交通工程學第2章1 ppt課件

1、1第二章第二章 交通特性分析交通特性分析2第一節(jié)交通要素特性3一、駕駛員的交通特性一、駕駛員的交通特性 人是道路交通系統(tǒng)中特殊的要素，其他要素都人是道路交通系統(tǒng)中特殊的要素，其他要素都是圍繞是圍繞“人進展設(shè)計和運作的，因此，人進展設(shè)計和運作的，因此，“以人為本以人為本是交通工程的一個重要原那么。道路交通系統(tǒng)中是交通工程的一個重要原那么。道路交通系統(tǒng)中 “人人包括車輛機動車和非機動車駕駛員、乘客和行包括車輛機動車和非機動車駕駛員、乘客和行人。其中主要的研討對象是機動車駕駛員的特性。人。其中主要的研討對象是機動車駕駛員的特性。4駕駛員的信息處置過程駕駛員的信息處置過程一、駕駛員的交通特性一、駕駛員

2、的交通特性 時間 信息感知分析 判斷時間（0.4s） 動作時間 制動器 作用時間 制動持續(xù) 時間 停車距離 減 速 度 危險信息出現(xiàn) 腳從 油門踏板開始移動 腳 移動至制動踏板 制動力最大 車輛停止 制動反應(yīng)時間 5駕駛員的生理、心思特性駕駛員的生理、心思特性駕駛員的視覺特性駕駛員的視覺特性 視力、視野、色感視力、視野、色感駕駛員的反響特性駕駛員的反響特性 反響特性反響特性 制動反響時間制動反響時間 停車間隔停車間隔一、駕駛員的交通特性一、駕駛員的交通特性6二、汽車的交通特性二、汽車的交通特性l車輛的設(shè)計外廓尺寸車輛的設(shè)計外廓尺寸l 車輛尺寸與道路設(shè)計、交通工程有親密關(guān)系。車輛尺寸與道路設(shè)計、

3、交通工程有親密關(guān)系。在我國在我國JTGB01-2019和和CJJ37-1990中都規(guī)定了中都規(guī)定了機動車輛外廓尺寸界限。機動車輛外廓尺寸界限。l動力性能動力性能l 最高車速最高車速 加速度加速時間加速度加速時間 最大爬坡才最大爬坡才干干l 制動性能制動性能l 制動間隔制動間隔 制動性能穩(wěn)定性制動性能穩(wěn)定性 方向穩(wěn)定性方向穩(wěn)定性7三、道路交通特性三、道路交通特性l路網(wǎng)密度與間距路網(wǎng)密度與間距l(xiāng)選取應(yīng)遵照的原那么：與不同等級道路的功選取應(yīng)遵照的原那么：與不同等級道路的功能、要求相匹配；與城市不同區(qū)域的性質(zhì)、人能、要求相匹配；與城市不同區(qū)域的性質(zhì)、人口密度等匹配?？诿芏鹊绕ヅ?。l計算公式：計算公式：

4、l 公路網(wǎng)的合理密度：公路網(wǎng)的合理密度：l l 道路網(wǎng)間距：道路網(wǎng)間距： AFdQrnii10vvvbavtLss/16 . 3/112 . 78l道路構(gòu)造道路構(gòu)造l道道路形道道路形l道路網(wǎng)規(guī)劃道路網(wǎng)規(guī)劃l 典型公路網(wǎng)規(guī)劃：三角形、并列形、放射形、典型公路網(wǎng)規(guī)劃：三角形、并列形、放射形、樹叉形；樹叉形；l 典型城市道路網(wǎng)規(guī)劃：棋盤形、帶形、放射形典型城市道路網(wǎng)規(guī)劃：棋盤形、帶形、放射形、放射環(huán)形。、放射環(huán)形。三、道路交通特性三、道路交通特性9第二節(jié)交通量特性10一、交通量的定義一、交通量的定義 交通量是指在選定時間段內(nèi)交通量是指在選定時間段內(nèi), 經(jīng)過道路某一地經(jīng)過道路某一地點、某一斷面或某一條

5、車道的交通實體數(shù)。按交通點、某一斷面或某一條車道的交通實體數(shù)。按交通類型分類型分, 有機動車交通量、非機動車交通量和行人有機動車交通量、非機動車交通量和行人交通量交通量,普通不加闡明那么指機動車交通量，且指來普通不加闡明那么指機動車交通量，且指來往往兩個方向的車輛數(shù)。兩個方向的車輛數(shù)。 11一、交通量的定義一、交通量的定義l交通量時辰在變化，在表達方式上通常取某一時交通量時辰在變化，在表達方式上通常取某一時間段內(nèi)的平均值作為該時間段的代表交通量。假間段內(nèi)的平均值作為該時間段的代表交通量。假設(shè)以輛設(shè)以輛/d為單位，平均交通量表達式為為單位，平均交通量表達式為:l按平均值所取的時間段的長度計按平均

6、值所取的時間段的長度計,常用的平均交通常用的平均交通量有量有:l 年平均日交通量年平均日交通量AADT；l 月平均日交通量月平均日交通量MADT；l 周平均日交通量周平均日交通量WADT。 niiQn11平均交通量平均交通量12一、交通量的定義一、交通量的定義 年平均日交通量年平均日交通量AADT： 月平均日交通量月平均日交通量MADT： k：為當月的天數(shù)。：為當月的天數(shù)。 周平均日交通量周平均日交通量WADT： 366153616361:3651iiiiQAADTQAADT或或閏閏年年 kiiQkMADT11 7171iiQWADT13二、交通量的時間分布二、交通量的時間分布l 月變化 ：一

7、年內(nèi)各月交通量的變化稱為月變化。年平均日交通量與月平均日交通量之比,稱為交通量的月變化系數(shù)(或稱月不平衡系數(shù)，月?lián)Q算系數(shù))，以K月表示 。MADTAADTK 月月14二、交通量的時間分布二、交通量的時間分布l周變化：交通量的周變化是指一周內(nèi)各天的交通周變化：交通量的周變化是指一周內(nèi)各天的交通量變化，因此，也稱周日變化。量變化，因此，也稱周日變化。l周變系數(shù)定義為：年平均日交通量除以某周日的周變系數(shù)定義為：年平均日交通量除以某周日的平均交通量。平均交通量。l某周日的平均日交通量等于全年一切該周日的交某周日的平均日交通量等于全年一切該周日的交通量除以全年該周日的總天數(shù)。通量除以全年該周日的總天數(shù)。

8、某周日平均交通量某周日平均交通量年平均日交通量年平均日交通量周日周日 K15二、交通量的時間分布二、交通量的時間分布l 時變化：一天24小時中，每個小時的交通量亦在不斷變化。l一天24小時中，流量最大的那個小時的交通量稱為頂峰小時交通量。l 頂峰小時系數(shù)：就是頂峰小時交通量與頂峰小時內(nèi)某一時段的交通量擴展為頂峰小時的交通量之比。l 普通 t=5min或t=6min或 t=10min，最常用t=15minttPHFt60 時時段段的的交交通通量量）（高高峰峰小小時時內(nèi)內(nèi)高高峰峰小小時時交交通通量量16二、交通量的時間分布二、交通量的時間分布 如：如： t=15min t=10min 城市中短時間

9、的頂峰交通量呵斥交通阻塞。城市中短時間的頂峰交通量呵斥交通阻塞。交交通通量量）（高高峰峰小小時時中中高高峰峰高高峰峰小小時時交交通通量量min15415 PFH交交通通量量）（高高峰峰小小時時中中高高峰峰高高峰峰小小時時交交通通量量min10610 PFH17三、交通量的空間分布三、交通量的空間分布l主要包括：主要包括：l交通量的城鄉(xiāng)分布交通量的城鄉(xiāng)分布l交通量的路段分布交通量的路段分布l交通量的方向分布交通量的方向分布l交通量在車道上的分布交通量在車道上的分布18四、設(shè)計小時交通量四、設(shè)計小時交通量l含義及作用：含義及作用：l 交通量具有隨時間變化和出現(xiàn)頂峰小時的特點交通量具有隨時間變化和出

10、現(xiàn)頂峰小時的特點，因此，在進展道路設(shè)備規(guī)劃設(shè)計時，必需思索，因此，在進展道路設(shè)備規(guī)劃設(shè)計時，必需思索這個特點。工程上為了保證道路在規(guī)劃期內(nèi)滿足這個特點。工程上為了保證道路在規(guī)劃期內(nèi)滿足絕大多數(shù)小時車流能順利經(jīng)過，不呵斥嚴重阻塞絕大多數(shù)小時車流能順利經(jīng)過，不呵斥嚴重阻塞，同時防止建成后車流量很低，投資效益不高，同時防止建成后車流量很低，投資效益不高，規(guī)定必需選擇適當?shù)男r交通量作為設(shè)計小時交規(guī)定必需選擇適當?shù)男r交通量作為設(shè)計小時交通量。通量。l根據(jù)美國的研討、以為第根據(jù)美國的研討、以為第30位最高小時交通量作位最高小時交通量作為設(shè)計小時交通量是最適宜的。為設(shè)計小時交通量是最適宜的。19四、設(shè)計

11、小時交通量四、設(shè)計小時交通量l第第30位最高小時交通量位最高小時交通量l所謂第所謂第30位最高小時交通量就是將一年中測得的位最高小時交通量就是將一年中測得的8700個小時交通量，從大到小按序陳列，排在第個小時交通量，從大到小按序陳列，排在第30位的那個小時交通量。位的那個小時交通量。 l研討闡明，第研討闡明，第30位小時交通量與年平均日交通量位小時交通量與年平均日交通量AADT之比的之比的K值非常穩(wěn)定。值非常穩(wěn)定。l據(jù)國外觀測，按道路類別及所在地域不同據(jù)國外觀測，按道路類別及所在地域不同K值分值分布在布在12%18%范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 20四、設(shè)計小時交通量四、設(shè)計小時交通量l設(shè)計小時交通量的計

12、算不思索方向不平衡性l l式中：DHV設(shè)計小時交通量輛/h； l K 設(shè)計小時交通量系數(shù)%；l N 車道數(shù); l C單 每一車道設(shè)計通行才干輛/h；l AADT 規(guī)劃年的年平均日交通量l 輛/d； l W 路幅寬度m； l W1 一條車道寬度m。nWWCDHVnkAADTDHV 1單單21四、設(shè)計小時交通量四、設(shè)計小時交通量l 設(shè)計小時交通量的計算思索方向不平衡性設(shè)計小時交通量的計算思索方向不平衡性l式中：式中：DDHV單向設(shè)計小時交通量；單向設(shè)計小時交通量；l K 設(shè)計小時交通量系數(shù)設(shè)計小時交通量系數(shù)%； l KD 方向不均勻系數(shù)方向不均勻系數(shù)%D K KAADTDDHV 22第三節(jié) 速度特

13、性23一、根本定義一、根本定義l 地點車速：這是車輛經(jīng)過某一地點時的瞬時車地點車速：這是車輛經(jīng)過某一地點時的瞬時車速，因此觀測時速，因此觀測時L取盡能夠短，通常以取盡能夠短，通常以2025m為為宜，用做道路設(shè)計、交通控制、交通規(guī)劃資料。宜，用做道路設(shè)計、交通控制、交通規(guī)劃資料。l 行駛車速：這是從行駛某一區(qū)間所需時間不行駛車速：這是從行駛某一區(qū)間所需時間不包括停車時間及其區(qū)間間隔求得的車速，用于包括停車時間及其區(qū)間間隔求得的車速，用于評價該路段的線形順適性和通行才干分析，也可評價該路段的線形順適性和通行才干分析，也可用于計算道路運用者的本錢效益分析。用于計算道路運用者的本錢效益分析。l 運轉(zhuǎn)車

14、速：是指中等技術(shù)程度的駕駛員在良好運轉(zhuǎn)車速：是指中等技術(shù)程度的駕駛員在良好的氣候條件、實踐道路情況和交通條件下所能堅的氣候條件、實踐道路情況和交通條件下所能堅持的平安車速：用于評價道路通行才干和車輛運持的平安車速：用于評價道路通行才干和車輛運轉(zhuǎn)情況。轉(zhuǎn)情況。24一、根本定義一、根本定義l 行程車速：行程車速又稱區(qū)間車速，是車輛行行程車速：行程車速又稱區(qū)間車速，是車輛行駛路程與經(jīng)過該路程所需的總時間包括停車時駛路程與經(jīng)過該路程所需的總時間包括停車時間之比。行程車速是一項綜合性目的，用以評間之比。行程車速是一項綜合性目的，用以評價道路的通暢程度，估計行車延誤情況。要提高價道路的通暢程度，估計行車延

15、誤情況。要提高運輸效率必需提高車輛的行程車速。運輸效率必需提高車輛的行程車速。l 臨界車速：這是指道路到達實際通行才干時的臨界車速：這是指道路到達實際通行才干時的車速，對于選擇道路等級具有重要作用。車速，對于選擇道路等級具有重要作用。l 設(shè)計車速：是指在道路交通與氣候條件良好的設(shè)計車速：是指在道路交通與氣候條件良好的情況下僅受道路物理條件限制時所能堅持的最大情況下僅受道路物理條件限制時所能堅持的最大平安車速，用作道道路形幾何設(shè)計的規(guī)范。平安車速，用作道道路形幾何設(shè)計的規(guī)范。25二、行車速度的統(tǒng)計分布特性二、行車速度的統(tǒng)計分布特性常用以下特征車速表示車速的統(tǒng)計分布特性：常用以下特征車速表示車速的

16、統(tǒng)計分布特性：中位車速：也稱中位車速：也稱50%位車速，是指在該路段上在該位車速，是指在該路段上在該速度以下行駛的車輛數(shù)與在該速度以上行駛的車速度以下行駛的車輛數(shù)與在該速度以上行駛的車輛數(shù)相等。輛數(shù)相等。85%位車速：在該路段行駛一切車輛中，有位車速：在該路段行駛一切車輛中，有85%的的車輛行駛速度在此速度以下，只需車輛行駛速度在此速度以下，只需15%的車輛行的車輛行駛速度高于此值。駛速度高于此值。15%位車速：意義與前亦同。位車速：意義與前亦同。車速分布的規(guī)范偏向車速分布的規(guī)范偏向S與與85%位車速和位車速和15%車速之車速之差存在著以下近似關(guān)系差存在著以下近似關(guān)系: )/2.0715%-(

17、85%位位車車速速位位車車速速 S26三、時間平均車速與區(qū)間平均車速三、時間平均車速與區(qū)間平均車速l時間平均車速：在單位時間內(nèi)測得經(jīng)過道路某斷時間平均車速：在單位時間內(nèi)測得經(jīng)過道路某斷面各車輛的點車速，這些點速度的算術(shù)平均值，面各車輛的點車速，這些點速度的算術(shù)平均值，即為該斷面的時間平均車速，即即為該斷面的時間平均車速，即:l 式中：式中： 時間平均車速時間平均車速km/h；l 第第i 輛車的地點車速輛車的地點車速km/h；l n 單位時間內(nèi)觀測到車輛總數(shù)輛。單位時間內(nèi)觀測到車輛總數(shù)輛。 niitvnV11tViv27三、時間平均車速與區(qū)間平均車速三、時間平均車速與區(qū)間平均車速l 區(qū)間平均速度

18、：是指某路段的長度與經(jīng)過該路區(qū)間平均速度：是指某路段的長度與經(jīng)過該路段一切車輛的平均行程時間之比以后講到速度段一切車輛的平均行程時間之比以后講到速度假設(shè)不加闡明即為區(qū)間平均速度。當觀測長度假設(shè)不加闡明即為區(qū)間平均速度。當觀測長度一定時，其數(shù)值為一切車輛行程車速的調(diào)和平均一定時，其數(shù)值為一切車輛行程車速的調(diào)和平均值，計算公式為值，計算公式為:l式中：式中： 區(qū)間平均速度區(qū)間平均速度km/h ；s 路段長路段長度度km；ti 第第i輛車的行駛時間輛車的行駛時間h；n 觀測到的車輛數(shù)；觀測到的車輛數(shù)；vi 第第i輛車行駛車速輛車行駛車速km/h。 niiniisvntnsV111111sV28三、時

19、間平均車速與區(qū)間平均車速三、時間平均車速與區(qū)間平均車速l時間平均速度與區(qū)間平均速度之間的互換關(guān)系時間平均速度與區(qū)間平均速度之間的互換關(guān)系l由時間平均速度可以推算出區(qū)間平均速度：由時間平均速度可以推算出區(qū)間平均速度：l式中：式中： 時間平均速度觀測值的均方差。時間平均速度觀測值的均方差。l 由區(qū)間平均速度同樣可以推算出時間平均速度：由區(qū)間平均速度同樣可以推算出時間平均速度：l式中式中: 區(qū)間平均速度觀測值的均方差。區(qū)間平均速度觀測值的均方差。tttsVVV2 2t2sssstVVV2 29第四節(jié)密度 、車道占有率、車頭間距 、車頭時距30一、密度一、密度 Kl交通流車流密度： 是指某一瞬間內(nèi)單位

20、道路長度上的車輛數(shù)目。l l式中：N 路段內(nèi)的車輛數(shù)(輛);l L 路段長度(km)。LNK 31二、車道占有率二、車道占有率l由于密度是瞬時值，隨觀測時間和區(qū)間長度而變由于密度是瞬時值，隨觀測時間和區(qū)間長度而變化，且反映不出車輛長度和速度的關(guān)系，尤其是化，且反映不出車輛長度和速度的關(guān)系，尤其是在車輛混合行駛時密度的大小并不能明確表示交在車輛混合行駛時密度的大小并不能明確表示交通流的形狀，這就要引入車道占有率的概念表示通流的形狀，這就要引入車道占有率的概念表示密度。密度。l車道占有率包括空間占有率和時間占有率兩種。車道占有率包括空間占有率和時間占有率兩種。32二、車道占有率二、車道占有率l空間

21、占有率：是指在一定路段上，車輛總長度與空間占有率：是指在一定路段上，車輛總長度與路段總長度之比路段總長度之比%，表達式為：，表達式為：l 式中：式中： Rs 空間占有率；空間占有率；l S 觀測路段總長度；觀測路段總長度；l si 第第i 輛車的長度；輛車的長度；l n 觀測路段內(nèi)的車輛數(shù)。觀測路段內(nèi)的車輛數(shù)。 niissSR1133二、車道占有率二、車道占有率l空間占有率表示圖：空間占有率表示圖：Ss1s2s3s434二、車道占有率二、車道占有率l時間占有率：時間占有率： 在道路的恣意路段上，車輛經(jīng)過時在道路的恣意路段上，車輛經(jīng)過時間的累計值與觀測總時間之比間的累計值與觀測總時間之比%，其表

22、達式，其表達式為：為：l 式中：式中： Rt 時間占有率；時間占有率；l T 觀測總時間；觀測總時間；l ti 第第i 輛車的經(jīng)過路段所需求的時間；輛車的經(jīng)過路段所需求的時間；l n 觀測時間內(nèi)經(jīng)過該路段的車輛數(shù)。觀測時間內(nèi)經(jīng)過該路段的車輛數(shù)。 niittTR1135三、車頭間距三、車頭間距 hs 、車頭時距、車頭時距 ht 前述前述Q、K、V這里這里V是指什么？均屬于宏觀是指什么？均屬于宏觀交通流參數(shù)，而車頭間距和車頭時距屬于微觀交交通流參數(shù)，而車頭間距和車頭時距屬于微觀交通流參數(shù)。其定義為：通流參數(shù)。其定義為：車頭間距：是指一條車道上前后相鄰兩車用前保車頭間距：是指一條車道上前后相鄰兩車用

23、前保險杠等具有代表性的點丈量之間的間隔。險杠等具有代表性的點丈量之間的間隔。車頭時距：是指延續(xù)行駛的前后兩輛車具有代表車頭時距：是指延續(xù)行駛的前后兩輛車具有代表性的點經(jīng)過行車道上某一點或某一斷面的性的點經(jīng)過行車道上某一點或某一斷面的時間差。時間差。對觀測路段上一切的車頭間距和車頭時距取平均值對觀測路段上一切的車頭間距和車頭時距取平均值稱為平均車頭間距與平均車頭時距。稱為平均車頭間距與平均車頭時距。36三、車頭間距三、車頭間距 hs 、車頭時距、車頭時距 htl平均車頭間距與平均車頭時距與宏觀交通流參數(shù)平均車頭間距與平均車頭時距與宏觀交通流參數(shù)Q、K存在以下關(guān)系：存在以下關(guān)系：l式中：式中： 平

24、均車頭間距平均車頭間距m;l 平均車頭時距平均車頭時距s。tshQhK36001000 shth37第五節(jié)交通流的根本特性及其相互關(guān)系38一、交通流三參數(shù)根本關(guān)系一、交通流三參數(shù)根本關(guān)系l交通流三參數(shù)之間的根本關(guān)系式為：交通流三參數(shù)之間的根本關(guān)系式為：l l 式中：式中：Q 流量輛流量輛/h；l V 速度區(qū)間平均速度速度區(qū)間平均速度km/h；l K 密度輛密度輛/km。KVQ 39一、交通流三參數(shù)根本關(guān)系一、交通流三參數(shù)根本關(guān)系l流量、密度、速度三者之間的關(guān)系見以下圖：流量、密度、速度三者之間的關(guān)系見以下圖：40一、交通流三參數(shù)根本關(guān)系一、交通流三參數(shù)根本關(guān)系41一、交通流三參數(shù)根本關(guān)系一、交

25、通流三參數(shù)根本關(guān)系l交通流特性的一些特征變量交通流特性的一些特征變量: l極大流量極大流量Qm Q-V曲線上的峰值；曲線上的峰值；l臨界速度臨界速度Vm 即流量到達極大時的速度；即流量到達極大時的速度；l最正確密度最正確密度km 即流量到達極大時的密度；即流量到達極大時的密度；l阻塞密度阻塞密度Kj 車流密集到一切車輛根本上無法車流密集到一切車輛根本上無法挪動挪動V=0時的密度；時的密度；l暢行速度暢行速度Vf 車流密度趨于零車流密度趨于零,車輛可以暢行無車輛可以暢行無阻時的平均速度。阻時的平均速度。42二、速度與密度的關(guān)系二、速度與密度的關(guān)系l1933年，格林希爾茨年，格林希爾茨 Green shields 提出了速提出了速度度密度線性關(guān)系模型，且模型與實測數(shù)據(jù)有良密度線性關(guān)系模型，且模型與實測數(shù)據(jù)有良好的吻合性。好的吻合性。