7.1交通线网运输组织

交通运输流的要素一般包括流量、流向、流程、流
时、流距等，当然对于不同的交通方式，交通运输流
要素也具有其独特的内涵，如道路交通流的特性参数 包括：流率、速度和集中度，且均为统计分布值，这 些特征参数一般也可以借鉴到其它交通方式，下面以 道路系统为例对此做一说明：
交通运输流的要素
1、流率（单位时间通过的车辆数） 流率可以由点测量直接获得，其计算公式为：
在线性速度—密度关系和方程：流量=速度×密度的基础
上，推导出下面的抛物线方程：
q k j (u u u
2
)
f
（7-1-6）
交通运输流要素间的关系

式中 u f 是自由流速，k
j
是拥挤密度。图7－1－1绘
制了该方程所基于的曲线和数据。图中接近数据点的 数字代表1934年劳动节那天，在双向双车道道路上一 个方向，所观测的100辆车为一车组的车组的数目。 在计算道路上的车辆数时，每隔10辆车开始新的一组 （每组100辆），因此相邻两组之间有90%的重叠。
交通运输流要素间的关系
Edie可能是第一个指出通常的经验流量——密 度数据在最大流量附近具有不联系性，因此这个不 连续的曲线对于流量和密度关系可能是所必需的人。
行了研究。实验使用芝加哥市艾森豪威尔高速路上的中
间车道，瓶颈上游800米（1.5英里）处的数据，该处的
容量仅比研究地点的容量有少许的减少。特别选取这一
地点是为了获得尽可能多的运行范围内的数据。
交通运输流要素间的关系
原始收集了1224组1分钟的观察值。观测数据包 含了容量，即时速度和占有率。密度由容量和即时速
交通运输流要素间的关系
同时它的R2是倒数第二低的，它的标准误差是所 有假定中最低的。”关于图7-1-5有趣的一点是，Edie 的模型是7个模型中唯一一个在流量——密度和速度— —密度图线上可以复制接近容量时情况的。其他模型 往往是低估了最大流量，通常留有相当大的空白。
交通运输流要素间的关系
从Drake等人的研究中可得出的一个全面的结论 是：他们所测验的7个模型中没有一个可以做到显著的 数据吻合和给出好的解释。应该指出试验者并没有这 样呈述他们的结论，而是分别处理各个模型。
然而还是有研究声称证实了该模型，例如在图7-1-4a （Huber 1957）中，他们在数据的全部范围内选取了同
样稀疏的部分，通常忽略了最低的流量和接近容量范围
的流量。也有其他的一些研究找到了相反的证据，最重
要的是Drake等人1976年的研究，后面将详细的对此进
行讨论。
交通运输流要素间的关系
Greenberg（1959）提出另外一种表现为对数关系
交通运输流的要素
2、速度（单位时间走行距离）：
每一车辆的瞬时速度可表示为：
ut dx dt lim ( t 2 t1 ) 0 x 2 x1 t 2 t1
（7-1-2）
雷达或微波测速装置可以提供车辆瞬时速度的测量结 果，但是象诸如感应线圈提供的是车辆通过短的检测距 离如6m的时间，由此获得的速度仅仅是瞬时速度的一种 近似。
的模型：
u c ln( k / k j )
（7-1-8）
他的研究证明该模型适合两类数据组，直观上看起来两 类都非常合理。然而，第一类数据组来自单个车辆的速 度和车间距数据，这“接着被分成速度等级，对每级速 度 计算其平均车间距”。换句话说，出现在一个数据点
（速
交通运输流要素间的关系
密度通常被计算为平均车间距的倒数，当平均值 是由可能没有一起行驶的车辆得出的时候，密度代表
交通运输流的要素
除了瞬时速度，还有不少办法可以确定车辆的平均 速度，比如算术平均值法。
ut 1 N
u
t 1
N
t
（7-1-3）
us
D 1 N

i
ti
（7-1-4）
其中
tt
D ut
，是车辆通过距离D的时间。
交通运输流的要素
3、集中度（Concentration） 集中度过去一般被视为密度的同义词，密度是指单位 距离的车辆数，但现在它包含的意义除了密度外，还有 占用的意思，占用是现代交通流理论新出现的理念，一 般指道路上某个地点有车辆占用时间占全部时间的百分 比例。密度是空间集中度的量度，而占用是相同车辆流 在时间集中度的测量。
高速公路）较大的有用价值，Haight（1960；1963） 定义流量——密度曲线为“交通基本图线”。
交通运输流要素间的关系
然而大多数的流量——密度曲线来源于速度——密 度曲线形态的假定。这一节将主要讨论直接集中在流
量——密度关系上的工作，包括使用密度值（density）
和占有率来测量密（concentration）。
交通运输流要素间的关系
Greenshields的模型统治了这一领域50多年。现在 看来其模型至少存在三个问题，最基本的问题是 Greenshields没有对高速公路数据进行研究。然而他的 单车道交通结论却直接被高速公路的情况所采用。（这 并非他本人所为。）第二个问题是按照现在的研究标准， 他进行数据分析的方法，即采用重叠的车组和预先确定 适合曲线的平均值的方法是不能被接受的。第三个问题 是尽管大多数人使用的模型都是建立在假日交通的基础 上的，但现在的工作集中在常规的对道路熟悉的通勤人 员上，以便更好的确定道路的能力。
流率q=N/T
其中：N为测定时间T内通过的车辆数。
（7-1-1）
T可以表示为车辆追踪间隔时间之和，有将T带入上述公
式，可以获得流率与平均可表示为每小时通过的车辆数，1985年美
国高速能力手册（HCM1985）建议使用15分钟测定时
间，有时5分钟或者1分钟的数据也被采用。
交通运输流要素间的关系
2 速度——密度模型
Greenshieldsde在1935年给出了如下速度——密度
关系的数学模型
u u f (1 k / k j )
（7-1-7）
该模型可被描述如下：所测得的数据是速度和流量； 密度使用方程7－1－5计算得到。这一特殊模型最有趣的 一方面是，它的经验基础包括接近自由流速的一组值的6 个点，以及拥堵状况下单独的一个观测点（图7－1－
Greenshields的工作对于交通流理论发展曾起到积极
的作用，在过去几十年中他所推导的抛物线图形被接受
作为速度——流量曲线的正确形状。例如，1965年高速 公路容量手册里原样出现了图7－1—1所示的图形，尽管 同年的高速公路容量手册中其他地方显示的数据表明同 一时期经验结果并没有与图形相符合。1985年的高速公 路容量手册保留了同样的抛物线图形，虽然进行了相当 大程度的放大。
第一节
交通运输流概述
相对而言，强调个体的铁路列车、航空飞机以及 水运船舶的离散性特征比较明显，但是应该注意交通
运输流的连续与离散性特征实质仅仅是一个相对的概
念，为简单区别起见，本章提到的交通流主要指连续 化特征比较明显的道路车辆交通流，用运输流特指具 有离散化特征的铁路、飞机和轮船流。
交通运输流的要素
论的某些思路，主要是试图描述不同交通工具、运营
控制环境（如交通运输系统、控制设备、标志、信号 等）及管理者的量化联系。
第一节
交通运输流概述
由于不同交通方式自身的差异，道路中大量行驶 的车辆相对于铁路列车、航空飞机以及水运船舶而言，
通常并不以独立交通工具作为系统的研究对象，更多
表现出一种统计的特性，在行为表现中，具有较强连 续性特征。
度计算所得。为了产生与密度轴线分布一致的数据组，
从1224个数据点中选出一个样本，和基于密度的速度 回归分析所假定的一样。进行这项研究的目的在于统 计比较7种速度——密度假定，从而选择最好的一种。
交通运输流要素间的关系
除了Greenshields的线性模型和Greenberg的指数 曲线，其他5项研究是两段分段和三段分段线性模型， Underwood（1961）转置指数曲线，Edie（1961）的
不连续指数形式（结合了Greenberg和Underwood的
曲线），以及一个钟形曲线。在比较中尽管意图“使用 一个严格的虚拟试验结构”，以谨慎的方式进行研究工 作，但统计分析只得出非决定性结论：“几乎所有的结 论都仅基于直觉，因为统计试验毕竟几乎没有提供决定 力”（Drake）。
交通运输流要素间的关系
第七章 交通线网运输组织

第一节 第二节
交通运输流概述 交通运输流微观分析技术
第三节
第四节 第五节
交通运输流组织原理
弱可控的交通运输流组织 强可控的交通运输流组织
第一节
一、交通运输流概念
交通运输流概述
在公路、铁路、航空及水运各种交通方式中连续 运行的交通工具，往往表现出某些类似流体的特征， 称为交通运输流。 交通运输流理论在早期的框架中，借鉴了流体理
要理解交通流各种参数间的相互关系，首先需要 注意用于获取数据的测量方法和获得测量数据的位置对
交通流各要素的可能影响，对交通流各要素间的关系讨
论是基于此前提的结果。下面以道路交通流为例，对交
通运输流要素间的关系做一说明。
交通运输流要素间的关系
1 速度——流量图 速度——流量关系是双变量的关系，这一领域开创 性的工作属于Greenshields1935年的一篇论文，文中他
交通运输流的要素
密度计算公式

k q / us
（7-1-5）
值得指出的是，交通流测量方法对改进上述交通要
素模型精度有很大的影响，交通流测量方法包括点测
量、短距离测量（一般不超过10米）、全路段测量（至
少0.5公里）、在交通流中移动观察测量、利用ITS技术
同时获取大量车辆数样本测量等。
二、交通运输流要素间的关系
什么意义就不清楚了。同样因此事实上这是一个单车