下，

10、只有15%的车辆行驶速度高于此值。常以此速度作为某些路段的限制车速。15%位车速：在该路段行驶的所有车辆中，有15%的车辆行驶速度在此速度以下，有85%的车辆行驶速度高于此值。在高速公路和快速道路上为了行车安全，减少阻塞排队现象，要规定低速限制，因此15%位车速测定是非常重要的。85%位车速与15%车速之差反映了该路段上的车速波动幅度。28、时间平均车速：在单位时间内测得通过道路某断面各车辆的点车速，这些点速度的算术平均值，即为该断面的时间平均车速。（p40）区间平均车速：在某一特定瞬间，行驶于道路某一特定长度内的全部车辆的车速分布的平均值，当观测长度为一定时，其数值为地点车速观测值的调和平均

11、值。 利用下式可用时间平均车速推求区间平均车速：t2时间平均车速观测值的方差。当由区间平均车速推求时间平均车速时，可用下式：s2区间平均车速观测值的方差。29、某一瞬间内单位道路长度上的车辆数目：K= N / L（辆/km）式中，N路段内的车辆数(辆)； L路段长度(km)。30、车头间距：hd (m/veh)：同向行驶的车队中，相邻两辆车车头之间的距离（或间隔）。车头时距：ht(s/veh)：同向行驶的车队中，相邻两辆车车头之间的时间间隔。几个基本关系：hd=1000/K ht=3600/Qhd=(v/3.6) ht例1：在市郊一段长24公里的公路上，在起点断面上6分钟内通过100辆车，车流

12、是均匀连续的，已知车速为20km/h，求hd， ht，K，Q。解：Q= 100/(6/60)=1000 (辆/h) ht=3600/Q=3600/1000=3.6 (s/辆)， hd=(v/3.6)ht=20/3.6*3.6=20 (m/辆) K=1000/ hd=1000/20=50 (辆/km) 例2：在市郊一段长24公里的公路上，在起点断面上6分钟内通过100辆车，车流是均匀连续的，已知车速为20km/h，求hd， ht，K，Q。解：31、（p41）交通流三参数基本关系：Q=vK式中，Q平均流量(辆/h)t v区间平均车速(km/h) K平均密度(辆/km)。v 极大流量Qm是Q-V曲线

13、上的峰值。v 临界速度Vm，即流量达到极大时的速度。v 最佳密度Km（临界密度），即流量达到极大时的密度。v 阻塞密度Kj，车流密集到所有车辆无法移动(V=0)时的密度。v 畅行速度Vf，车流密度趋于零，车辆可以畅行无阻时的平均速v 当QQm，K>Km，v<vm时，交通拥挤v 当QQm，K Km，vvm时，交通不拥挤(1) 速度与密度的关系：(2) 流量与密度的关系：(3) 流量与速度的关系：例1：已知某公路上，畅行速度vf=80km/h，阻塞密度Kj=105辆/km，速度-密度用直线关系式。求：(1) 最大流量Qm；(2) 此时对应的速度vm。解：（1）该路段上期望得到的最大流量

14、为：Qm=1/4 KjVf=1/4*80*105= 2100（vehh） （2）此时所对应的车速是：VmVf/2=1/2*80=40 kmh例2：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，求：该道路的Vf ，Kj ，Q ，Qm 。 解：V=60-3/4 K=60（1- K/80） Vf=60 kmh K=N/L=28/0.4=70（vehkm） V=60-3/4*70=7.5（kmh） Q= KV=7.5*70=525（vehh） Qm=1/4 KjVf=1/4*60*80=1200（vehh） 例3：假定车辆平均长度为6.1m，在阻塞密度时，单车道车辆间的

15、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。解：因为hd1000k阻塞密度值：kj=1000hd10008.05=124辆km，如假定ht1.5s，由于ht3600Q因此，最大通行能力Qm36001.52400辆h。此时的速度VmQmKm24006238.7kmh。 例4：对某路上的交通流进行观测，发现速度与密度的关系是对数关系：V40ln（180K），式中车速单位为：kmh，密度单位为：辆km。试问该路段阻塞密度是多少？车速为何值时交通流量最大？解：车流密度大时，速度一密度的关系用对数关系式V=Vmln（Kj/K）： 将式 V 40In180K式V=Vmln（Kj

16、/K）比较可知该路段阻塞密度Kj= 180辆km；速度 Vm40kmh，通过的交通流量最大为40×180/e。例5：在交通流模型中，假定流速V与密度之间的关系为 ，依据两个边界条件确定系数a，b，并导出速度-流量以及流量-密度之间的关系式。例6：已知某公路上，畅行速度vf=88km/h，阻塞密度Kj=55辆/km，速度-密度用直线关系式。求：(1) 该路段上期望得到的最大流量Qm；(2) 此时对应的速度vm (3) 若限制车流的实际流量不大于最大流量的0.8倍，求速度最低值和密度最高值。例7：在交通流模型中，假设密度与速度的关系为，已知畅行速度vf，阻塞密度为kj，求（1）试依据两个

17、边界条件，确定系数a、b值，（2）导出速度与流量、密度与流量的关系式，（3）该路段上期望得到的最大流量是多少？此时对应的临界车速和最佳密度分别为多少？ 32、交通调查的意义：掌握可以交通量、速度、密度各自的变化规律，通过这种变化规律为未来的交通需求提供相应的道路工程设施及交通管理控制手段。速度调查的目的：（1）搜集交通量资料；（2）了解交通量在时间、空间上的变化和分布规律；（3）为交通规划、道路建设、交通控制与管理、工程经济分析等提供必要的依据。33、交通量调查方法：人工观测法，试验车移动调查法，车辆感应器测定法，仪器自动计策法，摄像法。（1）试验车移动调查法 式中：34、密度调查的方法：出入

18、量法；摄影法或录像法（1）出入量法：通过观测取得中途无出入交通的区段内现有车辆数或行驶时间的方法。（p63）出入流量法示意图在 t 时刻的密度可由下式计算：式中：在t时刻AB区间内的车辆数 从观察开始到t时刻，AB区间内的原始车辆数 在观测开始的t0时刻，AB区间内的原始车辆数 从观测开始的t时刻通过B处的累加交通量（2）摄影法包括地面高处摄影法、航空摄影测量法（是能取得密度准确数值的唯一方法）35、离散型分布（p70）（1）泊松分布：<1>适用条件：车流密度不大，车辆之间相互影响较小，其他外界干扰因素基本上不存在，即车流是随机的。<2>基本公式：式中：Pk在计数间隔t

19、内到达k辆车的概率 单位时间间隔的平均到达率，辆/s t每个计数间隔持续的时间(s) e自然对数的底，取值2.71828<3>递推公式：<4>累计分布：<5>特征：分布的均值M和方差D都等于例1：设60辆车随机分布在4km长的道路上，服从泊松分布，求任意400米路段上有4辆及4辆车以上的概率。解：400m路段上平均到达车辆数为：x=4,即有4辆车的概率：x>4辆车的概率：例2：某交叉口信号周期长为90S，某相位的有效绿灯时间为45S， 在有效绿灯时间内排队车辆以1200辆/h的流量通过交叉口。假设信号交叉口上游车辆到达率为400辆/h，服从泊松分布。求

20、：1、一个周期内到达车辆不超过10辆的概率；2、求到达车辆不致两次排队的周期最大百分率。解：车辆到达率为400pcu/h，所以一个周期内平均到达车辆数：所以一个周期内到达车辆数X不超过10辆车的概率为：由于到达车辆只能在有效绿灯时间内离开，所以一个周期能离开最大车辆数为，如果某周期内到达车辆数x大于15辆，则最后到达的X-15辆车就不能在本周期通过，而要在下个周期通过，以致二次排队，所以，不发生二次排队的概率为：（2）二项分布：<1>适用条件：车辆比较拥挤、自由行驶机会不多的车流。<2>基本公式：若p=t/n（辆车到达的概率），则式中：Pk一在计数间隔t内到达k辆车的概

21、率；一平均到车率(辆/s)； t一每个计数间隔持续的时间(s) n一正整数，观测间隔t内可能到达的最大车辆数。<3>递推公式： <4>累计二项分布：<5>特征：<6>参数估计：例1、以15s间隔观测到达车辆数，得到结果解：例2：一交叉口设置了专供左转的信号相，经研究指出：来车符合二项分布。每一周期内平均到达20辆车，有25%的车辆左转但无右转。求：到达三辆车中有一辆左转的概率。某一周期不使用左转信号相的概率。解：已知：n3x=1P=0.25，代入式中可求出到达三辆车中有一辆左转的概率：已知：n=20，x=0，p=0.2536、连续型分布（p74）

22、(1)负指数分布：<1>适用条件：用于描述有充分超车机会的单列车流和密度不大的多列车流的车头时距分布，它常与计数的泊松分布相对应，若车辆到达符合泊松分布，则车头时距就是负指数分布。<2>基本公式：式中，P(h >t)到达的车头时距h大于t秒的概率。 车流的平均到达率(辆/s)。<3>负指数分布的基本公式可以用泊松分布推导出来。例：对于单向平均流量为360辆/h的车流，求车头时距大于10s的概率。解：车头时距大于10s的概率也就是10s以内无车的概率。由=360/3600=0.1同样，车头时距小于或等于10s的概率为：由上例可见，设车流的单向流量为Q（辆

23、/h），则=Q/3600，于是负指数公式可改写成：负指数分布的均值M和方差D分别为：37、排队系统的3个组成部分：(1) 输入过程：就是指各种类型的"顾客(车辆或行人)"按怎样的规律到达。v D定长输入：顾客等时距到达。v M泊松输入：顾客到达时距符合泊松分布。v Ek爱尔朗输入：顾客到达时距符合爱尔郎分布。(2)排队规则：指到达的顾客按怎样的次序接受服务。v 损失制：旅馆v 等待制：收费站v 混合制：银行(3) 服务方式：指同一时刻多少服务台可接纳顾客，每一顾客服务了多少时间。u D定长分布u M负指数分布 u Ek爱尔朗分布38、M/M/1系统（p76）39、车辆跟驰特

24、性：制约性、延迟性、传递性。40、线性跟驰模型的推导过程：41、流体动力学：p8542、道路通行能力：（1）定义：在一定的道路条件、交通条件、控制条件、环境条件下、道路断面在一定的时间内能够通过的最大车辆数。（2）影响因素：l 道路条件是指公路的几何特征（车道数、车道、路肩、中央带等的宽度，侧向净宽，设计速度及平、纵线形和视距等）。l 交通条件是指交通特征（交通流中的交通组成、交通量、不同车道中的交通量分布、上下行方向的交通量分布）。l 控制条件是指交通控制设施的形式及特定设计和交通规则。l 环境条件指横向干扰程度以及交通秩序。（3）分类：n 基本通行能力：公路的某组成部分在理想的道路、交通、

25、控制和环境条件下，一条车道的一横断面上，不论服务水平如何，1h所能通过标准车辆的最大辆数(pcu) 通常以高速公路上观测到的最大交通量为基准(理想、理论通行能力) n 可能通行能力：公路的某组成部分在实际的道路、交通、控制及环境条件下，一条车道的一横断面上，不论服务水平如何，1h所能通过的车辆的最大辆数(pcu) 是现实条件道路上的最大交通量（实际通行能力） n 设计通行能力：公路的某组成部分在预测的道路、交通、控制及环境条件下，一条车道的一横断面上，在指定的设计服务水平下，1h所能通过的车辆的最大辆数(pcu) 是道路规划、设计的依据（实用通行能力）43、服务水平：描述交通流内的运行条件以及

26、影响驾驶员和乘客感受的一种质量标准。n (美国)六级服务水平A B C D E F 速度高、密度小 速度低、密度大舒适度高 舒适度低n (中国)四级服务水平一级二级三级四级 A B C D E Fn 服务交通量：不同服务水平下要求通过的交通量。服务水平高，服务交通量小，反之亦然。 n 最大服务交通量：每一服务水平有其服务质量的范围，服务水平最差时对应的交通量称为最大服务交通量。 服务水平的划分指标：n 行车速度和运行时间;n 车辆行驶时的自由程度(通畅性);n 交通受阻或受干扰的程度,以及行车延误和每公里停车次数等;n 行车的安全性(事故率和经济损失等); n 行车的舒适性和乘客满意的程度;n

27、 最大密度,每车道每公里范围内车辆的最大密度;n 经济性(行驶费用)44、高速公路基本路段通行能力：n 高速公路基本路段的基本通行能力 2000 2000 1900 1800 设计速度(km/hr) 120 100 80 60n 最大服务交通量 (pcu / hr·lane)：Mservice i = CB · ( V / C )i 最大服务交通量 = 基本通行能力×服务水平n 单向车道的可能通行能力：CD = CB · N · fW · fHW · fPn 单向车道的设计通行能力：CD = CB · ( V /

28、C )i · N · fW · fHW · fP式中：Mservice i最大服务交通量N单向车道数fW车道宽度和侧向净空影响修正系数fHW大型车混行影响修正系数fP驾驶员条件影响修正系数45、交织区（1）定义：是指两股或两股以上交通流运行方向基本相同的车流，先实现合流而后分流的整个运行过程所需的路段。（2）分类：简单交织区和多重交织区两类。（3）交织运行特性：Ø 交织区的车流运行关键在于车辆运行的交织操作，它影响到行驶车速、车头时距以及行车安全。Ø 交织长度和交织断面车道数是交织运行效率的2个主要参数。Ø 随交织流量的增加

29、，交织区的运行效率会下降。（4）设：Qw1<Qw2，则 交织区流量之和为：Q总=Q01+Q02+Qw1+Qw2 交织流量比：VR =(Qw1+Qw2)/Q总 交织比：r= Qw1/Qw2（5）交织区通行能力的计算：式中：:rs 交织区类型修正系数，其中：类交织区rs =0.95，类交织区rs =1.0。rN 交织区内车道数修正系数；rL 交织区长度修正系数。0.128ln(L)+0.181rVR 交织流量比修正系数速度的计算：式中：SW 交织车辆的平均行驶速度 SnW 非交织车辆的平均行驶速度 VR 交通量比值， V 交织区内总流量 N 交织区内车道总数 L 交织区段长度 46、匝道：p

30、10547、平面交叉口的通行能力（1）定义：两条或两条以上的道路在同一平面相交称为平面交叉,两条不同方向的车流通过平交路口时产生车流的转向,交汇与交叉,平交路口可能通过此相交车流的最大交通量就是平面交叉口的通行能力。（2）分类：（1）不加任何交通管制的交叉口；（2）中央设圆形岛的环形交叉口；（3）设置色灯信号交叉口。48、交通规划的定义：广义：交通运输基础设施建设发展规划、交通运输组织管理规划、生产经营规划等。狭义：根据历史和现状的交通供需状况与地区的人口、经济和土地利用之间的相互关系的分析研究，对地区未来不同的人口、土地利用和经济发展情形下，交通运输发展需求的分析和预测，确定未来交通运输设施

31、发展的规模、结构、布局等方案，并对不同的方案进行比选，确定推荐方案，同时提出建设实施方案的一个完整过程。49、OD调查：又称起讫点调查（1）目的：是为了弄清所研究区域内人和货的交通特性，主要包括居民出行调查，流动人口出行调查，机动车出行调查等。（2）术语：境界线规定调查区的边界线。 期望线连接各小区形心的直线，代表了小区间所发生的出行，其宽度通常按小区间出行数比例大小而定。 核查线为检查OD调查数据精度在调查区域内设置的分隔线，一般借用天然的或人工的障碍（河流、铁道等）。（3）方法：（1）家访调查；（2）发表调查；（3）路边询问调查；（4）公交月票调查。50、交通规划预测：（1）交通发生预测：

32、建立分区产生的交通量与分区土地利用、社会经济特征等变量之间的定量关系，推算规划年分区所产生的交通量。预测方法：回归分析法（p139）、聚类分析法。（2）交通分布预测：根据现状OD分布量及各区经济增长、土地开发而形成的交通量增长，来推算未来各区之间的交通分布。预测方法：增长率法、重力模型法重力模型法：从现在的OD表选出一个重力模型，用这个重力模型来推算将来的OD表。重力模型的特点：直观上容易理解；能考虑路网的变化；特定区的现有OD交通量为零时，也能预测；没有人的出行行为；内内交通量无法求出；操作方便。（3）交通方式划分预测：把总的交通量分配给各种交通方式。建立交通方式划分模型的依据是观测到的交通

33、方式划分、居民出行特征和各种交通方式的运营特性。预测方法：转移曲线法、函数模型法（4）交通分配预测：把前面预测的各区之间不同交通方式的交通量分配到具体的道路上。需要考虑如下因素：（1）交通方式（2）行程时间（3）路段上的速度和流量之间的变化关系。原理：用户平衡、系统最优预测方法：<1>全有全无分配法：它是将OD交通需求沿最短径路一次分配到路网上去的方法，也被称为交通需求分配。顾名思义，全有（all）指将OD交通需求一次性地全部分配到最短径路上。全无（nothing）指对最短径路以外的径路不分配交通需求量。<2>容量限制分配法：容量限制分配是一种动态的交通分配方法，它考虑了路权（两交叉口间的出行时间）与交通负荷之间的关系，即考虑了交叉口、路段的通行能力限制，比较符合实际情况。容量限制分配有：1）容量限制增量加载分配；2）容量限制迭代平衡分配&