交通流理論基礎(chǔ)知識(shí)

交通流理論基礎(chǔ)知識(shí)第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、交通流基本概念

第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交通流：某一時(shí)段內(nèi)，連續(xù)通過道路某一斷面的車輛或行人的統(tǒng)稱。交通基本參數(shù)：交通量、速度、交通密度。

TrafficFlow第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交通量：單位時(shí)間內(nèi)通過道路某一斷面的車輛數(shù)或行人數(shù)。按交通組成：機(jī)動(dòng)車交通量、非機(jī)動(dòng)車交通量。折算交通量：將不同車型的交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)車型交通量。

車型出租/小客（貨）中客公交/大客（貨）自行車摩托車（其它）車型換算系數(shù)11.520.20.5機(jī)動(dòng)車車型換算系數(shù)

第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月ADT（平均交通量）AADT（年平均日交通量）MADT（月平均日交通量）WADT（周平均日交通量）

交通量第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第30位小時(shí)交通量

（30HV）第30小時(shí)系數(shù)K=30HV/AADT設(shè)計(jì)小時(shí)交通量（DHV）

交通量第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)變?nèi)兆冊(cè)伦兡曜?/p>

某市五一路客車流量時(shí)變圖交通量的時(shí)間變化規(guī)律第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月路段分布車道分布方向分布交通量的空間變化規(guī)律車道序號(hào)12345α310.80~0.890.65~0.750.50~0.650.40~0.50交通量方向不均勻系數(shù)δ=

車道序修正系數(shù)

第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月車速地點(diǎn)車速、行駛車速、區(qū)間車速、臨界車速設(shè)計(jì)車速：具有平均駕駛水平的駕駛員在天氣良好、低交通密度時(shí)能維持的最高安全速度，作為道路幾何線形設(shè)計(jì)依據(jù)的車速。

第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交通密度交通密度（K）：某一瞬間，單位長度內(nèi)一個(gè)車道一個(gè)方向或全部車道上的車輛數(shù)。

車頭間距（hd）：同向連續(xù)行駛的兩車車頭之間間隔的距離。車頭時(shí)距（ht）：同向連續(xù)行駛的兩車車頭之間間隔的時(shí)間。第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交通量、車速、交通密度三者關(guān)系密度很?。鹤杂绍囁伲煌啃?；最佳密度：臨界車速，交通量最大；阻塞密度：Q=V=0

Q=K·V第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、道路通行能力與服務(wù)水平第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月道路通行能力基本通行能力：理想的道路與交通條件可能通行能力：通常的道路與交通條件設(shè)計(jì)通行能力：考慮不同的服務(wù)水平定義：道路在一定條件下單位時(shí)間內(nèi)所能通過車輛的極限數(shù)。第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月服務(wù)水平服務(wù)水平：道路使用者從道路狀況、交通條件等方面可能得到的服務(wù)，不同的服務(wù)水平對(duì)應(yīng)不同的服務(wù)交通量

。服務(wù)水平分級(jí)：行車速度、行車安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性。

各國劃分不一。第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月美國第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月可能通行能力通行能力計(jì)算ti——平均車頭時(shí)距（根據(jù)v查表）；α交叉口——平面交叉口修正系數(shù)設(shè)計(jì)通行能力：道路分類快速路主干路次干路支路αc0.750.800.850.90道路分類系數(shù)αc第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月城市道路路段及交叉口服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)水平ABCDEFV/C<0.40.4~0.60.6~0.750.75~0.90.9~1.0>1.0交通影響評(píng)價(jià)時(shí)，負(fù)荷度（V/C）處于B級(jí)或C級(jí)水平，說明交通影響區(qū)路段及交叉口對(duì)其項(xiàng)目開發(fā)所產(chǎn)生的交通有一定的承受能力。

第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月三、交通量、車速及交通密度調(diào)查第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交通量調(diào)查時(shí)間春秋季節(jié)，周二到周四24小時(shí)（晝間12或16小時(shí)）高峰小時(shí)（早高峰、晚高峰）第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交通量調(diào)查地點(diǎn)第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交通量調(diào)查方法路旁測(cè)記法人工計(jì)數(shù)、自動(dòng)計(jì)測(cè)法流動(dòng)車測(cè)定法光電式計(jì)數(shù)器第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交通量調(diào)查資料整理匯總表柱狀圖（直方圖）第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月流向分布圖第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交通流量分布圖第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月車速調(diào)查人工量測(cè)法測(cè)速雷達(dá)儀測(cè)速雷達(dá)槍①地點(diǎn)車速②區(qū)間車速（行駛車速）汽車牌照法、流動(dòng)車測(cè)定法第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月四、交通流理論第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月研究方法概率論方法交通跟馳理論流體力學(xué)方法第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月概率論方法——離散型分布（泊松分布）泊松分布通過道路某一點(diǎn)的車輛數(shù)常服從泊松分布。x——時(shí)間段t內(nèi)通過的車輛數(shù)p（x）——時(shí)間段t內(nèi)通過x輛車的概率m——時(shí)間段t內(nèi)通過車輛數(shù)的平均值。第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例1某一信號(hào)燈控制的交叉口，其東西方向的綠燈時(shí)間長為60秒，該方向的交通量為360veh/h，南北方向的交通量為100veh/h。求設(shè)計(jì)上具有95%置信度的東西方向道路在每個(gè)綠燈時(shí)間能通過的車輛數(shù)以及在南北方向道路上紅燈期間受阻的車輛數(shù)。第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例2某路段，交通流量為360輛／h，車輛到達(dá)符合泊松分布。求在1s、2s、3s時(shí)間內(nèi)無車的概率。第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例3有60輛車隨意分布在5km長的道路上，對(duì)其中任意500m長的一段，試求有4輛車的概率、大于4輛車的概率。第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月概率論方法——離散型分布（二項(xiàng)式分布）二項(xiàng)式分布：可用以預(yù)測(cè)違反交通規(guī)則的車輛數(shù)，在交叉口可能的轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)以及在路段上行駛速度超限的車輛數(shù)等。n——試驗(yàn)次數(shù)；x——成功次數(shù)；p——在任何給定的試驗(yàn)中成功的概率；q——在任何給定的試驗(yàn)中失敗的概率。第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例4在某紅綠燈交叉口上，據(jù)統(tǒng)計(jì)有25%的騎自行車者不遵守交通規(guī)則，當(dāng)隨機(jī)抽取5位騎自行車者時(shí)可能2位不遵守交通規(guī)則的概率是多少？第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例5一交叉口，設(shè)置了專供左轉(zhuǎn)的信號(hào)燈，經(jīng)研究指出：來車符合二項(xiàng)分布，每一周期內(nèi)平均到達(dá)20輛車，有25%的車輛左轉(zhuǎn)，求：

（1）到達(dá)三輛車中有一輛左轉(zhuǎn)車的概率；（2）某一周期中無左轉(zhuǎn)車的概率。第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月概率論方法——連續(xù)型分布（1）負(fù)指數(shù)分布：常用于研究交通流中的車頭時(shí)距等。相繼發(fā)生事件的時(shí)間間隔h≥t的概率相繼發(fā)生事件的時(shí)間間隔h<t的概率第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例6：在Q=400（veh/h）的車流量時(shí)，等于或大于9s的車頭時(shí)距的概率是多少？第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月概率論方法——連續(xù)型分布（2）移位的負(fù)指數(shù)分布：考慮前后兩車頭間的極限車頭時(shí)距。C——車頭間最小間隔（1~1.5s）；T——平均車頭間隔（s）。第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例7在一處不設(shè)信號(hào)燈管制的交叉口，次要道路上的車輛為能橫穿主要道路上的車流，需要主要道路上的車流中出現(xiàn)大于或等于6s的車頭時(shí)距，如果主要道路上的流量為1200（veh/h），問車頭時(shí)距大于或等于6s的概率為多少？如果考慮最小間隔長度C為1.0s，則大于或等于6s的概率為多少？第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交通流排隊(duì)理論排隊(duì)論：以概率論為基礎(chǔ)。排隊(duì)：單指等待服務(wù)的車輛。排隊(duì)系統(tǒng)：包括等待服務(wù)與正在接受服務(wù)的車輛。收費(fèi)站車輛排隊(duì)第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月單通道排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)（M/M/1）顧客平均到達(dá)率：λ系統(tǒng)的服務(wù)率：μ交通強(qiáng)度（利用系數(shù)）ρ=λ/μ

。確保單通道排隊(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定的條件：ρ<1（λ<μ）

第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月多通道排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)（M/M/N）單路排隊(duì)多通道服務(wù)多路排隊(duì)多通道服務(wù)（轉(zhuǎn)化為M/M/1系統(tǒng)）：各通道ρ的平均值。排隊(duì)方式：確保系統(tǒng)穩(wěn)定的條件：第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月服務(wù)方式比較N相同時(shí)，單路排隊(duì)優(yōu)于多路排隊(duì)，系統(tǒng)疏散快。單路排隊(duì)多通道服務(wù)多路排隊(duì)多通道服務(wù)系統(tǒng)中車輛數(shù)6.65.0平均排隊(duì)長度34.17系統(tǒng)中消耗時(shí)間10.030.0平均排隊(duì)時(shí)間5.025.0服務(wù)方式服務(wù)指標(biāo)第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月跟馳理論制約性延遲性傳遞性

車輛跟弛特性：第43頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月流體力學(xué)模擬理論車流波動(dòng)理論適用范圍：分析瓶徑路段的車輛擁擠問題。第44頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)（一）：在長為8km的路段上隨意分布著80輛汽車。試求：任意1km路段

①?zèng)]有車的概率；

②有5輛車的概率；

③大于5輛車的概率。第45頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)（二）：某交叉口信號(hào)周期長為90s，某相應(yīng)的有效綠燈時(shí)間為45s，在有效綠燈時(shí)間內(nèi)排隊(duì)車輛以1200輛/h的流量通過交叉口。假設(shè)信號(hào)交叉口上游車輛到達(dá)率為400輛/h，服從泊松分布。求：（1）一個(gè)周期內(nèi)到達(dá)車輛