車輛換算系數(shù)

1、車輛換算系數(shù)第1頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三本課內(nèi)容1、PCE意義和PCE定義2、車型劃分3、車輛折算系數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)4、車輛折算系數(shù)分析方法第2頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三重型車的尺寸比小客車大，占用了更多的道路空間；重型車的運(yùn)行性能比小客車差，尤其是加速、減速和保持上坡速度的能力。車型不同，動力性能不同，速度相差較大，會產(chǎn)生超車次數(shù)，降低了車輛運(yùn)行質(zhì)量和通行能力。為了使不同交通組成的交通流能夠在同樣尺度下進(jìn)行分析，使具有可比性，在分析計(jì)算通行能力和服務(wù)水平時(shí)，需要將實(shí)際或預(yù)測的交通組成中各種車輛交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)車當(dāng)量，需要用到車輛折算系數(shù)

2、。標(biāo)準(zhǔn)車當(dāng)量：將總交通量中各類車輛交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)車型交通量之和。換算系數(shù)PCE意義第3頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三車輛換算PCE定義車輛換算系數(shù)PCE：某類型1輛車換算成標(biāo)準(zhǔn)車輛的輛數(shù)。車輛換算系數(shù)PCE：在特定的道路條件以及交通組成條件下，所有非標(biāo)準(zhǔn)車相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)車對交通流流量影響的當(dāng)量值。車輛換算系數(shù)PCE：根據(jù)各種不同車輛在行使時(shí)占用道路凈空的程度，可以分別確定他們對標(biāo)準(zhǔn)車的換算系數(shù)。第4頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三換算系數(shù)定義存在問題至今沒有統(tǒng)一定義沒有說明影響“對象”（換算基礎(chǔ)）通行能力方面可以是流量、速度、密度其它方面：燃料消

3、耗、尾氣排放沒有說明交通、道路等條件的影響由于道路條件的不同，特別是道路等級、縱坡坡度和坡長的不同，會導(dǎo)致各車型對交通流的影響發(fā)生很大變化通常道路條件下的當(dāng)量值只是車輛折算系數(shù)研究的一個(gè)方面應(yīng)結(jié)合具體的道路條件給出折算系數(shù)如道路等級、坡度、坡長沒有說明標(biāo)準(zhǔn)車型小客車可能，其它車型也可能，由研究對象的交通組成來決定第5頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三由于定義中“通常道路條件”和“小客車”的概念并不明確，道路條件的差異、小客車性能的差異以及實(shí)際車型遠(yuǎn)不只貨車和公共汽車兩種，所以在具體的車輛折算系數(shù)計(jì)算中，對同一類型的車，各種算法得出的車輛折算系數(shù)不同;采用同樣的算法，對不同

4、道路上同一類型的車所得出的車輛折算系數(shù)不同;同樣的算法，同一道路上同一類型的車在不同方向所得出的車輛折算系數(shù)不同;同樣的算法，同類道路上同一類型的車由于所占比例不同所得出的車輛折算系數(shù)不同;同樣的算法，同類道路上同一類型的車由于服務(wù)水平不同所得出的車輛折算系數(shù)不同;對同一類型的車，中國與美國的車輛折算系數(shù)不同;對同一類型的車，在同類道路上美國HCM85，HCM94和HCM2000的車輛折算系數(shù)不同。 第6頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三車輛折算系數(shù)計(jì)算條件由于道路、交通條件的不同，特別是道路等級、縱坡坡度和坡長的不同，會導(dǎo)致各車型對交通流的影響發(fā)生很大的變化，車輛折算系

5、數(shù)研究包括：各種坡度坡長、交通組成 交通流狀態(tài)：交通擁擠狀況不同道路設(shè)施應(yīng)有不同的換算系數(shù)連續(xù)流：高速公路、雙車道公路、城市快速路間斷流：路段 交叉口（分方向）車輛換算系數(shù)不是定值第7頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三2、車型分類2.1車型分類的標(biāo)準(zhǔn)與原則目前世界各國對車輛分類都以車輛軸距為基本標(biāo)準(zhǔn)，按車輛的長度和車輛承重來劃分。國道網(wǎng)統(tǒng)計(jì)中規(guī)定了3類11種車型。應(yīng)以運(yùn)行特征（速度和特征值）為基本標(biāo)準(zhǔn)來劃分，輔以車輛的軸距等結(jié)構(gòu)特性來劃分。原則為：各車型之間具有明顯的差異在類似的運(yùn)行條件下，各車型具有穩(wěn)定的運(yùn)行條件在通常的交通流中，各車型都具有相當(dāng)?shù)臉颖玖俊?第8頁，共4

6、6頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三公路交通量調(diào)查各類車型分類表編號車型分類車型載重、馬力與包括車型折算系數(shù)1小型載貨汽車載重量小于2.5T，包括拖掛載貨，摩托車1.02中型載貨汽車載重量2.5-7.0T1.03大型載貨汽車載重量達(dá)于7.01.04小型客車座位小于20個(gè)的小轎車、吉普車、面包車、拖掛載客摩托車和輕騎0.55小型客車座位大于20個(gè)1.06載貨拖掛車包括半掛及平板拖車1.57小型拖拉機(jī)12馬力及小于12馬力1.08大中型拖拉機(jī)12馬力以上2.09畜力車專指汽車膠輪大馬車0.510人力車人力三輪車、畜拉架子車、手推車0.511自行車包括動力自行車0.1第9頁，共46頁，2

7、022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三2.2分類方法以自由車速和總體速度標(biāo)準(zhǔn)差為運(yùn)行特征的表達(dá)，考慮車輛的結(jié)構(gòu)特征和軸距出現(xiàn)頻率，利用實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。以小客車為分類的重心，以歐氏距離作為分類指標(biāo)，以10或整數(shù)為聚類間距進(jìn)行聚類。分類不唯一，與實(shí)測數(shù)據(jù)有關(guān)，分類指標(biāo)以及聚類標(biāo)準(zhǔn)也有影響。第10頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三2.3分類一般分類微型車：2軸小于2.2米，摩托車、發(fā)動機(jī)排放量在1升以下的微型面包和微型小轎車小型車：2軸2.22.95米，小轎車、小于1.5噸的輕型客貨車以及12座以下面包車中型車：2軸2.954.6米，1.5-5噸的輕型、中型貨車和大于1

8、2座的大中型客車大型車：2軸大于4.6米或3軸，514噸的重型貨車、半掛貨車等大型貨車與大于50座的大客車特大型車：大于等于4軸，大于14噸的重型貨車、全掛貨車與集裝箱車等大型貨車拖拉機(jī)：大小型拖拉機(jī)第11頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三2.3.2高速公路分類小型車：微型與小型大中型車：中型與大型特大型車：特大型與拖掛車輕型車：小型車與小貨車和有蓬貨車 重型車：貨車、公共汽車和旅游車 第12頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三2.4標(biāo)準(zhǔn)車型的確定原則折算系數(shù)主要是研究各車型車輛對交通流流量造成影響的差別。標(biāo)準(zhǔn)車型的選取不影響各種車輛之間的當(dāng)量換算。相

9、同道路、交通條件下，不管標(biāo)準(zhǔn)車如何選取，車輛折算系數(shù)反映的各車型對交通流流量影響的相關(guān)關(guān)系是相同的。按道路設(shè)施中交通組成，主要運(yùn)行的車輛類型作為標(biāo)準(zhǔn)車型。城市道路以小客車作為標(biāo)準(zhǔn)車型，非機(jī)動車道以自行車為主。第13頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三標(biāo)準(zhǔn)車的選擇由于小客車在公路上出現(xiàn)最多，有的高速公路上已占75%多，最少也占30%多，是最常見的車型。因此標(biāo)準(zhǔn)車為小客車，通常為2軸，軸距位于2.32.9米（2.22.95）之間。第14頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三3、折算系數(shù)PCE的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)折算系數(shù)：將混合交通流中各種車型轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)車的當(dāng)量值?？紤]服

10、務(wù)水平以及數(shù)據(jù)采集的難易程度，因此應(yīng)首先選擇服務(wù)水平的效率度量指標(biāo)，以該參數(shù)作為PCE的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，能最大程度上保證交通流狀況的一致性。速度、延誤、密度是服務(wù)水平較為敏感的參數(shù)。第15頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三第16頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三混合交通車輛換算系數(shù)第17頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三第18頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三高速公路PCE計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)高速公路不存在對向交通的影響，速度在一個(gè)相當(dāng)大的流量范圍內(nèi)可以保持不變，車輛之間將保持一定的安全距離，跟馳行駛。車輛間距與車流密度直接

11、相關(guān)，車道密度的改變將導(dǎo)致車道上運(yùn)行車輛的重新分布，從而影響流量的變化。因此，密度是高速公路服務(wù)水平的主要度量參數(shù)。第19頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三雙車道PCE計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)超車需求受對向交通流的限制，因此慢行車輛對交通流影響較大，會形成排隊(duì)行駛的現(xiàn)象，并產(chǎn)生延誤，制約通行能力降低服務(wù)質(zhì)量。數(shù)理統(tǒng)計(jì)上，速度表現(xiàn)出對流量的變化非常敏感。因此速度和延誤是反映交通設(shè)施運(yùn)行質(zhì)量的重要指標(biāo)，可作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。第20頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三4.PCE計(jì)算方法間接計(jì)算法直接計(jì)算法計(jì)算機(jī)模擬法微觀估計(jì)法第21頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分

12、，星期三第22頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三直接計(jì)算法從宏觀的交通流和通行能力角度出發(fā)，把車輛整體作為研究對象。優(yōu)點(diǎn)是對某些影響因素可以量化，但總需要些假設(shè)。數(shù)學(xué)模型法：考慮路段上車流的車速分布，并注意到它們的超車行為，將這個(gè)過程看成一個(gè)車輛的排隊(duì)服務(wù)過程。服務(wù)窗口是允許超車的空隙。由此建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo)而得出PCE值。第23頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三投影面積法（瞬時(shí)占用道路率法)第24頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三容量計(jì)算法通過在某服務(wù)水平下的容量中所含一定比例的載重車計(jì)算。第25頁，共46頁，2022年，5

13、月20日，11點(diǎn)6分，星期三速度流量計(jì)算法（等價(jià)交通量法）通過分析某一服務(wù)水平下的純小汽車流與不同比例混合車流在平均運(yùn)行時(shí)間或總運(yùn)行時(shí)間具有等價(jià)性來推導(dǎo)車輛折算系數(shù)。第26頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三間接計(jì)算從具體車輛延誤、車頭時(shí)距、車種比例等反映實(shí)際道路通過的交通量來推算PCE。優(yōu)點(diǎn)是基本數(shù)據(jù)都來自實(shí)踐中，但對于個(gè)別因素影響情況很難確定。超車率法：根據(jù)某一區(qū)間的超車率和觀測該區(qū)間速度的分布值，在給定服務(wù)水平下，在一定的單位時(shí)間內(nèi)，每一輛車保持常規(guī)的速度行駛，標(biāo)準(zhǔn)車超越某一種車的概率與標(biāo)準(zhǔn)車超越標(biāo)準(zhǔn)車概率的比值即為PCE。第27頁，共46頁，2022年，5月20日，

14、11點(diǎn)6分，星期三車頭時(shí)距方法車頭時(shí)距是流量微觀度量尺度，其反映了不同車輛類型對道路時(shí)間、空間資源的占用；非標(biāo)準(zhǔn)車型車輛在混合車流中運(yùn)行，在駕駛自由度、司機(jī)感受、速度以及延誤等各方面都對交通流造成了與標(biāo)準(zhǔn)車不同影響，但在微觀方面，這些影響終歸通過司機(jī)選擇不同的跟馳距離，從不同車頭時(shí)距上反映出來。車頭時(shí)距計(jì)算可以直接反映出各車型車輛對流量的影響車頭時(shí)距是最直觀的交通流參數(shù)，易于觀測和數(shù)據(jù)采集第28頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三純小車流的流量可用交通流中小車跟隨小車的平均車頭時(shí)距求得Q=3600/Hpp同樣，可用交通六種所有車頭時(shí)距的平均值計(jì)算混合車流的交通量Qm=360

15、0/HmHm=ppHtt+(1-p)pHtp+(1-p)pHpt+(1-p)(1-p)Hpp第29頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三通過觀測發(fā)現(xiàn)：不同車型的跟車時(shí)距基本上由跟馳車輛的類型決定的，而與前導(dǎo)車的類型關(guān)系不大。這樣可近似認(rèn)為小車跟小車和小車跟大車的車頭時(shí)距相同，大車跟大車與大車跟小車的車頭時(shí)距相同。Htp=Htt=Ht;Hpp=Hpt=HpPCE=Hi/Hs第30頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三延誤計(jì)算法超越車在沒有超車前不得不跟隨被超越車，直到開始超車操作之間有一段延誤，車流中加入某一種車與加入標(biāo)準(zhǔn)車引起延誤的比值即為PCE。第31頁，

16、共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三基于延誤的PCE第32頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三車隊(duì)頭車法觀測車流中的車隊(duì)頭車，考查重車和小汽車作為頭車的比例多少，以此作為等價(jià)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算PCE第33頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三計(jì)算機(jī)模擬法通過數(shù)學(xué)分析或物理建模，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬計(jì)算。此方法可以求得不同車型在各種情況下的PCE值。要了解各種類型車輛在混合行駛時(shí)之間的相互影響，找出車輛折算系數(shù)隨道路條件、交通條件、管理控制變化而變化的規(guī)律，必須在大范圍內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，掌握足夠數(shù)據(jù)。能夠進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，可以彌補(bǔ)理論法和經(jīng)驗(yàn)法只能得出一種對另

17、一種的缺陷。第34頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三宏觀估計(jì)法等速度法：等密度法：等V/C法：第35頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三理論分析方法折算交通量相等第36頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三速度因子法用某種車平均每增加或減少一輛對標(biāo)準(zhǔn)汽車小時(shí)平均運(yùn)行速度的影響值，與標(biāo)準(zhǔn)車每增加或減少一輛標(biāo)準(zhǔn)汽車平均運(yùn)行速度的影響值的比值。第37頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三密度因子法用某種車平均每增加或減少一輛對標(biāo)準(zhǔn)汽車小時(shí)平均密度的影響值，與標(biāo)準(zhǔn)車每增加或減少一輛標(biāo)準(zhǔn)汽車平均密度的影響值的比值。第38頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三微觀估計(jì)法動態(tài)空間：車體本身占用的道路空間還有該車與前車之間的空間所占用的道路空間。動態(tài)空間在一定程度上是各車型對交通流造成各方面影響的綜合體現(xiàn)。比如速度、延誤、駕駛員的感受。從統(tǒng)計(jì)上看，不同車型的動態(tài)空間是一個(gè)隨交通量有規(guī)律變化的數(shù)值。第39頁，共46頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)6分，星期三車頭時(shí)距法動態(tài)空間通過斷面時(shí)間之比某種交通流j狀態(tài)：PCE=Hij/Hsj 交通流狀態(tài)通常是指在較大流量并能形成穩(wěn)定車流的狀態(tài)，而不是自由流或不穩(wěn)定流狀態(tài)。第40頁，共46頁，