第2章+交通流三要素及其测量1

2． 地点车速资料的应用 1） 确定合理的交通规划和控制装置； （1） 最大和最小车速的限制； （2） 设置交通标志地点； （3） 设置交通信号的地点和配时。
2） 调查事故多发地点，以确定合适的改进措施； 3） 通过前后对比调查，评价交通改善措施的效 果。
4） 选择道路几何设计的要素； （1） 选择设计速度，建立速度－曲率－超高之间 的关系和速度－坡度－坡长之间的关系； （2） 选择行驶速度，以便进行交叉口、弯道和速 度变换车道的详细设计。 ５）进行道路建设成本效益分析。
DDHV = AADT × K × D
式中， DDHV ：设计小时交通量（辆/小时） ；
AADT ：年平均日交通量（辆/日） ；
K ：高峰小时交通量占日交通量的比例（%） ；
D ：在高峰小时交通量中，高峰方向所占的
比例（%） ；
K 值随着路网周围的人口密度的增加而减少。
K 和 D 都与设施所在地区和设施类型有关。
式中， V : 小时交通量（辆／小时）
V15 : 高峰小时内最大的
15min 交通量。
v p : 15min
期间的高峰流率（辆／小时） 。
一般来说， PHF 的值在 0.70-0.98 之间。较低的值 意味着流量变化较大。
PHF 反映了交通量变化特性，它可以是一个常数，
应用到道路系统的实际问题分析中去。当 PHF 为已 知时，也可以用它求出高峰小时最大流率。
第二章 交通流三要素及其测量
第一节 第二节 交通流的分类 交通流特性 交通量特性，速度特性，密度特性，车 头间距与车头时距 连续流特性，间断流特性 第三节 交通流要素的测量 交通量测量，速度测量，密度测量，车 头间距与车头时距的测量
第一节
交通流的分类
１． 按交通流中的成分可分为：机动车流、非机动车 流和混合车流； 机动车流：高速公路；混合车流：一般道路。 ２． 按交通设施对交通流的影响可分为：连续流和间 断流； 连续流：没有外部固定因素影响（交通信号设施等） 的不间断流，如高速公路基本路段上的交通流； 间断流：有外部固定因素影响的同期性交通流，如 信号交叉口或无信号交叉口处的交通流。
（一） 地点车速（Spot Speed） １． 定义 1） 地点车速：道路特定地点的车速瞬时值； 2） 时间平均速度：多个地点车速实测结果的算术平均值； 3） 中位点车速（又称 50%车速） ：按大小顺序排列的多个 地点车速的中间值； 4） 众数点车速：在实测的地点车速样本中，出现频率最 大的速度值； 5） 第“ i ”百分点车速： i %的地点车速在此速度值以下；
（一） 小时交通量 日交通量 道路宏观规划 小时交通量 交通管理与交通控制规划等微观 （？）规划，例如交叉口信号显示相位的确定和交 通设计等。
“高峰小时” 具有最高小时交通量的一小时，高 ： 峰小时交通量通常是指单向的小时交通量。 小时交通量变化大，最大交通量常发生在早晚上下 班拥挤时刻。
高峰小时交通量通常被作为道路设计及分析的基 础。在设计上，高峰小时交通可通过年平均日交通 量计算出来，它们之间的关系如下：
µ = 30.81 ± 2 × 0.62
(5)最小样本量：样本量一般掌握在 50-200。若不能满 足精度要求，可以求出最小样本数。
(6)前后对比研究： 为了评价前后两次调查的平均车速是否有显著差 别，用下式计算两个均值差异的标准差：
σ = σ +σ
2 vb
2 va
式中， σ ：两个均值差的标准差；
地点车速调查分析数据 累积 频数 1 3 9 21 34 54 72 89 93 98 99 100 百分比 1 3 9 21 34 54 72 89 93 98 99 100
f i × vi
计算
fi
1 2 6 12 13 20 18 17 4 5 1 1
100
f i × (vi ) 2
225.0 648.0 2646.0 6912.0 9477.0 18000.0 19602.0 22032.0 6084.0 8820.0 2025.0 2304.0
3． 按交通流的交汇形式可分为：交叉、汇流、分 流和交织流； 4． 按交通流内部的运行条件及其对驾驶员和乘客 产生的感受可分为：自由流、稳定流、非稳定流和 强制流；
第二节 交通流特性
交通流的特性参数有：宏观参数和微观参数。 宏观参数：将交通流作为一个整体表现出来的特性参 数，包括： １． 交通量或流率； ２． 车速； ３． 交通流密度； 微观参数： 描写交通流中彼此相关的单个车辆之间的运 行特性，如车头时距或车头间距。

nb , n a ：分别为之前和之后车速调查的样本量。
一般情况下，
Baidu Nhomakorabea
1 n v t = ∑ vi 地点平均车速 n i =1
vs = d 1 n d ∑ n i =1 vi i = 1 1 n 1 ∑ n i =1 vi
区间平均车速
式中， vi ：第 i 辆车的速度；
n ：实测车辆数。
2） 图解分析 （１） 中位车速： 高于和低于该值的车辆数恰好相等的车速。 （２） 百分位车速： 曲线上小于或等于相应车速的车辆占实测总数的百 分比。常用的有： a. 85%位车速。有时用它作为临界车速。通常认为， 若驾驶员超过了第８５％位车速，即是超过了现有 条件所允许的安全车速。这一百分位车速可以用来 指导确定车速限制。
式中， vt ：时间平均车速（km/h） ；
∑ f v ：中值频数之和；
i i i
n ：样本总数；
(3)样本方差和标准差：
σ =
2
∑
i
f i (v i ) 2 −
1 (∑ f i vi ) 2 98775.0 − 1 (3081.0) 2 n i 100 = = 38.88 100 − 1 n −1
15.0 36.0 126.0 288.0 351.0 600.0 594.0 612.0 156.0 210.0 45.0 48.0
总计 n = 100
∑
i
f i vi
98775.00
(2)时间平均车速： 最常用的车速统计量。 实测数据中心趋势的量度。
vt =
∑fv
i
i i
n
=
3081 .0 = 30.8km / h 100
1 365 AADT = ∑ Qi 365 i =1
2． 年平均工作日交通量 AAWT（average annual weekday traffic） 全年所有的工作日内，在指定地点的平均交通量， 称为年平均工作日交通量。 3． 平均日交通量 ADT（average daily traffic） 在少于一年的某个期间内，在指定地点的平均交 通量，称为平均日交通量。平均日交通量可用半 年、一个季度、一个月、一周或几天作为一个周 期来测定。
V vp = PHF
二．车辆的速度特性
车辆单位时间内通过的距离。 在交通流中，每辆车的速度都不尽相同。因此，交通流 本身不能用一个精确的速度值来表示， 只有单个车辆的 速度分布， 可以用统计处理的方法， 即用平均或有代表 性的数值来近似地代表特定的交通流整体。
道路交通系统的营运效率常用车辆的速度来评价。 １． 地点平均车速（mean-spot speed）或时间平 均车速（mean-time speed） ２． 区间平均车速（space mean speed）或行程平 均车速（mean travel speed）或平均综合车速 （mean overall travel speed）
表 2-3 车速分组 下限 中值 vi 13.6 16.6 19.6 22.6 25.6 28.6 31.6 34.6 37.6 40.6 43.6 46.6 15.0 18.0 21.0 24.0 27.0 30.0 33.0 36.0 39.0 42.0 45.0 48.0 上限 16.5 19.5 22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 40.5 43.5 46.5 49.5 频数
一．交通量及其标量（Traffic Volume）
交通量： 单位时间内， 通过道路某个断面的车辆数。 描述交通状态的最基本、最重要的参数之一。 1. 日交通量； 2. 小时交通量； 3. 交通流率；
（一） 日交通量 日交通量：以一天为计量单位的交通量（辆/日） ， 在交通流宏观分析中，通常以实测到的日交通量为 基础。 １． 年平均日交通量 AADT（average annual daily traffic） 一年中，指定地点的平均日交通量。设某天通过 某地的交通量为 Qi ，则
表 2-1 设施类别
K 和 D 的数值
指标范围
K
D
乡村道路 郊区道路
市区：放射线道路
0．15-0．25 0．12-0．15 0．07-0．12 0．07-0．12
0．65-0．80 0．55-0．65 0．55-0．60 0．50-0．55
环线道路
【例】已知乡村公路，年平均日交通量为 30000 辆/日， 试求设计小时交通量。 解： AADT =30000 辆/日
3． 地点车速的统计特性 地点车速调查是对车辆通过道路某给定地点的速度的 统计抽样调查用以估计该时该地整个交通流的车速分 布。 通过实测某一地点的车速，可以发现车辆速度的分布时 不均匀的，并且是一个随机变量。在高速公路和地方道 路上，地点速度一般呈正态分布。市内一般道路和高速 公路匝道处，由于车速比较集中，一般呈偏态分布。 １） 计算分析
σ = 38.88 = 6.2km / h
(4)均值方差和均值标准差：
σ =
2 v
σ2
n
=
38.88 = 0.3888 100
σ v = 0.3888 = 0.624 km / h
σ v2 ：均值方差； σ v ：均值标准差；
均值加减 2 倍的标准差，包含 95%。于是，均值 加减 2 倍的标准差便是 95%置信水平。
美国 94 年版 《道路通行能力手册》 中建议采用 15min 作为大多数计算和分析的标准时间间隔。
高峰小时系数（ PHF -Peak Hour Factor） ：高峰小时内 的小时交通量与最大流率的比值。
PHF = 小时交通量 该小时内的高峰流率
对 15min 区间来说，
PHF = V HV = 4 × V15 vp
σ v2
b
：之前调查的平均方差；
σ v2 a ：之后调查的平均方差；
如果： vb − v a = tα σ 则两次调查的平均车速有显著差别。
v b ， v a ：分别之前和之后调查的平均车速；
tα ：自由度为 ( na + nb − 2) ，显著水平为α
的 t 分布的分
位数；
α ： 1 − 所选置信水平的百分数 100
D =0.60,于是
DDHV = AADT × K × D =50000×0.15×0.60=4500
辆/小时
所得的数值比原来大,按照这样设计才能满足使用 要求。
（三） 交通流率 流率：将在不足１小时内实测到的交通扩大为与之 等效的１小时交通量。 １小时交通量与流率的区别：交通量是在一段时间 间隔内实测到的或预测到的实际车辆数（ Q 或 v ） ， 而流率则表示在不足１小时的间隔内通过一点的 “当量小时车辆数” V ） （ 。例如，在１５min 内实 测到 1000 辆车，则相应的流率为
v= 1000辆 = 4000 辆/小时 0.25h
表 2-2 流率与小时交通量的关系 时间间隔 Pm.5:00-5:15 Pm.5:15-5:30 Pm.5:30-5:45 Pm.5:45-6:00 Pm.5:00-6:00 交通量（辆） 流率（辆/小时） 1000 1100 1200 900 4000 4400 4800 3600 交通量 4200
4． 平均工作日交通量 AAWT（average weekday traffic） 在少于一年的某个期间内（一个季度、一个月、一 周） ，在指定地点所有工作日的平均日交通量，称为 平均工作日交通量。
在相同的实测时间周期内，平均日交通量 〉平均工 作日交通量 周末交通量大 该交通设施主要是 为周末或节假日旅游交通流服务的。
K 的范围：0.15-0. 25 取 0.20
D 的范围：0.65-0.
80 取 0.70
设计小时交通量为:
DDHV = AADT × K × D =30000×0.20×0.70=4200
辆/小时
如果随着时间的推移， 道路周围的人口密度增大， 交 通量也增大，那时 K 和 D 都会随之减少。如例中的乡 村道路２０年内将成为郊区公路，且 AADT 预测为 50000 辆/日，则应取郊区公路的指标， K =0.15，