城市交通与道路规划讲义第二章城市道路交通

第二章城市道路交通分析主要内容有：第一节城市道路交通流特性第二节交通流统计分布第三节道路通行能力与服务水平第四节交通量、车速调查第一节城市道路交通流特性1.交通流定义交通体系：道路、行驶的车、行人及道路交通所处的环境的统称。交通流：某一时段、某一断面的车流、人流。交通流特征：交通流在不同时空的变化规律及其关系。交通参数：描述交通流特性的参数。两重性：驾驶员、道路环境局限性：时空条件、车辆本身的动力性能时空性：时空条件下的随机性第一节城市道路交通流特性2.交通量交通量是指单位时间内通过道路某一断面的车辆数或行人数。（1）交通量的定义与分类按交通组成分机动车、非机动车、行人、折算及混合等交通量。按单位时间分小时、日、周、月、年交通量。按交通量变化分平均交通量、最大交通量、高峰小时交通量、第30位小时交通量设计小时交通量预期到设计年限将使用的设计道路交通量第一节城市道路交通流特性2.交通量（2）交通量的变化规律交通量的生成与人们的生产、生活及各种社会活动有关，不同的道路在同一时间、同一条道路在不同时间或同一条道路在同一时间而在不同路段，其交通量都可能是不同的，但这种差异和变化具有一定的规律性。交通量随时间和空间的不同而发生的这种变化被称为交通量的分布特性。

研究交通量的变化规律，就能了解和掌握交通特性，对进行道路交通规划、道路交通设施的经济分析与设计、交通管理与交通安全都具有重要意义。第一节城市道路交通流特性2.交通量（2）交通量的变化规律①交通量随时间的变化规律一天内小时交通量的变化：又称时变，常用时变图表示。图中横坐标为一天24个时段，纵坐标为各时段交通量。高峰小时交通量比：高峰小时交通量与该天日交通量之比，是反映高峰小时交通量集中的程度。高峰小时系数：把连续5分钟或15分钟累计交通量最大的时段，称为高峰小时内的高峰时段，以该时段的交通量扩大而算得小时交通量，称为扩大高峰小时交通量；高峰小时交通量与扩大高峰小时交通量之比，即为高峰小时系数，它反映高峰小时内交通量分布的不均匀程度。昼日流量比：昼间12小时（或16小时）交通量与平均日交通量之比，用此可推算日交通量。第一节城市道路交通流特性2.交通量（2）交通量的变化规律①交通量随时间的变化规律周内日交通量的变化：一周内日交通量的变化称为日变。显示日变的曲线图，称为交通量日变图。第一节城市道路交通流特性2.交通量（2）交通量的变化规律图中横坐标为一周内的7天，纵坐标为周平均日交通量（或年平均日交通量）与各周日交通量之比。①交通量随时间的变化规律交通量日变系(或称周日不均匀系数)：

如缺乏全年交通观测资料时，

式中WADT可为一周的周平均日交通量，亦可为任意几周的平均日交通量；当为任意几周时ADT为某周日平均值，如为一周中的某周日实测值，则无需平均。第一节城市道路交通流特性2.交通量（2）交通量的变化规律①交通量随时间的变化规律第一节城市道路交通流特性2.交通量（2）交通量的变化规律例：某交通观测站测得各个周日的累计交通量如表中第一行，试计算Kd

①交通量随时间的变化规律第一节节城城市市道路路交通流流特性性2.交通量量（2）交通量量的变变化规规律答：由全年年总计计交通通量可可算得得AADT为2415（辆/日）。。周一的的周一的的交通通量日日变系系数其它计计算类类推，，结果果列于表中中。①交交通量量随时时间的的变化化规律律第一节节城城市市道路路交通流流特性性2.交通量量（2）交通量量的变变化规规律一年内内月交交通量量的变变化：可用月交通通量变变化系系数（（或称称月不不均匀匀系数数）表示：：①交交通量量随时时间的的变化化规律律例：某交通通观测测站测测得全全年各各月份份的累累计交交通量量如表中第一行行，试试计算算各月月份的Km值第一节节城城市市道路路交通流流特性性2.交通量量（2）交通量量的变变化规规律答：一一月份份的月月平均均日交交通量量为：：①交交通量量随时时间的的变化化规律律第一节节城城市市道路路交通流流特性性2.交通量量（2）交通量量的变变化规规律逐年交交通量量变化化随着国民经经济的的增长长，交交通量量一般般也呈呈逐年年增长长趋势势。当当取得得连续续多年年的交交通量量观测测统计计资料料后，，则可可据此此推算算未来来年份份的交交通量量以供供道路路交通通规划划和设设计之之用。。①交交通量量随时时间的的变化化规律律第一节节城城市市道路路交通流流特性性2.交通量量（2）交通量量的变变化规规律交通量量的空间间变化化，是是指同一时时间交通量量在不同路路段、不同车车道、不同方方向上的变变化。。②交交通量量随空空间的的变化化规律律第一节节城城市市道路路交通流流特性性2.交通量量（2）交通量量的变变化规规律②交交通量量随空空间的的变化化规律律由于车辆行驶的随机性，反映在一个城市各条道路上的交通量是不同的，就是同一条道路不同的路段上，交通量也是不同的。这种不同路段上交通量的差异可用路段分配系数来表述。路段分配当同向车行道的车道数在两条以上时，由于受到纵向及横向交通的干扰，各条车道的通行能力是不同的，靠边车道比内侧车道的通行能力低。车道分配道路同一断面往返两个方向的交通量在某一时段内总是会有一定差异的。我们称交通量大的方向为主要方向，并定义交通量方向不均匀系数为：方向分配第一节节城城市市道路路交通流流特性性2.交通量量（2）交通量量的变变化规规律②交交通量量随空空间的的变化化规律律在得到到以上上有关关系数数后，，作为为道路路设计计标准准的设计小小时交交通量量（DHV）可由由下式式求得得：式中：：D为设计计高峰峰小时时流量量比，，为为方向向不均均匀系系数，，AADT为设计计年限限的年年平均均日交交通量量。第一节节城城市市道路路交通流流特性性2.交通量量（3）交通通量资资料的的应用用1)交通规规划在进行行交通通规划划和道道路网网规划划时，，都必必须对对交通通量进进行充充分的的调查查和分分析，，以获获得交交通量量的现现状并并预测测远景景交通通量，，使交交通规规划和和道路路网规规划真真正建建立在在客观观可靠靠的基基础上上。2)道路设设计有了客客观可可靠的的交通通量数数据，就能正确确地确定道路等级、交叉口类类型、道路路的横段面面形式以及及停车场规规模等。3)交通管理根据交通量的大大小，可以以确定交叉叉口的控制制方式和交交通信号配配时，也可可以采取各各种相应的的交通管理理措施以提提高通行能能力和保障障交通安全全。如根据据交通量判判断道路上上是否已达达到饱和程程度，以指指导驾车者者选择最佳佳路线，实实行单向交交通、可变变交通等。第一节城城市道路路交通流特性性2.交通量（3）交通量资资料的应用用4)交通事故评评价道路上发生的交交通事故的的数量和严严重程度与与交通量的的大小有一定的关关系，根据据事故次数数与交通量量的比值确确定的道路路交通事故故发生率就就可对道路路服务质量量作出评价价。5)经济分析根据所承担的交交通量的大大小，可对对交通设施施带来的经经济效益作作出分析，，以评估该该设施的建建设必要性性和合理性性。第一节城城市道路路交通流特性性3.车速车速是车辆行驶驶的距离对对时间的变变化率，与与物理学中中的速度是是同一概念念。但由于于所涉及到到的交通问问题不同，，其车速的的含义也略略有不同。。地点车速：或称瞬时时车速及点点车速。指指车辆通过过道路某一一点或某一一横断面时时的瞬间速度行驶车速：车辆通过过某路段的的行程与有有效运行时时间（不包包括停车损损失时间））之比所得得的速度。。用于评价价该路段的的线形和通通行能力或或经济效益益分析之用用。（1）车速的分分类与定义义第一节城城市道路路交通流特性性3.车速区间车速：又称行程程车速，是是车辆通过过某路段的的行程与所所用总时间间（包括有有效行驶时时间、停车车时间、延延误时间，，但不包括括客、货车车辆装卸货货时间和在在起点、终终点的调头头时间）之之比。是评评价道路通通畅程度、、估计行车车延误的依依据。运行车速：是具有一一定技术水水平的驾驶驶员，在实实际的道路路和交通环环境条件下下维持的最最大车速，，一般不包包括设计车车速，也可可以称为实实际车速。临界车速：道路通过过交通量最最大时的车车速，一般般供交通流流理论分析析时用。设计车速：作为道路路几何线形形设计所依依据的车速速。在道路路几何设计计要素具有有控制性的的路段上，，设计车速速是具有平平均驾驶水水平的驾驶驶员在天气气良好、低低交通密度度时所能维维持的最高高安全速度。（1）车速的分分类与定义义第一节城城市道路路交通流特性性3.车速（3）车速资料料的应用交通规划道路使用者者总是希望望以最少的的行程时间间、最佳的的速度来达达到出行目目的。因此此，路段上上的行驶车车速与行程程车速是交交通规划和和道路网规规划的重要要依据。道路几何设计道路的线形形设计指标（如平曲线半径径、超高、、纵坡及坡坡长、视距距等）均与与车速有关关。一定的的车速要求求一定的几几何线形标标准，因此此车速资料料可用以检检验已有的的道路的几几何标准。。也可用以以确定需要要的几何标标准。第一节城城市道路路交通流特性性3.车速（3）车速资料料的应用经济效益分析提高一条道道路的车速速，直接意意味着时间间的节约和和运输成本本的降低。。利用车速速资料即可可对道路交交通设施可可能产生的的经济效益益进行分析析和评价。交通管理对有关道路路或路段上上的车速进进行长期观观测和分析析以确定限限速的范围围，检验交交通控制措措施的效果果。合理设设置交通信信号、标志志、标线及及设计信号号灯配时和和交通事故故分析等也也都要应用用车速资料料。道路现状评价与与改善道路或路段段上车速的的快慢，反反映了车辆辆的拥挤程程度。根据据车速资料料即可分析析是否需要要改建或新新建道路，，解决的先先后次序，，应采取的的措施，以以及如何将将部分车流流量转移到到其它邻近近道路上去去。第一节城城市道路路交通流特性性4.交通密度（1）定义交通密度是指一条道道路上车辆辆的密集程程度，即在在某一瞬时时，单位长长度内一个个车道或一一个方向或或全部车道道上的车辆辆数。常用用K或D表示，其单单位是辆/公里。可用用下式求得得：式中：N为指定路段段上的车辆辆数；L为路段长度度。例如一段长500米的双向四四车道道路路上，在某某一时刻每每一车道上上有12辆车，则第一节城城市道路路交通流特性性4.交通密度（2）车头间距与与车头时距距车头间距同向连续行驶驶的两车车车头之间间间隔的距离离即为车头头间距，记记为,单位为米/辆。路段中中所有车头头间距的平平均值称为为平均车头头间距；可可保证车辆辆安全行驶驶的最短车车头间距叫叫极限车头头间距，是是同向行驶驶车辆交通通安全管理理的重要依依据，也是是交通流理理论和通行行能力计算算的重要依依据。交通密度又可用车头头间距表示示：第一节城城市道路路交通流特性性4.交通密度（2）车头间距与与车头时距距车头时距当车头间距的的间隔用时时间（秒））表示时则则为车头时时距，记为为，，单位为秒/辆，是交通流流理论中十分分重要的指标标。车头时距与交通量之间间的关系为：式中：T为在观测断面通过过N辆车所需要时时间，以小时时计。例如某一断面1小时内通过600辆车，则车头头时距为：车头时距与车车头间距的关关系如下式：：式中：v为车速（米/秒）。第一节城城市道路交通流特性4.交通密度（3）交通密度资料料的应用从车流密度的大大小可以判定定交通拥挤情情况，从而决决定采取何种种交通管理措措施。交通密密度也被用以以作为划分某某些道路交通通设施服务水水平的标准。车辆间距特性对于于估计车辆延延误，利用此此间距以便于于侧向车辆或或行人穿越，，对于研究两两股车流间的的合流，对于于预告关于某某一地点的车车辆到达，或或对于调整交交通信号时间间等都很有用用处.第一节城城市道路交通流特性5.交通量、车速和密度度间的相互关关系（1）基本关系式式如果车流中所有车车辆均以相同同的车速通过过某一段路程，则有下列关关系：式中：K为交通密度（（辆/公里）；Q为交通量（辆辆/小时）；V为车速（公里里/小时）。公式也常写作：第一节城城市道路交通流特性5.交通量、车速和密度度间的相互关关系（2）车速与密度度的关系车速与密度之间的的关系，根据据实测和分析析之后认为是是呈线性关系。车速与密度之间关关系可用下式式表示：由图所示边界条条件：当K=0时，，，代入上上式得；当时时，V=0，所以，，将a\b值代入上式，则有：式中：为为自由车速；；为当车车速为零时的的阻塞密度。。由上式及图可见，当密度逐渐渐增大则车速速逐渐减小，，当达到阻塞塞密度时时，车速为为零，交通停停顿。第一节城城市道路交通流特性5.交通量、车速和密度度间的相互关关系（3）交通量与密密度的关系对于，，将代入，有：上式为二次方方程，根据一一般二次方程程图形判别方方法可知上式为抛物线，且当当Q=0时有K=0或K=，为确定抛物物线顶点，可可对上式求极值：得到取得极值值的点，，代入式第一节城城市道路交通流特性5.交通量、车速和密度度间的相互关关系（3）交通量与密密度的关系于是可作出Q–K关系曲线图如如图，其中取得极值值的称为最佳密度。由由图可见，在之之前，交通通量随密度的的增加而增加加，而在之之后，交通量将随随密度的增加加而减少。第一节城城市道路交通流特性5.交通量、车速和密度度间的相互关关系（4）交通量与车速速的关系由式可可得：代入式，则有：上式形式，可知也为二次次抛物线，与与前相仿，可可得：当Q=0时，V=0或；当V=时，。于是可作出Q-V关系曲线图如如图。其中为为交通量最大大时的车速，，称为临界车车速。第一节城城市道路交通流特性5.交通量、车速和密度度间的相互关关系（4）交通量与车速速的关系第一节城城市道路交通流特性5.交通量、车速和密度度间的相互关关系综上所述，将将Q-K、Q-V及V-K关系图作于同同一平面上，，如图全面分析可知：⑴当密度很小小时，交通量量亦小，而车车速很高（接接近自由车速速）。⑵随着密度逐逐渐增加，交交通量亦逐渐渐增加，而车车速逐渐降低低。当车速降降至时时，交通量达达到最大，此此时的车车速称称为临界车速速，密度称称为为最佳密度。。⑶当密度继续续增大（超过过）），交通开始始拥挤，交通通量和车速都都降低。当密密度达到最大大（即阻塞密度度））时，交通量与车速速都降至为零零，此时的交交通状况为车车辆首尾相接接，堵塞于道道路上。⑷最大流量、、临临界车速和和最佳佳密度是是划分交交通是否拥挤挤的特征值。。当，，，，交通属于拥挤挤；当，，，，，交通属于畅通。第一节城城市道路交通流特性5.交通量、车速和密度度间的相互关关系第一节城城市道路交通流特性5.交通量、车速和密度度间的相互关关系由上述三个参数数间的量值关关系可知，速度和容量（（密度）不可可兼得。因此，为保证高等等道路（快速速路、主干路路）的速度，，应对其密度度加以限制（（如限制出入入口、封闭横横向路口等）而一般性道路着着重考虑满足足较大交通容容量，对速度度则不能有过过高要求。于于是在道路设设计、交通控控制与管理各各方面均与高高等级道路有有所不同。第二节交通流统计分布1.概述20世纪30年代应用概率与数理统计理论分析20世纪50年代流体力学、回波理论、动力学跟踪理论1959年首届国际交通流学术讨论会（美国底特律）1964年“交通流理论入门”专题报告汇编，理论书籍出版，交通流理论形成第二节交通流统计分布1.概述交通流量较小小时概率论方法：用概率论数数理统计理论论来分析交通通流，微观的的对各个车辆辆行驶规律进进行研究，找找出交通流变变化规律。第二节交通流统计分布1.概述交通拥挤时流体力学方法法：将交通流看看做一种具有有特种性质的的流体，应用用流体运动理理论来宏观地地研究整个交交通流体的演演变过程，找找出交通流拥拥挤状态变化化规律。第二节交通流统计分布1.概述车辆跟踪时交通流理论：前后车辆运运动过程应用用动力学跟踪踪理论，建立立道路上行驶驶车辆流动线线性微分方程程式来分析车车辆行驶情况况和变化规律律。第二节交通流统计分布2.概率分布模型交通流在点（交叉口口）、线（路路段）和面（（区域）范围围内的运动状状态是一个受受多种因素影影响的随机过过程。（一）离散型分布在离散型分布中中，其随机变量为事事件的数量。例如在一定定周期内或一一定长度路段段内的车辆数数，在一定周周期内的事故故数等。常用的离散型分布布有泊松分布布和二项式分分布。第二节交通流统计分布2.概率分布模型（1）泊松(Poisson)分布根据统计分析，在交通量不太太大的路段上上，通过道路路某一点的车车辆数常服从于泊松松分布，因此此可以用泊松松公式计算在在给定时间内某某一地点通过过x辆车的概率：（2-13）式中：x为时间段t内通过的车辆数；；m为时间段t内通过车辆数的平平均值，e为自然对数的底,即（2-14）Q为交通量（辆/小时）；t为计数时段内的时时间（秒）；。λ为秒率。第二节交通流统计分布2.概率分布模型（1）泊松分布例：某一信号灯控制的的交叉口，其东西西方向的绿灯时间间为60秒，该方向的交通通量为360辆/小时，南北方向的交通量为100辆/小时。求设计上具具有95%置信度的东西方向向道路在每个绿灯灯期间能通过的车车辆数以及南北方方向道路上红灯期期间受阻的车辆数数。置信度也称为可靠度，或或置信水平、置信信系数，即在抽样样对总体参数作出出估计时，由于样样本的随机性，其其结论总是不确定定的。因此，采用用一种概率的陈述述方法，也就是数数理统计中的区间间估计法，即估计计值与总体参数在在一定允许的误差差范围以内，其相相应的概率有多大大，这个相应的概概率称作置信度。。第二节交通流统计分布2.概率分布模型（1）泊松分布解⑴东西方向道路上上能通过的车辆数数绿灯期间没有车辆辆通过的概率为：：绿灯期间有一辆车车通过的概率为：：绿灯期间有2辆车通过的概论为为：……第二节交通流统计分布2.概率分布模型（1）泊松分布绿灯期间有10辆车通过的概率为为：为了简化起见，从从公式（2-13）导出一个递推公公式，则可由推推算，，即：（2-15）上式极易导得，因因为而则移项即得递推公式式（2-15）。本例题应用递推公公式进行计算如表表2-3所示。表2-3通过车辆概率计算算表第二节交通流统计分布2.概率分布模型（1）泊松分布⑵南北方向道路上上在60秒红灯期间受阻的的车辆数∵100辆/小时t=60秒∴用递推公式进行概率率计算可列表2-4。从表2-4可知，南北方向道道路60秒红灯期间受阻的的车辆97.2%的可能性最多为4辆车。第二节交通流统计分布2.概率分布模型（1）泊松分布表2-4受阻车辆概率计算算表通常，用p表示试验中成功的的概率，二项式分分布给出在n次试验中成功x次的概率，，用下式表示示：（2-16）式中：n为试验次数；x为成功次数；p为在任何给定的试试验中，成功的概概率；q为在任何给定的试试验中失败的概率，q=1-p；为二项式系数，表示在n个元素中取x个元素的组合。在n次试验中期望的成成功次数为：（2-17）而x的方差则为：（2-18）第二节交通流统计分布2.概率分布模型（2）二项式分布例2-4在某红绿灯信号交交叉口上，据统计计有25%的骑自行车者不遵遵守交通规则。当当随机抽取5位骑车者时可能有有2位不遵守交通规则则的概率是多少？？解由题已知n=5，x=2，p=0.25则有即5人中有2位不遵守交通规则则的可能性为26.4%。第二节交通流统计分布2.概率分布模型（2）二项式分布（1）负指数分布第二节交通流统计分布2.概率分布模型（二）连续型分布布常用于研究交通流中的的车头时距或其他事事件如事故的间隔隔，也可用于除时间外的其他连续变量如距距离等。负指数分布用于描述述事件之间的间隔，可由泊松分布导导出。在某段时间间间隔内不存在事件，即在泊松分布中中取x=0。时间间隔t内不发生事件的概概率与在时间t内x=0的概率是相同的，，即：式(2-25)式(2-25)是相继发生事件时的时间间隔隔h等于或大于t的概率，相应地相相继发生事件间的时间间隔小于t的概率为：（1）负指数分布第二节交通流统计分布2.概率分布模型负指数分布是研究交交通流时常用的一一种分布，当车流密度较低，车车辆行驶较为自由时，车头时距一般呈负指数分布布。国外有研究指指出，在每个车道道每小时的不间断断车流量小于或等于500辆小客车时，负指指数分布是符合实实际的车头时距状状况的。(2-26)【例】在Q=400(veh／h)的车流量时，等于于和大于9s的车头时距的概率率是多少?（1）负指数分布第二节交通流统计分布2.概率分布模型解：则即有36.8％的车头时距等于于和大于9s。（2）移位的负指数分分布第二节交通流统计分布2.概率分布模型负指数分布对于较小小的事件间隔可得得到较大的概率，，这在理论上是对对的。例如在上例中，若求车头时距小小于1s的概率，则根据公公式(2-26)可得到：即在实际车流中可可能有10.5％的车头时距小于于1秒。但实际上这种种状况应是不可能能出现的，因为前后两车车头之间间一般应有不小于于1秒的极限车头时距距。为了改正此不合合理现象，可考虑一个最小间隔长度“C”，从分布曲线图上上看，即将负指数数分布曲线从原点O沿x轴向右移动C值(一般在1.0～1.5s之间)，此移位的负指数数分布曲线则能更更好地符合实际交通流状态。（2）移位的负指数分分布第二节交通流统计分布2.概率分布模型移位的负指数分布计算算公式如式(2-27)，负指数分布曲线线、移位的负指数分布曲线如图。式中：C为车头间最小间隔(s)；T为平均车头间隔(s)，为流率的倒数，【例】在一不设信号灯管管制的交叉口，次次要道路上的车辆辆为能横穿主要道道路上的车流，需要主要道路上上的车流中出现大大于或等于6s的车头时距。如果果主要道路的流量量为1200(veh／h)，问车头时距等于于或大于6s的概率为多少?如果考虑最小间隔隔长度C为1.0s，则大于或等于6s的概率是多少?（2）移位的负指数分分布第二节交通流统计分布2.概率分布模型解：由负指数分布布有：由移位的负指数分分布有：因为所以即根据负指数分布约约有13．5％的车头时距等于于或大于6s，根据移位的负指指数分布约有8．2％的车头时距等于于或大于6s。行人或车辆横穿或汇入车流都需要寻找允许安安全穿越或汇人的的空隙，如果车流流量为Q，则在1h内可能出现h≥t(为允许安全穿越或或汇入的时间间隔)的间隔累计次数为为：（3）横穿交通流安全全间隔次数第二节交通流统计分布2.概率分布模型(2—28)【例】在上例条件下，1h内次要道路上有有多少辆车能穿穿越主要道路上上的车流?解：由负指数分布有：：N=1200××0．135=162(veh／h)由移位的负指数数分布有：N=1200××0．082=98(veh／h)式中：——每小时主路车流流吸纳的车辆数数；Q——原有主路交通量量；q——原有主路交通流率；α——安全汇入所需的的最小插车间隔隔(s)；β——欲汇入车流的平均车头时距距(s)。次要道路上的车辆(车流)安全汇入主路车车流，与主路车流间隔大大小及欲汇入车车流的长度有关，理论上是是一个积分过程程。假设车辆到到达服从泊松分分布，车头间隔隔服从负指数分布，则有：（4）车流汇入理论论第二节交通流统计分布2.概率分布模型(2—28)原有主路车流欲吸纳纳汇入车辆，只有当原有车车流中出现那些些大于或等于可可汇入车辆的安全间隔(车头时距)时才行。设最小小安全间隔为α，而欲汇入的车辆平均车头时距为β，则当原有车流中中出现的车头时时距t=α+β时，可能有1辆车汇入；当t=α+2β时，可能有2辆车汇入；依此类推，则在在一小时内可能能汇入的车辆数数为：式中：f(t)——主干路上车流概概率分布的密度函数,q为主干路交通流率率，——主干路交通量(veh／h)，（4）车流汇入理论论第二节交通流统计分布2.概率分布模型(2—30)对上式积分，最终有：（4）车流汇入理论论第二节交通流统计分布2.概率分布模型实测频数或多或或少与理论频数数存在差异，这这种差异除了实实质性差异外还还由于随机抽取取样本的波动性性。对分布假设进行行检验的方法：：x²检验法。（三）分布的假假设检验第二节交通流统计分布2.概率分布模型统计量x²值用以表示实际际的观测频数与与理论的期望频频数之间差异的的程度，也就是是反映样本与总总体分布之间的的差异程度，即即：或式中：为第i组的观测频数；；为第i组的期望频数；；n为观测值的分组组数；N为实测总次数。。对检验数据的要求求：①检验时的组数数不得少于5组，实测总次数数应不少于50；②理论的期望频频数小于5次的应与相邻组组合并。若数据满足要求，，则根据式(2-31)或式(2—31’)计算得到统计量，再由问题给定定的显著度α和自由度C查x²分布表得x²统计量的临界值。若，则接受原假设，，否则拒绝原假设。显著度α=1-置信度，自由度C=n—d一1，d是假设分布的参参数数目(二项式、泊松分布及负指数分布的的d均为1)。（三）分布的假假设检验第二节交通流统计分布2.概率分布模型【例】一交通工程师在在道路上观测车车辆的行驶速度度，他将车辆分组，每每组5辆车，共观测了100组，其二项式分布频频数如表2-7。对其作假设检验(置信度为95％)。（三）分布的假假设检验第二节交通流统计分布2.概率分布模型（三）分布的假假设检验第二节交通流统计分布2.概率分布模型解：对于表2-7所列的观测频数与理论论频数值，根据x²检验对数据的要求，，因为x为0的理论频数小于于5，故将其与x为1的理论频数合并并为一组，重新新整理并列表计算如表2-8。（三）分布的假假设检验第二节交通流统计分布2.概率分布模型则显著度自由度由α、C查x²分布表(表2-9是部分摘录)得，因为，，，所以接受原假设，即即可以用二项式式分布预测道路路上车速超限的的车辆数。第二节交通流统计分布3.交通流排队模型型排队论是研究“服务”系统因“需求”拥挤而产生等待行列(即排队)的现象，以及合理协调“需求”与“服服务”关系的一一种数学理论，，是运筹学中以以概率论为基础础的一门重要分分支，也称为“随随机服务务系统理理论”。（一）排排队论的基本概概念(1)““排队”单单指等待待服务的的，不包包括正在在被服务务的车辆辆；而““排队系系统”既既包括了了等待服务的，，又包括括了正在在接受服服务的车车辆。第二节交通通流统计分布3.交通流排排队模型型（2）排队系统统的三个个组成部分分①输入过程定长输入泊松输入爱尔朗输入②排队规则损失制等待制混合制③服务方式定长分布负指数分布爱尔朗分布第二节交通通流统计分布3.交通流排排队模型型（2）排队系统统的三个个组成部分分为了叙述上的的方便，，引入下下列记号号：令M代表泊松松输入或或负指数数分布的的服务，，D代表定长输入或或定长服服务，代代表爱尔朗分分布的输输入或服服务。泊松输入、负负指数分布布服务、N个服务台的的排队系统：M／M／N；泊松输入、、定长服服务、单单个服务务台的系统：M／D／1。……如果不附其他说明，则则这种记记号一般般都指先先到先服服务、单单个服务务的等待待制系统统。第二节交通通流统计分布3.交通流排排队模型型（二）单单通道排排队服务务系统（（M／M／1）排队等待接受受服务的的通道只只有单独独一条。设顾客随随机单个个到达，，平均到到达率为λ，则两次到到达之间间的平均均间隔为，从单通道接受服务务后出来来的输出出率(即系统的的服务率率)为μ，则平均服服务时间间为。。比比率叫叫做做交通强度度或利用用系数，要保持持系统稳稳定状态态即确保保单通道道排队能能够疏散散的条件件是ρ<1，即。图2-18单通道服服务系统统示意图图在系统中没没有车辆辆的概率率：在系统中中有n辆车的概概率：(2-33)排队系统统中车辆辆平均数数：(2-34)平均排队长度度：(2-35)排队系统统中的平平均消耗耗时间：：(2-36)排队中的平均均等待时时间：(2-37)第二节交通通流统计分布3.交通流排排队模型型（二）单单通道排排队服务务系统（（M／M／1）【例】某高速公路路入口处处设有一收收费站，，单向车车流量为为300(veh／h)，车辆到达是随机的。。收费员员平均每每10s完成一次次收费并并放行一一辆汽车车，符合合负指数数分布。。试估计计在收费站站排队系统统中的平平均车辆辆数、平平均排队队长度、、平均消消耗时间间以及排排队中的的平均等待时间间。第二节交通通流统计分布3.交通流排排队模型型（二）单单通道排排队服务务系统（（M／M／1）解：这是一个M／M／1系统，由由题意知即该系统是是稳定的的。则由(2-34)可得排队队系统中中车辆的的平均数数：由(2-35)可得平均均排队长长度：由(2-36)可得排队队系统中中的平均均消耗时时间：由(2-37)可得排队队中的平平均等待待时间：第二节交通通流统计分布3.交通流排排队模型型（二）单单通道排排队服务务系统（（M／M／1）在这种排队队系统中中，服务务通道不不止一条条，根据据排队方方式的不不同，又又可以分分为：单路排队多多通道服服务：即排队仅仅一条队队列而服服务通道道有若干干条，排排队中的的头一辆辆车可视服务通道道工作情情况有选选择地进进入某一一正等待待提供服服务的通道。多路排队多多通道服服务：即每个通通道各排排一条队队，每个个通道只只为其对对应的那那一队列列车辆服务务，车辆不不能随意意换队，，这种情情况相当于N个单通道排排队服务系统统。图2-9单路排队队多通道道服务图2-10多路排队队多通道道服务第二节交通通流统计分布3.交通流排排队模型型（三）多多通道排排队服务务系统（（M／M／N）对于多通道服服务系统统，保持持系统稳稳定状态态的条件件不是ρ<1，而是。其中是是各通通道ρ的平均值。。若考虑虑各通道ρ相等则。令λ为进入系统统中的平平均到达达率，则对于单路排队队多通道道服务系系统，存存在下列列关系式式：系统中没没有车的的概率：系统中有n辆车的概概率：第二节交通通流统计分布3.交通流排排队模型型（三）多多通道排排队服务务系统（（M／M／N）排队系统统中的平平均车辆辆数：平均排队长度度：排队系统统中的平平均消耗耗时间：捧队中的的平均等等待时间间：第二节交通通流统计分布3.交通流排排队模型型（三））多通通道排排队服服务系系统（（M／M／N）【例】有一收费费道路路，高高峰小小时以以2400(veh／h)的车流流量通通过四四个排排队车车道引向四四个收收费口口，平均每每辆车车办理理收费费的时时间为为5秒，服服从负负指数数分布布。试试分别别按单单路排队通通道服务和和多路路排队队多通通道服服务计计算各各有关关指标标并比比较之之。第二节交交通流流统计分布3.交通流流排队队模型型（三））多通通道排排队服服务系系统（（M／M／N）解：(1)按单路路排队队多通通道服服务计计算：：于是，由公公式(2-38)，系统统中没没有车车的概概率(计算过过程从从略)：由公式式(2-41)，排队队系统统中的的平均均车辆辆数(计算过过程从从略)：由(2-42)，平均均排队队长度度：第二节交交通流流统计分布3.交通流流排队队模型型（三））多通通道排排队服服务系系统（（M／M／N）解：(1)按单路路排队队多通通道服服务计计算：：由(2-43)，排队队系统统中的的平均均消耗耗时间间：由(2-44)，排队队系统统中的的平均等等待时时间：第二节交交通流流统计分布3.交通流流排队队模型型（三））多通通道排排队服服务系系统（（M／M／N）解：(2)按多路路排队多多通道道服务务计算算：根据题意，，可将将到达达的车车流四四等分分，于于是：即可按四四个单单通道道排队队情况况，由M／M／1系统的计算算公式式，得得到：：第二节交交通流流统计分布3.交通流流排队队模型型（三））多通通道排排队服服务系系统（（M／M／N）将两种系系统服服务状状态列列表。。如表2-10。表2-10两种服服务方方式相相应指指标对对比表表第二节交交通流流统计分布3.交通流流排队队模型型（三））多通通道排排队服服务系系统（（M／M／N）在服务通通道数数目相相同时时，单单路排排队优优于多多路排队。。非自由由运行行状态态第二节交交通流流统计分布4.跟驰理论（一）车车辆跟跟驰特特性分分析制约性紧随要求、车速条件、间距条件延迟性传递性延迟性第二节交交通流流统计分布4.跟驰理论（二））线性性跟驰驰模型型的建建立式中，，T为驾驶驶员的的反应应时间间，α=，n为前车车，n+1为跟随随车。。第二节交交通流流统计分布5.流体力力学模模拟理理论（一））车流流连续续方程程假设车流顺顺次通通过断断面I和II的时间间间隔隔为dt，两断断面的的间距距为dx，车流在在断面面I的流入量量为q，密度度为k；车流流在断面II的流入量量为q+dq，密度度为k-dk。根据质量守守恒定定律：：流流入入量-流出量=数量上上的变化简化得得：车流量量随距距离而而降低低时，，车流流密度度随时时间而而增大大。第二节交交通流流统计分布5.流体力力学模模拟理理论（二）车车流中中的波波由8车道路路段过过渡到到6车道路路段的的半幅幅车行行道平平面示示意图图。由由图可可以看看出，在4车道的的路段段(即原路路段)和3车道的的路段段(即瓶颈颈段)，车流流都是是各行行其道道，井井然有有序。面在由4车道向向3车道过过渡的的那段段路段段(即过渡渡段)内，车流流出现现了拥拥挤、、紊乱乱，甚甚至堵塞。这是是因为为车流流在即即将进进入瓶瓶颈段段时会会产生生一个个方向向相反反的波波。就就像声声波碰碰到障障碍物物时的反射，，或者者管道道内的的水流流突然然受阻阻时的的后涌涌那样样。这这个波波导致致在瓶瓶颈段段之前前的路路段车流出出现絮絮流现现象。。第二节交交通流流统计分布5.流体力力学模模拟理理论（二）车车流中中的波波取图2—13所示的的计算算图式式。假假设一一直线线路段段被垂垂直线线S分割为为A、B两段。。A段的车车流速速度为v1，密度为为k1；B段的车车流速速度为v2，密度为k2；s处的速速度为vw，假定沿沿路线线按照照所画画的箭头x正方向运行行时速速度为为正，，反之之为负负，并并且：：v1=在A区车辆辆的区区间平平均车车速；；v2=在B区车辆辆的区区间平平均车车速。。则在时间t内横穿穿S交界面面的车车辆数数N为令A、B两部分分的车车流量量分别别为q1、q2,且q=kv,则通行能力概概述通行能力是是道路路规划划、设设计及及交通通管理理等方方面的的重要要参数数，它它是度度量道道路在在单位位时间间内可可能通通过车车辆（（或行行人））的能能力，，与交交通量量的含含义不不尽相相同。。交通通量是是指道道路在在某一一定时时间段段内实实际通通过的的车辆辆（或或行人人）数数，而而通行行能力力是道路在在一定定条件件下单单位时时间内内所能能通过过的车车辆的的极限限数，是道道路所所具有有的一一种““能力力”。交通量量一般般是小小于通通行能能力的的。第三节节道道路通行能能力与与服务务水平平1.道路通行能能力基本通通行能能力是一种种理想想状态态下的的通行行能力力，亦亦称理理论通通行能能力，，实际际上是是不可可能实实现的的。可可能通通行能能力则则是根根据实实际道道路交交通条条件确确定对对理想想条件件的修修正，，以这这些修修正数数乘以以基本本通行行能力力而得得到的的通行行能力力。在理想的道路和交通条件下(道路、道路控制、气候环境均理想)，在单位时间内能通过一条车道或道路上某一点的最大小客车数。1．基本通行能力在通常的道路和交通条件下，在单位时间内能通过一条车道或道路上某一点的最大车辆数。2．可能通行能力在通常的道路和交通条件下，行车密度不很高，不致引起过度的延误和阻碍驾驶的通行能力。3．实用通行能力第三节节道道路通行能能力与与服务务水平平1.道路通行能能力通行能能力定定义权威的的美国国《公路通通行能能力手手册》（1950年）中中，根根据通通行能能力的的性质质和使使用要要求，，将通通行能能力分分为三三种情况：：在1965年修订订出版版的《公路通通行能能力手手册》中，取取消了了三种种通行行能力力的划划分，，用“通行能能力”代替1950年版《公路通通行能能力手手册》中的“可能通通行能能力”，并定定义“通行能能力”为：在现行行通常常的道道路条条件、、交通通条件件和管管制条条件下下，在在已知知周期期（通通常为为15分钟））中，，车辆辆或行行人能能合理理地期期望通通过一一条车车道或或道路路的一一点或或均匀匀路段段所能能达到到的最大大小时时流率。同时时提出出“服务水水平”概念，，用“服务交交通量量”代替“实用通通行能能力”，相应应于不不同的的服务务水平平就有有不同同的服服务交交通量量。通行能能力的的定义义所指指“通常的的道路路条件件、交交通条条件和和管制制条件件”，应理理解为为通行行能力力对被被分析析的交交通设设施的的任何何断面面都是是适用用的。。第三节节道道路通行能能力与与服务务水平平1.道路通行能能力通行能能力定义道路条条件指的是城城市道道路或或公路路的线线形几几何特征，如交通设施的的种类及其其环境、车车道数、车车道及路肩肩宽、侧向向净空、设设计速度、、平面及纵纵面线形和和路面性质质等。交通条件指的是交通流特特征，即车车辆种类的的分布、车车道分布、、交通量的的变化以及及交通流的的方向分布布。管制条件指的是交通控控制设施的的种类和设设计以及交交通管理规规则。交通通信号的位位置、种类类和配时是是影响通行行能力的关关键管制条条件。其它它重要控制制包括停车车标志和让让路标志，，车道使用用限制，转转弯限制等等措施。第三节道道路通行能力与与服务水平平1.道路通行能力基本概念服务水平是描述交通通流的运行行条件及其其对汽车驾驾驶者和乘乘客感觉的的一种质量量测定标准准，是道路路使用者从从道路状况况、交通条条件、道路路环境等方方面可能得得到的服务务程度或服服务质量，，如可以提提供行车速速度、舒适适、安全及及经济等方方面所能得得到的实际际效果与服服务程度。。不同的服务务水平对应应不同的服服务交通量量（即允许许通过的最最大小时流流率）。服服务等级高高的道路车车速高，车车辆行驶自自由度大，，舒适与安安全性好，，但其相应应的服务交交通量就要要小；反之之，允许的的服务交通通量大，则则服务水平平就低。第三节道道路通行能力与与服务水平平2.服务水平与服务交通通量服务水平分级服务水平是用来供车车辆驾驶者者对道路上上的车流情情况作出判判断的一个个定性的尺尺度。评定服务水水平的高低低应包括下下列各项因因素：⑴行车速度度和行驶时时间；⑵车辆行驶时时的自由程程度；⑶行车受阻或或受限制的的情况，可可用每公里里停车次数数和车辆延延误时间来来衡量；⑷行车的安全全性，以事事故率和造造成的经济济损失来衡衡量；⑸行车的舒适适性和乘客客满意的程程度；⑹经济性，以以行驶费用用来衡量。第三节道道路通行能力与与服务水平平2.服务水平与服务交通通量服务水平分级上述因素有有些是难以以衡量的，，故仅以其其中为主要要因素的行车速度及及服务交通通量与通行行能力之比比，作为评定定服务等级级的主要影影响因素。。由于这几几项指标比比较容易测测算，又与与其它因素素有关，所所以取此二二者作为评评价指标也也是适宜的的。美国《公路通行能能力手册》（1965年）将道路路的服务水水平分为A至F六个等级：第三节道道路通行能力与与服务水平平2.服务水平与服务交通通量交通量调查查的种类⑴特定地点的的交通量调调查：这种调查是以研研究交叉口口设计、交交通管理、、信号灯控控制为主要要目的。其其特定地点点有交叉口口、路段以以及建筑物物出入口等等。⑵区域交通量量调查：在指定区域内的众众多交叉口和路路段设置交通量量调查点，了解解该区域内交通通量组成及其变变化。调查工作作是在区域内所所有调查点上同同时进行的，有有短期的和长期期的。第四节交通量量、车速调查1.交通量调查调查地点与时间选择择调查地点⑴典型路段：在一个城市中，，选择能够说明明该城市交通特特征的路段是很很重要的。一般般是分级选择，，如快速路、主主干路、次干路路、支路等。⑵交叉口：在城市中选择不不同型式的交叉叉口，也可从交交通角度选择不不同位置、不同同等级道路上的的交叉口。⑶大型建筑设施出出入口：这里主要掌握对对城市干道交通通的影响，以采采取必要而有效效的管理措施。。如市区内担负负对外交通功能能的车站、码头头、货场，大型型文体中心，商商贸中心，大型型厂矿、机关和和学校等。观测断面应选在车流流稳定、观测视视线清晰、不受受干扰处。交叉叉口观测则在每每个入口（或出出口）处设置观观测点，观测断断面可选在停车车线附近。第四节交通量量、车速调查1.交通量调查调查地点与时间选择择调查时间——正常交通流一年当中多在春秋季季节，一周中多多从周二到周四四。调查时间区区段，除一年、、一个月、一周周等连续进行调调查以外，还有有如下几种：⑴24小时的昼夜观测测：选择正常工作日日的24小时进行观测，，其起讫时间可可从早7时至次日早7时。⑵昼间12（或16）小时观测：一般始于上午7时（或6时），止于下午午7时（或10时）。⑶高峰小时观测测：用于了解早、晚晚高峰小时的交交通量变化情况况，在高峰时间间内进行1~3小时的连续观测测。我国大城市市早高峰时间一一般出现在上午午7时至10时，晚高峰在下下午4时至7时。第四节交通量量、车速调查1.交通量调查下表中每隔15分钟的交通量计计入下半格，而而上半格为累计计交通量。小计计列中每行数值值为本时间间隔隔内的车辆数。。表路段交通量调查记录第四节交通量量、车速调查1.交通量调查_____表交叉口机动车流量观测测统计第四节交通量量、车速调查1.交通量调查第四节交通量量、车速调查1.交通量调查交通量调查方法路旁测记法⑴人工计数：这是一种目前我国国应用最广泛的的方法，只要有有一个或几个调调查人员即可在在指定地点路侧侧进行调查，组组织工作简单，，一般最适合于于作短期的交通量调查。⑵自动计数：发达国家已广泛采用自动动计数装置进行行交通量调查，，它节省人工，，使用方便，种种类繁多，特别别适合于需进行行长期连续性观观测的路段。其其缺点是难以区区分车种、车型型，若在交叉口口上观测也无法法区分流向。第四节交通量量、车速调查1.交通量调查交通量调查方法流动车测定法此法系由英国道道路研究所沃尔尔卓普（War-drop）等于1954年提出，可同时时获得交通量、行驶时时间和车速，是一种较好的的交通综合调查查方法。此法需要一辆测测试车（小型面面包车、工具车车或小轿车、吉吉普车均可）、、３~４名调查人员。其中中一人记录与测测试车对向开来来的车辆数，一一个记录与测试试车同向行驶的的车辆中被测试试车超越的车辆辆数和超越测试试车的车辆数，，另一人记录行行驶时间及停驶驶时间。选取合合适的观测路段段，其路段长度度事先测定或自里程碑、地形图或有关关单位获取。测试车在路路段上连续往返返行驶１２~１６次。总的行驶时时间，根据美国国国家城市运输输委员会的规定定，主要道路每每英里３０分钟钟，次要道路每每英里１０分钟钟。第四节交通量量、车速调查1.交通量调查交通量调查方法流动车测定法根据在测试车于观测测路段上往返行行驶时记录的相相应数据，可分分别计算交通量量、行车时间及及车速：①待测定方向上的交通量量（2-27）式中：为路路段待测定方向向上的交通量（（单向，辆／分分）；为测试车逆待测定定方向行驶时，，与测试车对向向行驶（即顺待待测定方向）的的来车数（辆））；为测测试车在待测定定方向上行驶时时，超越测试车车的车辆数减去去被测试车超越越的车辆数（即即相对测试车在在顺测试方向上上的交通量)（辆）；为为测试车逆待待测定方向的行驶时间(分)；tc为测试车顺待测定定方向行驶时的的行驶时间（分分）。第四节交通量量、车速调查1.交通量调查交通量调查方法流动车测定法②平均行程时间间（2-28）式中：为待待测定路段的平平均形成时间（（分）。③平均行车速度度（2-29）式中：为为待测定路段的的平均行车速度度（单向，公里里/小时）；L为观测路段长度度（公里）。第四节交通量量、车速调查1.交通量调查交通量调查方法例2-10测试车在长为4公里的东西向路路段上往返行驶驶12次，数据整理后后如表2-13，求东行和西行行方向的车流量量、行程时间及及车速。第四节交通量量、车速调查1.交通量调查交通量调查方法解东行西行第四节交通量量、车速调查1.交通量调查交通量调查资料料整理汇总表各种调查方法所所获得的交通量量资料，经过整整理，都应列成成总表以供各种种分析研究之用用，为保证资料料使用的可靠性性、完整性和科科学性，汇总表表应包括有时间（年、月、日、、星期、上下午午及小时等）；地点（路线、街道、、交叉口等的名名称、方向或车车道）；天气；调查人员员姓名等内容，必要时时可绘制平面示意或另附附说明。表交叉口机动车流量观测测统计第四节交通量量、车速调查1.交通量调查第四节交通量量、车速调查1.交通量调查交通量调查资料料整理柱状图（直方图））常用来表示一天天中各小时交通通量的变化，从从中可看出交通通量的变化趋势势，高峰小时的的出现，是否双双峰型或其它型型式，白天与夜夜间交通量的差差异等。第四节交通量量、车速调查1.交通量调查交通量调查资料料整理柱状图（直方图）横坐标：绝对时间，