地點(diǎn)車速調(diào)查實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2014

1、地點(diǎn)車速觀測實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 通過實(shí)驗(yàn) ,使學(xué)生加深地點(diǎn)車速在交通管理控制、交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)等方面 的應(yīng)用和地點(diǎn)車速觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法等課堂內(nèi)容的理解。 2. 通過實(shí)驗(yàn) ,掌握人工測速和激光測速的方法和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) ,學(xué)會(huì)正確使用激 光測速儀。 3. 通過地點(diǎn)車速觀測數(shù)據(jù)的整理分析 ,掌握地點(diǎn)車速的統(tǒng)計(jì)分析方法及分布規(guī) 律。 4. 本實(shí)驗(yàn)課是交通工程學(xué)教學(xué)的重要輔助手段 ,通過實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)學(xué)生認(rèn)識(shí)交通現(xiàn)象 解決交通實(shí)際問題的能力。 二、試驗(yàn)要求 1. 在教師的指導(dǎo)下 ,認(rèn)真設(shè)計(jì)調(diào)查方案 ,尤其確保調(diào)查表格的科學(xué)合理 ,明確每一 名觀測同學(xué)的任務(wù)。 2. 實(shí)地調(diào)查時(shí) ,觀測地點(diǎn)選擇

2、要合理 ,最好避開交叉口信號(hào)控制和公交站臺(tái)的影 響。觀測路段兩端要有明確標(biāo)記。 3. 選擇觀測車輛是要做到抽樣的無偏性 ,保證抽樣隨機(jī) ,同時(shí)滿足最小樣本量的 要求。 4. 調(diào)查資料的整理分析時(shí) ,除了完成速度頻率分布表、速度頻率分布曲線和累積 頻率曲線 ,還需計(jì)算百分位車速、車速平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。 5. 試驗(yàn)過程也是對交通現(xiàn)象的認(rèn)知過程 ,要觀察分析各種車輛車速的變化特 征。在試驗(yàn)中應(yīng)注意保護(hù)儀器 ,注意安全。此外 ,實(shí)驗(yàn)過程中必須遵守紀(jì)律、交通規(guī) 則,保證交通安全。 三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 卷尺,秒表,歐測利警用激光測速儀 (LTI20-20 Ultralyte Compact,記錄板等。 使用激

3、光測速儀時(shí)注意 :禁止用激光測速儀瞄準(zhǔn)太陽。因?yàn)榭赡軙?huì)損壞眼睛 永久性損壞激光發(fā)射器。防止激光測速儀受到震動(dòng)和掉地。測速儀是精密儀器 , 受損后 ,輕者影響觀測精度 ,重者無法使用。 四、實(shí)驗(yàn)原理 1. 人工觀測 人工觀測法實(shí)際上是實(shí)測車輛通過某一微小路段的平均車速,如果車輛勻速通 過該路段時(shí) ,則這一平均速度即為通過該路段內(nèi)任一斷面處的地點(diǎn)速度。因此,此法 只需在擬測地點(diǎn)附近選擇一個(gè)小路段并量測其長度 l (m,然后實(shí)測通過該路段車輛 所需時(shí)間 t (s 值,即可計(jì)算速度值。 (km/h.t l v 63 = 測量路段越短越能保證車輛通過的勻速條件 , 但由于車輛通過時(shí)間過短 時(shí),測時(shí)誤差會(huì)

4、加大 ,因此建議測量路段長度應(yīng)以使通過時(shí)間為 23s 為宜 ,最短也應(yīng) 在 1s 以上。 不同車速時(shí)間為 2.5s 的測定路段長度 表 1 車速(km/h 30 40 50 60 路段長度(m 20.8 27.8 34.7 41.7 2. 雷達(dá)測速 雷達(dá)測速儀是采用多卜勒效應(yīng) (Doppler Effect。當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí) ,反射 信號(hào)頻率將高于發(fā)射機(jī)頻率 ;反之 ,當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時(shí) ,反射信號(hào)頻率將低于發(fā)射 機(jī)率。如此即可借由頻率的改變數(shù)值 ,計(jì)算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對速度。 誤差最小 ,0o =?小誤差 ,越越小 ? 3. 激光測速 激光測速儀是采用激光測距的原理。激光測距 (即電

5、磁波 ,其速度為 30萬公里 /秒,是通過對被測物體發(fā)射激光光束 ,并接收該激光光束的反射波 ,記錄該 時(shí)間差 ,來確定被測物體與測試點(diǎn)的距離。激光測速是通過發(fā)射激光束對被測物體 進(jìn)行兩次由特定時(shí)間間隔的激光測距 ,取得在該時(shí)間段內(nèi)被測車輛的移動(dòng)距離 ,從而 取得該被測車輛的移動(dòng) cos 21(c v f f ? =c vf f ?cos 2 = f f f -= 速度。激光測速原理見圖 1,由于?常常不等于零,存在余弦效應(yīng) ,故激光測速儀 所測得的車速要比實(shí)際車速低。當(dāng) ?=0時(shí),誤差最小 ;?越大,測速越低。 圖 2 激光測速原理 為減少余弦效應(yīng) ,應(yīng)使觀測車輛和儀器的夾角盡可能小 ,也就

6、是盡量把測速儀設(shè) 置在靠近車道的路邊。此外 ,觀測車輛越遠(yuǎn)離測速儀 ,所測速度越接近真實(shí)速度。 般,激光測速儀距觀測車輛的橫向距離 10m以內(nèi) ,距觀測車輛的縱向距離 100m 左右, 能獲得較滿意的測量結(jié)果 ,這時(shí)誤差很小 ,不用修正。 激光測速具有以下幾個(gè)特點(diǎn) : (1 由于該激光光束基本為射線 ,故測速距離相對于雷達(dá)測速有效距離遠(yuǎn) ,可測 1000m外; (2測速探測所需時(shí)間 0.3秒,精度為 2 公里/小時(shí),目標(biāo)量程為 15-1000米,量 程: 320公里/小時(shí); (3 鑒于激光測速的原理 ,激光光束必須要瞄準(zhǔn)垂直與激光光束的平面反射點(diǎn) ,又 由于被測車輛距離太遠(yuǎn)、且處于移動(dòng)狀態(tài) ,

7、或者車體平面不大 ,而導(dǎo)致激光測速成功 率低、難度大 ,特別是執(zhí)勤警員的工作強(qiáng)度很大、很易疲勞。 (4 由于存在余弦效應(yīng) ,故激光測速儀所測得的車速要比實(shí)際車速低。 (5 鑒于激光測速的原理 ,激光測速器不可能具備在運(yùn)動(dòng)中使用 ,只能在靜止?fàn)顟B(tài) 下應(yīng)用 ;因此,激光測速儀不能稱之為 “流動(dòng)電子警察 ”。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 確定調(diào)查地點(diǎn) 調(diào)查地點(diǎn)應(yīng)根據(jù)調(diào)查目的進(jìn)行選擇 ,一般應(yīng)考慮以下各方面 : (1 一般速度調(diào)查時(shí)應(yīng)選擇視野條件好的道路直線段 ,并應(yīng)選在無特殊交通標(biāo)志 , 交通信號(hào)、無公交站臺(tái)和不受道路交叉影響的道路區(qū)間部分 ; (2 當(dāng)為確定信號(hào)控制而調(diào)查速度時(shí) ,調(diào)查地點(diǎn)應(yīng)選在控制對象范

8、圍內(nèi) ,并應(yīng)選擇 不受其他信號(hào)影響的地點(diǎn) : (3 當(dāng)為判斷交通措施效果而進(jìn)行事前、事后調(diào)查時(shí) ,事前事后調(diào) 查應(yīng)選擇同一 位置 ; (4 對事故多發(fā)地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查時(shí) ,應(yīng)調(diào)查進(jìn)入該區(qū)時(shí)的速度 ,調(diào)查地點(diǎn)應(yīng)不受其他 因素影響。 另外為使調(diào)查結(jié)果不受調(diào)查本身的影響 ,在選擇調(diào)查地點(diǎn)時(shí) ,還應(yīng)注意測量儀器 及觀測人員應(yīng)不吸引駕駛?cè)藛T注意 ,并且不引起群眾的圍觀。 2. 選擇調(diào)查時(shí)間 (1 選擇與調(diào)查目的相對應(yīng)的具有典型性和代表性的時(shí)段 ,應(yīng)避開交通異常時(shí)間 如節(jié)假日及天氣惡劣的時(shí)間 ; (2 為制定交通鼓勵(lì)措施和檢驗(yàn)交通改善措施效果應(yīng)選擇高峰小時(shí)的時(shí)段 ; (3 研究機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車的相互影響時(shí) ,

9、應(yīng)選擇二者都較大的時(shí)段 ; (4 事前、事后調(diào)查應(yīng)選擇相同的時(shí)段。 3. 調(diào)查抽樣與樣本量的確定 道路上車輛數(shù)量大 ,不可能全部觀測 ,只能從中抽取部分車輛 (樣本進(jìn)行觀測 ,據(jù) 以推算車流總體的車速。 (1 抽樣的無偏性 ,保證抽樣的隨機(jī)性。 對各種車型的抽樣率應(yīng)基本控制在與其在車流中的混入率一致 ; 選取速度的區(qū)間無根本差別 ,所有條件應(yīng)一致 ; 樣本應(yīng)相互獨(dú)立 ,當(dāng)車流為一車隊(duì)行進(jìn)時(shí) ,應(yīng)選擇頭一輛的車速 ,而跟隨的車速 在沒有超車的情況下 ,按前一輛車速行駛 ,其速度受到限制 ,沒有代表性。 為了保證推算精度 ,應(yīng)確定所需最小的樣本量 (2 最小樣本量 按統(tǒng)計(jì)原理可由下式確定 ? K?

10、 ? =E n E 速度觀測值得允許誤差 (km/h K置信水平系數(shù) 置信水平系數(shù) K 值表,見教材 表4-6;樣本標(biāo)準(zhǔn)差 值表,見教材 表 4-7。 根據(jù)速度調(diào)查的精度要求 ,認(rèn)為調(diào)查總樣本數(shù)量不應(yīng)少于 150 輛,其中單一車種 不 應(yīng)少于 50 輛。且測速時(shí)段不宜過短 ,一般應(yīng)在 1h以上。 4. 選擇調(diào)查方法 (1 人工測定法 :在擬測地點(diǎn)附近選擇一個(gè)小路段 ,劃線標(biāo)記起終點(diǎn)斷面 ,并量 測其長度 ;然后觀測員用秒表觀測任意車輛通過該路段所需的時(shí)間 ,然后計(jì)算地 點(diǎn)速度 值。車輛通過起終點(diǎn)斷面可用前輪壓線作為標(biāo)準(zhǔn) ,也可用汽車前保險(xiǎn)杠過線為 標(biāo)準(zhǔn)。為 使測量記錄方便、迅速 ,可事先準(zhǔn)備如

11、下記錄表格。人工測速方法簡單易行 ,但 進(jìn)行長 時(shí)間觀測較困難。 (2 使用測速儀器測定速度 :常用測速儀有雷達(dá)測速儀和激光測速儀。策速方法 非常簡單方便 ,只要將測速儀器瞄準(zhǔn)運(yùn)行車輛 ,即能讀出車輛的瞬時(shí)車速。 (3 車輛感應(yīng)器測速 :使用車輛感應(yīng)器測量交通量時(shí) ,可通過電磁感應(yīng)或超聲波 反射原理,同時(shí)感知車輛通過的距離和時(shí)間 ,從而計(jì)算車輛通過速度?？膳c交通 量調(diào)查 同時(shí)進(jìn)行,便于研究交通量與通過速度的關(guān)系 ,能較準(zhǔn)確的測出地點(diǎn)速度 ,并且能 作長 時(shí)間連續(xù)調(diào)查。但當(dāng)故障車或事故車停留在感應(yīng)器上時(shí) ,車速記錄會(huì)出現(xiàn)異 常。此外感 應(yīng)器設(shè)備復(fù)雜 ,費(fèi)用也高,只能在城市或其他有條件的地方使用。

12、 此外還有錄像法、攝影法、航測法等 ,因價(jià)格高使用尚不普遍。 5. 調(diào)查表格設(shè)計(jì) 人工法地點(diǎn)車速調(diào)查記錄表 表 1 調(diào)查時(shí)間: 年月日時(shí) 時(shí)星期調(diào)查地點(diǎn): 觀測人員天氣 激光（雷達(dá)）測速法地點(diǎn)車速調(diào)查記錄表 調(diào)查時(shí)間：調(diào)查地點(diǎn)：序號(hào) 1 2 3 車型車速 v 年月日觀測人員序號(hào)車型時(shí)時(shí)表2 星期天氣車速 v n+1 n+2 n+3 n 6觀. 測人員安排 2n （1）人工測速法人員分工： 1 人在起點(diǎn)斷面揮手 示意車輛到達(dá)， 2 人在終點(diǎn)斷面，其中 1 人同起點(diǎn)觀測員同步用秒表觀測通過起終 點(diǎn)斷面的時(shí)間， 1 人記錄數(shù)據(jù)，測 20 個(gè)數(shù)據(jù)，測完交給后三位同學(xué)。每組測量數(shù) 據(jù)不少于 60 個(gè)。

13、（2）激光測速法人員分工： 1 人使用激光測速儀瞄準(zhǔn)車輛并測定 速度，另一人讀數(shù) 并記錄于表格中，測完 12 個(gè)數(shù)據(jù)后換后兩位同學(xué)。每組測量數(shù) 據(jù)不少于 60 個(gè)。 7.實(shí)地觀測 實(shí)地觀測前要校正激光測速儀，使其正常工作。 8.數(shù) 據(jù)資料整理分析 由上述測定方法測得的地點(diǎn)速度數(shù)據(jù)，常作以下分析處理：1） 繪制速度分布表與分布圖 將實(shí)測數(shù)據(jù)按一定間隔分組，凡位于同一組的速度值為 該分組的中值速度，然后求 各組車速數(shù)量及頻率，將其列表即為速度分布表，見 表 3。 地點(diǎn)車速分布表 組 號(hào) 1 2 3 4 5 速度范圍 20.5 27.5 34.5 41.5 48.5 27.5 34.5 41.5 4

14、8.5 55.5 中位速 度 Vi 24 31 38 45 52 觀測車輛 頻數(shù) fi 2 5 8 9 11 觀測車輛頻率 fi/ （fi%） 3.3 8.3 13.3 15 18.4表 3 累計(jì)觀測車輛頻率 （fi/fi）（%） 3.3 11.6 24.9 39.9 58.3 Vi2 fi 1152 4805 11552 18225 29744 Vi fi 48 155 304 405 572 累計(jì)觀 測車 輛頻數(shù)fi 2 7 15 24 35 6 7 8 9 10 合 計(jì) 55.5 62.5 69.5 76.5 83.5 62.5 69.5 76.5 83.5 90.5 59 66 73

15、80 87 9 9 5 1 1 60 15 15 8.3 1.7 1.7 100 44 53 58 59 60 74.3 89.3 96.6 98.3 100 31329 39204 26645 6400 7569 176625 531 594 365 80 87 3141速 度均值 =52.4km/h 速度標(biāo)準(zhǔn)差 =14.1km/h 表中組距（每組的速度范圍）采用下式計(jì)算： H= R N 式中， R 極 差， R = vmax - vmin N 分組數(shù)， N = 1 + 3.22 lg n 根據(jù)速度分布表可繪制地點(diǎn) 車速頻率分布圖和累計(jì)頻率分布曲線，見下圖。 20 18 16 14 12 1

16、0 8 6 4 2 0 24 31 38 45 52 59 66 73 80 120 100累 計(jì)頻率（ %） 80 60 40 20 0 24 31 38 45 52 59 66 73 80 87 50% 位 15% 85% 頻率（%） 速度（ km/h） 車速分布頻率直方圖 速度頻率分布 曲線 速度（ km/h） 累計(jì)頻率曲線 2）特定地點(diǎn)車速 （2）百分位車速 在速度累積 頻率分布曲線圖上，與縱坐標(biāo)上累加百分?jǐn)?shù)相應(yīng)的車速稱百分位車速。 85位 車速 它表示所觀測到的車輛中， 有 85的車輛具有這種速度值或者在這個(gè)速度以 下， 只 有 15的車輛速度高于此值。 在交通管理上常用此速度作為某

17、些路段的最 高車速限制標(biāo) 準(zhǔn)。也就是說，超過這種速度行駛時(shí)，經(jīng)常缺乏安全性。 50位 車速 （常稱中位車速 它表示在該車速以下行駛的車輛數(shù)等于在該車速以上行駛的車 輛數(shù)， 又稱為中值速 度， 當(dāng)速度頻率分布曲線完全對稱時(shí)，中位速度則與平均點(diǎn) 速度相等。 15位車速它表示在該車速及低于該車速行駛的車輛數(shù)占被觀測車 總數(shù)的 15。常用此車速作為觀測路段的最低限制車速，認(rèn)為車速低于該速度 時(shí)，往往會(huì)妨礙交通，導(dǎo)致發(fā)生事故 的危險(xiǎn)。 2）速度觀測值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差 v= fv n i i 僅用平均速度值不能充分反映速度分布的分散程度，因此，常需計(jì)算速度 觀測值的標(biāo)準(zhǔn)差以分析了解所測速度值分布在平均值兩側(cè)的偏差情況。標(biāo)準(zhǔn)差越 大，表示所觀測的各速度值偏離平均速度值的偏差越大， 這意味著車輛在道路上 行駛時(shí)選擇速度的自由 度大。當(dāng)交通量增多時(shí)，自由行駛受到限制，地點(diǎn)車速下 降，標(biāo)準(zhǔn)差也逐漸減小。 S= v 2 i f i - （ vi f i 2 /）地 f點(diǎn) i n車 -速1 3分布擬合 優(yōu)度檢驗(yàn)（1）建立原假設(shè) H0：隨機(jī)變量 X 服從某完全給定的（函數(shù)形式和參數(shù) 已知）概率分布（2）建立統(tǒng)計(jì)量（分組數(shù) g ）5 npi 2 = （ fi - np