第五章交通流密度
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交通工程学
下表为某瓶颈路段进行延误调查时，输入输出法 的调查结果。已知该路段通行能力为360辆/h。 （ 1）分析车辆延误的情况； （ 2）计算第300辆车的延误时间。
到达车辆数（辆） 时间 到达 累计 离去车辆数（辆） 离去 累计 阻塞情况
8:00～8:15
8:15～8:30 8:30～8:45 8:45～9:00 9:00～9:15
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2.交叉口延误调查 交叉口是道路或路网的控制点，在总行车延误中， 交叉口延误占有较高的比例。 分类： 一类是停车时间法，得到的交叉口延误只包括停车 时间，没有计入加速延误和减速延误，分为间断航 空摄影法、延误仪测记停车法和点样本法等； 第二类方法是行程时间法，测定从交叉口前的某一 点至交叉口内或交叉口之后的某一点的行程时间， 各车辆的平均行程时间减去这段行程的自由行驶时 间就是交叉口的延误。
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（2）交叉口延误调查结果分析： 总延误=总停车数x观测时间间隔（辆 ·s） 每一停驶车辆的平均延误=总延误/停驶车辆总数 （s ） 交叉口入口引道上每辆车的平均延误=总延误/引 道总交通量（s） 停驶车辆百分率=停驶车辆总数/引道总交通量 x100%
2.时间占有率 在道路的任一路段上，车辆通过时间的累计 值与观测总时间的比值称为时间占有率。 1 n Rt ti T i 1
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1 n Rs li L i 1
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三、 交通流密度调查
特征：密度是一个瞬时值，它不仅随时间的变化而 变动，也随测定区间的长度而变化。为此，常将瞬 时密度用某总计时间内的平均值表示。 调查目的：交通密度是描述交通流特性的重要参数 之一，在研究划分道路服务水平、分析交通瓶颈状 况、制定交通管理与控制政策与措施等方面均有应 用，同时也是研究交通流理论的重要基础数据。
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假设：在观测开始时刻（ t= t0）,观测区间AB内初 始车辆数为 t时刻内从A处驶入的车辆数为 从B处驶出的车辆数为 则t时刻AB路内存在的车辆数 则，时刻AB区间内的交通密度为：
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（2）出入量法的分类：试验车法和车牌照法
试验车跟随车流运行，在观测开始时刻（ t= t0）从A驶向B，到达B的时刻为 t1。从 t0到 t1时 刻，通过B处的车辆数为qB。如果试验车在行驶 期间没有超越其他车辆，也没有被其他车辆超越， 则 qB就是 t0时刻AB路段内初始车辆数；如果试 验车在行驶期间存在超车a和被超车b的现象，则 观测时刻（ t= t0）AB路段内的初始车辆数为：
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第三类方法是点样本法，此方法是由美国加利福尼亚大 学伯克利分校于 1954年提出的，方法简便，不需要专门 仪器，因此各国都在广泛使用。 （ 1）样本容量的计算 点样本法调查交叉口延误必须具有足够的样本数，以保 证调查的精度。一般可以应用概率论中的二项分布来确 定最小样本数： N—最小样本数； p—在交叉口入口引道上停驶车辆的 百分率 (%)； d—停驶车辆百分率估计值的允许误 差，其范围一般为 0.01 ～ 0.10，通 常采用 0.05或0.10； 聊城大学汽车与交通工程学院
（二） 交通流密度调查的方法
交通密度调查主要有出入量法和摄影法，后 者又分为地面（高处）摄影观测法和航空摄 影观测法。
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1.出入量法 出入量法是一种通过观测调查，获得道路上两 断面之间无出入交通的路段内现有车辆数，从而 计算路段交通密度的方法。 （ 1）出入量法基本原理 在道路上选择 A、B两点间路段为观测路段， 如图所示，车流从A点驶向B点。
0
18 6 2 10 2 6 56
10
2 0 4 14 6 0 52
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4 14 12 10 0 12 76
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28 18 16 28 14 16 206 420
20
21 12 14 22 30 18 214
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（ 1）计算最小样本容量 取置信度 95%，查得 =3.84，
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（ 2）第300辆车是在8:45到达的，此时离开了 260辆车，因此它排队位置在300-260=40辆， 即排队中第40辆车。 由于此路段的通行能力为90辆/15min，因此每 辆车通过瓶颈路段的平均时间为 15/90min。 故第300辆车通过瓶颈路段所需要时间为： 15/90x40=6.67min，由此得知第300辆车是在 8:45加6.67min即8:51:40时驶出瓶颈路段的。 第300辆车的延误时间应为实际行程时间与无 阻塞时的自由行驶时间之差，即： 6.67-15/90=6.5min。
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本节将重点介绍路段行车延误和交叉口延误的调查 方法。 1.路段行车延误调查 1）跟车法 跟车法是指观测人员乘坐测试车沿着待测路段行 驶，观测并记录有关行车延误数据的方法。 方法：当测试车通过调查路段起点时，观测员启 动第一只秒表，记录沿途经过各控制点的时间；当 车辆停止或被迫缓行时，观测员启动第二块秒表， 量测每次延误持续时间，记录员将此延误持续时间 连同延误地点、延误原因等记录下来。
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2）输入输出法 这种调查方法的前提是：假设车辆到达和离去 属于均匀分布；车辆排队现象存在于某一持续 时间的其中一段时间内：如果到达的车辆数大 于道路通行能力则开始排队。而当到达的车辆 数小于路段的通行能力时，则排队开始消散。
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第 6章
延误
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一、基本概念
1.延误：是指行驶在路段上的车辆由于受到道 路环境、交通管理与控制及其他车辆的干扰等 因素的影响而损失的时间。
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2.延误的分类：
（1）停车延误：是一辆车通过道路设施的某一部分所用的 全部停车时间。 （2）行程时间延误：是一辆车通过道路设施的某一部分所 用的实际时间与无延误时间的差值。它包括停车延误和慢 行延误。 （3）固定延误：由交通控制装置引起的延误，与交通量大 小及交通干扰无关，主要发生在交叉口处。 （4）运行延误：由各种交通组成部分之间相互干扰而引起 的延误。 （5）排队延误：车辆排队时间与车辆按自由行驶车速驶过 排队路段的时间（自由行驶时间）之差。 聊城大学汽车与交通工程学院
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（一） 交通流密度调查的准备工作
交通密度调查时，首先要确定观测的总时间 及测定的区间长度。一般来说如果密度调查的 总时间长，则区间宜短；反之，如果总时间短， 则区间宜长，两者密切相关。当总时间在5分 钟以上时能得到较平顺的密度值。
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80
100 120 90 70
80
180 300 390 460
80
90 90 90 90
80
170 260 350 440
无阻塞
阻塞开始 阻塞 阻塞 阻塞开始消散
9:15～9:30
70
530
90
530
阻塞结束
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在8:00开始的第一个15min内，到达的车辆数小于路 段的通行能力，路段上无阻塞。 第二个15min内，累计离去的车辆数小于累计到达的 车辆数，有10辆车通不过去，因此阻塞开始。 8:30～8:45是阻塞高峰，到达车辆数最大。 8:45～9:00到达车辆数开始减少，但是累计到达车辆 数仍然超过累计离去车辆数，通行能力仍不能满足要 求。 这45min（8:15～9:00）是排队开始形成、排队长度 不断增加直至出现最大长度排队长度的一段时间。 9:00以后到达车辆累计数和离去车辆累计数的差距开 始缩小，即表明排队开始消散，直至9:30到达车辆累 计数等于离去车辆累计数，于是阻塞结束。
优点：操作简单，作为分析瓶颈路段行车延误的 方法，具有一定的实用价值。 缺点：用这种方法调查延误很难得到平均每辆受 阻车的延误和受阻车辆占总数的比例，也无法确 定产生延误的准确地点和时间，无法识别延误的 类型。另外，输入输出法的理论前提是车辆到达 和离去均属于均匀分布，这往往和实际情况不相 符合。 因此，在调查时，统计交通量的时间间隔取值越 小，瓶颈路段的长度取值越短，调查精度才能越 高。
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一.交通流密度 是指在某一瞬间，单位长度道路（单车道）上 存在的车辆数。
N K L
K：交通流密度；
N：车辆数（辆PCU）
L：道路路段长度（Km） 聊城大学汽车与交通工程学院
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二.车道占有率 1.空间占有率 在道路的一定路段上，车辆总长度与路段总长 度之比称为空间占有率，通常以百分数表示。
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停驶车辆百分率的估计误差：
＝ ＝9.8％
由于停驶车辆百分率的误差为 9.8%，小于容许 误差10%，说明这次调查满足精度要求。
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一定置信度下的
值
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特别提示：
停驶车辆：经过停车后再通过停车线的车辆。 注：在统计停车数时，如果某辆车的停车时间 超过一个观测的时间间隔，那么再统计下个时 间间隔内的停车数时，依然要把该车统计在内。 而在统计停驶车辆数时，该车却只统计一次。 因此，对于任意一个指定的时间间隔内，停驶 车辆数总小于或等于停车数。
（ 2）计算交叉口延误指标 总延误=总停车数x观测时间间隔＝248x15=3720s 每一停驶车辆的平均延误=总延误/停驶车辆总数 =3720/206=18.1s 交叉口入口引道上每辆车的平均延误=总延误/引道 总交通量=3720/420=8.9s 停驶车辆百分率=停驶车辆总数/引道总交通量 x100%=206/420x100%=49%
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二、 交通延误调查
1、延误是反映交通流运行效率的指标。 2、延误调查的目的： 为了确定产生延误的地点、类型和大小，评价道 路上交通流的运行效率，在交通阻塞路段找出延误 的原因，为制定道路交通设施的改善方案、减少延 误提供依据。 3、延误调查的意义： 通过延误调查可以直接得到车辆行程时间和损失 时间的准确数据，这对于评价道路交通设施的服务 质量、进行道路交通项目的工程经济分析以及研究 聊城大学汽车与交通工程学院 交通拥挤程度等方面都具有十分重要的意义。
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2.摄影法 （1）地面（高处）摄影观测法 （2）.航空摄影观测法 还有利用卫星遥感图片测量交通密度的方法。
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特点：上述方法均为离线式调查，数据分析处 理时间较长、费用昂贵，难以应用于需要实时判 断的道路交通管理与控制中。 在现代道路交通管理与控制中，交通流密度 （上述方法测得的为空间密度）常用测量交通流 的时间密度代替，并用车辆观测器实现了快速、 实时反映，具体内容建议参考相关的道路交通管 理与控制资料。
停驶车辆百分率的估计误差=
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例：对交叉口某一引道进行延误调查，观测时间 间隔为 15s，对引道上100辆车进行初步调查，得 知停驶车辆的百分率为48%，实际调查数据如表 所示。试计算： （1）确定最小样本容量，容许误差 d=0.10；（2） 计算延误指标。
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观测时间 8:00 8:01 8:02 8:03 在下列时间内停在引道内的车辆数 +0s 0 4 6 2 +15s 2 0 6 8 +30s 4 8 12 0 +45s 10 8 0 10 16 19 23 18 引道交通量 停驶车数 非停驶车数 20 18 24 15
8:04
8:05 8:06 8:07 8:08 8:09 8:10 小计 合计
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下表为某瓶颈路段进行延误调查时，输入输出法 的调查结果。已知该路段通行能力为360辆/h。 （ 1）分析车辆延误的情况； （ 2）计算第300辆车的延误时间。
到达车辆数（辆） 时间 到达 累计 离去车辆数（辆） 离去 累计 阻塞情况
8:00～8:15
8:15～8:30 8:30～8:45 8:45～9:00 9:00～9:15
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2.交叉口延误调查 交叉口是道路或路网的控制点，在总行车延误中， 交叉口延误占有较高的比例。 分类： 一类是停车时间法，得到的交叉口延误只包括停车 时间，没有计入加速延误和减速延误，分为间断航 空摄影法、延误仪测记停车法和点样本法等； 第二类方法是行程时间法，测定从交叉口前的某一 点至交叉口内或交叉口之后的某一点的行程时间， 各车辆的平均行程时间减去这段行程的自由行驶时 间就是交叉口的延误。
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（2）交叉口延误调查结果分析： 总延误=总停车数x观测时间间隔（辆 ·s） 每一停驶车辆的平均延误=总延误/停驶车辆总数 （s ） 交叉口入口引道上每辆车的平均延误=总延误/引 道总交通量（s） 停驶车辆百分率=停驶车辆总数/引道总交通量 x100%
2.时间占有率 在道路的任一路段上，车辆通过时间的累计 值与观测总时间的比值称为时间占有率。 1 n Rt ti T i 1
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三、 交通流密度调查
特征：密度是一个瞬时值，它不仅随时间的变化而 变动，也随测定区间的长度而变化。为此，常将瞬 时密度用某总计时间内的平均值表示。 调查目的：交通密度是描述交通流特性的重要参数 之一，在研究划分道路服务水平、分析交通瓶颈状 况、制定交通管理与控制政策与措施等方面均有应 用，同时也是研究交通流理论的重要基础数据。
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假设：在观测开始时刻（ t= t0）,观测区间AB内初 始车辆数为 t时刻内从A处驶入的车辆数为 从B处驶出的车辆数为 则t时刻AB路内存在的车辆数 则，时刻AB区间内的交通密度为：
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（2）出入量法的分类：试验车法和车牌照法
试验车跟随车流运行，在观测开始时刻（ t= t0）从A驶向B，到达B的时刻为 t1。从 t0到 t1时 刻，通过B处的车辆数为qB。如果试验车在行驶 期间没有超越其他车辆，也没有被其他车辆超越， 则 qB就是 t0时刻AB路段内初始车辆数；如果试 验车在行驶期间存在超车a和被超车b的现象，则 观测时刻（ t= t0）AB路段内的初始车辆数为：
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第三类方法是点样本法，此方法是由美国加利福尼亚大 学伯克利分校于 1954年提出的，方法简便，不需要专门 仪器，因此各国都在广泛使用。 （ 1）样本容量的计算 点样本法调查交叉口延误必须具有足够的样本数，以保 证调查的精度。一般可以应用概率论中的二项分布来确 定最小样本数： N—最小样本数； p—在交叉口入口引道上停驶车辆的 百分率 (%)； d—停驶车辆百分率估计值的允许误 差，其范围一般为 0.01 ～ 0.10，通 常采用 0.05或0.10； 聊城大学汽车与交通工程学院
（二） 交通流密度调查的方法
交通密度调查主要有出入量法和摄影法，后 者又分为地面（高处）摄影观测法和航空摄 影观测法。
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1.出入量法 出入量法是一种通过观测调查，获得道路上两 断面之间无出入交通的路段内现有车辆数，从而 计算路段交通密度的方法。 （ 1）出入量法基本原理 在道路上选择 A、B两点间路段为观测路段， 如图所示，车流从A点驶向B点。
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（ 1）计算最小样本容量 取置信度 95%，查得 =3.84，
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（ 2）第300辆车是在8:45到达的，此时离开了 260辆车，因此它排队位置在300-260=40辆， 即排队中第40辆车。 由于此路段的通行能力为90辆/15min，因此每 辆车通过瓶颈路段的平均时间为 15/90min。 故第300辆车通过瓶颈路段所需要时间为： 15/90x40=6.67min，由此得知第300辆车是在 8:45加6.67min即8:51:40时驶出瓶颈路段的。 第300辆车的延误时间应为实际行程时间与无 阻塞时的自由行驶时间之差，即： 6.67-15/90=6.5min。
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本节将重点介绍路段行车延误和交叉口延误的调查 方法。 1.路段行车延误调查 1）跟车法 跟车法是指观测人员乘坐测试车沿着待测路段行 驶，观测并记录有关行车延误数据的方法。 方法：当测试车通过调查路段起点时，观测员启 动第一只秒表，记录沿途经过各控制点的时间；当 车辆停止或被迫缓行时，观测员启动第二块秒表， 量测每次延误持续时间，记录员将此延误持续时间 连同延误地点、延误原因等记录下来。
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2）输入输出法 这种调查方法的前提是：假设车辆到达和离去 属于均匀分布；车辆排队现象存在于某一持续 时间的其中一段时间内：如果到达的车辆数大 于道路通行能力则开始排队。而当到达的车辆 数小于路段的通行能力时，则排队开始消散。
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第 6章
延误
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一、基本概念
1.延误：是指行驶在路段上的车辆由于受到道 路环境、交通管理与控制及其他车辆的干扰等 因素的影响而损失的时间。
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2.延误的分类：
（1）停车延误：是一辆车通过道路设施的某一部分所用的 全部停车时间。 （2）行程时间延误：是一辆车通过道路设施的某一部分所 用的实际时间与无延误时间的差值。它包括停车延误和慢 行延误。 （3）固定延误：由交通控制装置引起的延误，与交通量大 小及交通干扰无关，主要发生在交叉口处。 （4）运行延误：由各种交通组成部分之间相互干扰而引起 的延误。 （5）排队延误：车辆排队时间与车辆按自由行驶车速驶过 排队路段的时间（自由行驶时间）之差。 聊城大学汽车与交通工程学院
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（一） 交通流密度调查的准备工作
交通密度调查时，首先要确定观测的总时间 及测定的区间长度。一般来说如果密度调查的 总时间长，则区间宜短；反之，如果总时间短， 则区间宜长，两者密切相关。当总时间在5分 钟以上时能得到较平顺的密度值。
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100 120 90 70
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无阻塞
阻塞开始 阻塞 阻塞 阻塞开始消散
9:15～9:30
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阻塞结束
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在8:00开始的第一个15min内，到达的车辆数小于路 段的通行能力，路段上无阻塞。 第二个15min内，累计离去的车辆数小于累计到达的 车辆数，有10辆车通不过去，因此阻塞开始。 8:30～8:45是阻塞高峰，到达车辆数最大。 8:45～9:00到达车辆数开始减少，但是累计到达车辆 数仍然超过累计离去车辆数，通行能力仍不能满足要 求。 这45min（8:15～9:00）是排队开始形成、排队长度 不断增加直至出现最大长度排队长度的一段时间。 9:00以后到达车辆累计数和离去车辆累计数的差距开 始缩小，即表明排队开始消散，直至9:30到达车辆累 计数等于离去车辆累计数，于是阻塞结束。
优点：操作简单，作为分析瓶颈路段行车延误的 方法，具有一定的实用价值。 缺点：用这种方法调查延误很难得到平均每辆受 阻车的延误和受阻车辆占总数的比例，也无法确 定产生延误的准确地点和时间，无法识别延误的 类型。另外，输入输出法的理论前提是车辆到达 和离去均属于均匀分布，这往往和实际情况不相 符合。 因此，在调查时，统计交通量的时间间隔取值越 小，瓶颈路段的长度取值越短，调查精度才能越 高。
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N：车辆数（辆PCU）
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二.车道占有率 1.空间占有率 在道路的一定路段上，车辆总长度与路段总长 度之比称为空间占有率，通常以百分数表示。
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停驶车辆百分率的估计误差：
＝ ＝9.8％
由于停驶车辆百分率的误差为 9.8%，小于容许 误差10%，说明这次调查满足精度要求。
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一定置信度下的
值
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特别提示：
停驶车辆：经过停车后再通过停车线的车辆。 注：在统计停车数时，如果某辆车的停车时间 超过一个观测的时间间隔，那么再统计下个时 间间隔内的停车数时，依然要把该车统计在内。 而在统计停驶车辆数时，该车却只统计一次。 因此，对于任意一个指定的时间间隔内，停驶 车辆数总小于或等于停车数。
（ 2）计算交叉口延误指标 总延误=总停车数x观测时间间隔＝248x15=3720s 每一停驶车辆的平均延误=总延误/停驶车辆总数 =3720/206=18.1s 交叉口入口引道上每辆车的平均延误=总延误/引道 总交通量=3720/420=8.9s 停驶车辆百分率=停驶车辆总数/引道总交通量 x100%=206/420x100%=49%
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二、 交通延误调查
1、延误是反映交通流运行效率的指标。 2、延误调查的目的： 为了确定产生延误的地点、类型和大小，评价道 路上交通流的运行效率，在交通阻塞路段找出延误 的原因，为制定道路交通设施的改善方案、减少延 误提供依据。 3、延误调查的意义： 通过延误调查可以直接得到车辆行程时间和损失 时间的准确数据，这对于评价道路交通设施的服务 质量、进行道路交通项目的工程经济分析以及研究 聊城大学汽车与交通工程学院 交通拥挤程度等方面都具有十分重要的意义。
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2.摄影法 （1）地面（高处）摄影观测法 （2）.航空摄影观测法 还有利用卫星遥感图片测量交通密度的方法。
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特点：上述方法均为离线式调查，数据分析处 理时间较长、费用昂贵，难以应用于需要实时判 断的道路交通管理与控制中。 在现代道路交通管理与控制中，交通流密度 （上述方法测得的为空间密度）常用测量交通流 的时间密度代替，并用车辆观测器实现了快速、 实时反映，具体内容建议参考相关的道路交通管 理与控制资料。
停驶车辆百分率的估计误差=
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例：对交叉口某一引道进行延误调查，观测时间 间隔为 15s，对引道上100辆车进行初步调查，得 知停驶车辆的百分率为48%，实际调查数据如表 所示。试计算： （1）确定最小样本容量，容许误差 d=0.10；（2） 计算延误指标。
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观测时间 8:00 8:01 8:02 8:03 在下列时间内停在引道内的车辆数 +0s 0 4 6 2 +15s 2 0 6 8 +30s 4 8 12 0 +45s 10 8 0 10 16 19 23 18 引道交通量 停驶车数 非停驶车数 20 18 24 15
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