第四章 密度调查

(4)密度资料的应用 • 研究交通流理论的重要基础数据 • 划分服务水平的依据
I区 K＝0—10辆／km； II区 K＝10一20辆／km； III区K＝20一30辆／km； IV区K＝30一40辆／km； V区 K＞40辆／km。
•分析瓶颈交通
• 高速公路管制
当高速公路的流量接近通行能力时，须限制驶入匝道的车辆 驶入率。而密度是流量／通行能力比率的最佳评价指标。
透镜的焦距 摄影缩小比例尺＝ 摄影高度
2、分析 在摄影后的胶卷或照片上读取观测区间内存 在的车辆数，据此计算出平均密度。 3 减少误差的注意事项 航测法不宜长时间地观测，这不仅费用大， 而且飞机在空中飞行时间有限(飞机在1000 一1500m最多能停留30min．航空照相机1 次摄影的胶卷张数亦受到限制。 调查的精度与摄影间隔行关，间隔越短精度 越高。
• 14h08min20s时的原始车辆数，按式(4—12)等于 在A处通过车辆数再加(a一b)，即 • (6)第⑥栏为任一时刻AB区间的车辆数。由上一行 求得的车辆数再加上经过单位时间后的车辆变化 量，即得相应时刻AB区间的车辆数。如： 14h08min20s时的原始车辆数，按式(4—12)等于 在A处通过车辆数再加(a一b)，即 • (6)第⑥栏为任一时刻AB区间的车辆数。由上一行 求得的车辆数再加上经过单位时间后的车辆变化 量，即得相应时刻AB区间的车辆数。如：
3)减少误差的注意事项
两端的秒表或动态录象机必须同步。观测时 不能遗漏车辆，如同时观测车辆到达时间 及牌照有困难时，允许少记个别车辆的牌 照，但每一辆车的到达时间绝对不能少。 本方法也须选用较长的测定区间，以提高量 测的精度。
4)整理分析
根据上述观测资料，按以下步骤计算密度。 (1)将现场观测资料填入表4—2，其中第①栏为车辆 牌照号达A处及B处的时间。 (2)将调查日期、时间、地点、天气及测定区间长度 填人密度计算汇总表，见表4—30 (3)表43第①栏为时刻，第＠栏为B处流量值q，第② 栏为试验车超车速a，第①栏为试验车被超车数b 如t=30min时，33号车刚好到达A处，此时该车可视 作试验车，到达B处为t=33min07s，则Q为1号车 至33号车共33辆。
4、 道路占用率的检测与密度调查
1)原理 在道路上设置车辆检测器，其中大多采用环 型线圈，即在一车道设置一个或一车道设 置两个，以检测车流在车道上的时间占用 率，并据此计算密度。设置方式可参见图4 －12。
(1)设置一个环型检测器(见图4—12a)。
车流在道路上的时间占用率可按式(4—2)计算：
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第二节 密度调查方法
主要有出入量法和照相法
出入量法
• 基本原理：在指定的观测路段，通过观测 基本原理：在指定的观测路段， 区段内的车辆数和驶入与驶出车辆数
1．出入量法的原理 出入量法是一种通过观测取得中途无出入交通的区 段内现有车辆数或行驶时间的方法。其中又分为 试验车法及车牌照法等。 在某一时刻上游地点A处的交通量是通过时刻AB区 间内新增加的车辆数；反之，这时在下游地点B 处的交通量等于从AB区间内减少的车辆数． AB 区间内车辆数的变化值应等于入量与出量之差。 因此，只要知道最初AB区间的原始车辆数，就能 求得每单位时间内实有车辆数。则t时刻的密度 ：
E(t1 ) = qA + a − b
• 3)减少误差的途径 本方法的缺点是随着观测时刻的推移，车辆 数的误差也累加。为减少误差的积累，除 增加试验车的观测次数，还要把试验车每 次经过终时刻作为基准时刻(t)，该时刻的现 有车辆数都作为每次的原始车辆数。
4)整理分析
根据上述观测资料，按以下步骤计算密度。 （1）将调查日期、时间、地点、天气及测查区间长 度填入密度计算汇总表，详见表4—20 (2)表中 ①② 栏应分别记入A处及B处的各测定时间 范围内的交通量。试验车通过AB处的时刻，通常 不是测定区间范围的起终点，故此时记录AB两处 单位时间内的交通量时，要将表格中相应的格子 一分为二，分别记下单位时间内试验车通过的和 通过后的交通量．
四、航空摄影观测法
测定密度，使用航空摄影最佳，它是能取得准确数值的唯一 方法。 1．测定方法 航空摄影观测是利用普通飞机或直升飞机从空中的性能，因 此被广泛采用。 航测时．一般采用测量用航空照相机，通常用的照相机有农 4—4所列的几种。这种照相机的拍摄精度已能满足交 通调查的需要。航空摄影的缩小比例尺，一般对按式 (4—14)求得：
实验车
A QA
LAB
B QB
a
b
原理：在路段AB上，t0时刻存在的车辆数为E(t0)，若从t0到t1的这 一段时间内进入该路段的车辆数为QA；驶出该路段的车辆数为QB ， 则t时刻时，AB段上的车辆数为：
E (t ) = E (t0 ) + QA(t ) − QB ( t )
E(t)= E(t0)+[QA(t) -QB(t)] Kt= E(t)/LAB
采用系统调节的效能： a)使高速公路行程时间有所缩短； b)使高速公路行驶里程达到最大可能值； c)平均车速由43LM／h提高到58km／h。
美国芝加哥控制方法
在美国芝加哥控制高速公路驶入匝道，是采用交通需求量－ 通行能力差额和占用率相结合的控制逻辑。每一匝道的调 节以上行向检测器l min的平均占用率为基础，从5种调节 率中选用 一种来控制匝道交通，每20s修正 一次占用率， 并显示在控制中心的显示器上，调节率的范围从每分钟13、 10、8、6到最小4辆。每分钟13辆是最大调节率，每分钟 4辆是最小调节率，使车辆不致过分等候。在确定调节率 时，应考虑交通量和占有率之间的关系： • 当占用率增加，交通量也增加时，采用最大调节率 • 当占用率增加，交通辆停止增加时，逐渐减少调节率，其 典型占用率值为21％； • 当占有率增加．交通量减少时，采用最小调节率，其典型 占用率值为31％。
• 采用这种匝道控制的效能： • a)在16km长的交通拥挤路段，从行驶时间 26min降至14mmin • b)高速公路上高峰期间交通事故减少17％； • c)高峰期违反信号比率小于3％，每次在激 励了检测器而得不到绿灯相位时．记做违 反信号o
(5)探测别处公路的交通事故 • 要求在高速公路上安装大量检测器，如果同时建有 匝道控制系统，则很多检测器可共用。检测器提供 交通量和占用率等交通信息。要求经常比较相临检 测点上行向和下行向的占用率。当某路段发生交通 事故时，则该处下行间的占用率下降．而上行向的 占用率上升。 • 在每次取样后，用计算机算出同相邻上行向检测点 占用率百分率之关，当此值超过某一确定数时，例 如55％，就认为存在瓶颈。在正常瓶颈情况下，下 行间占用率可以认为一直保持常量。如果出现交通 事故，下行向的占用率将迅速减少。
2整理分析
整理现场观测结果，按下面介绍的顺序计算密度。再 各条录象带的每一画面中，读取摄影观测区间内存 在的车辆数，计算总观测时间内区间的平均车辆数， 用区间长度求算单位公里长度内存在的车辆数，即 密度值，见式(4—13)：
n
K=
∑K
i =1
1 × n L
i
如总计观测时间大于5min，则交通的偶然性 变化或周期性变化就能消除。这种方法可 以很方便地看出密度随时间的变化情况， 同时，又因为它包含短时间的变化，也可 以描绘出密度的倾向性变化。 3．减少误差的注意事项 如测定区间过长。则测定精度将受到影 响．所以不能过长，以不超过100m为宜。
(2)设置二个环型检测器（见图4—12b) 空间平均车速为；
2)检测照的类型及其特点 检测器的种类很多，下面着重介绍三种：
（1）环形检测器 环形检测器是量测车炳出现及队列长度的最好型 式，目前被广泛采用。 它的尺寸可以在很大范围内变化，易满足各种应 用要求。 为获得速度或车辆长度的量测，可以成对使用。 但要注意调整不使其相互干扰。 经验证朋，环形检测器的主要问题是路面的推挤 和损坏。 它的可靠性较好，队列量测精度可达(4％一6 ％)o
1 Rs = ∑li (%) L i=1
• 时间占用率是指在单位测定时间内，车辆通过某一断面
的累计时间占测定时间的百分比．
n
1 n Rt = ∑ ti (%) t i =1
二、密度特性与调查的必要性
(1)密度的特征：
Q K= v
随着交通量的增长，车辆行驶时的 相互干扰及相互制约增加，以致平 均车速降低，密度增高。当跟随在 慢车后面的车辆继续不断增加，位 车辆近乎停止状态时，则流量趋近 于零，而密度最大(阻塞密度)。
2)原始车辆数的测定 设试验车跟随车流通过A处的时刻为t，经过B处的 时刻为t，则从tl到t2这段时间内通过B处的车辆数 qB，即为t时刻AB区间内的原始车辆数。然而这 一关系只有试验车既不超车又不被超的情况下才 成立。否则，按下式计算：
E(t0 ) = qB + a − b
t时刻AB区间内的原始车辆数可按下式计算：
3．车辆牌照法
1)测定方法 从基准时刻开始在测定区间的两端，用同步的秒表 或动态录象机，测定每一辆车的到达时司，并相 应地记下每辆车的牌照，如记整个牌照号码有困 难，可以只记最后三位数。此时，若用动态录象 机，须摄下每辆车的牌照。 2)原始车辆数的测定 基本原理同测试车法，原始车辆数也可按式(4—10) 及式(4—11)计算。内每一辆车都可作为“测试车。
又如tl＝31min时，43号车刚好到达该处，该车到B 处为t＝34min14s，则q为12号车至43号车(不包 括41号及42号车，但包括44号车)。41号及42号 车到达A处时间小于43号车，而在B处却大于43号 车，说明两车在AB段被43号车超越，即a＝2。 44号车到达A处时间大于43号车．而在B处却小于 43号车，说明该车在4B段超越43号车，即b=1。 (4)第⑤栏为某时刻在测定区间内的车辆数E可按公 式(4—11)算得。 (5)第⑧样为瞬时密度：车辆书（辆)／测定区间长 (km)。 (6)第⑦栏为平均密度，一般以5min的密度平均。
三．地面高处摄影观测法
1．测定方法 用动态录象仪在高处进行摄影。测定区间的长度视地区内的 状况和周围条件而变比，一般取50—100m。 摄影的时间间隔依测定区间长度而异。当区间长为50一 100m时，摄影间隔可用1画面／5—10s。遇到详细分 析交通流的场合，如需同时观测交通量，为了取得正 确的观测值，须缩短摄影间隔，一般取1画面／s。在 高速公路上，由于字速高，这时可取2画面／s。 在测定密度时，在道路上要标明每台录象机所摄范围内的道 路区间长，一般有两处作标记即可。如果容许精度稍 低时，可利用车道分隔线的段数、护栏支柱数或电杆 数等参照物代替．
第四章 密度调查
第一节 概 述
一、密度的定义和有关术语 1、定义 交通密度是指在单位长度车道上，某一瞬时 所存在的车辆数，一般用辆从m／km/车 道表示
2、有关术语
• 空间占有率是指在单位长度车道上，汽车投影面积总和占 车道面积的百分比。实际测定中，一般用汽车所占的总长 度与车道长度的百分比表示
(7)按理下一次试验车通过时刻的原始车辆数为105 辆，但根据上列数据推算结果为104辆，这是由 观测误差引起的，可将此误差适当地分配在两次 试验车经过观测区间的时间内现有车辆数上。见 第⑥栏的调整值。 (8)现有车辆数加上调整值后即得第⑦栏修正值。 (9)瞬时密度⑧按下式计算： 瞬时密度＝修正值(辆)／测定区间长(km) (10)每一总计时间的平均密度填人第⑦栏内，总计 时间通常取5min或10min。
(2)密度特性与调查必要性 (3)密度调查所需的时间和区间长度
虚线为1min测定值，实 线为5min测定值，测定 区间均为830m
测定区间长分别取虚线为208m、实线为 830m的测定值，测定总时间均为1min总时间 为1min的密度用1min内的平均密度表示；而 总时间为5min的密度，则依次每隔1min以 5min前后各2．5min的密度平均值表示。
(3)在试验车一栏中．除记试验车通过时刻外， 还要记录试验车的超车数(a)及被超车数(b) 外计算(a一b)． (4)计算A、B两处交通量之差，并记入第②栏， 即表示AB区间内现有车辆量的变化。 (5)第④栏填写试验车自A点到B点这段时间范 围内AB区间的原始车辆数．计算方法如下： 14h06min 50 s时的原始车辆数，按式(4—11) 等于在B处通过车辆数再增（a-b）．即