道路工程第三章 道路交通流特性及通行能力
高速公路基本路段通行能力分析
国内高速公路理想条件
高速公路基本路段的理想条件包括理想 的道路条件和交通条件。
理想道路条件是指双向四车道高速公路， 设计速度为120km/h，车道宽度为3.75m， 硬路肩宽度为3.5m，左侧路缘带宽度为 0.75m，中央分隔带宽度为3.0m，纵坡为 0，具有良好的线形；
理想交通条件是指交通组成是100%的小 客车，司机都是职业驾驶员等。
≤ 45 ＞ 45
≥ 92 0.31
≥ 79 0.67
≥ 71 0.86 接近
≥ 47 1.00 ＜ 47 > 1.00
最大服务 交通量 （小客车 /h/车道）
650
1400
1800
2100
设计速度80km/h的高速公路服务水 平分级
密度
速度
服务水平等级
（小客车
（ V/C
/km/车道） km/h）
高速公路基本路段的交通流的运行情况会因上 游和下游瓶颈点压缩交通流的条件不同而有很 大变化。瓶颈处包括：匝道的合流处、交织区、 车道数减少地段以及正在维修保养的路段、事 故发生地点和路上有交通障碍的地方。在发生 交通事故的路段，不一定都是以阻塞车道的形 式形成瓶颈。因为，肇事车辆即使停在路肩上 或停靠在中央分隔带里，也会影响高速公路车 道里的交通运行。
进口匝道：从匝道连接处起，其上游 （500英尺）150m-200m，下游（2500英 尺）760m-800m的范围为进口匝道影响 范围。
出口匝道：从匝道连接处起，其上游 760m(800)，下游150m(200)的范围为出 口匝道影响范围。
交织区：合流点上游150m(200)为交织区 的起点，分流点向下游150m(200)为交织 区的终点。
最大服务 交通量
道路通行能力的计算
道路通行能力的计算关键词：道路通行能力、交通工程、城市规划、计算方法、案例分析一、引言随着城市化进程的加速，交通拥堵成为了严重影响城市生活质量的问题。
道路通行能力是衡量道路系统对交通负荷的承受能力，是疏导交通流量、缓解交通拥堵的重要依据。
因此，道路通行能力的计算在城市规划和交通工程中具有重要意义。
二、关键词引入1、道路通行能力：指在给定道路条件下，单位时间内通过道路某一断面的最大车辆数。
2、交通工程：是一门研究道路交通流运行规律、交通需求与设施规划设计、交通安全管理与控制等问题的学科。
3、城市规划：是对城市空间和功能进行合理规划，以满足城市发展需求和居民生活需求的过程。
4、计算方法：指通过公式、算法等方式，根据输入的数据得出输出结果的方式。
5、案例分析：通过对具体案例的剖析，解释和说明相关概念、原理和方法的应用。
三、基础概念讲解1、道路宽度：指车道两侧路缘石之间的距离，是影响道路通行能力的重要因素之一。
2、车辆速度：指车辆在道路上行驶时的平均速度，与道路通行能力成正比关系。
3、流量：指单位时间内通过道路某一断面的车辆数，是衡量道路通行能力的重要指标。
四、计算方法讲解道路通行能力的计算方法主要有两种：一是根据道路断面形状和交通条件，通过理论公式计算通行能力；二是通过交通调查和仪器设备，实测道路的通行能力。
在实际应用中，常用的计算公式是针对单车道和双车道道路分别制定的。
单车道道路通行能力的计算公式为：C = w * v * q * c其中，C为道路通行能力，w为道路宽度，v为车辆速度，q为车道数量，c为方向系数（取0.9-1.1之间的值）。
双车道道路通行能力的计算公式为：C = 2 * w * v * q * c与单车道不同的是，双车道道路需要考虑两个方向的车流量，因此乘以2。
五、案例分析假设某城市一条长度为1000米、宽度为30米的城市道路，车辆速度范围为40-80千米/小时，车道数量为双向四车道。
15、《交通运输导论》课程教学大纲——陈丽君
《交通运输导论》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标(-)总体目标：本课程是交通运输专业的专业技术基础课，旨在通过专业启蒙教学，使学生了解交通运输专业知识体系和应用领域。
由于行业划分和专业设置过细，学习交通运输工程的学生或从事交通运输工程的技术人员对交通运输工程专业知识的认识和了解,往往局限于某种交通运输方式，或者局限于该方式中的某一方面。
该课程较系统地介绍交通运输工程的各个方面，使得交通运输工程领域的学生和专业人员以及交通运输工程有关或对其有兴趣的非专业人员，对该领域有一个较全面的了解，培养学生对交通运输专业的知识理解、基本方法、行业视角和职业认可。
(二)课程目标：本课程的分目标如下：课程目标1：理解交通运输领域中的重要概念、原理、地位、作用、发展演变、技术等，加深对交通运输行业中交通现象的认识，理解交通与环境、社会的关系，培养行业视野和实践能力。
课程目标2：结合自然科学的基础知识，在交通运输专业的背景下，简单描述交通现象中各元素的关系，了解交通运输行业中的工作基本原理和方法，基本掌握五种不同交通运输方式的特点及应用。
(H)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系三、实践项目内容本课程的实践项目包括九项，具体内容如下：实践项目一、认识运输和交通运输系统1、实践目的（I）掌握运输的基本概念，了解运输的作用；掌握交通运输系统的基本组成；了解各类交通运输系统总体性能的通用评估指标；（2）了解铁路、道路、水路、航空、管道等各种运输方式的主要使用性能特点；了解我国各种运输方式的客运、货运构成比例及其变化特点；（3）了解我国铁路、公路、水路、航空、管道等各类交通运输系统的供给与需求的现状特点及发展趋势。
2、实践主要内容（1）运输的性质和作用（2）交通运输系统的组成和特点（3）我国各交通运输系统概况（4）城市交通运输系统3、重难点(1)运输的概念、作用与组成；(2)五种运输方式的特点与区别。
实践项目二、学习交通运输领域中典型载运工具的运行特性1、实践目的(1)了解评价各类载运工具的使用性能的通用评价指标；(2)了解轨道载运工具、道路载运工具、水上载运工具、空中载运工具的应用类型、主要使用性能指标及主要运行特性指标。
（整理）交通流特性
（整理）交通流特性第三章交通流的基本特性第⼀节概述道路上的⾏⼈或运⾏的车辆构成⾏⼈流或车流，⼈流和车流统称为交通流。
⼀般交通⼯程学研究中，有特指时的交通流是针对机动车交通流⽽⾔的。
交通流的定性和定量特征，称为交通流特性。
观测和研究发现，由于在交通过程中⼈、车、路、环境的相互联系和影响作⽤，道路交通流具有以下三个基本特性。
1．两重性对道路上运⾏车辆的控制既取决于驾驶员，⼜取决于道路及交通控制系统。
⼀⽅⾯，驾驶员为避免与其他车辆发⽣冲突，必然受到道路条件及交通控制系统的制约；另⼀⽅⾯，驾驶员⼜可以在⼀定的时空条件下，依据⾃⼰的意志⾃由地改变车速和与其他车辆的相对位置。
2．局限性由于机动车和道路的物理尺⼨所限，车辆运⾏中相互之间可能会相互妨碍。
仅由于道路通⾏能⼒的限制和车辆间的相互制约，就有可能引起交通拥挤；另外，车速也是有限的，并因车辆和时空条件⽽异。
3．时空性由于车速是随机变化的，机动车在时间上和空间上的状态都是不相同的，因此，交通流既是现有时间变化规律，⼜有其空间变化规律。
道路交通流的以上三个特性进⼀步说明：道路交通是⼀个复杂的动态系统。
由这三个特性出发，将道路上的交通流⽤交通量、速度、密度三个基本参数加以描述。
观测、整理和研究这些参数的变化规律以及它们之问的相互关系，可以为分析道路上的运营状况、交通规则、路⽹布设、线形设计、运输调度与组织、运⼒投放与调控以及为现有道路交通综合治理提供起决定作⽤的论证数据。
第⼆节交通量的基本特性交通量是指单位时间内，通过道路某⼀地点或某⼀断⾯的实际交通参与者(含车辆、⾏⼈、⾃⾏车等)的数量，⼜称交通流量或称流量。
如果不加说明时，通常是指单位时间内通过道路某⼀地点或某⼀断⾯往来两个⽅向的车辆数，亦称为车流量。
在交通量观测和统计分析及实际应⽤中，常见的交通量有以下⼏种：1．平均交通量交通量不是⼀个静⽌的量，它是随时间变化的，在表达⽅式上通常取某⼀时段内的平均值作为该时段的代表交通量。
第三章道路交通流特性及通行能力
道路实际线形标准要高于或等于由设计速度所确定的标准；
同一线路的不同路段可选用不同的设计速度，但需注意变化频率和过渡路段。
18
1、速度
1.3运行速度
运行速度是指中等技术水平的驾驶人员根据实际道路条件、交通条 件、良好气候条件等能保持的安全速度。
通常采用测定速度的第85百分位行驶速度作为运行速度。
速度 195(km/h)
图图 2-11 沈盘一级路内侧车道速度分布概率曲线 3-7
11
0.35 0.30 0.25 小型 0.20 0.10 0.05 0.00 16 32 48 80 113 145 177 速度 195(km/h)
概率 0.15
图3-8 沈盘一级路外侧车道速度分布概率曲线 图 2-12
0.40 0.30 0.20 概率 0.10 0.00
沈本高速公路内侧车道速度分布概率曲线
小型 中型 大型
速度 16 32 48 64 80 97 113 129 145 161 177 193 209 225 (km/h)
图图 2-10 3-6
沈本高速公路外侧车道速度分布概率曲线
10
1、速度
一般公路
设计交通量（DHV）：通常按照小时交通量，特别是年内的高峰小时交通量
来确定。我国公路设计一般采用第30位的小时交通量或者在第20位和第40位小时 交通量的范围内选取的合适的小时交通量。
22
2、交通量
2.1概念
年平均日交通量（AADT）
在一年的观测期内日交通量的平均值。即一年的交通量的总和与该 年总天数的比值。
1、速度
0 32 64 80 113
小型 中型 大型
0.10
0.00 145 177 速度 (km/h)
交通流特性
3.2 交通量和流率
（1）年平均日交通量（AADT）
年平均日交通量就是将一年观测所得的交通量总数除 以当年的总天数。
表达式为：
1 365 Qi AADT=——— ∑ 365 i=1
3.2 交通量和流率
（2）年平均工作日交通量（AAWT）
是指在全年所有的工作日内，在指定地点的平均每日 交通量。年平均工作日交通量就是用一年中总的工作
（4）平均工作日交通量（WADT）
在少于一年的某个时间段内，在指定地点所有工作日 的平均每日交通量。
以上交通量指标，可以反映出设施的特点，例如：
在相同的观测时间内，如果平均日交通量明显高于平 均工作日交通量，则说明是由于周末交通量大所致， 即该设施主要是为周末或假日旅游交通流服务的。
3.2 交通量和流率
设计小时交通量的计算：
DDHV=AADT*K*D 式中： DDHV—— 设计小时交通量(辆/h)；
AADT—— 年平均日交通量(辆／天)；
K—— 设计小时交通量系数，高峰小时交通量占年平均日交通量 的比例(％) ，K随着道路周围地区人口密度的增加而减少；
D—— 在高峰小时内的总交通量中，高峰方向所占的比例(％)。
年当中仅有29个小时可能发生拥塞，其出现的 概率很小。所以说第30位高峰小时交通量作为 设计小时交通量是合适的。
3.2 交通量和流率
第30位高峰小时交通量是曲线的 突变点，它意味着全年中只有29 个小时的交通量超过设施容量
Q（辆/h）
年最高小时交通量
（道路通行能力），故得不到保
证的只占 0. 3 3％ ， 而保证率为 99.67％，也就是说，一年当中 仅有29个小时可能发生拥塞，其 出现的概率很小。所以说第30位 高峰小时交通量作为设计小时交 通量是合适的。
交通运输工程导论第三章
• 通常对速度的分布可以采用正态分布的假设。 分布的中心以均值表示，而个别车辆速度的离 散性用标准差表示
m
� 平均速度
∑
va =
(vini )
m
i=1
∑
ni
i=1
� 标准差
σ =
m ⎡ m ⎤ 2 2 （ v n ） − v n a ∑ i⎥ ⎢∑ i i i =1 ⎣ i =1 ⎦ ⎛ m ⎞ n − 1 ⎜∑ i ⎟ ⎝ i =1 ⎠
式中：υi——第i级车辆速度； ni——第i级速度中的车辆数； m——速度级的数目。
7
例 设有3辆汽车，分别以20、 40、60km/h的速度，通过路程 长度为10km的路段，试求时间 平均车速和区间平均车速。
8
二、交通量
• 交通量q ——单位时段内通过线路或通道上 某断面的车辆数，可用下式表示：
15
-交通量（Va – q）关系图 ③平均速度 平均速度• 除了最大交通量qm以外，相应于每一个交通量，可 以有两种速度。 速度1——高于最大交通量qm 处的平均速度Vm， 处于这种状态的交通流称作自由流。
速度2——低于Vm，此种交通流称为强 迫流 对于不定时行驶的交通运输方式（车速由车辆自控）， Va - q关系曲线只有上半部有实际意义。 对于定时行驶的交通运输方式（车辆的速度由调度人员 控制 ），则可能出现上下两部分曲线上任意一点的 情况。
20
不同行驶速度时的平均车头时距和通行能力 平均行驶速度(km/h) 平均车头时距(s) 车道通行能力(辆/h) 30 2.33 1550 40 2.20 1640 50 2.13 1690 60 2.00 1800
表3-1 80 1.89 1900 100 1.80 2000
第三章道路交通流特性及通行能力
概率
1、速度
32 64 80 113
小型 中型 大型
145
177
速度 (km/h)
图 2-8 图 3-4
0.40 0.30
沈大高速公路外侧车道速度分布概率曲线
小型 中型 大型
概率
0.20 0.10 0.00 16 48 80 113 145 177
209
速度 (km/h)
图 2-9 图 3-5
0.40 0.30
在一年的观测期内日交通量的平均值。即一年的交通量的总和与该 年总天数的比值。
月平均日交通量（MADT）
在一个月的观测期内日交通量的平均值。即为一个月的交通量总和 与该月总天数的比值。
周平均日交通量（WADT）
在一周的观测期内日交通量的平均值。即一周的交通量总和与周天 数的比值。
平均日交通量（ADT）
2.2交通量的时间变化
（2）日变化
(%) 反映交通量在一周内的变化，
常用周变系数D表示
D= AADT 某周日的年均日交通量
城市道路双休日的交通量远小于工作日的，郊区相反；
27
2、交通量
2.2交通量的时间变化
（3）小时变化 反映交通量在一日内各个小时的变化，有早、晚高峰。
（%）
20
15 10 5 0
指一年内各小时交通量中最大的一个小时交通量
24
2、交通量
2.1概念
设计小时交通量（DDHV）
一般由下式计算：
DDHV AADT K D
其中：K---设计小时交通量系数，其值常取第30位小时交通
量系数K30。
K30=第30位小时交通量/AADT
D ---高峰小时内重方向交通量占双向交通量的比例。
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N /T Q K L /T V
Q KV
• 关系式(4—25)可用三维坐标系中的空间曲线来表示，
如图:
Qm
Q
0
Vm V Vf 图4—7 Q＝VK曲线图
Kj
K
可以确定反映交通流特性的一些特征变量：
1.最大流量Qm, 是Q—V图上的顶点，是交通量的峰 值； 2.临界速度Vm 与Qm相对应的值，是流量达到最大值 时的速度； 3.畅行速度Vf,当密度趋于零时，车辆可畅行行驶， 此时的速度为畅行速度； 4.最佳密度Km,流量达到最大值时的密度,又称临界 密度；
1 Vt Vt n i 1
(二) 区间平均车速 在某一瞬间，行驶于某一区段的全部 Ln 车辆的车速分布的平均值 （详见例4-5）
Vs
t
i 1
n
i
第四节
交通密度特性
道路交通有这样常见的现象： 1、当道路上车辆很少时，流量近似于零， 交通流呈自由状态； 2、当道路上挤满了车辆时，流量也趋近 于零，而此时交通流却呈现阻塞状态
1 n 3600 ht hti n i 1 Q
__
车头时距是交通流的重要变量之一，车头时距大小影响车 辆运行安全、道路服务水平、驾驶行为和道路的通行能力。
车头时距的分布分类: 随机状态、常态分布、中间状态
车头时距的应用 1.路段通行能力的研究 2.交叉口通行能力的研究 3.其他
（二）车头间距（space headway ）
(二) 行车速度统计分布的特征值
从速度累计频率分布曲线图就可以分析行车 速度统计分布的特征值 1. 中位车速。也称50%车速，表示在该速 度以下行驶的车辆与该速度以上行驶的车辆数相 等。在正态分布的情况下，中位车速等于平均车 速 2. 85%位车速。表示所观测的车辆中，有 85%的车辆行驶在此速度以下，只有15%的车辆 行使速度高于此值。因此，为了确定绝大多数车 辆都能遵守的速度，同时又能最大限度地保证行
V __ hd ht 3.6
__
例题：
• 在一条长30km的某路段的起点断面上，在 5min内测得60辆汽车，车流是均匀连续的， V=10km/h，试求Q、ht、hd、K以及第一辆 车通过这段路所需时间t。
三、空间占有率和时间占有率 (一)空间占有率 观测路段中行驶的车辆总长度占该路段长度的 百分比，称为车辆对道路的空间占有率，用Rs表示。 公式为：
地点车速累计频率分布计算表 车速分组 组中值 频数 频率 累计频率
10.0-14.9 15.0-19.9 20.0-24.9 25.0-29.9 30.5-39.9 35.0-39.9 40.0-44.9 45.0-49.9 50.0-59.9 55.0-59.9
3 10 21 31 54 43 21 10 5 2
（六）交通流率
简称流率，是指将不足一个小 时观测所得的交通量，换算成 一个小时交通量所的的比值。 N为t时间内观测到的车辆数， veh t为观测时间，min 交通流率主要用于高峰小时内 流量的变化分析和对道路交通 能力，服务水平等的评价
流率 =
60 N n
三、交通量的时间分布特性
交通量随时间和空间变化而变化的现 象，称为交通量的时空分布特性。 交通量随时间变化的特性。主要包括 交通量的月变化、周变化、小时变化（用 折线图、直方图或饼图等表示）
3. 15%位车速。表示在所观测的车辆中， 有15%的车辆行使在此速度以下，有85%的车辆 行驶高于此值。由于只有少数车辆以低速行驶， 这样，往往容易出现阻塞排队，甚至发生追尾想 撞的事故。因此，在高速公路和快速道路上，为 了行车安全，常以这个速度作为最低限速。
三、时间平均车速和区间平均车速 (一) 时间平均车速 单位时间内测得通过某横断面各车辆 n 的地点车速的算术平均值
n
（三）月平均日交通量(MADT)
为在一个月的观测期内日交通量的 平均值。即为一个月的交通量总和 与该月总天数的比值，vdh/d Qi为观测期内第i日的交通量， veh/d N为当月的天数，d，n=28，29， 30，31
1 MADT Qi n i 1
n
（四）周平均日交通量(WADT)
（三）行程车速 指车辆通过某段路程与车辆通过该路程 所需的总时间（包括中间停车时间和延误时 间，但不包括住宿，修车，停车休息及离开 行驶路线以外的时间）之比。用于评价道路 的畅通程度 （四）设计车速 指在道路交通与气候条件良好的情况下， 仅受道路杂技条件限制时所能保持的最大安 全车速。它是道路几何线形设计的依据
8815 161
MADT
212 2
152 7
216 6
244 4
248 7
242 6
227 9
228 9
276 8
295 7
293 9
252 2 AADT = 2415
K月
0.8 787
0.6 323
0.8 969
1.0 12
1.0 30
1.0 05
0.9 437
0.9 478
1.1 462
1.2 24
车头之间距离
每公里为1000米，重点要算出平均每公里占据的车辆数
（二）车头间距（space headway ）
车头之间距离
• 车头间距是指前后相邻两辆车的车头之间的距 离，用符号hd 表示。平均车头间距、与交通密 度之间的关系为：
1 n 1000 hd hdi n i 1 K
__
车头间距、车头时距与车速三者之间的关系为：
交通工具，车辆：vehicle 平均每天交通量：Average Day Traffic
（二）年平均日交通量(AADT)
为在一年的观测期内日交通量的平 均值。即一年的交通量的总和与该 年总天数的比值。 Qi为观测期内第i日的交通量， veh/d N为全年的天数，d，n=365或者 366
1 AADT Qi n i 1
第二节
交通量
一、交通量的定义
在单位时间段内，通过道路某一横断面的交通 实体的数量，也称交通流量，简称流量。 一般就是指机动车的交通量，同时不加说明 的 话一般是指两个方向的机动车的交通量。
二、交通量的表示方法
（一）平均日交通量ADT(veh/d)
为观测期内日交通量的平均值。 即观测期内交通量总和与观测 天数的比值 Qi为观测期内第i日的交通量，veh/d N为观测天数，d
(一) 速度频率分布曲线和累计频率分布曲线 将现场测到的地点车速由大到小排列， 然后按一定的组距间隔进行分组。各组内 车辆出现的次数叫频数，各组内车数与车 辆总数的比叫频率。根据各组车速中值和 相应的频率绘制成的曲线即为速度频率分 布曲线 。根据各组车速中值和相应的累计 频率绘制成的曲线即为地点车速累计分布 曲线
1.2 17
1.0 44
(一) 月变化：一年内各月交通量的变化称为月 变化。以月份为横坐标，月平均日交通量相当于 年平均日交通量的百分数为纵坐标，绘成的曲线 图称为交通量的月变图 1.30
1.20 1.10
月变系数
1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份
第三章 道路交通流特性及通行 能力
第一节
一、交通流
概述
是道路上人流和车流的总称
二、交通流特性
是指在道路交通系统中有关交通流参数的定性 和定量的特征，以及它们在不同的时空条件下 的变换规律和相互关系
三、交通流参数
是指描述和反映一些交通流特性的物理量。主 要包括交通量，行车速度，交通密度，交通延 误，车头时距，车头间距，时间占有率等参数。 其中，交通量、行车速度、交通密度是三大基 本参数
• 某观测站测得各月的交通量及全年的累计交通量 如下表，试计算各月的平均日交通量与月变系数 K月
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 合计 全月交 通量 657 85 427 50 671 41 733 17 770 99 727 82 706 41 709 51 830 43 916 61 881 66 781 80
为在一周的观测期内日交通量的 平均值。即一周的交通量总和与 周天数的比值。veh/d Qi为观测期内第i日的交通量， veh/d
1 WADT Qi 7 i 1
7
（五）小时交通量，为一小时内观测的交通量
(1)高峰小时交通量（PHV） peak hours volume 全天交通量最大的那个小时叫高峰小时，该 小 时内的交通量称高峰小时交通量（早/晚高峰小时交通量） (2)年最大小时交通量 指一年内各小时交通量中最大的一个小时交通 量 (3)年第30位小时交通量 将一年内各小时(24x365=8760h)的交通量，按 从大到小的顺序排列的第30小时所对应的交通量。其与年 平均日交通量的比值(K)比较稳定，常用它作为设计小时 交通量。比如(道路宽度，车道数)
1 Rs li 100% L i 1
n
(二) 时间占有率
在某一测定时间段车辆通过某一断面的累 计时间占该测定时间的百分比，称为车辆对道 路的时间占有率，用Rt表示。公式为：
1 n Rt ti 100% T i 1
第四节 交通流参数的相互关系
一、交通流参数的基本关系 交通流量、行车速度、交通密度之间可用一函 数关系式来表示
当密度继续增大，达到导致所有车辆无法通行时，速度趋近于零，交 通流量也趋近于零，此时的密度称为阻塞密度。kj
二、车头时距与车头间距
（一）车头时距(time headway) 车头之间时间间隔
二、车头时距与车头间距 • 车头时距是指相邻车辆的车头经过同一地点的时 间差，用符号ht表示。平均车头时距与交通量之 （一）车头时距(time headway) 车头之间时间间隔 间的关系为：
第三节 行车速度特性