(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。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。