交通工程-交通流三参数之间的关系06

15min Underwood
20
0
200
400
600
800
q (pcu /h /lane )
流量—速度关系模型与实测结果对比
3、交通量三参数之间关系的应用
流量-密度关系曲线
❖例题：
❖1．用电子秒表在高峰小时内于路段 （L=AB=200m）两端断面A和B同步连续观 测跟踪车队每辆车的到达时间tA和tB记录如下 表：试确定车队的参数Q、K、V？
(a)格林希尔治(Green Shields)模型(线性模型)(1933年)
❖一、直线关系
V=a-bK
a，b为待定常数；
#K=0，V=Vf，
a=Vf
V=0，K=Kj，
b=Vf/Kj
2、交通停流车三场参布数之局间原的则关系
(3) 速(1度) -密度之间的关系 (a)格林希尔治(Green Shields)模型(线性模型)(1933年)
60 50 40 30 20 10 0
0
60
50
40
y = -0.054x + 51.030 30
20
10
0
30
60
90
120
150
0
f s (辆次/h )
南京市：龙蟠南路路段
y = -0.013x + 52.349
200
400
600
800
q (pcu /h /lane )
速度—密度线性关系模型与实测结果对比
0
2min Underwood 2min Greenberg
5min Underwood 5min Greenberg 15min Underwood
200
400
600
q (pcu /h /lane )
800
600
400 200
0
800
0
南京市：龙蟠南路路段
2min Underwood 2min Greenberg
❖
（2）此时所对应的车速是：
❖
Hale Waihona Puke Baidu
Vm＝Vf/2=1/2*80=40 km／h
❖3、 在长400m的道路上行驶28辆车，速度-密 度为直线关系，V=60-3/4 K，
❖求：该道路的Vf ，Kj ，Q ，Qm 。
❖解：V=60-3/4 K=60（1- K/80）
❖
Vf=60 km／h
❖
K=N/L=28/0.4=70（veh／km）
拥挤收费类型
城市中心区、城市快速路、高速公路
3、交通量三参数之间关系的应用
伦敦拥挤收费区域示意图（2003年以来）
实施效果：
收费区域交 通量降低了 18%；
平均延误降 低了30%；
车速提高了 17km/h；
公交利用率 提高38%。
3、交通量三参数之间关系的应用
斯德哥尔摩拥挤收费区域示意图（2007年以来）
❖ 如今的电子收费系统主要由中央控制中心、电子收费道口 检测和控制器和车载读卡器(IVU)构成。经过前期的宣传 和测试，目前已经在将近70 万辆车上安装了车载读卡器， 它是一种集现金储值和感应为一体的设备。
❖ 在工作日的上午8点到晚上7点间，当车辆通过电子收费道 口时，道口感应器和车牌识别(OCR)摄像机将车辆信息数 据传送至中央控制中心，经过处理与银行结算系统联网扣 除本次通行费。如遇储值卡金额不足或者无车载读卡器等 逃费行为，会通过车牌识别系统获取相关车辆信息并发出 催缴通知单并加收5欧元管理费，逾期不缴纳者更会处以 35欧元的加罚。
V
Vf
(1
K Kj
)
模型适用于交通流密度适中时， 当密度很大或很小时偏差大。
该模型形式简单，一直被广泛采 用。
2、交通停流车三场参布数之局间原的则关系
vs (km /h ) vs (km /h )
(3) 速(1度) -密度之间的关系
(a)格林希尔治(Green Shields)模型(线性模型)(1933年)
Q K V
Q

K
j (V

V2 Vf
)
22、、交停通车流场三参布数局之原间的则关系
(5) 流(1量) -速度之间的关系
v (km /h ) q (pcu /h /lane )
70
南京市：龙蟠南路路段
60
50
40
2min Underwood
2min Greenberg
30
5min Underwood 5min Greenberg
交通流三参数之间的关系
2、交通停流车三场参布数之局间原的则关系
(1) 连续流和间断流 (2) 流量-速度-密度之间的关系(Q-V-K关系) (3) 速度-密度之间的关系(V-K关系) (4) 流量-密度之间的关系(Q-K关系) (5) 流量-速度之间的关系(Q-V关系)
22、、交停通车流场三参布数局之原间的则关系
❖ 收费水平和收益分析 ❖ 新加坡的电子收费系统(ERP)是一种单次分级
动态收费系统。每次车辆通过收费道口都会实施 一次收费行为，并且这种收费会根据不同车型和 不同的收费时段采取不同的收费额度，收费范围 介于0.25~1.2欧元之间。新加坡现在并不特别 鼓励公共交通的发展，对于公交车实施3倍费率的 收费以体现其对于道路资源的较大占用。 ❖ 目前新加坡电子收费系统的年收入超过4000 万欧元，系统运行成本消耗为800万欧元左右。 尚未见到有关新加坡电子收费系统较为全面的经 济评价报告，无法对其总体经济收益和所筹资金 的使用情况做出阐述，但从减少交通拥挤的层面 上说新加坡案例无疑是成功的典范、技术的楷模。
❖（1）统计各辆车的时间： ❖ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
❖ 20.4 20.6 19.7 19.6 20.1 19.7 20.6 20.4 20.6 20.4 16.2
❖区间平均车速v=L*n/t1+t2+。。。+t11 =10.10m/s =36.36km/h。
❖ K=N/L=11/200=55辆/km； ❖ Q=KV=55*36.36=2000辆/h。
❖
V=60-3/4*70=7.5（km／h）
❖
Q= KV=7.5*70=525（veh／h）
❖ Qm=1/4 KjVf=1/4*60*80=1200（veh ／h）
❖ 4、假定车辆平均长度为6.lm，在阻塞密度时，
单车道车辆间的平均距离为1.95m，因此车头间
距h＝8.05m，试说明流量与密度的关系。
❖ 实施效果和今后展望
❖ 从ERP 的以来，收费区域的交通量下降了 10%~15%，车速提高了将近30%。收费费率 已经根据各条道路监控到的实际数据和目标数据 的比对做出了
降低收费的调整，这种调整今后还将继续下去。 尽管下调了费率，并没有引起交通量的明显回升。 未来新加坡有意继续扩大收费区域至全岛范围， 引入更加先进的全球定位系统(GPS)并结合地理 信息系统(GIS)，以更好地将拥挤收费水平和实 时的路网交通状况联系起来，实施更为灵活、实 时和公正有效的动态收费。
(1) 连续流和间断流: 按照交通设施对交通流的影响交通流 (1) 可分为连续流和间断流。
连续流和间断流
交通流类型
设施类型
描述参数
连续流
Uninterrupted 高速公路、城市快速路、
Traffic Flow
多车道公路
Q、V、K
间断流
Interrupted Traffic Flow
交叉口、公共交通、 延误、饱和流率、
2、停车场布局原则
(3) 速(1度) -密度之间的关系 (b) Greenberg（对数）模型
V
Vm
ln
Kj K
适用于交通流密度很大时
2、停车场布局原则
(3) 速(1度) -密度之间的关系 (c) Underwood（指数）模型
v

vf
1

e

Kj Km





适用于交通流密度很小时
❖2、已知某公路上畅行速度Vf=80 km/h，阻 塞密度Kj =105veh／km，速度-密度符合直 线关系式。
❖求：（1）在该路段上期望得到的最大流量？
❖ （2）此时所对应的车速是多少？
❖解：（1）该路段上期望得到的最大流量为：
❖
Qm=1/4 KjVf=1/4*80*105=
2100（veh／h）
22、、交停通车流场三参布数局之原间的则关系
(1()1) 极大流 量Qm
Q－V曲线上的峰值。
流量达到极大时的速度。
(2) 临界速 度Vm
反映交通 流特性的 特征变量
流量达到极大时的密度。
(3)最佳密 度Km
(5)畅行速 度Vf
车流密度趋于零，车辆可以 畅行无阻时的平均速度。
(4)阻塞密 度Kj
车流密集到车辆无法移 动时的密度。
实施效果： 收费区域交 通量减少了 22%；
交通事故降 低5~10%；
公交利用率 大幅提高， 增减了16条 公交线路和 200多辆公交 车。
3、交通量三参数之间关系的应用
拥挤收费需解 决的关键问题
拥挤区域、拥挤收费时段、拥挤收费 费率、收费方式等。
新加 坡电 子拥 挤收 费区 域入 口图
❖ 新加坡交通拥挤收费典型成功案例
Q=V*K
Q：平均流量(pcu/h)
V：平均车速(km/h)；K：平均车流密度(pcu/km)
Q、V、K关系
三个参数之间的关系式为 Q Vs K
适合于所有稳定的交通流
最大流量 Qm 临界速度（critical density）vm 临界密度（critical density）Km 阻塞密度（jam density）Kj 自由流速度（free-flow speed）Vf
❖试计算该道路的最大流量。 ❖解：对照车速-密度的对数模型，可得： ❖Vm=40km/h；则Vf=80km/h； ❖Kj=82辆/km； ❖则Qm=1/4Vf*Kj=1640辆/h。
3、交通量三参数之间关系的应用
拥挤收费——交通需求管理策略
流量-密度关系曲线
交通量三参数之间关系的应用
拥挤收费
通过对驶入城市中心区的车辆征收额外的 通行费达到调节中心区交通流的目的，从 而使城市中心区的交通流运行在最佳状态。
行人、自行车
损失时间
❖L路段上的车流密度：K=N/L； ❖N号车通过L路段时间：t=L/v； ❖N号车通过A断面时的交通量：Q=N/t
Q=Kv
22、、交停通车流场三参布数局之原间的则关系
(2) 流量-速度-密度之间的关系: Q-V-K之间的关系又称为交 (1) 通流三参数之间的基本关系。
Q-K-V之间的 基本关系式
❖ 发展历史
❖ 新加坡为最早实施道路拥挤收费的国家，其发展历程 经历了从最初的区域通行证方案到如今的实时动态电子收 费系统2个阶段。
❖ 1975年，新加坡开始在725公顷的城市中心商业区尝试 实行区域通行证系统(ALS)，主要在早晚高峰期针对成员 不足4人的车辆实施收费，出入该区域的上述车辆需要出 示纸质凭证。该系统于1989年将收费对象扩大到包含小 汽车、出租车、货运卡车、公共汽车和摩托车；
5min Underwood 5min Greenberg
15min Underwood
10
20
30
k (pcu /km /lane )
流量—密度关系模型与实测结果对比
22、、交停通车流场三参布数局之原间的则关系
(5) 流(1量) -速度之间的关系
V
Vf
(1
K Kj
)
V K K j (1 Vf )
❖ 解：因为hd＝1000／k
❖
阻塞密度值：kj=1000／hd＝1000／
8.05=124辆／km，如假定ht＝1.5s，由于
❖
ht＝3600／Q
❖ 因此，最大通行能力Qm＝3600／1.5＝2400辆 ／h。此时的速度Vm＝Qm／Km＝2400／62＝ 38.7km／h。
❖5、在道路上有一拥挤车流，车流跟随行驶 无法超车，其V—K关系符合对数模型 V=40ln82/K。
❖ 1998年8月，新加坡政府将ERP扩充到整个中心 商业区、高速公路和交通拥挤的区域。新加坡拥 挤收费的目的非常单一，就是为了控制交通拥挤 现象，同时辅以高达130%的小汽车牌照税进一 步限制小汽车的保有，削弱了拥挤收费政策的负 面影响，增强了拥挤收费实施的效果。
❖ 技术手段
❖ 早期的ALS和RPS均采取出入收费区域出示纸质凭证 的方式运行。
❖ 1994年又将收费的时段扩展至全天。经过20多年的运行， 区域通行证方案被证明是控制高峰期拥挤的有效手段：早 高峰期进入控制区的机动车辆从74 000 辆/日下降到41 500辆/日；提高行驶速度20％；出行中乘坐公共交通的 比例从33%增加到69%；并增加了财政收人。
❖ 1995年，新加坡在其东海岸公园大道实施道路收 费系统(RPS)。 由于电子信息技术的长足进步，新加坡从1998年 5月开始实施动态电子收费系统(ERP)。与区域通 行证方案相比，ERP更公平、方便、可靠。
交2通、流停三参车数场之布间的局关原系则
(4) 流(1量) -密度之间的关系
Q K V
V
Vf
(1
K Kj
)
Q

Vf
(K

K K
2 j
)
22、、交停通车流场三参布数局之原间的则关系
(4) 流(1量) -密度之间的关系
v(km /h ) q (pcu /h /lane )
70 60 50 40 30 20