(整理)交通流特性
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。
交通系统分析复习题答案
1.交通流特性：是指交通流运行状态的定性、定量特征。
2.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。
3.平均饱和排队车辆数：Q0即在整个计算时间内由于个别周期过饱和以致绿灯时间结束时仍然滞留在停车前后的车辆数。
4.交通需求：是指在社会经济发展过程中对客、货流通的客观要求。
是社会经济生活中人和货物对空间位置的需求，是任何经济社会活动赖以存在的基础。
5.交通需求量：是指在特定的时间、空间条件下，社会经济生活在客货运空间位移方面的需求大小。
6.交通供给：是指在一定时期内，在一定的价格水平上，交通运输生产者愿意而且能够提供的交通服务数量。
7.跟驰理论：是运用动力学方法研究在限制超车的单行道上，行驶车队中前车速度的变化引起的后车反应。
8.车队离散：车队从上游交叉口停车前驶出后，由于其中所包含的车辆行驶速度存在差异，在到达下游交叉口停车线之前，便渐渐拉开距离，即发生车队“离散现象”。
9.交通分析过程：交通子系统界定、发现问题、寻找根源、给出答案。
10.交通需求影响音速：城市路网结构、交通政策、交通结构。
11.交通系统分析意义：为交通规划提供依据、为交通设施设计及改造提供依据、为交通管理提供依据、为交通政策和法规的制订提供依据。
12.系统优化方法：逻辑判断法、数学优化法、智能优化法。
13.交叉口的延误模型：均衡延误和随机延误。
14.车辆在信号交叉口的延误时间和排队长度：主要取决于车辆的到达率和交叉口的通行能力。
15.稳态延误模型建立了如下的基本假定：（1）信号配时为固定式配时，且初始时刻排队长度为零。
（2）车辆平均到达率在所取的时间段内是稳定不变的。
（3）车辆受信号阻滞所产生的延误时间与车辆到达率的相关关系在所取的整个时间段内不变。
（4）交叉口进口断面的通行能力在所研究时间内为常数，且到达率不能超过信号通行能力。
（5）在时间段T内，车辆到达和离去平衡。
交通流特性
5.时间平均速度(Time mean speed－TMS)和区间平均速度 (Space mean speed－SMS) （ 1 ）时间平均车速是指在特定的时间区间内，通过道路某一地 点的所有车辆点速度的算术平均值。 （ 2 ）区间平均车速是指某路段的长度与通过该路段所有车辆的 平均行程时间之比。 6.频率最高值与最常见车速 地点车速的观测结果常表现出数据比较分散，用算术平均值 难以表征其分布特性。为此，采用速度频率分布曲线和累积频率 曲线表示，并从累积频率曲线上选取一些特征值作为描述速度特 性的指标。 频率最高值为观测速度中出现频率最多的那个速度值，此速 度称为最常见车速 。
7.百分位车速 在速度累积频率分布曲线图上，与纵坐标上累加百 分数相应的车速称百分位车速。与其相对应的纵坐标值表示在这 种车速以下行驶车辆的百分率。常用百分位车速有以下几种： （1）85％位车速：它表示所观测到的车辆中，有85％的车辆具 有这种速度值或者在这个速度以下，只有15％的车辆速度高于此
值。在交通管理上常用此速度作为某些路段的最高车速限制标准。
（2）50％位车速常称中位车速 ：它表示在该车速以下行驶的
车辆数等于在该车速以上行驶的车辆数 ，又称为中值速度。 （3）15％位车速 ：它表示在该车速及低于该车速行驶的
车辆数占被观测车总数的15％。常用此车速作为观测路段的最低
限制车速。
第四节 交通流密度 （一）交通流密度(Density) 是指在某一瞬间，单位长度道路上存在的车辆数。 （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。 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。
（二）交通流的参数 宏观参数：交通量、流率、速度和交通流密度等
第2章交通流特性资料
交通参数
1
§2.1 交通流参数
交通流——道路上的行人或车辆所构成的行人流 或车流的通称。一般情况下，交通流指机动车流
（除特别声明）。
交通流状态： 稳态流动状态
非稳态流动状态
车辆在道路上行驶，依次鱼贯 而行，很少受外界因素干扰。
交通流参数：交通流量、速度 和密集度（交通流三要素）， 以及车头时距、车头间距等
式中：Qt/3600—到达车辆数概率分布的平均值。 令M为负指数分布的均值，即平均车头时距为：
M=3600/Q=1/λ 负指数分布的方差为：D=1/λ2
32
h≥t 的平均车头时距分布曲线 （M=1s，5s）
h<t 的平均车头时距分布曲线（M=1s）
33
2) 适用条件 车辆到达是随机的、有充分超车机会的单列车
韦布尔分布 概率密度曲线
γ=0 β=1
2.5Leabharlann 38Probability Density Probability Density
4. 爱尔朗分布
爱尔朗分布的概率密度函数为：
p(t) et (t)l1 , l 1, 2, 3,
(l 1)!
0.8
l=1 0.6
0.4
l=2
l=3
0.2
当泊松分布不合适表征，样本方差为：
S 2
1 N 1
N i 1
(ki
m)2
1 N 1
g
(k j
j 1
m)2
fj
25
2. 二项分布
1) 基本公式
P(
x
)
Cnx
(
t
n
)
x
交通流特性(精)
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
交通特性分析—交通流的基本特性及其相互关系
三流量与密度的关系
流量——密度曲线上的其他点的数值以同样的方式求出。点是表示
不拥挤情况的一个典型点。从这图来看,点的流量为1800辆/ℎ,密度为30
辆/及速度(矢径的斜率)为58/ ℎ。
点是表示拥挤情况的一个典型点。从图中看出,点的流量为1224 辆
/ℎ,密度105.6辆/及速度(矢径的斜率)为11.6/ℎ。根据定义,点的流
— — 路段长度（）
交通流三参数基本关系
车流密度大小反映一条道路上的交通密集程度。对于同一条道路,可以
不考虑车道数;对于具有不同车道数的道路,为使车流密度具有可比性，
车流密度应按单车道来定义，单位为:辆/( ·车道)。
• 交通流三参数之间的基本关系式为：
=∙
式中：
— — 平均流量（辆/ℎ）；
点。从原点 到曲线上点的向量斜率表示那一点的密度的倒
数1/ 。由 点作平行于 轴的一条直线,该直线为(上半部分)
交通流不拥挤的稳定交通流和(下半部分)拥挤路段的不稳定
交通流的分界线。
流量与速度的关系
综上所述,按格林希尔茨的速度——密度模型、流量——密度模型、
速度——流量模型可以看出, 、 、 是划分交通是否拥挤的重要特
密度由大变小时，车速会增大。关于两者之间的关系,已经由各国学者
提出了几种不同的模型。
1934年,格林希尔茨提出了速度一密度线性关系模型:
= (1 − )
式中符号意义同前。
这一模型简单直观如图所示 ,研究表明,刚才的公式表示的模型与实
测数据相关性很好。
速度与密度关系
这一模型简单直观如图所示 ,研究表明,刚才的公式表示的模型与实测数据相
速度与密度关系
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
（整理）交通流特性
（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。
3_交通流特性
（2）不足1小时的变化 交通流特性常与短周期内交通流的波动有关，高峰小 时内的小时交通量与最大流率的比值，称为高峰小时系数
小时交通量 PHF 该小时的高峰流率
一般来说， PHF值在0.70到0.98之间，较低的值意味着流量变化较大。
5. 交通量空间分布特性：
1 方向分布
一条道路往返两个方向的交通量，在某一特定的时间内， 两方向上的交通量可能不同. K 方向不均衡性用方向分布系数 表示： D
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
一个月的日交通量之和 MDAT 本月的天数
数,K随着道路周围地区人口密度的增加而减少； K常取第30位小时交通 量系数值.
D ——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。
3.应用设计小时交通量计算路幅宽度：
DDHV n 2 C1 W W1 n
C1 每一车道的设计通行能力
n 车道数 W 路幅宽度 W1 一条车道的宽度
KD 主要行车方向交通量 100% 双向行车的总交通量
方向性分布是变通量的一个重要特性,发生在一个方 向上的交通量的饱和值必须在两个方向上都能用设 施予以满足 。
2 车道分布
当一个方向有多条车道时，各车道上交通量的分布是不同的， 慢车和较重车辆趋向于右侧车道。
在我国城市道路设计中，分析路段通行能力的影响因素时，认为 靠近路中心线的车道受影响小，而靠近路缘石的车道受影响大。 其影响用折减系数“ 条 ”表示。设靠近中心线为第1车道，其 折减系数 条 = 1, 则依次第二车道
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。
第3章交通流特性
四、交通量-速度-交通密度的关系
3. 平均速度-交通量关系图
23
四、交通量-速度-交通密度的关系
1) 自由流：速度高于最大交通量qm处的平均速度 vm的交通流，此时车速可由车辆自己确定。
2) 强迫流：速度低于vm的交通流，交通流因事故 等原因而受到约束，车辆被迫以小于vm的速度行 驶，一旦约束撤除，车辆便会加速恢复到曲线的 上半部。
26
一、定义
2. 交通量与通行能力的区别： 交通量反映的是交通流的实际车辆数，它是对
交通运输的需求同所提供的交通运输设施条件之 间相平衡的结果；而通行能力则表示在规定的运 行条件下交通运输设施所能承担的交通流最大车 辆数或容量。也即，一个是交通运输设备上实际 发生的交通状况，另一个是该交通运输设施潜在 的最大可能的能力。
13
二、交通量(Flow)
平均车头时距为：
ha
h
n
T n
q 1/ ha
14
二、交通量
15
三、交通密度
Density k is defined as the number of vehicles (n) occupying a given length (L) of highway or lane and is generally expressed as vehicles per km.
27
一、定义
Highway capacity is defined by the Highway Capacity Manual as the maximum hourly rate at which persons or vehicles can be reasonably expected to traverse a point or a uniform segment of a lane or roadway during a given time period under prevailing roadway, traffic and control conditions.
行人交通流特性
t0:反映时间，一般取0.2s；
:附着系数，当路面良好时取0.5；
k:参数，取1.2
i:道路纵坡，上坡为正，下坡为负； l0：安全距离，取5.0 m Sc:车辆行驶速度，m D0:行人穿越一个车道的距离，取3.5m
Sp:行人付街步行速度，m/s
可接受等待时间：行人过街时为了等候安全的间隙穿越， 往往需要有一个等待时间，称为行人过街等待时间。
女性越是高龄比男性可等待时间越长。
对于同样的道路宽度和车流状况，不同年龄及性别的行 人具有不同的等待时间。 行人过街等待时间若超过40 S，就有人冒险穿越街道。
6.步行出行高峰小时特征
单峰：（景区）全天只有一个高峰 双高峰：早高峰与晚高峰 三高峰:早、中、晚各有一个峰值 四高峰：早晚高峰，上午下班、下午上班又各自出现一次 人流小高峰。
行人流量、行人密度及人流平均速度 之间的关系
Vp Sp Dp Sp /A Sp a - b/A 结合两式，则有 a b aA - b Vp - 2 2 A A A 2 a a - 4b Vp Sp 2
Vp：行人交通量 Dp：行人密度 Sp：人流平均密度 A：人均步行面积，1/Dp a、b：待定系数，由影响步 速的因素决定。 取值范围：a=81~96 b=27~32
商业区的行人步速一般在1.15m/s左右，
休闲文娱为目的行人步速一般在1.10m/s左右。
③气温、天气和出行时段
④心理因素
行人在过街时，由于人与人、人与车之间相互交叉，容易
导致精神高度紧张，心理功能失调或减弱。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
⑤路面状况和周围其他环境
上坡速度较慢、下坡速度较快； 路面不平整时步平整则会相对较慢
(2)行人过街速度特性
第三章 交通流特性
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
第三章道路交通流特性及通行能力
概率
1、速度
32 64 80 113
小型 中型 大型
145
177
速度 (km/h)
图 2-8 图 3-4
0.40 0.30
沈大高速公路外侧车道速度分布概率曲线
小型 中型 大型
概率
0.20 0.10 0.00 16 48 80 113 145 177
209
速度 (km/h)
图 2-9 图 3-5
0.40 0.30
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。
月平均日交通量（MADT）
在一个月的观测期内日交通量的平均值。即为一个月的交通量总和 与该月总天数的比值。
周平均日交通量（WADT）
在一周的观测期内日交通量的平均值。即一周的交通量总和与周天 数的比值。
平均日交通量（ADT）
2.2交通量的时间变化
（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
城市道路双休日的交通量远小于工作日的，郊区相反；
27
2、交通量
2.2交通量的时间变化
（3）小时变化 反映交通量在一日内各个小时的变化，有早、晚高峰。
（%）
20
15 10 5 0
指一年内各小时交通量中最大的一个小时交通量
24
2、交通量
2.1概念
设计小时交通量（DDHV）
一般由下式计算：
DDHV AADT K D
其中：K---设计小时交通量系数，其值常取第30位小时交通
量系数K30。
K30=第30位小时交通量/AADT
D ---高峰小时内重方向交通量占双向交通量的比例。
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。
道路工程第三章道路交通流特性及通行能力
车速分组
10.0-14.9 15.0-19.9 20.0-24.9 25.0-29.9 30.5-39.9 35.0-39.9 40.0-44.9 45.0-49.9 50.0-59.9 55.0-59.9
地点车速累计频率分布计算表
组中值
频数
频率
累计频率
3
10
道路工程第三章道路交通流特性及通 行能力
(一) 速度频率分布曲线和累计频率分布曲线
将现场测到的地点车速由大到小排列， 然后按一定的组距间隔进行分组。各组内 车辆出现的次数叫频数，各组内车数与车 辆总数的比叫频率。根据各组车速中值和 相应的频率绘制成的曲线即为速度频率分 布曲线 。根据各组车速中值和相应的累计 频率绘制成的曲线即为地点车速累计分布 曲线
道路工程第三章道路交通流特性及通 行能力
• 某观测站测得各月的交通量及全年的累计交通量
如下表，试计算各月的平均日交通量与月变系数
K月
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12
全年 合计
733 770 727 706 709 830 916 881 781
道路工程第三章道路交通流特性及通 行能力
一、行车速度分类
（一）地点车速
指车辆通过某一地点时的瞬时车速。汽车速 度表盘指示的速度，雷达测速仪测到的速度均为 地点速度
（二）行驶速度
是指车辆行驶某一区间的距离与行驶这一区 间距离所需的有效时间（不包括停车时间）的比 值。行车速度用于评价该路段的线行顺适应和通 行能力，也可于成本效益分析道路工程第三章道路交通流特性及通
为在一周的观测期内日交通量的 平均值。即一周的交通量总和与 周天数的比值。veh/d
交通流特性(精)
本章讲述交通流三参数：交通量、车速、 密度的特性，以及连续流和间断流的特性
第一节 交通量特性
一、交通量的定义
单位时间内，通过道路某一地点、某一断面或某一车道的交通 实体的数量。 根据对象的不同可分为：
行人交通量、非机动车交通量、机动车交通量。 还有单向、双向交通量之分。
流率：把不足一小时的时间段内（通常是15分钟）通过道路某 一地点、某一断面或某一车道的交通实体数，等效换算为1小时的 数量。
二、速度的统计分布特性
常用速度频率分布曲线和积累频率分布曲线来表示。
表征车速分布特性的特征值有：
最常见车速：出现频率最多的速度值。
中位车速：又称50%位车速，在该速度以下的车辆数与在该速度 以上行驶的车辆数相等。
85%位车速：指所有车辆中，有85%的车辆在该速度一下行驶。
一般用作最高车速限制标准。
一、有关定义
速度：单位时间内所行驶的距离，即L/t。按L、t的取值不同，可定 义各种不同的车速：
地点车速：车辆通过某一地点或某一断面的瞬时速度。L→0 行驶车速：车辆通过某段里程与有效行车（驶）时间之比。 行程车速：又称区间车速。指车辆通过某段里程与行程时间之比。 临界车速：指道路交通量达到最大值（通行能力）时的车速，又 称最佳车速。 设计车速：指道路、交通和气候条件良好的情况下，仅受道路物 理条件限制时，车辆所能保持的最大安全车速。 另外还有畅行车速、经济车速等概念。
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
第三章 交通流特性
• 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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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。
如年平均日交通量就是将一年内的交通量总数除以当年的总天数所得出的平均值。
常用的有平均日交通量，还有月平均日交通量，周平均日交通量以及任意期间(依特定分析目的而定)的平均日交通量等。
以上平均交通量可以概括成如下的表达式平均日交通量 (ADT)=1/n{∑Q (3—1)式中 Q i——计算期内各单位时间的交通量；n——计算期内的单位时间总数。
如果计算年平均日交通量(A A D T)时，n为365或366，则年平均日交通量 (AADT)= (3—2)由此类推：月平均日交通量 (MADT)= (3—3)周平均日交通量 (WADT)=∑Qi (3—4)2．高峰小时交通量高峰小时交通量是指一天内的交通高峰期间连续lh的最大小时交通量。
3．第30位小时交通量将一年当中8760h的小时交通量，按大小次序排列，从大到小排列序号为第30位的那个小时的交通量，称为第30位小时交通量。
一年中8760h交通量依大小次序排列，然后计算出每一个小时交通量与年平均日交通量之比值，称为小时交通量系数，以此为纵坐标，以排列次序为横坐标，可以绘制出一年中小时交通量曲线图(图3—1)。
图3—1 一年中小时交通量变化曲线图从图3—1中可以发现，从第1到第30位左右的小时交通量减少的比较显著，即曲线斜率大；而从第30位以后，交通量减少得非常缓慢，曲线较为平直，即曲线斜率小。
据此规律，美国和日本等选取第30位小时交通量为设计小时交通量。
这样使道路设计既满足了99.67％时间内的交通需求，将交通拥挤时间保持在最低限度(只占O.33％)，又大大降低了公路建设费用，经济合理。
第30位小时交通量是国外经验数值，由于我国公路交通组成情况不同于国外，美国、日本等国的交通组成中，小汽车所占比例很高，我国则以中型载货汽车为主，并有白行车、人力车等混合交通。
另外，我国公路的技术状况也不同于国外，因此，在对我国交通量调查的基本数据作了系统处理与分析之后，分析资料表明小时交通量系数曲线的显著变化位置一般在第20位小时交通量附近，这时的系数值偏高，而第30位小时之后的曲线较平缓，考虑技术与经济效益方面的因素，确定设计小时交通量的位数一般取第30位小时，各地可根据当地具体情况，在第20～40位小时交通量之间，选用最为经济合理的位数，作为设计小时交通量的位数。
第三节行车速度特性行车速度既是道路规划设计中的一项重要控制指标，又是车辆运营效率的一项评价指标，对于运输经济、安全、迅捷、舒适具有重要意义。
了解和掌握各道路上行车速度及其变化规律是正确进行道路网规划、设计、运营、管理的基础。
一、车速的种类和定义设行驶距离为l，所需时间为t，则车速可用l/t形式表示。
按l和t的取值不同，可定义不同的车速：1．地点车速这是车辆通过某一地点时的瞬时车速，因此观测时l取尽可能短，通常以20～25m为宜，用作道路设计、交通管制规划资料。
2．行车速度根据行驶某一区间所需时间(不包括停车时间)及其区间距离求得的车速，用于评价该路段的线形顺适性和通行能力分析，也可用于计算道路使用者的成本效益分析。
3．运行车速运行车速是指中等技术水平的司机在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下所能保持的安全车速，用于评价道路通行能力和车辆运行情况。
4．行程车速行程车速又称区间车速，是车辆行驶路程与通过该路程所需的总时间(包括停车时间)之比。
行程车速是一项综合性指标，用以评价道路的通畅程度，估计行车延误情况。
要提高运输效率归根结底是要提高车辆的行程车速。
5．临界车速指道路理论通行能力达到最大时的车速，对于选择道路等级具有重要作用。
6．设计车速设计车速是指在道路交通与气候条件良好的情况下仅受道路物理条件限制时所能保持的最大安全车速，用作道路线形几何设计的标准。
二、行车速度的统计分布特性行车速度和交通量一样，也是一个随机变量。
研究表明在乡村公路和高速公路路段上，运行车速一般呈正态分布，在城市道路或高速公路匝道口处，车速比较集中，一般呈偏态分布。
表征车速统计分布特性的特征车速常用以下指标：1．中位车速中位车速也称50％位车速，是指在该路段上在该速度以下行驶的车辆数与在该速度以上行驶的车辆数相等。
在正态分布的情况下，50％位车速等于平均车速，但一般情况下，两者不等。
2．85%位车速在该路段行驶的所有车辆中，有85％1~’勺车辆行驶速度在此速度以下，只有15％的车辆行驶速度高于此值，交通管理部门常以此速度作为某些路段的限制车速。
3．15％位车速与速率波动幅度意义同前。
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％位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S与85％位车速和15％位车速之差存在着下列近似关系：三、时间平均车速与区间平均车速1．时间平均车速在单位时间内测得通过道路某断面各车辆的点速度，这些点速度的算术平均值，即为该断面的时间平均车速.2．区间平均车速在某一特定瞬间，行驶于道路某一特定长度内的全部车辆的车速分布的平均值，当观测长度为一定时，其数值为地点车速观测值得调和平均值.四、影响车速变化的因素影响车速的因素很多，主要随驾驶员、车辆、道路、交通及环境等因素的变化而变化，其规律简述如下。
(一)驾驶员的影响汽车行驶速度除与驾驶员的技术高低、开车时间长短有关外，还与驾驶员的个性、年龄、性别和婚姻状态有关。
青年驾驶员、男性驾驶员、单身驾驶员，一般比中年驾驶员、女性驾驶员、已婚驾驶员开车快。
(二)车辆的影响车型对地点车速有影响。
在我国，小客车车速最快，专用大客车次之，货车最慢。
载货汽车的平均车速按轻型单机货车、中型货车、重型组合车、重型单机货车的次序下降，且随载货总量的增加而下降。
(三)道路的影响驾驶员实际开车速度在很大程度上受道路条件的影响。
诸如：1．道路类型不同类型的道路，其设计行车速度不同、汽车的运行条件不同，因此，其上的实际运行速度也不同。
我国公路上汽车的平均行驶速度为：一级公路：54km／h二级公路：45～52.5km／h三级公路：46.4km／h2．平面线形一般说来，在平曲线上较在直线段上车速要低。
平曲线半径越大，车速越高。
设计车速较低的弯道上，平均车速接近设计车速。
设计车速高的弯道上，平均车速低于设计车速，并接近于在切线段观测到的平均车速。
3．纵断面线形道路的纵断面线形对车速影响显著，并且这种影响对货车比对小客车更明显。
下坡时与运行在平坡直线路段相比，对于货车当纵坡大至5％，对专用大客车和小客车当纵坡大至3％，平均车速都是增加的。
当下坡超过此限度以及在上坡道，各类车辆的车速都降低。
4．车道数及车道位置多于四车道时车行道的特性与四车道设施相似。
四车道公路上，由于行驶时不受对向行车的约束，比双车道和三车道公路上的平均车速高。
当中央有隔离带时这种差异更明显。
三车道上的车速略高于相类似的双车道公路。
在行进市区的道路上，入境车辆的平均车速一般比出境车速高3～6km／h。
多车道的公路上，地点车速由靠中央分隔带的车道向靠路肩的车道依次递减。
5．视距道路上视距若不能满足要求，则车速明显降低。
6．侧向净空在双车道公路上，一般侧向净空受到限制时，平均车速降低2～5km／h，货车比客车所受影响小。
7．路面条件路面由低级发展到高级时，地点车速逐渐增加。
目前，载货汽车在高速公路上行驶，车速可达60～80km／h；在次高级公路上行驶，车速可达40～60km／h；在中级路面上行驶，车速可达30～40km／h。
同一类型路面，其状况的优劣也直接影响车速。
(四)交通条件的影响1．交通量交通量越大，交通密度越大，车速越低。
这是由于交通量越大，超车越困难。
快行车的潜力得不到发挥，所以平均车速下降。
2．交通组成快慢车分离比快慢车混合行驶车速高，在郊区公路上，畜力车越多，汽车车速越低。
在城市道路上，三块板道路比一块板道路上的汽车车速高。
行人，特别是横过街道的行人交通量的太小，对车速很有影响。
3．交通管理道路渠化能使车速有比较明显的提高，这是由于车辆各行其道，减少了相互间的干扰。
此外，交通信号、交通标志、交通设施及交通管理设施都对道路上的行车速度起控制影响作用。
(五)环境的影响季节、气候和地理位置的变化对车辆运行速度有影响。
我国有关部门进行的车速调查表明，在山岭、重丘区公路上，载货汽车的平均运行速度为33．9km／h；在平原、微丘区公路上，平均运行速度为39,9km／h。
白天的平均车速比夜晚高，市区约高1．6km／h，郊区约高3～13km／h。
在临近或穿越村镇、居民区等因素造成交通环境复杂的路段上，车速明显降低。
第四节交通密度一、交通密度的含义及表示方法当交通量为零时，不能说明这时没有车辆，而是有两种情况，一是道路上没有车辆行驶；二是车速为零，有车而不流，这时是阻塞。