第二章 交通流基本特性第一节 流量(交通量)Q.

三、交通量的空间分布



主要包括： 交通量的城乡分布 交通量的路段分布 交通量的方向分布 交通量在车道上的分布
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四、设计小时交通量


含义及作用： 交通量具有随时间变化和出现高峰小时的特点， 因此，在进行道路设施规划设计时，必须考虑这 个特点。工程上为了保证道路在规划期内满足绝 大多数小时车流能顺利通过，不造成严重阻塞， 同时避免建成后车流量很低，投资效益不高，规 定必须选择适当的小时交通量作为设计小时交通 量。 根据美国的研究、认为第30位最高小时交通量作 为设计小时交通量是最合适的。
第二章 交通流基本特性
第一节 流量(交通量)Q
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一、交通量的定义
交通量是指在选定时间段内, 通过道路某一地 点、某一断面或某一条车道的交通实体数。按交通 类型分, 有机动车交通量、非机动车交通量和行人 交通量,一般不加说明则指机动车交通量，且指来往 两个方向的车辆数。
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一、交通流三参数基本关系

交通流三参数之间的基本关系式为： Q KV 式中：Q —流量（辆/h）； V —速度（区间平均速度）（km/h）； K —密度（辆/km）。
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一、交通流三参数基本关系

流量、密度、速度三者之间的关系见下图：
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安德伍德模型 的适用范围
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三、流量与密度的关系

交通流的流量-密度关系是交通流的基本关系，根 据格林希尔茨公式及三参数的基本关系式可得：
K Q KV f (1 ) Kj K2 Vf (K ) Kj
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二、行车速度的统计分布特性
常用以下特征车速表示车速的统计分布特性： 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。 85%位车速：在该路段行驶所有车辆中，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。 15%位车速：意义与前亦同。 车速分布的标准偏差S与85%位车速和15%车速之 差存在着下列近似关系: S (85% 位车速 - 15% 位车速)/2.07
二、速度与密度的关系

1959年，格林柏（Greenberg）提出了用于密度很 大时对数模型：
Kj V Vm ln( ) K
格林柏模型 的适用范围
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二、速度与密度的关系

1961年安德伍德（Underwood）提出了用于密度 很小时的指数模型：
V Vf e

K Km
二、交通量的时间分布
时变化：一天24小时中，每个小时的交通量亦在 不断变化。 一天24小时中，流量最大的那个小时的交通量称 为高峰小时交通量。 高峰小时系数：就是高峰小时交通量与高峰小时 内某一时段的交通量扩大为高峰小时的交通量之 比。 高峰小时交通量 PHFt 60 （高峰小时内t时段的交通量） t 一般 t=5min或t=6min或 t=10min，最常用t=15min
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四、设计小时交通量
设计小时交通量的计算（不考虑方向不均衡性） DHV DHV AADT k n W W1 n C单 式中：DHV—设计小时交通量（辆/h）； K —设计小时交通量系数（%）； N — 车道数; C单— 每一车道设计通行能力（辆/h）； AADT — 规划年的年平均日交通辆量 （辆/d）； W —路幅宽度（m）； W1 —一条车道宽度（m）。
二、车道占有率


由于密度是瞬时值，随观测时间和区间长度而变 化，且反映不出车辆长度和速度的关系，尤其是 在车辆混合行驶时密度的大小并不能明确表示交 通流的状态，这就要引入车道占有率的概念表示 密度。 车道占有率包括空间占有率和时间占有率两种。
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二、车道占有率

空间占有率：是指在一定路段上，车辆总长度与 路段总长度之比（%），表达式为：
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1 7 WADT Qi 7 i 1
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二、交通量的时间分布

月变化 ：一年内各月交通量的变化称为月变 化。年平均日交通量与月平均日交通量之比,称 为交通量的月变化系数(或称月不均衡系数，月 换算系数)，以K月表示 。
AADT K月 MADT
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一、基本定义



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，用做道路设计、交通管制、交通规划资料。 行驶车速：这是从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。 运行车速：是指中等技术水平的驾驶员在良好 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。
1 n V t vi n i 1
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三、时间平均车速与区间平均车速
区间平均速度：是指某路段的长度与通过该路 段所有车辆的平均行程时间之比（以后讲到速度 如果不加说明即为区间平均速度）。当观测长度 一定时，其数值为所有车辆行程车速的调和平均 值，计算公式为: s 1 Vs n 1 1 n 1 ti n i 1 n i 1 v i 式中： V s —区间平均速度（km/h） ；s —路段长度 （km）；ti —第i辆车的行驶时间（h）；n —观 测到的车辆数；vi —第i辆车行程车速（km/h）。

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二、交通量的时间分布
如： t=15（min）
高峰小时交通量 PFH15 4 （高峰小时中高峰 15 min交通量）
t=10（min）
高峰小时交通量 PFH10 6 （高峰小时中高峰 10 min交通量）
城市中短时间的高峰交通量造成交通阻塞。
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一、基本定义



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 运输效率必须提高车辆的行程车速。 临界车速：这是指道路达到理论通行能力时的 车速，对于选择道路等级具有重要作用。 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。
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三、时间平均车速与区间平均车速

时间平均车速：在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，即:
式中： V t —时间平均车速（km/h）； v i —第i 辆车的地点车速（km/h）； n —单位时间内观测到车辆总数（辆）。
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四、设计小时交通量




第30位最高小时交通量 所谓第30位最高小时交通量就是将一年中测得的 8700个小时交通量，从大到小按序排列，排在第 30位的那个小时交通量。 研究表明，第30位小时交通量与年平均日交通量 （AADT）之比的K值十分稳定。 据国外观测，按道路类别及所在地区不同K值分 布在12%～18%范围内。
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三、车头间距 hs 、车头时距 ht

平均车头间距与平均车头时距与宏观交通流参数 Q、K存在以下关系：
1000 K hs 3600 Q ht
式中：hs —平均车头间距（m）; ht —平均车头时距（s）。
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第四节
交通流的基本特性 及其相互关系
1 n Rt ti T i 1
式中： Rt —时间占有率； T —观测总时间； ti —第i 辆车的长度； n —观测时间内通过该路段的车辆数。
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三、车头间距 hs 、车头时距 ht
前述Q、K、V（这里V是指什么？）均属于宏观 交通流参数，而车头间距和车头时距属于微观交 通流参数。其定义为： 车头间距：是指一条车道上前后相邻两车（用前 保险杠等具有代表性的点测量）之间的距离。 车头时距：是指连续行驶的前后两辆车（具有代 表性的点）通过行车道上某一点（或某一断面） 的时间差。 对观测路段上所有的车头间距和车头时距取平均 值称为平均车头间距与平均车头时距。
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一、交通量的定义

交通量时刻在变化，在表达方式上通常取某一时 间段内的平均值作为该时间段的代表交通量。如 果以辆/d为单位，平均交通量表达式为: 1 n 平均交通量 Qi n i 1 按平均值所取的时间段的长度计 ,常用的平均交通 量有: 年平均日交通量（AADT）； 月平均日交通量（MADT）； 周平均日交通量（WADT）。
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二、速度与密度的关系

1933年，格林希尔茨（ Green shields ）提出了速 度—密度线性关系模型，且模型与实测数据有良 好的吻合性。
K V V f (1 ) Kj
K=0 →V=Vf K=Kj→V=0 K=Km→V=Vm Q→Qmax
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第三节 密度 k、车道占有率 车头间距 hs 、车头时距 ht
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一、密度 K

交通流（车流）密度： 是指某一瞬间内单位道 路长度上的车辆数目。
N K L 式中：N —路段内的车辆数(辆); L —路段长度(km)。
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四、设计小时交通量

设计小时交通量的计算（考虑方向不均衡性）
DDHV AADT K KD
式中：DDHV——单向设计小时交通量； K —设计小时交通量系数（%）； KD —方向不均匀系数（%）
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第二节 速度V
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一、交通量的定义

年平均日交通量（AADT）：
1 365 1 366 AADT Qi或闰年 : AADT Qi 365 i 1 366 i 1


月平均日交通量（MADT）： 1 k MADT Qi k i 1 k：为当月的天数。 周平均日交通量（WADT）：

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三、时间平均车速与区间平均车速


时间平均速度与区间平均速度之间的互换关系 由时间平均速度可以推算出区间平均速度：
σt2 Vs Vt Vt
式中：σt2 —时间平均速度观测值的方差。 由区间平均速度同样可以推算出时间平均速度：
σ s2 Vt Vs Vs
2 式中: σs —区间平均速度观测值的均方差。
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一、交通流三参数基本关系
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32 Βιβλιοθήκη Baidu2
一、交通流三参数基本关系



交通流特性的一些特征变量: 极大流量Qm —Q-V曲线上的峰值； 临界速度Vm —即流量达到极大时的速度； 最佳密度km —即流量达到极大时的密度； 阻塞密度Kj —车流密集到所有车辆基本上无法移 动（V=0）时的密度； 畅行速度Vf —车流密度趋于零,车辆可以畅行元阻 时的平均速度。
1 n Rs si S i 1 式中： Rs —空间占有率； S —观测路段总长度； si —第i 辆车的长度； n —观测路段内的车辆数。
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二、车道占有率

空间占有率示意图：
S
s1
s2
s3
s4
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二、车道占有率

时间占有率： 在道路的任意路段上，车辆通过时 间的累计值与观测总时间之比（%），其表达式 为：
二、交通量的时间分布

周变化：交通量的周变化是指一周内各天的交通 量变化，因此，也称周日变化。 周变系数定义为：年平均日交通量除以某周日的 平均交通量。
K周 日 年平均日交通量 某周日平均交通量

某周日的平均日交通量等于全年所有该周日的交 通量除以全年该周日的总天数。
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