交通工程学 第2章 交通特性

1第二章交通特性2第二章交通特性■内容介绍一、主要内容2.1人-车-路基本特性2.2交通量特性2.3行车速度特性2.4交通密度特性二、基本要求1．熟悉交通系统三个基本要素的交通特性2．掌握交通流三参数的基本概念、基本特性三、重点与难点1．驾驶员的交通特性2．交通流三参数的基本概念与特性3

2.4

交通密度特性

2.3行车速度特性

2.2

交通量特性

2.1

人-车-路基本特性本章主要内容第二章交通特性42.1人-车-路基本特性环境小汽车、公共汽车、卡车、摩托车、人力车（自行车、三轮车）出行者、规划设计和管理者等5一、人的交通特性对人的交通特性的研究是以交通心理学为理论基础，研究驾驶员及行人在交通环境中的心理、生理和行为特征。2.1人-车-路基本特性（一）驾驶员(Drivers)的交通特性1．驾驶员的职责和要求

社会责任感、职业道德、身体素质、心理素养、驾驶技术。2．驾驶员的反应操作过程

感官（接受外界信息）→感觉（大脑）→知觉（判断）→操作。62.1人-车-路基本特性3．驾驶员的生理、心理特性（1）视觉特性(VisualAcuity)根据统计分析，各种感觉器官给驾驶员提供交通信息数的比例是：72.1人-车-路基本特性82.1人-车-路基本特性视力与视野92.1人-车-路基本特性（2）反应特性

反应是外界因素的刺激而产生的知觉-行为过程；

知觉--反应时间(PerceptionandReactionTime)是控制汽车行驶性能最重要的因素，如图2-2。102.1人-车-路基本特性112.1人-车-路基本特性122.1人-车-路基本特性（3）驾驶员的心理特点和个性特点动机、素养、注意力、智力、情绪、成熟性、知识性、条件反应等。4．驾驶疲劳：驾驶员长时间开车发生疲劳。132.1人-车-路基本特性（二）乘客(Passengers)的交通特性1．乘客的交通需求心理出于某种目的而出行；希望便捷、省时、省力、舒适、安全等。2．乘车反应

道路的条件（平整性、线形等）及车厢环境（卫生、整洁及人文环境等）会导致乘客的不同反应。3.社会影响纠纷、劳动效率、乘客对公用事业的不满等。142.1人-车-路基本特性（三）行人(Pedestrians)的交通特性1．行人交通流特性平均步行速度与平均行人密度之间的一元回归模型（图2-3）。2．行人交通特征

行人速度(1.0~1.3m/s)、行人空间(0.9~2.5m2/人)、行人注意力。152.1人-车-路基本特性16二、车辆交通特性对人的交通特性的研究是以交通心理学为理论基础，研究驾驶员及行人在交通环境中的心理、生理和行为特征。2.1人-车-路基本特性（一）汽车基本特性1．设计车辆尺寸车辆尺寸与道路设计、交通工程有密切关系。表2－6、表2－7是有关设计规范对设计车辆外廊尺寸的规定。二、车辆交通特性

2.1人-车-路基本特性车辆机动车非机动车汽车电车电瓶车摩托车轮式专用机械车拖拉机自行车三轮车畜力车残疾人机动轮椅车电动自行车车辆的分类182.1人-车-路基本特性192.1人-车-路基本特性（一）汽车基本特性（续）2．动力性能

常用三方面指标来评定，即：

最高车速Vmax最大爬坡能力加速度或加速时间t指在良好的水平路段上,汽车所能达到的最高行驶车速(Km/h)。原地起步加速时间是指汽车由第I档起步,以最大的加速度逐步换至高档后达到某一预定的距离或车速所需要的时间。超车加|速时间大多是用高档或次高档由30Km/h,或40km/h,全力加速至某一高速度所需的时间来表示。用汽车满载时I档在良好的路面上的最大爬坡度imax(%)表示。3．制动性能主要体现在制动距离或制动减速度上。202.1人-车-路基本特性（二）自行车基本特性2.自行车流交通特性群体性压缩与膨胀性离散性压缩与膨胀性并排行驶运行轨迹不易控制

1.基本特性：短程行进稳定性动态平衡动力递减爬坡性能制动性能

21三、道路交通特性道路的服务性能主要体现在量、质、形三个方面。2.1人-车-路基本特性1．路网密度（量）：①道路网密度、间距与不同等级道路的功能、要求相匹配；②道路网密度、间距与城市不同区域的性质、人口密度、就业密度相匹配。路网密度是衡量道路设施数量的一个基本指标。一个区域的路网密度等于该区城内道路总长与该区域的总面积之比。22三、道路交通特性（续）

2.1人-车-路基本特性2．道路结构（质）1、道路结构（路基、路面、桥涵、隧道、附属结构）3．道路线形（形）1、道路等级（高速、一级、二级、三级、四级、等外）2、道路线形（平面、纵断面、横断面，视觉分析）4．道路网布局1、公路网布局（三角形、并列形、放射形、树叉形）2、城市道路网布局（棋盘形、放射形、环形放射）23三、道路交通特性（续）

2.1人-车-路基本特性24三、道路交通特性（续）

2.1人-车-路基本特性25三、道路交通特性（续）

2.1人-车-路基本特性26三、道路交通特性（续）

2.1人-车-路基本特性27三、道路交通特性（续）

2.1人-车-路基本特性28三、道路交通特性（续）

2.1人-车-路基本特性29一、交通量的定义交通量（volume）是指在单位时间段内，通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通实体数。2.2交通量特性注意：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。交通量是一个随机数，不同时间、不同地点的交通量都是变化的。把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。特征：30一、交通量的定义（续）描述车流量的另一个参数：流率（hourlyratesofflow）：指把在不足1h的时间段内（如15min），所计算的平均交通量。差别：交通量是通过实际观测或通过预测得到的值，流率则是通过对不足1h的交通量的等效转换后得到的等效值。2.2交通量特性我国现行公路工程技术标准中仍采用小时交通量，而不用交通流率。31一、交通量的定义（续）交通量的表达方式：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。如果以（辆／d）为单位，平均交通量的表达式为：按所取时间段的长度不同，常用的平均交通量有三种：⑴年平均日交通量(AnnualAverageDailyTraffic，AADT)⑵月平均日交通量(MonthAverageDailyTraffic，MADT)⑶周平均日交通量(WeekAverageDailyTraffic)，WADT)2.2交通量特性式中Qi––各规定时间段内的日交通量（辆／d）；n––各规定时间段的时间（d）。32一、交通量的定义（续）2.2交通量特性33二、交通量的时间分布特性2.2交通量特性1、月变化一年内各月交通量的变化。月变系数：年平均日交通量与月平均日交通量之比，也叫月不均衡系数。342.2交通量特性1、月变化（续）352.2交通量特性2、周变化（日变化）一周内各天的交通量变化——也称日变化。周变系数：年平均日交通量与某周日的平均交通量之比。某周日的平均日交通量等于全年所有该周日的交通量除以全年该周日的总天数。若无全年交通量观测数据，则：362.2交通量特性3、时变化一天24h中，各个小时内交通量变化特性。用某一小时或某一时段交通量占全日交通量之比表示交通量的时变规律。372.2交通量特性3、时变化（续）（1）高峰小时交通量（peak-hourvolume)高峰小时交通量：一天24小时中，流量最大的那个小时的交通量。高峰小时流量比(％)：高峰小时交通量占该天全天交通量之比（2）高峰小时系数PHF（peak-hourfactor）就是高峰小时交通量与高峰小时内某一时段的交通量扩大为高峰小时的交通量之比。一般t=5min或t=6min或t=10min，最常用t=15min382.2交通量特性3、时变化（续）392.2交通量特性四、交通量的空间分布特性交通量大小随空间位置而变化的特性1.城乡分布：城市内交通量大，郊区和农村交通量小2.路段上的分布：与路段的功能、等级及区位有关3.交通量方向分布：方向不平衡性方向分布系数KD4.交通量在车道上的分布402.2交通量特性四、交通量的空间分布特性（续）方向上的分布车道上的分布412.2交通量特性四、交通量的空间分布特性（续）车道上的分布不均衡车道上的分布均衡422.2交通量特性五、交通量的构成特性交通量的构成指交通量中各种交通工具(机动车、非机动车、客车、货车；公交车、出租车、摩托车等)所占数量和比重。公路、城市出入口道路、城市道路等处的交通量构成有所不同。城市快速路和交通性主干道上交通量中主要是小客车和出租车，在生活性的干道上,公交车的比例相对要高得多，而在支路上自行车和行人交通量可能占主导地位。在城市中心区,特别是商业中心区的道路中,出租车交通量占有比较大的比例。432.2交通量特性六、设计小时交通量及其应用含义及作用：交通量具有随时间变化和出现高峰小时的特点，因此，在进行道路设施规划设计时，必须考虑这个特点。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通过，不造成严重阻塞，同时避免建成后车流量很低，投资效益不高，规定必须选择适当的小时交通量作为设计小时交通量。根据美国的研究、认为第30位最高小时交通量作为设计小时交通量是最合适的。442.2交通量特性六、设计小时交通量及其应用（续）第30位最高小时交通量所谓第30位最高小时交通量就是将一年中测得的8700个小时交通量，从大到小按序排列，排在第30位的那个小时交通量。设计小时交通量系数K：设计小时交通量与年平均日交通量（AADT）之比，研究表明，30位的K30值十分稳定，，一般在12％～18％之间。452.2交通量特性六、设计小时交通量及其应用（续）设计小时交通量的计算（不考虑方向不均衡性）式中：DHV—设计小时交通量（辆/h）；

K—设计小时交通量系数（%）；

N—车道数;C单

—每一车道设计通行能力（辆/h）；

AADT—规划年的年平均日交通辆量（辆/d）；

W—路幅宽度（m）；

W1—一条车道宽度（m）。462.2交通量特性六、设计小时交通量及其应用（续）设计小时交通量的计算（考虑方向不均衡性）式中：DDHV——单向设计小时交通量；

K—设计小时交通量系数（%）；

KD—方向不均匀系数（%）车道数：472.2交通量特性六、设计小时交通量及其应用（续）48一、基本定义1．地点车速(Spotspeed):指车辆通过某一地点时的瞬时车速。用作道路设计、交通管制和规划资料。2．行驶车速(Runningspeed):指车辆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。用于评价该路段线形和通行能力分析。3．运行车速(Operatingspeed):指正常情况下的安全车速。用于评价道路通行能力和车辆运行状况。2.3行车速度特性行车速度既是道路规划设计中的一项重要控制指标，又是车辆运营效率的一项评价指标。49一、基本定义（续）4．行程车速

(Overallspeed)(区间车速)指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和估算行车延误情况。。5．临界车速

(Criticalspeed)指道路理论通行能力达到最大时的车速。用于选择道路等级。6．设计车速(Designspeed)指正常条件下的最大安全速度。用作道路线形几何设计的标准。2.3行车速度特性50二、行车速度的统计分布特性行车速度与交通量一样，也是一个随机变量。研究表明，在乡村公路和高速公路上，车速一般呈正态分布；在城市道路上，一般呈偏态分布。对行车速度进行统计分析，一般要借助车速分布直方图和车速频率、累计频率分布曲线进行统计分析。2.3行车速度特性51二、行车速度的统计分布特性（续）表征车速统计分布特性的特征车速常用以下几种：1．中位车速中位车速也称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。2．85％位车速表示在该路段行驶的车辆中，有85％的车辆行驶速度在此速度以下，只有15％的车辆行驶速度高于此值。→高速限制（城市道路）。3．15％位车速与速率波动幅度意义同前，在高速公路和快速道路上非常重要。→低速限制。速率波动幅度，用车速分布的标准偏差S表示，即：2.3行车速度特性52三、时间平均车速与区间平均车速1．时间平均车速（“点”车速）(TimeMeanSpeed)在单位时间内测得通过道路某断面各车辆的地点车速的算术平均值称为该断面的时间平均车速。式中：—时间平均车速（km/h）；

—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）。2.3行车速度特性53三、时间平均车速与区间平均车速（续）2．区间平均车速（“线”车速）(SpaceMeanSpeed)指一批车辆通过某一路段时，其行驶距离与各车行驶时间平均值之比。式中：

s—路段长度（km）；

ti—第i辆车的行驶时间（h）；

n—观测到的车辆数；

vi—第i辆车行程车速（km/h）。2.3行车速度特性54三、时间平均车速与区间平均车速（续）2.3行车速度特性55三、时间平均车速与区间平均车速（续）3．两者之间的关系由时间平均速度可以推算出区间平均速度：式中：—时间平均速度观测值的方差。由区间平均速度同样可以推算出时间平均速度：式中:—区间平均速度观测值的均方差。2.3行车速度特性56一、交通密度1．定义:

交通密度(Density)是指某一瞬间内单位道路长度上的车辆数，又称车流密度，用K表示，即：式中：N—路段内的车辆数(辆);L—路段长度(km)。①对于同一条道路，可以不考虑车道数；对于具有不同车道数的道路，为使车流密度具有可比性，车流密度应按单车道来定义，单位为：辆/km/车道。②密度随观测的时刻和观测的路段长度而变化。2.4交通密度特性57二、道路占有率由于密度是瞬时值，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，尤其是在车辆混合行驶时密度的大小并不能明确表示交通流的状态，这就要引入车道占有率的概念表示密度。

车道占有率包括空间占有率和时间占有率两种。1.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（%），表达式为： 式中：Rs—空间占有率；

S—观测路段总长度；

si—第i辆车的长度；

n—观测路段内的车辆数。2.4交通密度特性58二、道路占有率（续）空间占有率示意图

2.4交通密度特性Ss1s2s3s459二、道路占有率（续）2.时间占有率在道路的任意路段上，车辆通过时间的累计值与观测总时间