交通工程学第2章1 ppt课件

1、1第二章第二章 交通特性分析交通特性分析2第一节交通要素特性3一、驾驶员的交通特性一、驾驶员的交通特性 人是道路交通系统中特殊的要素，其他要素都人是道路交通系统中特殊的要素，其他要素都是围绕是围绕“人进展设计和运作的，因此，人进展设计和运作的，因此，“以人为本以人为本是交通工程的一个重要原那么。道路交通系统中是交通工程的一个重要原那么。道路交通系统中 “人人包括车辆机动车和非机动车驾驶员、乘客和行包括车辆机动车和非机动车驾驶员、乘客和行人。其中主要的研讨对象是机动车驾驶员的特性。人。其中主要的研讨对象是机动车驾驶员的特性。4驾驶员的信息处置过程驾驶员的信息处置过程一、驾驶员的交通特性一、驾驶员

2、的交通特性 时间 信息感知分析 判断时间（0.4s） 动作时间 制动器 作用时间 制动持续 时间 停车距离 减 速 度 危险信息出现 脚从 油门踏板开始移动 脚 移动至制动踏板 制动力最大 车辆停止 制动反应时间 5驾驶员的生理、心思特性驾驶员的生理、心思特性驾驶员的视觉特性驾驶员的视觉特性 视力、视野、色感视力、视野、色感驾驶员的反响特性驾驶员的反响特性 反响特性反响特性 制动反响时间制动反响时间 停车间隔停车间隔一、驾驶员的交通特性一、驾驶员的交通特性6二、汽车的交通特性二、汽车的交通特性l车辆的设计外廓尺寸车辆的设计外廓尺寸l 车辆尺寸与道路设计、交通工程有亲密关系。车辆尺寸与道路设计、

3、交通工程有亲密关系。在我国在我国JTGB01-2019和和CJJ37-1990中都规定了中都规定了机动车辆外廓尺寸界限。机动车辆外廓尺寸界限。l动力性能动力性能l 最高车速最高车速 加速度加速时间加速度加速时间 最大爬坡才最大爬坡才干干l 制动性能制动性能l 制动间隔制动间隔 制动性能稳定性制动性能稳定性 方向稳定性方向稳定性7三、道路交通特性三、道路交通特性l路网密度与间距路网密度与间距l选取应遵照的原那么：与不同等级道路的功选取应遵照的原那么：与不同等级道路的功能、要求相匹配；与城市不同区域的性质、人能、要求相匹配；与城市不同区域的性质、人口密度等匹配。口密度等匹配。l计算公式：计算公式：

4、l 公路网的合理密度：公路网的合理密度：l l 道路网间距：道路网间距： AFdQrnii10vvvbavtLss/16 . 3/112 . 78l道路构造道路构造l道道路形道道路形l道路网规划道路网规划l 典型公路网规划：三角形、并列形、放射形、典型公路网规划：三角形、并列形、放射形、树叉形；树叉形；l 典型城市道路网规划：棋盘形、带形、放射形典型城市道路网规划：棋盘形、带形、放射形、放射环形。、放射环形。三、道路交通特性三、道路交通特性9第二节交通量特性10一、交通量的定义一、交通量的定义 交通量是指在选定时间段内交通量是指在选定时间段内, 经过道路某一地经过道路某一地点、某一断面或某一条

5、车道的交通实体数。按交通点、某一断面或某一条车道的交通实体数。按交通类型分类型分, 有机动车交通量、非机动车交通量和行人有机动车交通量、非机动车交通量和行人交通量交通量,普通不加阐明那么指机动车交通量，且指来普通不加阐明那么指机动车交通量，且指来往往两个方向的车辆数。两个方向的车辆数。 11一、交通量的定义一、交通量的定义l交通量时辰在变化，在表达方式上通常取某一时交通量时辰在变化，在表达方式上通常取某一时间段内的平均值作为该时间段的代表交通量。假间段内的平均值作为该时间段的代表交通量。假设以辆设以辆/d为单位，平均交通量表达式为为单位，平均交通量表达式为:l按平均值所取的时间段的长度计按平均

6、值所取的时间段的长度计,常用的平均交通常用的平均交通量有量有:l 年平均日交通量年平均日交通量AADT；l 月平均日交通量月平均日交通量MADT；l 周平均日交通量周平均日交通量WADT。 niiQn11平均交通量平均交通量12一、交通量的定义一、交通量的定义 年平均日交通量年平均日交通量AADT： 月平均日交通量月平均日交通量MADT： k：为当月的天数。：为当月的天数。 周平均日交通量周平均日交通量WADT： 366153616361:3651iiiiQAADTQAADT或或闰闰年年 kiiQkMADT11 7171iiQWADT13二、交通量的时间分布二、交通量的时间分布l 月变化 ：一

7、年内各月交通量的变化称为月变化。年平均日交通量与月平均日交通量之比,称为交通量的月变化系数(或称月不平衡系数，月换算系数)，以K月表示 。MADTAADTK 月月14二、交通量的时间分布二、交通量的时间分布l周变化：交通量的周变化是指一周内各天的交通周变化：交通量的周变化是指一周内各天的交通量变化，因此，也称周日变化。量变化，因此，也称周日变化。l周变系数定义为：年平均日交通量除以某周日的周变系数定义为：年平均日交通量除以某周日的平均交通量。平均交通量。l某周日的平均日交通量等于全年一切该周日的交某周日的平均日交通量等于全年一切该周日的交通量除以全年该周日的总天数。通量除以全年该周日的总天数。

8、某周日平均交通量某周日平均交通量年平均日交通量年平均日交通量周日周日 K15二、交通量的时间分布二、交通量的时间分布l 时变化：一天24小时中，每个小时的交通量亦在不断变化。l一天24小时中，流量最大的那个小时的交通量称为顶峰小时交通量。l 顶峰小时系数：就是顶峰小时交通量与顶峰小时内某一时段的交通量扩展为顶峰小时的交通量之比。l 普通 t=5min或t=6min或 t=10min，最常用t=15minttPHFt60 时时段段的的交交通通量量）（高高峰峰小小时时内内高高峰峰小小时时交交通通量量16二、交通量的时间分布二、交通量的时间分布 如：如： t=15min t=10min 城市中短时间

9、的顶峰交通量呵斥交通阻塞。城市中短时间的顶峰交通量呵斥交通阻塞。交交通通量量）（高高峰峰小小时时中中高高峰峰高高峰峰小小时时交交通通量量min15415 PFH交交通通量量）（高高峰峰小小时时中中高高峰峰高高峰峰小小时时交交通通量量min10610 PFH17三、交通量的空间分布三、交通量的空间分布l主要包括：主要包括：l交通量的城乡分布交通量的城乡分布l交通量的路段分布交通量的路段分布l交通量的方向分布交通量的方向分布l交通量在车道上的分布交通量在车道上的分布18四、设计小时交通量四、设计小时交通量l含义及作用：含义及作用：l 交通量具有随时间变化和出现顶峰小时的特点交通量具有随时间变化和出

10、现顶峰小时的特点，因此，在进展道路设备规划设计时，必需思索，因此，在进展道路设备规划设计时，必需思索这个特点。工程上为了保证道路在规划期内满足这个特点。工程上为了保证道路在规划期内满足绝大多数小时车流能顺利经过，不呵斥严重阻塞绝大多数小时车流能顺利经过，不呵斥严重阻塞，同时防止建成后车流量很低，投资效益不高，同时防止建成后车流量很低，投资效益不高，规定必需选择适当的小时交通量作为设计小时交规定必需选择适当的小时交通量作为设计小时交通量。通量。l根据美国的研讨、以为第根据美国的研讨、以为第30位最高小时交通量作位最高小时交通量作为设计小时交通量是最适宜的。为设计小时交通量是最适宜的。19四、设计

11、小时交通量四、设计小时交通量l第第30位最高小时交通量位最高小时交通量l所谓第所谓第30位最高小时交通量就是将一年中测得的位最高小时交通量就是将一年中测得的8700个小时交通量，从大到小按序陈列，排在第个小时交通量，从大到小按序陈列，排在第30位的那个小时交通量。位的那个小时交通量。 l研讨阐明，第研讨阐明，第30位小时交通量与年平均日交通量位小时交通量与年平均日交通量AADT之比的之比的K值非常稳定。值非常稳定。l据国外观测，按道路类别及所在地域不同据国外观测，按道路类别及所在地域不同K值分值分布在布在12%18%范围内。范围内。 20四、设计小时交通量四、设计小时交通量l设计小时交通量的计

12、算不思索方向不平衡性l l式中：DHV设计小时交通量辆/h； l K 设计小时交通量系数%；l N 车道数; l C单 每一车道设计通行才干辆/h；l AADT 规划年的年平均日交通量l 辆/d； l W 路幅宽度m； l W1 一条车道宽度m。nWWCDHVnkAADTDHV 1单单21四、设计小时交通量四、设计小时交通量l 设计小时交通量的计算思索方向不平衡性设计小时交通量的计算思索方向不平衡性l式中：式中：DDHV单向设计小时交通量；单向设计小时交通量；l K 设计小时交通量系数设计小时交通量系数%； l KD 方向不均匀系数方向不均匀系数%D K KAADTDDHV 22第三节 速度特

13、性23一、根本定义一、根本定义l 地点车速：这是车辆经过某一地点时的瞬时车地点车速：这是车辆经过某一地点时的瞬时车速，因此观测时速，因此观测时L取尽能够短，通常以取尽能够短，通常以2025m为为宜，用做道路设计、交通控制、交通规划资料。宜，用做道路设计、交通控制、交通规划资料。l 行驶车速：这是从行驶某一区间所需时间不行驶车速：这是从行驶某一区间所需时间不包括停车时间及其区间间隔求得的车速，用于包括停车时间及其区间间隔求得的车速，用于评价该路段的线形顺适性和通行才干分析，也可评价该路段的线形顺适性和通行才干分析，也可用于计算道路运用者的本钱效益分析。用于计算道路运用者的本钱效益分析。l 运转车

14、速：是指中等技术程度的驾驶员在良好运转车速：是指中等技术程度的驾驶员在良好的气候条件、实践道路情况和交通条件下所能坚的气候条件、实践道路情况和交通条件下所能坚持的平安车速：用于评价道路通行才干和车辆运持的平安车速：用于评价道路通行才干和车辆运转情况。转情况。24一、根本定义一、根本定义l 行程车速：行程车速又称区间车速，是车辆行行程车速：行程车速又称区间车速，是车辆行驶路程与经过该路程所需的总时间包括停车时驶路程与经过该路程所需的总时间包括停车时间之比。行程车速是一项综合性目的，用以评间之比。行程车速是一项综合性目的，用以评价道路的通畅程度，估计行车延误情况。要提高价道路的通畅程度，估计行车延

15、误情况。要提高运输效率必需提高车辆的行程车速。运输效率必需提高车辆的行程车速。l 临界车速：这是指道路到达实际通行才干时的临界车速：这是指道路到达实际通行才干时的车速，对于选择道路等级具有重要作用。车速，对于选择道路等级具有重要作用。l 设计车速：是指在道路交通与气候条件良好的设计车速：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坚持的最大情况下仅受道路物理条件限制时所能坚持的最大平安车速，用作道道路形几何设计的规范。平安车速，用作道道路形几何设计的规范。25二、行车速度的统计分布特性二、行车速度的统计分布特性常用以下特征车速表示车速的统计分布特性：常用以下特征车速表示车速的

16、统计分布特性：中位车速：也称中位车速：也称50%位车速，是指在该路段上在该位车速，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。辆数相等。85%位车速：在该路段行驶一切车辆中，有位车速：在该路段行驶一切车辆中，有85%的的车辆行驶速度在此速度以下，只需车辆行驶速度在此速度以下，只需15%的车辆行的车辆行驶速度高于此值。驶速度高于此值。15%位车速：意义与前亦同。位车速：意义与前亦同。车速分布的规范偏向车速分布的规范偏向S与与85%位车速和位车速和15%车速之车速之差存在着以下近似关系差存在着以下近似关系: )/2.0715%-(

17、85%位位车车速速位位车车速速 S26三、时间平均车速与区间平均车速三、时间平均车速与区间平均车速l时间平均车速：在单位时间内测得经过道路某断时间平均车速：在单位时间内测得经过道路某断面各车辆的点车速，这些点速度的算术平均值，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，即即为该断面的时间平均车速，即:l 式中：式中： 时间平均车速时间平均车速km/h；l 第第i 辆车的地点车速辆车的地点车速km/h；l n 单位时间内观测到车辆总数辆。单位时间内观测到车辆总数辆。 niitvnV11tViv27三、时间平均车速与区间平均车速三、时间平均车速与区间平均车速l 区间平均速度

18、：是指某路段的长度与经过该路区间平均速度：是指某路段的长度与经过该路段一切车辆的平均行程时间之比以后讲到速度段一切车辆的平均行程时间之比以后讲到速度假设不加阐明即为区间平均速度。当观测长度假设不加阐明即为区间平均速度。当观测长度一定时，其数值为一切车辆行程车速的调和平均一定时，其数值为一切车辆行程车速的调和平均值，计算公式为值，计算公式为:l式中：式中： 区间平均速度区间平均速度km/h ；s 路段长路段长度度km；ti 第第i辆车的行驶时间辆车的行驶时间h；n 观测到的车辆数；观测到的车辆数；vi 第第i辆车行驶车速辆车行驶车速km/h。 niiniisvntnsV111111sV28三、时

19、间平均车速与区间平均车速三、时间平均车速与区间平均车速l时间平均速度与区间平均速度之间的互换关系时间平均速度与区间平均速度之间的互换关系l由时间平均速度可以推算出区间平均速度：由时间平均速度可以推算出区间平均速度：l式中：式中： 时间平均速度观测值的均方差。时间平均速度观测值的均方差。l 由区间平均速度同样可以推算出时间平均速度：由区间平均速度同样可以推算出时间平均速度：l式中式中: 区间平均速度观测值的均方差。区间平均速度观测值的均方差。tttsVVV2 2t2sssstVVV2 29第四节密度 、车道占有率、车头间距 、车头时距30一、密度一、密度 Kl交通流车流密度： 是指某一瞬间内单位

20、道路长度上的车辆数目。l l式中：N 路段内的车辆数(辆);l L 路段长度(km)。LNK 31二、车道占有率二、车道占有率l由于密度是瞬时值，随观测时间和区间长度而变由于密度是瞬时值，随观测时间和区间长度而变化，且反映不出车辆长度和速度的关系，尤其是化，且反映不出车辆长度和速度的关系，尤其是在车辆混合行驶时密度的大小并不能明确表示交在车辆混合行驶时密度的大小并不能明确表示交通流的形状，这就要引入车道占有率的概念表示通流的形状，这就要引入车道占有率的概念表示密度。密度。l车道占有率包括空间占有率和时间占有率两种。车道占有率包括空间占有率和时间占有率两种。32二、车道占有率二、车道占有率l空间

21、占有率：是指在一定路段上，车辆总长度与空间占有率：是指在一定路段上，车辆总长度与路段总长度之比路段总长度之比%，表达式为：，表达式为：l 式中：式中： Rs 空间占有率；空间占有率；l S 观测路段总长度；观测路段总长度；l si 第第i 辆车的长度；辆车的长度；l n 观测路段内的车辆数。观测路段内的车辆数。 niissSR1133二、车道占有率二、车道占有率l空间占有率表示图：空间占有率表示图：Ss1s2s3s434二、车道占有率二、车道占有率l时间占有率：时间占有率： 在道路的恣意路段上，车辆经过时在道路的恣意路段上，车辆经过时间的累计值与观测总时间之比间的累计值与观测总时间之比%，其表

22、达式，其表达式为：为：l 式中：式中： Rt 时间占有率；时间占有率；l T 观测总时间；观测总时间；l ti 第第i 辆车的经过路段所需求的时间；辆车的经过路段所需求的时间；l n 观测时间内经过该路段的车辆数。观测时间内经过该路段的车辆数。 niittTR1135三、车头间距三、车头间距 hs 、车头时距、车头时距 ht 前述前述Q、K、V这里这里V是指什么？均属于宏观是指什么？均属于宏观交通流参数，而车头间距和车头时距属于微观交交通流参数，而车头间距和车头时距属于微观交通流参数。其定义为：通流参数。其定义为：车头间距：是指一条车道上前后相邻两车用前保车头间距：是指一条车道上前后相邻两车用

23、前保险杠等具有代表性的点丈量之间的间隔。险杠等具有代表性的点丈量之间的间隔。车头时距：是指延续行驶的前后两辆车具有代表车头时距：是指延续行驶的前后两辆车具有代表性的点经过行车道上某一点或某一断面的性的点经过行车道上某一点或某一断面的时间差。时间差。对观测路段上一切的车头间距和车头时距取平均值对观测路段上一切的车头间距和车头时距取平均值称为平均车头间距与平均车头时距。称为平均车头间距与平均车头时距。36三、车头间距三、车头间距 hs 、车头时距、车头时距 htl平均车头间距与平均车头时距与宏观交通流参数平均车头间距与平均车头时距与宏观交通流参数Q、K存在以下关系：存在以下关系：l式中：式中： 平

24、均车头间距平均车头间距m;l 平均车头时距平均车头时距s。tshQhK36001000 shth37第五节交通流的根本特性及其相互关系38一、交通流三参数根本关系一、交通流三参数根本关系l交通流三参数之间的根本关系式为：交通流三参数之间的根本关系式为：l l 式中：式中：Q 流量辆流量辆/h；l V 速度区间平均速度速度区间平均速度km/h；l K 密度辆密度辆/km。KVQ 39一、交通流三参数根本关系一、交通流三参数根本关系l流量、密度、速度三者之间的关系见以下图：流量、密度、速度三者之间的关系见以下图：40一、交通流三参数根本关系一、交通流三参数根本关系41一、交通流三参数根本关系一、交

25、通流三参数根本关系l交通流特性的一些特征变量交通流特性的一些特征变量: l极大流量极大流量Qm Q-V曲线上的峰值；曲线上的峰值；l临界速度临界速度Vm 即流量到达极大时的速度；即流量到达极大时的速度；l最正确密度最正确密度km 即流量到达极大时的密度；即流量到达极大时的密度；l阻塞密度阻塞密度Kj 车流密集到一切车辆根本上无法车流密集到一切车辆根本上无法挪动挪动V=0时的密度；时的密度；l畅行速度畅行速度Vf 车流密度趋于零车流密度趋于零,车辆可以畅行无车辆可以畅行无阻时的平均速度。阻时的平均速度。42二、速度与密度的关系二、速度与密度的关系l1933年，格林希尔茨年，格林希尔茨 Green shields 提出了速提出了速度度密度线性关系模型，且模型与实测数据有良密度线性关系模型，且模型与实测数据有良好的吻合性。好的吻合性。