第三章 交通流特性

时间平均车速与区间平均车速
1．时间平均车速（Time Mean Speed，TMS） 单位时间内测得通过道路某断面各车辆的点车速，这些点速度的算术平均值， 即为该断面的时间平均车速。 1 n vt ——时间平均车速 vt vi vi ——第i辆车的点速度 n i 1

2．空间平均车速（Space Mean Speed，SMS） 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的调和平均值。
11
二、速度
1、地点速度 车辆通过道路特定地点的瞬时速度。日常生活中讲到的车速 （如：汽车车速表指示的速度、交通标志牌上限制的速度等） 多指地点速度，地点速度在道路规划设计、交通管理和交通工 程设施设计的过程中均有应用。 2、行驶速度 由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性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、运行速度 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 行状况。 12
概率
小型 中型 大型
145
177
速度 (km/h)
图 2-8
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
0.40 0.30
沈本高速公路内侧车道速度分布概率曲线
小型 中型 大型
3
第三章 交通流特性
交通流处于稳态流动状态，这时的交通流特性， 通常可用三个主要指标来表征：速度(Speed) 、交通 量(volume)和交通密度(density) （常称之为交通流 三要素）。 交通流处于非稳态流状态，其特性可用排队长度 (queue length)和等待时间(waiting time)来表征。而 排队和等待时间的长短，反映了该交通运输设施的 服务水平(service level)。
车型 出租/小客（货） 中客 公交/大客（货） 自行车 摩托车（其它）
车型换算系数
1
1.5
2
0.2
0.5
一、交通量

交通量又称流量，是指定时间段内，通过道路某一 地点、某一断面或某一车道的交通实体数。

流量是一个随机数，不同时间、不同地点的交通量 都是变化的。交通量随时间和空间而变化的现象称 为交通量的时空分布特性。
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
2 ( v v ) i s
s
25
n
二、交通量


交通量：单位时间内通过道路某一断面的车辆数或行人数。
按交通组成：机动车交通量、非机动车交通量。 折算交通量：将不同车型的交通量换算成标准车型交通量。 机动车车型换算系数
交通运输工程导论
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.
8
一、速度
Spot
speed can be measured using pressure contact tubes, direct timing procedure or radar speedometer or by timelapse photographic methods. speed is the average speed maintained over a particular course while the vehicle is moving and is found by dividing the length of the course by the time duration the vehicle was in motion.
概率
0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0 16 32 48 64 80 97 113 129 145 161 177 193 209 速度 (km/h)
图 2-7
沈大高速公路内侧车道速度分布概率曲线
18
0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 32 64 80 113
0.35 0.30 0.25 小型 中型 大型
概率
0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 16 32 48 80 113 145
177
速度 195 (km/h)
图 2-11
沈盘一级路内侧车道速度分布概率曲线
20
0.35 0.30 0.25 小型 中型 大型
概率
0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 16 32 48 80 113 145

瞬时速度(instantaneous speed) Instantaneous speed is the Spot speed of a vehicle at a specified location.
Spot
speed can be used to design the geometry of road like horizontal and vertical curves, super elevation etc. Location and size of signs, design of signals, safe speed, and speed zone determination, require the spot speed data. Accident analysis, road maintenance, and congestion are the modern fields of traffic engineer, which uses spot speed data as the basic input.
4
第三章 交通流特性

在规划、设计和管理交通运输系统及其工程设施时， 必须知道载运工具在交通运输网内的流动特性：
通过它来了解和评价交通运输系统或网的性能（效率和
服务水平）； 依据它来确定各项工程设施所需的通行能力(capacity)或 规模。
5

交通流特性：指交通流状态的定性、定量特征。 交通流参数：用来描述和反映交通流特性的物理量。


交通流参数分为宏观参数和微观参数。
宏观参数用来描述交通流作为一个整体便显出来的 特性，包括交通量、速度和密度。 微观参数用来描述交通流中彼此相关的车辆之间的 运行特性，包括车头时距和车头间距。

6
第一节 交通流要素
一、速度 二、交通量 三、交通密度 四、交通量-速度-交通密度的关系
7
一、速度
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Байду номын сангаас分布概率曲线
0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 10 20
13

速度分布和百分位车速
对行车速度进行统计分析，一般要借助车 速分布直方图和车速频率、累计频率分布 曲线。
14
点速度频率直方图
250
200
频 数(veh)
150
100
50
0 频数
45 0
50 1
55 1
60 11
65 9
70 14
75 48
80 76
85
90
95
100 105 110 115 120 67 22 9 12 0
累计频率
速度（veh/h）
17
速度分布特性

高速公路 沈大路和沈本路调查的各车型及各车道的速度分布概 率曲线。车速分布规律基本一致，都大致服从正态分 布，三种车型的速度期望值也大致相等。另外，由内 侧与外侧车道的速度分布曲线可知，内侧车道的车速 明显高于外侧车道。
0.35 0.30 0.25 小型 中型 大型
vs
1 1 n 1 n i 1 vi
vs
l 1 n ti n i 1
l —行驶路段的长度
ti —第i辆车行驶 l 距离所用的时间
24
3．时间平均车速与空间平均车速的关系 由时间平均车速推算空间平均车速
t vs vt vt
vt vs vs
2
t
——时间平均车速观测值的均方差
概率
小型 中型 大型
30
40
50
70
90
速度 101 (km/h)
图 2-14 102 国道速度分布概率曲线
0.30 0.25 0.20
概率
小型 中型 大型
0.15 0.10 0.05 0.00 10 30 50 70 90 110 130 150 速度 (km/h)
22 图 2-15 京哈路速度分布概率曲线
表征车速统计分布特性的特征车速常用：
1、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%的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。
研究或观察交通量的变化规律，对于进行交通规划、 交通管理、交通设施的规划、设计方案比较和经济 分析以及交通控制与安全，均具有重要意义。
27


常用的交通量——日交通量 年平均日交通量（ Annual Average Day Traffic，AADT）
概率
0.20 0.10 0.00 16 32 48 64 80
速度 97 113 129 145 161 177 193 209 225 (km/h)
图 2-10
19 沈本高速公路外侧车道速度分布概率曲线
一般公路
一般公路调查路段的速度分布概率曲线。从图中可以看 出，一般公路的大、中、小三种车型的速度分布比较接 近，且分布也接近正态分布。一级路内侧车道的车速期 望值略高于外侧车道。
4、行程速度 行程车速又称区间速度，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。行程速度是一项综合 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速度。
5、临界速度
这是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、设计速度 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。
149 226 196
速 度(veh/h)
15
点速度频率分布曲线
250 200
频 数(veh)
150 频率曲线 100 50 0 40 60 80 100 120 140
速 度（km/h)
16
点速度累计频率曲线
100 90 80
累计频率（%）
70 60 50 40 30 20 10 0 40 50 60 70 80 90 100 110 120

行驶速度(Running speed )
Running
9
一、速度

巡航速度 飞机以匀速飞行(或称定常飞行）的速度称为巡 航速度。
10
一、速度


技术速度 行驶时间如包括启动和制动时的加速和减速时 间，则该段行程与行驶时间之比称为技术速度。 平均运行速度 在某段行程中，包括行驶时间、起终点或途中 的加速和减速时间、行驶途中的耽搁时间（如交 叉口延误、站点停留时间等）在内的时间称为总 行程时间；该段路程与总行程时间之比称为平均 运行速度。
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