交通流理论

超声波检测器 Video Camera
16
检测器的测定原理
统计计算「脉冲的个数」，……
累计「脉冲时间」，……
n
Ts ti i 1
「时间占有率」是……
Ot
1nti 100% T0
17
时间占有率与交通密度
时间占有率可以代替交通密度吗？
Ot
1 T
Q
ti 100 (%)
i 1
ti li / vi
Vm
• 交通量是密度、速度的函数
• 在临界点处…
Qmax
是交通模拟模型的理论基础 13
车头间距与车头时距
xs
1 N
N i 1
xi
1 N
N 1
xi
车头间距 space headway
ts
1 M
M
ti
i 1
1 M
车头时距 time headway
M 1
ti
14
占有率（Occupancy）
交通密度：描述交通流拥挤状态的适当指标， 通常采用观测比较容易的占有率来代替交通密度
K
V Vf e Km
……
6
K-V曲线的解释
② 能够比较自由的行走，速度逐渐变慢
Vf
Vm
④ 对下流的影响较大，速度受到限制
⑤ 在饱和密度时，旅行速度是零
Km
Kj
7
(阪神高速)观测数据曲线
实际运用中，密度用 time occupancy来代替
8
交通量、密度、速度的理论曲线
Qm
Vf 密度为零时的速度
Kj 速度为零时的密度
Qm Km Vm 临界值
Km
Kj
Vf
Vf
Vm
速度
密度
Kj
Qm
9
Vf
密度 速度
流量
Q
Kj 10
交通流要素函数关系的导出
Q KV V Vf aK
交通量（密度）
Q KV K(Vf aK) aK2 Vf K
交通量（速度）
V Vf aK
K
1 a
V
1 a
V
f
Page 83
由于信号周期对交叉口的交通流的阻隔，前几辆车的超过饱和
车头时距的部分的和，称为启动损失时间
l1 = ∑ti
在假设绿灯时间得到充分利用的前提下，净损失时间是指末辆 车通过停止线到绿灯信号再次开始之间的时间
25
信号交叉口间断流交通拥挤的解析
饱和交通流量是指，在给定的车道上在‘可用时间’内通过 最大车辆数。‘可用时间’当然不包括红灯时间、启动损失时 间、净损失时间
平均车长 l
l Q 1
Ot
1 vi 100% l Q 100(%)
T
vs
时间占有率与交通密度成正比例 18
连续流与间断流
Page 80
连续流
道路上行驶的车流不因外界因素干扰而停车
在没有停车或让路一类的交通标志的高速公路上
在没有信号交叉口之间的乡村路段上
间断流
由于外界因素干扰导致交通流周期性的中断
4
交通密度、速度的关系
空间平均速度越大，交通密度越小……多样的函数形式
Vf
Greenshields K-V曲线
Vm
临界点
Vf 畅行速度
Kj 阻塞密度
Km
Kj
5
多样的交通密度、速度的关系
Greenshields 模型
V
Vf
(1
K Kj
)
Grenberg 模型
V
Vm
ln
Kj K
Underwood 模型
kivi
i 1
K
qi
i 1 n
ki
i 1
Q n qi i1 vi
Q
n i 1
qi
ti S
1 i qiti S Q
1
vs 1 n qi
Q i1 vi
平均旅行时间
3
交通量、密度、速度之间的关系
①、②比较
K1>K2 V1=V2 → Q1> Q2
①、③比较
KQ12=K2 V1>V2 → Q1>
q kvs
瓶颈区间的 交通容量
21
连续流交通拥挤的解析
累计交通量 排队长度Q（t）
D(t) = A(t)
D(t) < A(t)
D(t) = A(t)
(t) (t) (t) (t) 后
总时间延迟
期
等待时间W（t） 中
期
流入曲线A(t)
流出曲线D(t)
初 期
拥堵开始
流入 观测点
拥堵消除
流出 观测点
上游的流入交通量高于 下游的交通容量（通行 能力？）时，就会出现 交通拥堵
Q
KV
1V a
1 aVf
V
1V2 a
Vf a
V
11
课本84页例题
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)
12
交通流要点
Vf
• 交通速度是观测的空间平均速度
• 密度－速度关系形式的多样性
• 自由流是…
产生主要外因是交通信号、还有停车或让路标志
交通信号分割出车群，而车群又有分散的趋势
19
连续流的交通拥挤
Recurrent congestion
在同一地点同一时间，重复出现的交通拥挤
Non-recurrent congestion
由某种偶然事件造成的交通拥挤
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连续流交通拥挤的发生
下游存在交通容量较小的瓶颈（bottleneck）时， 瓶颈处的交通流率上游的交通流率
空间占有率（space occupancy）
Os
i li 100 (%) X
li X
观测区间长度
时间占有率（time occupancy）
Ot
i (li / vi ) 100 (%) T
vi T
观测时间长度
15
交通量、密度、速度的测量
在车道上每隔500米设置一个检测器， 利用超声波的反射波，测定交通量、 时间占有率。进而可以估计出阻塞长 度、旅行时间
信号交叉口附近车道的通行能力是饱和交通流量、损失时间、 绿信比的函数
排队开始、结束时刻
排队长度…
等待时间…
排队长度最大时…
排队总延误…
拥挤收费…
……
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信号交叉口的交通拥挤
车头时距
1 23 …
…N
h
123456 车队中的车辆
第一个车头时距 第二个车头时距 ……
饱和车头时距 h
23
信号观交测叉停止口线附处近的道交路通的量交：通容量
非拥挤状态：停止线的交通流率
= 交通需要
拥挤状态：停止线的交通流率
= 交通容量 交通容 量
交通需 求
交通流量/交通
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饱和车头时距与交通容量
观察一列稳定的车队得到的不变的车头时距称为饱和车头时距
ht × S = 3600
ht=3600 / Q
饱和车头时距(秒) 饱和交通流量(veh / hr) saturation time headway saturation flow
Chapter 4 道路交通流理论 东南大学
1
交通流理论的研究方法
流体动力学理论
宏观方
法
— 连续介质模型、波动理论
气体动理论
法 — 概ห้องสมุดไป่ตู้模型
中观方
随机服务系统理论（排队论）
模拟理论
微观方2
空间平均速度与时间平均速度的关系
速度是vi的车辆、在区间S内的旅行时间ti
n
n
测定区间距离
vs