交通流特性
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第四章 交通流特性
三、交通量的时间分布特性。 交通量是一个随机的时空变量，具有时空分布特性。 1、交通量的月变化：月不均衡系数
2、交通量的周变化：周变化系数
3、交通量的小时变化：小时变化系数 高峰小时流量比：高峰小时交通量占全天交通量之比 称为高峰小时流量比，我国一般为9%--10%。 高峰小时系数：高峰小时交通量与高峰小时某时段交 通量扩大为高峰小时交通量之比。
观测路段上所有车辆车头时距的平均值称为平均 车头时距。
2、车头间距：同向行驶的一列车队中，前后相邻两车 的车头之间的空间间隔，在观测路段上所有车辆车头 间距的平均值称为平均车头间距。
三、空间占有率和时间占有率。 1、空间占有率：观测路段中行驶的车辆总长度占该路 段长度的百分比。
2、时间占有率：在某一测定时间段内车辆通过某一断 面的累积时间在该测定时间的百分比。
2、年平均日交通量（AADT）：一年的观测期内日交 通量的平均值，算法是一年的交通量总和与该年总天 数的比值，单位是veh/d，表达式为：
3、月平均日交通量（MADT）：一个月的观测期内日 交通量的平均值，算法是一个月的交通量总和与该月 总天数的比值，单位是veh/d，表达式为：
4、周平均日交通量（WADT）：一周的观测期内日交 通量的平均值，算法是一周的交通量总和与周天数的 比值，单位是veh/d，表达式为：
5、小时交通量：一小时内观测的交通量，单位是 veh/d。 高峰小时交通量（PHV）：全天交通量最大的一个小 时称为高峰小时，该小时内的交通量称为高峰小时交 通量，通常有早、晚高峰交通流量。 年最大小时交通量（HAHY）：一年内各个小时交通 量中最大的一个小时交通量。
年第30位小时交通量（30HV）：将一年内各个小时 的交通量按从大到小顺序排列的第30个小时所对应的 交通量。常用30位小时交通量作为设计小时交通量。 6、交通流率：将不足一小时观测所得的交通量换算成 一小时交通量所得的比值，简称流率。
交通流的特性
二. 连续流特征
1. 总体特征
交通量Q、行车速度 V s 、车流密度K是表征交通流 特性中：Q——平均流量(辆/h)； V s ——空间平均车速(km/h); K—平均密度(辆/km)。
能反映交通流特性的一些特征变量：
(1)极大流量Qm，就是Q－V曲线上的峰值。
例 4-1 V=88-1.6K ，如限制 车流的实际流量不大于最大流量的 0.8 倍，求速度的最低 值和密度的最高值?(假定车流的密度＜最佳密度Km)
解：由题意可知：
当K=0时，V=Vf=88km/h,当V=0时，K=Kj=55辆/km。 则：Vm=44Km/h,Km=27.5辆/km,Qm=VmKm=1210辆/h。 由Q=VK和V=88-1.6K，有Q=88K-1.6K2 (如图)。当Q=0.8Qm时， 由88K-1.6K2=0.8Qm=968，解得：KＡ＝15.2，ＫＢ＝39.8。 则有密度 KA和KB与之对应，又由题意可知，所求密度小于 Km， 故为KA。 故当密度为KA=15.2辆/km，其速度为： VA=88-1.6KA =88-1.6×15.2 =63.68km/h 即KA=15.2辆/km，VA=63.68km/h为所求密度最高值与速度最低值。
V V f (1 Kj )
当交通密度很大时，可以采用格林柏(Grenberg)提 出的对数模型： K
V Vm ln
j
K
式中：Vm—对应最大交通量时速度。 当密度很小时，可采用安德五德 (Underwood) 提出 K 的指数模型：
V Vf e
Km
式中：Km—为最大交通量时的速度。
(2)临界速度Vm，即流量达到极大时的速度。
(3)最佳密度Km，即流量达到极大时的密量。
第3章交通流特性
四、交通量-速度-交通密度的关系
通常在交通流中各车辆的速度并不相同。将车 辆按速度分组，对于每组速度的车辆有：
qi kivi
则总的交通量为：
m
m
q kivi k (ki/k)vi kavs
i1
i1
式中：m——速度分组数
—v a—s 平均车速，即各组车速乘以该组车辆的 密度占总密度的比例（权数）。
Time mean speed is defined as the average speed of all the vehicles passing a point on a highway over some specified time period.
Space mean speed(空间平均速度)
对于道路交通，可用线性函数表示为：
va
vf
(1
k kj
)
21
四、交通量-速度-交通密度的关系
2. 交通量-交通密度关系图
qkavk(vk)
The peak of the density flow curve occurs at the theoretical maximum flow (i.e., capacity) of the facility.
k=n/L
Space headway(车头间距s ) is defined as the distance between corresponding points of two successive vehicles at any given time.
sa
s
n
L n
k1/s
16
三、交通密度
Density is an important measure of the quality of traffic flow.
交通流特性(精)
交通量是实测值或预测值，流率是转换后的等效值。
二、交通量的有关概念
1、日交通量 （1）年平均日交通量（AADT） （2）月平均日交通量（MADT） （3）周平均日交通量（WADT） 2、小时交通量 （1）高峰小时交通量 一天内连续60min的最大小时交通量。有整时段和非整时段之分。 （2）第30位（高峰）小时交通量
15%位车速：指所有车辆中，只有15%的车辆在该速度一下行驶。
一般用作最低车速限制标准。
速度观测值的标准差σ（均方差）：
（vi -v）2
n
反映车速分布的离散情况，σ值越大，车速越离散，表明车辆
行驶有很大的自由度。
三、时间平均速度与区间平均速度
1、时间平均速度 Vt
指某一时间段内，通过道路某一断面的所有车辆的地点速度的算
三、交通量在时间上的变化（分布）
1、季节、月份变化 反映交通量在一年内的变化
常用月变系数（又称为月不均匀系数）M表示
2、日变化 反映交通量在一周内的变化
常用周变系数D表示
D=
AADT 某周日的年均日交通量
3、小时变化 反映交通量在一日内的变化，有早、晚高峰 反映交通量在一天内集中程度的参数是高峰小时流量比 ：
3、交通量与密度的关系
由Q=K·V和
K
K2
V=Vf
(1Kj
)
Q=
Vf (K-
Kj
)
说明Q～K呈二次函数（抛物线）关系，其图形为：
对上式进行求导，并令 dQ =0 ，则有：
dK
dQ dK
=
Vf
(1-
2K Kj
)=0
Km
=
Kj 2
K j 2
∴
Qm
=Vf
二、交通量的有关概念
1、日交通量 （1）年平均日交通量（AADT） （2）月平均日交通量（MADT） （3）周平均日交通量（WADT） 2、小时交通量 （1）高峰小时交通量 一天内连续60min的最大小时交通量。有整时段和非整时段之分。 （2）第30位（高峰）小时交通量
15%位车速：指所有车辆中，只有15%的车辆在该速度一下行驶。
一般用作最低车速限制标准。
速度观测值的标准差σ（均方差）：
（vi -v）2
n
反映车速分布的离散情况，σ值越大，车速越离散，表明车辆
行驶有很大的自由度。
三、时间平均速度与区间平均速度
1、时间平均速度 Vt
指某一时间段内，通过道路某一断面的所有车辆的地点速度的算
三、交通量在时间上的变化（分布）
1、季节、月份变化 反映交通量在一年内的变化
常用月变系数（又称为月不均匀系数）M表示
2、日变化 反映交通量在一周内的变化
常用周变系数D表示
D=
AADT 某周日的年均日交通量
3、小时变化 反映交通量在一日内的变化，有早、晚高峰 反映交通量在一天内集中程度的参数是高峰小时流量比 ：
3、交通量与密度的关系
由Q=K·V和
K
K2
V=Vf
(1Kj
)
Q=
Vf (K-
Kj
)
说明Q～K呈二次函数（抛物线）关系，其图形为：
对上式进行求导，并令 dQ =0 ，则有：
dK
dQ dK
=
Vf
(1-
2K Kj
)=0
Km
=
Kj 2
K j 2
∴
Qm
=Vf
第3章交通流特性
dQ dK
=0
，则有：
∴
Kj 2K = Vf (1)=0 K m = dK Kj 2 2 K j Kj K jVf 2 Q m =Vf [ ]= 2 Kj 4 dQ
Vf Vf K j Vf K Vm = Vf = 另外，由于 V=Vf Kj Kj 2 2
由坐标原点到Q～K曲线上某一点之间联线的斜率，表示该点 （实质为某一交通运行状态）所对应的车速，原点处的斜率即为 畅行速度Vf。
• 用O计算D的实例（P145/129）：
– Consider a case in which a detector records an occupancy of 0.200 for a 15-minute analysis period. If the average length of a vehicle is 28 ft, and the detector is 3 ft long, what is the density?
– 占有率分为时间占有率（Ot）与空间占有率（ Os） – Ot＝车辆检测器的占用时间/总观测时间 – 检测器的占用时间是车辆的前保险杠激活检测 器的上游边界开始，直到车辆的后保险杠离开 检测器的下游的边界为止 – 在检测器接通期间，车辆驶过的距离为： Lv+Ld，这一距离被认为是车辆的有效长度。 – Os=N（Lv+Ld）/L=D(Lv+Ld)/5280，其中N为 检测时间内通过车辆数，D为交通流密度，单 位vel/mi。 – 如果认为时间占有率等于空间占有率，即可推 出式（5－7）
3.2.3 密度与占有率
• 密度：
– 定义：单位长度道路或车道上，某一瞬间所存 在的车辆数 – 用D表示，单位是veh/mi或 veh/mi/ln ( veh/km 或 veh/km/ln ) – 密度是在一段道路上测得的瞬时值 – 不容易直接测量，经常用速度和交通量来间接 计算 –但密度是三个参数中最重要的一个，因为它可 以最直接地反映交通需求
第二章 第一节交通流特性
各个平均日交通量间的关系：
平均日交通量（ ADT ）
1 n ADT Qi n i 1
周平均日交通量（ Week Average Day Traffic, WADT）
月平均日交通量（ Month Average Day Traffic, MADT）
1 7 WDAT Qi 7 i 1
地点车速 行程车速 车辆通过道路特定地点 的瞬时速度。 路段长度除以通过该路段 在道路交通与气候条件 的行程时间，又叫区间车速 良好的情况下，仅受道 路条件限制所能保持 在不超过路段设计车速 的最大安全车速。 的情况下，车辆在给定交 通流中能够达到的最大 安全车速
车速
设计车速 运行车速
2 时间平均速度和区间平均速度
11%-15% 间，平均 13.3% 。《规范》中将 K 取设计高峰小时交通 量与AADT的比值，9%-14%，取11%
DDHV＝AADT×K×D
DDHV——具有方向性的设计小时交通量（辆／h）；
AADT——年平均日交通量（辆／天）；
K D ——设计小时交通量系数,K随着道路周围地区人口密度的增加而减少. ——方向不均匀系数。在高峰小时内的总交通量中，高峰方向所占的 比例（%）.变化由交通量的方向分布特性决定。
7.交通量资料的应用
1)交通规划
2）道路设计 3）交通管理 4）交通事故评价 5）经济分析
1 2
概述 交通量和流率
3
4
速度
交通流密度
5
6 7
车头间距和车头时距
连续流特性 间断流特性
2.1.3 速度
1 几种速度的定义
设行驶距离为s，所需时间为t，则车速可用s/t表示。 按s和t的取值不同，可定义不同的车速。
第三章道路交通流特性及通行能力
道路实际线形标准要高于或等于由设计速度所确定的标准；
同一线路的不同路段可选用不同的设计速度，但需注意变化频率和过渡路段。
18
1、速度
1.3运行速度
运行速度是指中等技术水平的驾驶人员根据实际道路条件、交通条 件、良好气候条件等能保持的安全速度。
通常采用测定速度的第85百分位行驶速度作为运行速度。
速度 195(km/h)
图图 2-11 沈盘一级路内侧车道速度分布概率曲线 3-7
11
0.35 0.30 0.25 小型 0.20 0.10 0.05 0.00 16 32 48 80 113 145 177 速度 195(km/h)
概率 0.15
图3-8 沈盘一级路外侧车道速度分布概率曲线 图 2-12
0.40 0.30 0.20 概率 0.10 0.00
沈本高速公路内侧车道速度分布概率曲线
小型 中型 大型
速度 16 32 48 64 80 97 113 129 145 161 177 193 209 225 (km/h)
图图 2-10 3-6
沈本高速公路外侧车道速度分布概率曲线
10
1、速度
一般公路
设计交通量（DHV）：通常按照小时交通量，特别是年内的高峰小时交通量
来确定。我国公路设计一般采用第30位的小时交通量或者在第20位和第40位小时 交通量的范围内选取的合适的小时交通量。
22
2、交通量
2.1概念
年平均日交通量（AADT）
在一年的观测期内日交通量的平均值。即一年的交通量的总和与该 年总天数的比值。
1、速度
0 32 64 80 113
小型 中型 大型
0.10
0.00 145 177 速度 (km/h)
(整理)交通流特性.
第三章交通流的基本特性第一节概述道路上的行人或运行的车辆构成行人流或车流，人流和车流统称为交通流。
一般交通工程学研究中，有特指时的交通流是针对机动车交通流而言的。
交通流的定性和定量特征，称为交通流特性。
观测和研究发现，由于在交通过程中人、车、路、环境的相互联系和影响作用，道路交通流具有以下三个基本特性。
1．两重性对道路上运行车辆的控制既取决于驾驶员，又取决于道路及交通控制系统。
一方面，驾驶员为避免与其他车辆发生冲突，必然受到道路条件及交通控制系统的制约；另一方面，驾驶员又可以在一定的时空条件下，依据自己的意志自由地改变车速和与其他车辆的相对位置。
2．局限性由于机动车和道路的物理尺寸所限，车辆运行中相互之间可能会相互妨碍。
仅由于道路通行能力的限制和车辆间的相互制约，就有可能引起交通拥挤；另外，车速也是有限的，并因车辆和时空条件而异。
3．时空性由于车速是随机变化的，机动车在时间上和空间上的状态都是不相同的，因此，交通流既是现有时间变化规律，又有其空间变化规律。
道路交通流的以上三个特性进一步说明：道路交通是一个复杂的动态系统。
由这三个特性出发，将道路上的交通流用交通量、速度、密度三个基本参数加以描述。
观测、整理和研究这些参数的变化规律以及它们之问的相互关系，可以为分析道路上的运营状况、交通规则、路网布设、线形设计、运输调度与组织、运力投放与调控以及为现有道路交通综合治理提供起决定作用的论证数据。
第二节交通量的基本特性交通量是指单位时间内，通过道路某一地点或某一断面的实际交通参与者(含车辆、行人、自行车等)的数量，又称交通流量或称流量。
如果不加说明时，通常是指单位时间内通过道路某一地点或某一断面往来两个方向的车辆数，亦称为车流量。
在交通量观测和统计分析及实际应用中，常见的交通量有以下几种：1．平均交通量交通量不是一个静止的量，它是随时间变化的，在表达方式上通常取某一时段内的平均值作为该时段的代表交通量。
第3章 交通流特性
ti ——第 i 辆车行驶距离 l 所用的时间；
n ——观测到的车辆数
l ——行驶路段的长度。
吉林建筑工程学院城建学院
The City College of Jilin Architectural and Civil Engineering Institute
勤奋、严谨、砺志、创新
Chang Lijun
第3章 交通流特性——交通量
例题：
从8点到9点，5分钟的交通量如下表所示。求PHF(5)和PHF(15) 。
统计 时段 交通量 统计 时段 8:008:05 118 8:308:35 8:058:10 114 8:358:40 8:108:15 112 8:408:45 8:158:20 111 8:458:50 8:208:25 114 8:508:55 8:258:30 120 8:559:00
交通工程学
Traffic Engineering
吉林建筑工程学院城建学院
The City College of Jilin Architectural and Civil Engineering Institute
勤奋、严谨、砺志、创新
Chang Lijun
第3章 交通流特性
3.1 交通量特性 3.2 行车速度特性 3.3 车流密度特性 3.4 交通流特性及其相互关系
勤奋、严谨、砺志、创新
Chang Lijun
第3章 交通流特性——交通量
四、交通量在空间上的变化特性
1、方向变化
方向不均衡性用方向分布系数表示:
KD 主要行车方向交通量 100% 双向行车的总交通量
2．车道分布
车道交通量影响用折减系数表示。设靠近中心线为第1车道， 其折减系数＝1，则依次第二车道＝0.8～0.89，第3车道 =0.65～0.78等等。
交通流特性
3.2 交通量和流率
（1）年平均日交通量（AADT）
年平均日交通量就是将一年观测所得的交通量总数除 以当年的总天数。
表达式为：
1 365 Qi AADT=——— ∑ 365 i=1
3.2 交通量和流率
（2）年平均工作日交通量（AAWT）
是指在全年所有的工作日内，在指定地点的平均每日 交通量。年平均工作日交通量就是用一年中总的工作
（4）平均工作日交通量（WADT）
在少于一年的某个时间段内，在指定地点所有工作日 的平均每日交通量。
以上交通量指标，可以反映出设施的特点，例如：
在相同的观测时间内，如果平均日交通量明显高于平 均工作日交通量，则说明是由于周末交通量大所致， 即该设施主要是为周末或假日旅游交通流服务的。
3.2 交通量和流率
设计小时交通量的计算：
DDHV=AADT*K*D 式中： DDHV—— 设计小时交通量(辆/h)；
AADT—— 年平均日交通量(辆／天)；
K—— 设计小时交通量系数，高峰小时交通量占年平均日交通量 的比例(％) ，K随着道路周围地区人口密度的增加而减少；
D—— 在高峰小时内的总交通量中，高峰方向所占的比例(％)。
年当中仅有29个小时可能发生拥塞，其出现的 概率很小。所以说第30位高峰小时交通量作为 设计小时交通量是合适的。
3.2 交通量和流率
第30位高峰小时交通量是曲线的 突变点，它意味着全年中只有29 个小时的交通量超过设施容量
Q（辆/h）
年最高小时交通量
（道路通行能力），故得不到保
证的只占 0. 3 3％ ， 而保证率为 99.67％，也就是说，一年当中 仅有29个小时可能发生拥塞，其 出现的概率很小。所以说第30位 高峰小时交通量作为设计小时交 通量是合适的。
交通工程学-第4章-道路交通流理论
连续流设施
间断流设施
无外部因素导致周期性中断。 高速公路、限制出入的一般公路路
段。
由于外部设备导致交通流周期性中断。 一般道路交叉口。
6
4.1 交通流特性
二、连续流特征(Characteristics of Uninterrupted Flow)
7
4.1 交通流特性
二、连续流特征(Characteristics of Uninterrupted Flow)
4
0.1954 0.6289
P(k8) 0.95
具有95%置信度的来车数不多于8辆。
32
4.2 概论统计模型
2、二项分布 ➢ ⑴ 基本公式
P (k)C n kpk(1p)nk
式中：
P（k）—在计数间隔t 内到达k 辆车的概率; λ—平均到车率（辆/s）；
t —每个计数间隔持续的时间（s）；
n—正整数 ；
计算机技术
交通规划 交通控制 交通工程设施设计
4
4.1 交通流特性
交通流定性和定量的特征称为交通流特性。它可用交通流 量、速度和交通密度三个基本参数来描述。
一、交通设施种类(Types of Facilities)
1、连续流设施：指在该设施下无外部因素而导致交通流周期性中断 的设施。
➢ (Uninterrupted-flow facilities are those on which no external factors cause periodic interruption to the traffic stream.)
p—二项分布参数， pt/n。
均值M和方差D分别为: :
33
4.2 概论统计模型
2、二项分布
第三章 交通流特性
交通运输工程导论
1
第三章 交通流特性
第一节 交通流要素 第二节 通行能力分析 第三节 排队和延误分析 第四节 服务水平分析
2
第三章 交通流特性
载运工具在交通运输网内运行时，可类比于气 体或液体分子在介质内的流动，称作交通流。 There is an analogy between the way water moves in waves and the way vehicle operates in the highway. A continuous movement or circulation of vehicles is called traffic flow.
177
速度 195 (km/h)
图 2-12
0.20 0.15
沈盘一级路外侧车道速度分布概率曲线
概率
小型 中型 大型
0.10 0.05 0.00 16 32 48 64 80 97 129 速度 146 (km/h)
图 2-13
21 沈盘二级公路速度分布概率曲线
0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 10 20
3、15%位车速
意义类前。在高速公路和快速道路上，为了行车安全，减少阻塞排队现 象，要规定低速限制，因此15%位车速测定是非常重要的。 85%位车速与15%车速之差反映了该路段上的车速波动幅度，同时车速 分布的标准偏差与85%位车速和15%位车速之差存在着下列近似关系：
23
S
85%位值 15%位值
2 ( v v ) i t
t
n
由空间平均车速推算时间平均车速
2 s
s
——空间平均车速观测值的均方差
1
第三章 交通流特性
第一节 交通流要素 第二节 通行能力分析 第三节 排队和延误分析 第四节 服务水平分析
2
第三章 交通流特性
载运工具在交通运输网内运行时，可类比于气 体或液体分子在介质内的流动，称作交通流。 There is an analogy between the way water moves in waves and the way vehicle operates in the highway. A continuous movement or circulation of vehicles is called traffic flow.
177
速度 195 (km/h)
图 2-12
0.20 0.15
沈盘一级路外侧车道速度分布概率曲线
概率
小型 中型 大型
0.10 0.05 0.00 16 32 48 64 80 97 129 速度 146 (km/h)
图 2-13
21 沈盘二级公路速度分布概率曲线
0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 10 20
3、15%位车速
意义类前。在高速公路和快速道路上，为了行车安全，减少阻塞排队现 象，要规定低速限制，因此15%位车速测定是非常重要的。 85%位车速与15%车速之差反映了该路段上的车速波动幅度，同时车速 分布的标准偏差与85%位车速和15%位车速之差存在着下列近似关系：
23
S
85%位值 15%位值
2 ( v v ) i t
t
n
由空间平均车速推算时间平均车速
2 s
s
——空间平均车速观测值的均方差
第二章 交通流基本特性第一节 流量(交通量)Q.
2018/9/25
29 29
一、交通流三参数基本关系
交通流三参数之间的基本关系式为： Q KV 式中：Q —流量（辆/h）； V —速度（区间平均速度）（km/h）； K —密度（辆/km）。
2018/9/25
30 30
一、交通流三参数基本关系
流量、密度、速度三者之间的关系见下图：
2018/9/25
安德伍德模型 的适用范围
2018/9/25
36 36
三、流量与密度的关系
交通流的流量-密度关系是交通流的基本关系，根 据格林希尔茨公式及三参数的基本关系式可得：
K Q KV f (1 ) Kj K2 Vf (K ) Kj
2018/9/25
19 19
三、时间平均车速与区间平均车速
时间平均速度与区间平均速度之间的互换关系 由时间平均速度可以推算出区间平均速度：
σt2 Vs Vt Vt
式中：σt2 —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：
σ s2 Vt Vs Vs
2 式中: σs —区间平均速度观测值的均方差。
2018/9/25
11 11
四、设计小时交通量
设计小时交通量的计算（不考虑方向不均衡性） DHV DHV AADT k n W W1 n C单 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）。
3 3
2018/9/25
交通工程-第三章交通流特性
交通量
通行能力
早高峰
晚高峰
例题下表为某路口交通量调查显示机动车早高峰8：45-9:45, 连续5分钟时段交通量统计表,计算5分钟和15分钟高峰小时系 数.
统 8： 8： 8： 9： 9： 9： 9： 9： 9： 9： 9： 9：
计 时 间
45 50 55 00~ 05 10 15 20 25 30 35 40 ~8： ~8： ~9： 9： ~9： ~9： ~9： ~9： ~9： ~9： ~9： ~9： 50 55 00 05 10 15 20 25 30 35 40 45
下行
双向
交通量时间分布特性
交通量在1h之内的变化
交通量时间分布特性
高峰小时交通量 常用高峰小时流量比和高峰小时系数来描述。
高峰小时流量比：高峰小时交通量与全天交通量的比值%， 它反映了高峰小时交通量的集中程度，其值越大则说明全 天交通流集中程度大，反之则说明集中程度小。我国公路 一般为8%-10%。
起平均所得的交通量，并不能体现工作日交通
量的特点，所以提出AAWT这一指标。
二、交通量的表达方式 小时交通量
（1）高峰小时交通量(PHV) 在一天的24小时内，小时交通量的差异很大，最大
交通量常发生在早晚上下班拥挤时刻。一天内的高峰期 间连续60分钟的最大交通量称为高峰小时交通量，单位 辆/h。
高峰小时交通量通常是指单向的，即上行和下行两 个方向的交通量要分别统计。
二、交通量的表达方式
日交通量 （1）平均日交通量（ADT）
由此A可D定T义月1n平in均1 Q日i 交通量（MADT）、
周平均日交通量（WADT）等概念
二、交通量的表达方式
日交通量
（2）年平均日交通量 （AADT）
通行能力
早高峰
晚高峰
例题下表为某路口交通量调查显示机动车早高峰8：45-9:45, 连续5分钟时段交通量统计表,计算5分钟和15分钟高峰小时系 数.
统 8： 8： 8： 9： 9： 9： 9： 9： 9： 9： 9： 9：
计 时 间
45 50 55 00~ 05 10 15 20 25 30 35 40 ~8： ~8： ~9： 9： ~9： ~9： ~9： ~9： ~9： ~9： ~9： ~9： 50 55 00 05 10 15 20 25 30 35 40 45
下行
双向
交通量时间分布特性
交通量在1h之内的变化
交通量时间分布特性
高峰小时交通量 常用高峰小时流量比和高峰小时系数来描述。
高峰小时流量比：高峰小时交通量与全天交通量的比值%， 它反映了高峰小时交通量的集中程度，其值越大则说明全 天交通流集中程度大，反之则说明集中程度小。我国公路 一般为8%-10%。
起平均所得的交通量，并不能体现工作日交通
量的特点，所以提出AAWT这一指标。
二、交通量的表达方式 小时交通量
（1）高峰小时交通量(PHV) 在一天的24小时内，小时交通量的差异很大，最大
交通量常发生在早晚上下班拥挤时刻。一天内的高峰期 间连续60分钟的最大交通量称为高峰小时交通量，单位 辆/h。
高峰小时交通量通常是指单向的，即上行和下行两 个方向的交通量要分别统计。
二、交通量的表达方式
日交通量 （1）平均日交通量（ADT）
由此A可D定T义月1n平in均1 Q日i 交通量（MADT）、
周平均日交通量（WADT）等概念
二、交通量的表达方式
日交通量
（2）年平均日交通量 （AADT）
交通流基本特性
交通流基本特性交通流是指在道路、公路或城市等交通网络中的车辆、行人等交通参与者的流动情况。
了解交通流的基本特性对于交通规划、交通管理以及道路设计都至关重要。
本文将介绍交通流的一些基本特性及其测量方法。
1. 交通流量交通流量是指在特定时间内通过某一路段或交叉口的车辆、行人等交通参与者的数量。
交通流量可以用每小时通过的车辆数（PCU）来衡量。
交通管理机构通常使用交通信号灯、交通监控设备等技术手段来测量交通流量。
交通密度是指在特定路段上单位长度上的车辆数量。
交通密度可以用车辆数（Vehicles）或车辆长度（Vehicle Length）来衡量。
交通密度的测量可以通过交通监控设备、视频监控等方式进行。
3. 平均速度平均速度是指交通流中所有车辆或交通参与者的平均速度。
平均速度可以通过路段上的测速设备来测量。
路段上的平均车速对于评估交通流的通畅程度、拥堵情况等具有重要意义。
4. 交通流稳定性交通流稳定性是指交通流在时间和空间上的稳定程度。
交通流稳定性主要通过交通监控设备、视频监控等手段来进行评估。
交通流的稳定性可以影响交通规划和交通管理的决策。
交通流模型是用来描述交通流行为和交通流特性的数学模型。
交通流模型可以用于预测交通流量、交通运行状态等。
常见的交通流模型包括瓶颈模型、微观交通模型等。
6. 交通流的影响因素交通流的特性受到多种因素的影响。
常见的影响因素包括道路条件、交通信号灯、交通管制等。
了解交通流的影响因素对于优化交通流、提高交通效率等具有重要意义。
7. 交通拥堵交通拥堵是指交通流在某一路段或交叉口出现停车等异常情况。
交通拥堵会导致交通流的速度下降、通行时间延长等问题。
交通拥堵对于城市交通运输和居民出行都带来了很大的不便。
交通流控制是指通过交通信号灯、交通指示牌、交通安全设施等手段对交通流进行调控和管理。
交通流控制可以减缓交通拥堵、提高交通效率，保障道路交通的安全和顺畅。
结论了解交通流的基本特性对于交通规划、交通管理和道路设计都具有重要意义。
第三章 交通流特性
一、定义(dìngyì)
• 通行能力——在一定速度要求下的最大交通量 。 它是一定时段内通过(tōngguò)线路某断面的最大 车辆数，反映了交通运输设施的“生产能力 ”，所以又称作通过(tōngguò)能力或容量。
共五十八页
• 交通量与通行能力的区别：前者是交通运输设施 上实际发生的交通状况，后者则是该交通运输设 施潜在(qiánzài)的最大可能的能力。
qi kivi 则总的交通量为
q
m i 1
kivi
k
m i 1
ki
k
vi
kvas
式中：m——速度分组数；
vas——平均车速，即各组车速vi乘以该组车辆的密度占总密度
的比例（权数）。
由此
q kva
上式即为表征交通流特性的基本关系式。
共五十八页
①平均速度-交通密度（Va - k）关系图
• 对于大多数运输方式来说，平均速度Va 随交通密度k增加而下
• 在此用图解方法简单而直观地分析排队参数 (cānshù)，以阐述排队的基本概念。
共五十八页
• 设车辆在t1，t2，… 时刻分别到达(dàodá)限制
点，车辆累计到达(dàodá)数可表示为函数A(t)；
而车辆在 t1'，t2'，… 时刻分别离开限制点，
累计离开数可表示为函数D(t）。
图3-6
共五十八页
种状态的交通流称作自由流。
速度(sùdù)2——低于Vm，此种交通流称为强迫流
对于不定时行驶的交通运输方式（车速由车辆自控），Va - q关系 曲线只有上半部有实际意义。
对于定时行驶的交通运输方式（车辆的速度由调度人员控制 ） ，则可能出现上下两部分曲线上任意一点的情况。
• 通行能力——在一定速度要求下的最大交通量 。 它是一定时段内通过(tōngguò)线路某断面的最大 车辆数，反映了交通运输设施的“生产能力 ”，所以又称作通过(tōngguò)能力或容量。
共五十八页
• 交通量与通行能力的区别：前者是交通运输设施 上实际发生的交通状况，后者则是该交通运输设 施潜在(qiánzài)的最大可能的能力。
qi kivi 则总的交通量为
q
m i 1
kivi
k
m i 1
ki
k
vi
kvas
式中：m——速度分组数；
vas——平均车速，即各组车速vi乘以该组车辆的密度占总密度
的比例（权数）。
由此
q kva
上式即为表征交通流特性的基本关系式。
共五十八页
①平均速度-交通密度（Va - k）关系图
• 对于大多数运输方式来说，平均速度Va 随交通密度k增加而下
• 在此用图解方法简单而直观地分析排队参数 (cānshù)，以阐述排队的基本概念。
共五十八页
• 设车辆在t1，t2，… 时刻分别到达(dàodá)限制
点，车辆累计到达(dàodá)数可表示为函数A(t)；
而车辆在 t1'，t2'，… 时刻分别离开限制点，
累计离开数可表示为函数D(t）。
图3-6
共五十八页
种状态的交通流称作自由流。
速度(sùdù)2——低于Vm，此种交通流称为强迫流
对于不定时行驶的交通运输方式（车速由车辆自控），Va - q关系 曲线只有上半部有实际意义。
对于定时行驶的交通运输方式（车辆的速度由调度人员控制 ） ，则可能出现上下两部分曲线上任意一点的情况。
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PHF5=0.88；PHF10=0.92
2013年8月16日3时5分
长沙理工大学交通运输学院
（四）交通量的空间分布特性
交通量随空间位置而发生变化的特性叫做交通量的空 间分布特性。交通量的空间分布一般是指在同一时间， 不同的区域、不同的路段、不同的车道、不同的方向 等空间位置上交通量的变化。 城乡分布 路段分布 方向分布
二、抽象交通流模型及其特点
实际应用中通常根据现实交通流进行抽象简化，并建立抽象模型。 经过抽象后获得的交通流模型通常是有穷维的，是确定性的。 原则是抽象模型能较好地解释交通现象和解决交通问题，在模型 抽象时应注意如下的两点。 模型的结构设计－－要求对所研究的交通现象有充分的认识。
模型参数的标定－－要求以简单实用作第一原则。
2013年8月16日3时5分 长沙理工大学交通运输学院
2．快速发展阶段 此阶段被界定为第二次世界大战结束至20世纪50年代末。 此阶段随着公路和城市道路里程的迅猛增长，随着汽车 工业的迅速发展和汽车的逐渐普及，交通量、交通事故 和交通阻塞骤增，交通流中各车的独立性越来越小，已 经采用的概率论方法越来越不敷使用，迫使理论研究者 寻找新的模型。 此阶段出现的理论模型有：跟车理论（Car following theory）、车流波理论（Traffic wave theory）、排 队理论（Queuing theory）。此阶段的代表人物有： Wardrop、Webster、Pipes、Lighthill、Whitham、 Edie、Herman、Gazis等。
2013年8月16日3时5分
长沙理工大学交通运输学院
3．稳步发展阶段 此阶段被界定为1959年以后。
1959年12月7～8日，在美国通用汽车研究所的邀请下， 以美、英、澳、德等国为中心的交通工程学、应用数学 方面的学者100多人在底特律市举行了首届国际交通流 理论学术研讨会，标志着交通流理论的诞生！从此交通 流理论的研究进入了一个稳步发展的时期，籍此来解决 世界各国大中城市越来越严重的交通问题。
特点是划分宏观交通流理论和微观交通流理论，但更强调宏观 交通流的网络特征，即将网络交通流理论称为宏观交通流理论， 重点研究网络平均流量、平均速度和平均密度。
2013年8月16日3时5分
长沙理工大学交通运输学院
二、交通流理论的理论体系 从时间、空间尺度上均可将交通流划分成宏观、中观和 微观交通流三类。 空间 时间 较短 较长 长
2013年8月16日3时5分
长沙理工大学交通运输学院
二、按研究手段和方法来划分
1．传统交通流理论 定义：传统交通流理论是指以数理统计和微积分等传统数学和 物理方法为基础的交通流理论。 特点：交通流模型的限制条件比较苛刻、模型的推导过程比较 严谨、模型的物理意义比较明确！ 代表模型：交通流的统计分布模型、车辆的跟驰模型、车流波 模型、排队论模型。 传统交通流理论在目前的交通流理论体系中仍居主导地位，同 时在应用中相对成熟。 2．现代交通流理论 定义：指以现代科学技术和方法（如模拟技术、神经网络、人 工智能、控制论）为主要研究手段而形成的交通流理论。 特点：所采用的模型和方法不追求严格意义上的数学推导，也 没有明确的物理意义，更重视模型/方法对真实交通流的拟合 效果。 应用范围――主要用于对复杂交通流现象的模拟、解释和预测 （最典型的是对短时交通流的预测）
2013年8月16日3时5分 长沙理工大学交通运输学院
Part I 交通流理论的沿革 交通流理论的发展与道路运输业的发展和科学技术的发展 密切相关，在不同的时期对于交通流理论的发展都提出了 不同的要求。 一、按时间顺序来划分 交通流理论可以划分为三个阶段： 1．创始阶段 此阶段被界定为20世纪30年代至第二次世界大战结束。 在此期间，由于发达国家汽车工业和道路建设的发展， 为掌握道路交通的基本规律对交通流理论产生了初步需 求。如：1933年，金蔡（Kinzer）论述了泊松分布应用 于交通的可能性；1936年，亚当斯（Adams）发表了数 值例题；此外Greenshields于1933年建立了速度与密度 之间的线性关系模型。
PHF 高峰小时交通量 60 t
2013年8月16日3时5分 长沙理工大学交通运输学院
（t时段内最高交通量）
【例】某高峰小时时段交通量（t=5min）观测如下，试求 5min和10min的高峰小时系数？
时间 8:00-8:05 8:05-8:10 8:10-8:15 8:15-8:20 8:20-8:25 8:25-8:30 交通量 158 152 148 130 150 162 时间 8:30-8:35 8:35-8:40 8:40-8:45 8:45-8:50 8:50-8:55 8:55-9:00 交通量 150 128 125 156 128 129
交通流理论
长沙理工大学 交通运输学院
二○○五年四月
4.1 绪论
《交通流理论》是交通工程专业最重要的专业基础课之一， 是进行各项交通分析的理论基础。如在进行交通流模拟时， 首先必须明确车流以一种什么样的规律在运行；在确定道 路的通行能力时，也必须明确车流的运行状态；在进行交 通设施的设计时，也需要利用排队论来确定设施的数量。 交通流理论是研究交通流随时间和空间变化规律的模型和 方法体系，或者说是采用物理学和数学的定律来描述交通 流特性的一门边缘学科。 交通流理论是交通工程学的基础理论，多年来交通流理论 被广泛应用于交通工程的许多研究领域，如交通规划、交 通控制、道路与交通工程设施设计等！特别是随着智能运 输系统的发展，交通流理论被用于解决交通运输领域中所 遇到的复杂问题。总之，交通流理论的研究将使公路和城 市道路的设计及营运管理发挥出最大的功效。
2013年8月16日3时5分 长沙理工大学交通运输学院
小时变化
交通量随小时变化。时变图、时变柱状图。 高峰小时与高峰小时交通量PHT 高峰小时流量比 高峰小时流量占该天全日交通量的百分数。反应 了高峰小时交通量的集中程度。我国多为8%—10%。 高峰小时系数PHF 高峰小时交通量与扩展高峰小时交通量之比值。
区域交通控制系统和交通流诱导等对宏观交通流理论的研究提出 了需求
2．从研究手段和方法看，利用计算机模拟技术和先进理论方法进 行研究是未来交通流理论的发展方向。 使用计算机模拟技术进行研究可以使研究对象和结果更加直观； 利用神经网络、人工智能等理论进行交通流理论的研究可以避免 建立复杂的数学模型，便于快速处理复杂交通流现象。
断面
微观 中观 宏观
路段
中观 中观 宏观
路网
宏观 宏观 宏观
2013年8月16日3时5分
长沙理工大学交通运输学院
Part IV
交通流理论研究的思想方法
一、现实交通流模型及其特点
定义－－现实交通流是指在具体的道路和交通条件下所表现出的 交通流运行特征。 特点－－现实交通流的特点体现在，其具有时间和空间两个变量， 同时还受随机因素的影响，其变化规律很复杂。 常以微分方程的形式给出，具有高度的非线性和随机性。一方面 模型难以建立，另一方面模型的求解也几乎无法实现。
模拟技术在交通流分析中的应用。
12．交通分配
研究交通分配的基本理论和方法以及这些理论和方法的应用。
13．短时交通流预测
预测思路、方法和可能的应用。
2013年8月16日3时5分
长沙理工大学交通运输学院
Part III
交通流理论的理论体系
一、相关的交通流理论专著
1．美国的《交通流理论专著》（1975年版） 特点是不划分宏观交通流理论和微观交通流理论。 2．《交通流理论》（1990年版） 特点是划分宏观交通流理论和微观交通流理论，将研究个别车 辆交通特性的交通流理论称为微观交通流理论；将研究车队车 辆交通特性的交通流理论称为宏观交通流理论。 3．《交通流理论专著》（1996年版）
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Part V
交通流理论的发展趋势
传统数学和物理方法为基础的传统交通流理论已趋于成熟，现代 交通流理论是今后相当长一段时间内交通流理论的发展方向。
1．从研究内容来看，宏观交通流理论是未来的研究重点
宏观交通流理论是交通规划的基础理论，对于宏观交通流理论的 研究可以进一步完善交通规划理论，以指导我国的城市规划。
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（二）交通量的计算
1．按定义计算 q=N/T
2．按时距计算
T=hi,(i=1,2,…,N) h= hi/N q=N/T =1/h 3．瞬时流量计算
1 qi hi
1 1 1 q 1 1 1 h hi N q N i
当各个流量与每辆车联系起来计算时，平均流量等于 各个流量的调和中项。
4．排队论模型
研究服务系统产生排队的现象以及如何合理地协调服务与需求之间 的关系。
5．跟车模型
研究车辆的跟驰特性、稳定性、加速干扰等数学模型。
6．车流波模型
利用流体力学理论来进行车流的拥挤－消散分析。
7．宏观交通流模型
宏观上研究三参数的关系，重点研究路网不同位置的交通流特性。
2013年8月16日3时5分 长沙理工大学交通运输学院
长沙理工大学交通运输学院
2013年8月16日3时5分
3．交通量的分类
1）按交通类型分： 机动车交通量、非机动车交通量和行人交通量。
2）按统计时间单位分：
•AADT、MADT、WADT •日交通量DT、平均日交通量ADT •年平均月交通量AAMT •小时交通量、高峰小时交通量PHT 3）按断面分： 双向交通量、单向交通量、车道交通量、路段交通 量、交叉口交通量、人行横道交通量、人行天桥交 通量等。
2013年8月16日3时5分 长沙理工大学交通运输学院
Part II 交通流理论研究的内容 1．交通流特性的研究