交通效率指标具体算法

交通效率指标具体调查及计算方法
效率度量指标应该满足如下原则:
(1) 不同的方法本身是完整的, 使用者能够将各种方法结合起来获得一种全面的方法;
(2) 每一种方法都能自由地在不同层次使用, 并在总体上能组合;
(3) 每一种方法都应允许被分解和对组成成分的分析;
(4) 方法应该与使用者的经验一致, 并同时能为其他使用者所理解;
(5) 反映效果的指标必须是可测量的, 或可以从能获得数据中计算得到;
(6) 方法能够用于预测;
(7) 对于规范或控制相关领域有用。

一.平面交叉口计算行车速度:平面交叉口计算车速应视车流行驶方向而定，直行车在进口道部分的计算车速一般宜取路段车速的0.7倍，左右转车辆的计算车速宜取路段车速的0.5倍。

二.平面交叉口各车道延误时间：
1.交叉口延误的调查方法：
（1）点样本法
点样本法就是在拟定的交叉口处,按预先选定的时间间隔清点停在停车线后的车数,每一预定的时间间隔就清点一次,同时清点经过停车后通过停车线的车辆数(停驶数)和不经停车通过停车线的车辆数(不停驶数) 。

当交通量较大时要分别清点,每分钟小记一次并记录。

连续不间断的重复上述过程,直至取得所需样本量或交叉口引道上交通显著地改变,不同于拟研究的交通状况时为止。

以此来获得车辆在交叉口引道上的停车延误时间。

为保证所要求的调查精度,调查必须有足够得样本数,一般应用概率统计中的二项分布来确定需要调查的最小样本数:
N =(1 - p)*χ2/pd2
式中: N ———最小样本数;
P———交叉口引道处停驶车辆百分比(% ) ;
χ2———在所求置信度下χ2值,一般情况下,置信度为90%时,相应的χ2 =
2. 7;
d———停驶车辆百分率估计值的允许误差,范围是0. 01——0. 1,通常取0. 1或0. 05。

交叉口延误调查,通常要求提供以下成果:
总延误(S ) =总停驶数×抽样时间间隔;
每一停驶车辆的平均延误(S ) =总延误/停车数;
每一入口车辆的平均延误(S ) =总延误/入口交通量;
停驶车辆百分比(% ) =停车数/总入口车数×100%;
停车百分比的容许误差=（(1 - p)*χ2/pN）0.5。

（2）车牌照法
车牌照法是在调查路段的起终点设置观测点(调查交叉口的引道延误时,一般以停车线为起始点,上游100米-200米处为终止点) ,观测人员记录通过观测点的车辆类型、牌照号(一般只选择后三位数字) 、各车辆的到达时间。

测完后,将两处的车型及牌照号码进行对照,选出相同的牌照号码,计算通过起点和终点断面的时间差便是行程时间,然后用各车辆的平均行程时间减去此行程的车辆正常畅行行驶时间,就得到交叉口延误。

牌照法调查引道延误所需的最小样本数:
N =(St *K/Et)2
式中: St ———引道时间的样本标准差, 通常取10s-20 s;
K ———当置信度为90% 时, K 2 = 2. 7;
Et ———引道延误的容许误差,常取2 s-5 s 。

2.交叉口延误的计算方法：
延误是一个影响因素十分复杂的指标。

理论计算所得结果难于精确符合实际情况。

所以应采用现场观测的延误数值作为评价依据，特别是对原有交叉口评价分析或作改善效果的前后对比分析、有条件做现场观测时，须用现场观测数据。

对设计交叉口的不同设计方案作比较分析、无法现场观测时，才用估算方法。

延误须对交叉口各进口道分别估算各车道的每车平均信控延误；进口道每车平均延误是进口道中各车道延误之加权平均值；整个交叉口的每车平均延误是各进口道延误之加权平均值。

（1）各车道延误可用下式估算：
321d d d d ++=
式中：d —— 各车道每车平均信控延误（s/pcu ）
1d —— 均匀延误，即车辆均匀到达所产生的延误
2d —— 随机附加延误，即车辆随机到达并引起超饱和周期所产生的
附加延误
3d —— 初始排队附加延误，即在延误分析期初停有上一时段留下积
余车辆的初始排队使后续车辆经受的附加延误
a.设计交叉口时的车道延误计算：
对于设计交叉口，因须达设计服务水平的要求，不该出现在分析期初留有初始排队的情况，即不该出现有初始排队附加延误，则设计交叉口时 各车道延误用下式估算：
21d d d +=
()[]λλx C d ,1min 115.021--=
()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+
-=CAP ex T x x T d 81190022 （α）
式中：C —— 周期时长（s ） λ—— 所计算车道的绿信比
x —— 所计算车道的饱和度，即交通流量与通行能力之比：
cap q x =
CAP —— 所计算车道的通行能力
T ——分析时段的持续时长（h ），取0.25h 。

e ——单个交叉口信号控制类型校正系数，定时信号取e=0.5；感应信号e 随饱和度与绿灯延长时间而变，绿灯延长时间为2~5秒时建议的平均e 值列于下表。

b.原有交叉口车道延误计算：
对原有交叉口作延误评估时，应考虑初始排队的延误，即
321d d d d ++=
T t T d f T t d d u u a u s -+=1
式中：s d ——饱和延误 ()λ-=15.0C d s
u
d ——不饱和延误 ()[]λλx C d u ,1min 115.02--= u t ——在T 中积余车辆的持续时间（h ）
[][]⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=x CAP Q T t b u ,1min 1,min （β） b Q ——分析期初始积余车辆（辆），须实测。

a f ——绿灯期车流到达率校正系数
λ--=11P
f a P ——绿灯期到达车辆占整周期到达量之比，可实地观测。

2d ：用式（α）计算。

3d ：3d 随式（β）算得的在T 中积余车辆的持续时间u t 而定，
[][]⎪⎩
⎪⎨⎧<•=--=。

若，若T tu CAP T t Q T t x T CAP Q d u b u b 1800,1min 1180036003 （2）各进口道的平均信控延误，按该进口道中各车道延误的加权平均数估算：
∑∑=i i
i i i A q q d d /
式中：A d —— 进口道A 的平均信控延误
i d —— 进口道A 中第i 车道的平均信控延误 i q ——进口道A 中第i 车道的小时交通量换算为其中高峰15分钟的
交通流率
（3） 整个交叉口的平均信控延误，按该交叉口中各进口道延误的加权数估算：
∑∑=A A
A A I q q d d /
式中：I d —— 交叉口每车的平均信控延误
A q —— 进口道A 的高峰15分钟交通流率
三. 行驶效率：
行驶效率表征由于拥挤引起的速度上的损失:
E = (V
F - V R )/V F ,
式中, E 表示行驶效率;
V F 表示自由流行驶速度;
V R 表示实际行驶速度。

行驶效率的值在0～ 1 之间, 0 表示处在最好状态, 此时实际行驶速度大于或等于自由流速度; 1 表示最差的状态, 此时实际行驶速度为0。

四．车辆油耗
1.车辆通过交叉口的运行规律
（1）车辆到达交叉口时遇红灯，该车首先减速运行至停车线或至其它排队车辆之后停车等候，直到红灯结束或前车启动才能重新起动加速，恢复正常行驶车速，车辆经历了一个从正常车速v s 减速至0，停车怠速，再起动加速至正常车速v s 的过程（见图1a 中实线）；如果该车在停车以前已转为绿灯，且前车已经起动，则该车减速后，立即加速驶离停车线，此时车辆是从正常车速v s 减速至某一较小速度，然后加速恢复至正常车速v s 驶离交叉口（见图1a 中虚线）。

（2）车辆在绿灯期间到达交叉口，如果前面没有前1周期滞留的车辆，就会稳速或略有加速通过交叉口，此时可近似地认为车辆以路段车速v s 驶过交叉口（见图1b ）。

（3）当交叉口流量很大产生车辆滞流时，车辆在1次绿灯时间内难以完全通过停车线，此时排队车辆就会几次减速、停车、起动、加速，最后起动加速通过交叉口（见图1c ），这种情况是车辆行驶最不稳定的状态，延误时间长，油耗量增
大。

图一
2.车辆油耗分析：
（1）怠速油耗测定
发动机怠速运转，每隔相等的时间记录相应的油耗量，最后测得试验车辆平均怠速油耗率q v。

(2)起动加速油耗测定
车辆起动通过交叉口的油耗比等速油耗值大2.0~4.0；车辆过交叉口的平均加速度越大，油耗也越大；车辆从车速0起动加速到末速度v s与运动中加速到v s相比较，前者的油耗较后者高。

(3)车辆起动通过交叉口燃油消耗增量的计算
车辆按正常行驶起动加速，在交叉口范围内很难达到高速度，如要达到高速度，必须在出交叉口后的路段上继续加速。

因此，凡在交叉口起动的车辆，其额外油耗量的计算应按车辆起动后加速到要求车速时油耗量减去同等距离等速行驶时的油耗量，其实际行驶的距离也比交叉口范围的距离要大，交叉口上车辆因停车、怠速、起动额外增加的燃油消耗量为：
ΔQ=Q w+(Q a-Q v)
式中，Q w为交叉口前的怠速油耗量,Q w=q v*t,t为车辆怠速时间;
Q a为车辆起动加速到某一车速v s时的油耗量;
Q v为车辆以车速vv等速行驶相应加速距离时的油耗量。

五．平面信号交叉口通行能力：
道路交通通行能力表征道路交通设施能够处理交通的能力。

其通用定义是：道路交通设施中，在要考察的地点或断面上，单位时间内能够通过的最多交通单元。

是交通规划、交通工程设计与交通管理等交通工程有关各领域中必不可少的一个重要指标。

1．《上海市城市道路平面交叉口规划与设计规程》推荐方法：
信号交叉口通行能力分别按交叉口各进口道估算，一般以小车当量单位计；信号交叉口一条进口道的通行能力是此进口道上各条进口车道通行能力之和；一条进口车道的通行能力是该车道饱和流量及其所属信号相位绿信比的乘积，即进口道通行能力：
i i e i i i i i i c g S S CAP CAP ∑∑∑⎪⎭⎫ ⎝⎛===λ
式中：i
CAP —— 第i 条进口车道的通行能力（pcu ／h ） i S —— 第i 条进口车道的饱和流量（pcu ／h ）
i λ —— 第i 条进口车道所属信号相位的绿信比
e g —— 该信号相位的有效绿灯时间（s ）
C —— 信号周期时长（s ）
『PS 饱和流量的计算
饱和流量的定义是：在一次连续的绿灯信号时间内，进口道上一列连续车队能通过进口道停车线的最大流量，单位是pcu/绿灯小时。

饱和流量随交叉口几何因素、渠化方式、信号配时及各流向交通冲突等情况而异，比较复杂。

因此，应尽量采用实测数据，实在无法取得实测数据时，如新建交叉口设计时，才考虑用以下估算方法。

饱和流量用实测平均基本饱和流量乘以各影响因素校正系数的方法估算。

即：进口车道的估算饱和流量：
()i bi f F f S S ⨯=
式中：
bi S —— 第i 条进口车道基本饱和流量(pcu/h) ()i F f —— 各类进口车道各类校正系数
1.基本饱和流量 各类进口车道各有其专用相位时的基本饱和流量bi S ，建议采用下表数值：
说明：1.
2.进口车道宽度
3.0-3.5m
2.各类车道通用校正系数
(1)车道宽度校正：
()⎪⎩⎪⎨⎧>+≤≤--==5.3)5.16(05.00
.37.25.04.05.30.31W W W W W f W
式中：W —— 车道宽度（m ）
(2)坡度及大车校正：
g f =1- (G+HV)
式中：G —— 道路纵坡，下坡时取0
HV —— 大车率
3.短车道饱和流量校正
当进口车道实际供排队长度()q L 小于要求排队长度()r
L 时，进口车道属短车道，须作短车道饱和流量校正。

3600/pcu e f r L g S L =
式中：f S —— 经各类校正后的饱和流量（pcu/h ）
e g —— 有效绿灯时长（s ）
pcu
L —— 排队中一辆小轿车的平均占位长度，一般取6m （1）左转专用与右转专用车道短车道校正系数
专用车道本身的校正系数：
()L L x u u f -+=1η
专用车道相邻车道的校正系数：
()()L L S u u f --+=11η
r q L L L u =
式中：η—— 使用专用车道的车辆比率
（2）合用车道短车道校正系数
TL x f f ⨯=正系数直左合用车道短车道校
TR x f f ⨯=正系数直右合用车道短车道校 』
（1）直行车道通行能力
直行车流受同相位绿灯初期左转自行车的影响时，直行车道设计饱和流量除须作通用校正外，尚须作自行车影响校正，自行车影响校正系数按下式计算：
e L
b g b f +-=11
式中：L b —— 绿初左转自行车数（v ／cyc ）
L b 应用实测数据，无实测数据时，可用下式估算：
()
C g C B b e b L -=β
式中：B —— 自行车流量（v ／cyc ）
b β—— 自行车左转率
C —— 周期时长（s ），先用初始周期时长计算
e g —— 有效绿灯时长（s ），无信号配时数据时，按下式粗略确定
e g ：
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=jC G B b e b L 1β
直行车道饱和流量：
b g W bT T f f f S S ⨯⨯⨯= 式中：bT S —— 直行车道基本饱和流量，见表2
直行车道通行能力：
T T S CAP λ=
(2)左转专用车道通行能力
a.有左转专用相位的左转专用车道：
左转专用车道有专用相位时的饱和流量L S ：
g W bL L f f S S ⨯⨯=
j G g e
e =
式中：bL S —— 左转专用车道有专用相位时的基本饱和流量，见表2
b.无左转专用相位的左转专用车道： 左转专用车道无专用相位时的饱和流量'L S ：
L g W bL L f f f S S ⨯⨯⨯='
左转校正系数 1.0001.0exp 0:-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=λξT L q f
式中：ξ—— 对向直行车道数的影响系数，见表3
表3 对向直行车道数的影响系数ξ
0T q —— 对向直行车流量( pcu/h)
λ—— 绿信比，缺信号配时数据时，按下式粗略估算λ：
左转专用车道通行能力 λ⨯=L L S CAP
（3）右转专用车道通行能力
a.有右转专用相位的右转专用车道：
右转专用车道有专用相位时的饱和流量：
r g W bR R f f f S S ⨯⨯⨯=
式中：bR S —— 右转专用车道基本饱和流量，见表2
r f —— 转弯半径校正系数，r —— 转弯半径
⎪⎩
⎪⎨⎧≤+>=m m r r r r f 15305.0151
b.无右转专用相位的右转专用车道：
右转专用车道无右转专用相位时的饱和流量 pb r g W bR R f f f f S S ⨯⨯⨯⨯='
jC
G e
=λ
式中：pb f ——行人或自行车影响校正系数
[]b p pb f f f ,min =
行人影响校正系数p f ：
()()
C g g g p f p R e p f p -+-=1
式中： f
p —— 右转绿灯时间中，因过街行人干扰，右转车降低率 p g —— 过街行人消耗绿灯时间
R e g —— 右转相位有效绿灯时间
C —— 信号周期时长 按上式估算有困难时，建议按表4取p f 。

表4 行人影响校正系数
p f
自行车影响校正系数fb ：
j T
b g t f -=1
式中：gj ——该周显示绿灯时长
tT ——直行自行车绿初驶出停车线所占用的时间
b TD TD TS TS T W S b S b t 3600⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
式中：bTS ——红灯期到达停在停车线前排队的直行自行车的交通量
bTD ——绿灯期到达接在排队自行车队后直接连续驶出停车线的
直行自行车的交通量
STS ——红灯期到达排队自行车绿初驶出停车线的饱和流量，建议
取3600辆/m•h 。

STD ——绿灯期到达直接驶出停车线自行车的饱和流量，建议取
1600辆/m•h 。

Wb ——自行车道宽度（m ）
交通量该用实测数字，无实测数字时只得用简化方法估算tT ：
()b TS T
T W S b t λ-=
13600
式中：bT ——直行自行车每周平均交通量
右转专用车道通行能力： C g S CAP e
R R ⨯=
（4）直左合用车道通行能力
直左合用车道饱和流量TL S ：
TL T TL f S S ⨯=
直左合流校正系数：
()T
L T TL q q q f '+=/ T L L T
q q K q +=' L T L S S K '=
式中：T q —— 合用车道中直行车交通量（pcu/h ）
L q —— 合用车道中左转车交通量（pcu/h ）
T q '—— 合用车道的直行车当量（tcu/h ）
L K —— 合用车道中的左转系数
直左合用车道通行能力
λ⨯=TL TL S CAP
当左转车每周期平均达2辆时，宜增设左转专用车道；增设左转专用车道有困难时，宜采用单向左转相位。

此时，直左合用车道通行能力可按直行车道通行能力计算。

（5） 直右合用车道通行能力
直右合用车道饱和流量TR S ：
TR T TR f S S ⨯=
直右合流校正系数：
()T
T R TR q q q f '+=/ T R R T
q q K q +=' R T R S S K '=
式中：T q —— 合用车道中直行车交通量（pcu/h ）
R q —— 合用车道中右转车交通量（pcu/h ）
T
q '—— 合用车道直行车当量（pcu/h ） R K —— 合用车道中的右转系数
直右合用车道通行能力
λ⨯=TR TR S CAP
（6） 直左右合用车道通行能力
a.普通相位兼有行人影响的直左右合用车道：
这种情况只适用于左转车交通量每周期平均不超过1辆。

[]TR TL TLR CAP CAP CAP ,m in =
左转车交通量每周期平均达2辆时，宜增设左转专用车道；增设左转专用车道有困难时，宜采用单向左转专用相位。

b.有单向左转相位或单向交通的直左右合用车道：
直左右合用车道通行能力可按直行车道通行能力计算。

2.停车线法：。