交通工程学 第五章 交通密度优秀课件
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5交通密度
二 时间占有率
在一定时间内，全部车辆通过某一断面所需时间的累计 值占该时间的比例
第i辆车通过断面的时间
t
Rt
i1
n
i
100 %
测定时间长
T
QUESTION：
当所有车辆的车速相等时， R S R t
?
l
Rs
i1
n
i
(t
i1
n
i
Vi )
V
t
i1
n
i
t
i1
n
i
t
i1
n
i
L
L
L
L /V
T
平均车头间距表征的交通密度
车头间距
hs
--- 同一时间相邻两车头之间的距离
平均车头间距
hs
--- 观测路段上的所有车头间距的平均值
观测路段平均车流密度
K
单位: 辆/(km.车道) 单位: m
1000 hs
第二节 交通密度调查
一 交通密度调查时段与路段区间长度
例如，在交通严重拥挤、车流处于停滞状 态，道路上车辆接近饱和程度时，交通量 几乎等于零。这时，用交通量就难以表示 交通流的实际的量的特性，这就需要引用 交通密度的概念。相反，在交通流的自由 流的情况下，交通量又大、密度很小，这 两者都不能表示交通流实际量的特性。这 时候，只能用速度这个概念来表达这种量 的特性了。因此，交通密度和交通量、车 速一样，都是交通调查中的重要内容。
一 空间占有率
在观测路段长度内，行驶车辆总长度占该路段长度 的比例。
第i辆车的长度 第i辆车通过断面的时间
交通工程学电子课件第5章交通密度
地面上（高处）摄影观测法
航空摄影观测法
测定方法： 利用普通飞机或直升机从空中向下摄影。多用具有低速且能停在空中的旋转翼机，一般以在1000-1500m高空中能停留30min为极限。
在摄影后的胶卷或是照片上读取观测路段内存在的车辆数后，按上述两种交通密度计算与分析方法求得平均交通密度。 但是，采用航测方法时，其目的一般不仅限于观测交通密度，还要对各种交通现象进行调查，故不宜硬性规定用一种分析方法，通常都是根据各种调查目的综合考虑分析方法。
1
2
出入量法的数据分析与计算：
——在t0时刻，AB路段内的初始车辆数，辆； ——从t0到t1时段内通过B端处的车辆数，辆； ——试验车超越其它车的辆数，辆； ——其它车超越试验车的辆数，辆。
试验车在A端处的时刻为t0，到达B端处的时刻为t1，则自t0到t1的时段通过B端的车辆数q ，即为t0时刻AB路段的初始车辆数。
02
——t=t0时，AB路段内存在的初始车辆数； ——从t0到t这一时段内从A处驶入的车辆数； ——从t0到t这一时段内从B处驶出的车辆数； —— t时刻路段内存在的现有车辆数； —— t时刻AB路段上的交通密度，辆 /（km·车道）； —— AB路段的长度，km。
初始车辆数可通过试验车法、车牌号码法、照相观测法等方法取得
02
如果在测计车辆占用时间的同时，测计车辆的地点车速，计算地点车速的平均值即时间平均车速，则车辆的占用时间与该辆车的地点车速之乘积，为该辆车的占用长度，总观测时间与总观测时间内所有车辆地点车速的平均值即时间平均车速之乘积，为总观测时间相应的路段长度L.代入式（5-1）也可求得车辆的空间占用率。
5.3 车 流 密 度 资 料 的 应 用
空间占用率：指在单位长度车道上，汽车投影面积总和占车道面积的百分率。
航空摄影观测法
测定方法： 利用普通飞机或直升机从空中向下摄影。多用具有低速且能停在空中的旋转翼机，一般以在1000-1500m高空中能停留30min为极限。
在摄影后的胶卷或是照片上读取观测路段内存在的车辆数后，按上述两种交通密度计算与分析方法求得平均交通密度。 但是，采用航测方法时，其目的一般不仅限于观测交通密度，还要对各种交通现象进行调查，故不宜硬性规定用一种分析方法，通常都是根据各种调查目的综合考虑分析方法。
1
2
出入量法的数据分析与计算：
——在t0时刻，AB路段内的初始车辆数，辆； ——从t0到t1时段内通过B端处的车辆数，辆； ——试验车超越其它车的辆数，辆； ——其它车超越试验车的辆数，辆。
试验车在A端处的时刻为t0，到达B端处的时刻为t1，则自t0到t1的时段通过B端的车辆数q ，即为t0时刻AB路段的初始车辆数。
02
——t=t0时，AB路段内存在的初始车辆数； ——从t0到t这一时段内从A处驶入的车辆数； ——从t0到t这一时段内从B处驶出的车辆数； —— t时刻路段内存在的现有车辆数； —— t时刻AB路段上的交通密度，辆 /（km·车道）； —— AB路段的长度，km。
初始车辆数可通过试验车法、车牌号码法、照相观测法等方法取得
02
如果在测计车辆占用时间的同时，测计车辆的地点车速，计算地点车速的平均值即时间平均车速，则车辆的占用时间与该辆车的地点车速之乘积，为该辆车的占用长度，总观测时间与总观测时间内所有车辆地点车速的平均值即时间平均车速之乘积，为总观测时间相应的路段长度L.代入式（5-1）也可求得车辆的空间占用率。
5.3 车 流 密 度 资 料 的 应 用
空间占用率：指在单位长度车道上，汽车投影面积总和占车道面积的百分率。
交通工程学-第5章 密度
试验车在路段中观测记录。（流动车法）
5.2 交通密度调查
出入量法 2、数据整理与分析计算 AB路段内的车辆由三部分组成：
观测时已进入AB路段的初始车辆数；
观测时A端流入的，即AB路段新增的车辆数；
观测时B端流出的，即AB路段减少的车辆数。
5.2 交通密度调查
出入量法 AB路段内某一t时刻的车辆数计算公式为：
为极限车头时距。
5.1 交通密度的基本概念
交通密度和车头间距之间的关系：1000 Nhomakorabeahs K
5.1 交通密度的基本概念
三、车道占有率
车道占有率包括空间占有率和时间占有率。 空间占有率是指在某一瞬间测得已知路段上所有车辆 占用的长度占路段总长度的百分比。
Rs
l
i 1
n
i
L
100%
式中：Rs-空间占有率（%）；li-第i辆车的长度（m）；
L-观测路段总长度（m）；n-车辆数（辆）。
5.1 交通密度的基本概念
时间占有率是指在道路观测断面上，车辆通过时间累 计值与测定时间的百分比。
n
Rt
t
i 1
i
T
100%
式中：Rt-时间占有率（%）； ti-第i辆车通过断面所占用的时间（s）； T-测定时间总时长（s）； n-车辆数（辆）。
E t E t0 QA t QB t
则AB路段内t时刻的交通密度为： E t Kt LAB
式中：E(t)-t时刻AB路段的车辆数；E(t0)-t0时刻上已进入AB路段的车辆数； QA(t)-从观测开始t0到t时刻内，从A驶入AB路段的车辆数；QB(t)-从观测开始t0到t时刻内， 从B驶出AB路段的车辆数；Kt-t时刻的交通密度（辆/km）。
交通流密度第五章2
交通工程学教师:朱艳茹 交通工程学
n
第一节 交通流密度 例5－3 在30s测定的时间内，4辆车通过观测断面所占 30s测定的时间内， 的时间分别为0 的时间分别为0.5s，0.7s，1.0s，1.1s， 则：
1 Rt = (0.5 + 0.7 + 1.0 + 1.1) ×100% = 11% 30
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复习思考题 1、 什么是交通流密度 ？ 什么临界密度？ 什么是车头间 什么是交通流密度？什么临界密度？ 距？什么是车头时距？什么是车道占有率？ 什么是车头时距？什么是车道占有率？ 2、交通流密度与车头间距的关系？ 交通流密度与车头间距的关系？ 3、简述交通流密度资料的用途？ 简述交通流密度资料的用途？
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第一节 交通流密度
一、交通流密度的定义 1、交通流密度 （又称车流密度）是指在某一时刻，某单位长 又称车流密度）是指在某一时刻， 的路段上一条车道或几条车道内的车辆数。 的路段上一条车道或几条车道内的车辆数。 它是反映道路上车辆的密集程度、 它是反映道路上车辆的密集程度、衡量道路上车流畅通情 况的重要指标。 况的重要指标。交通流密度一般可用下式表示：
K
=
N L
式中：K——交通流密度（辆／km） 式中：K——交通流密度（辆／km）； L——道路长度（km ）； ——道路长度（ N——在L长的道路上拥有的车辆数（辆）。 ——在 长的道路上拥有的车辆数（
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第一节 交通流密度 例 5 － 1 一条双车道 （ 双向 ） 道路 ， 在某一时刻 ， 在 250m长的路段内，每条车道上有两辆车， 250m长的路段内，每条车道上有两辆车，则：
n
第一节 交通流密度 例5－3 在30s测定的时间内，4辆车通过观测断面所占 30s测定的时间内， 的时间分别为0 的时间分别为0.5s，0.7s，1.0s，1.1s， 则：
1 Rt = (0.5 + 0.7 + 1.0 + 1.1) ×100% = 11% 30
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复习思考题 1、 什么是交通流密度 ？ 什么临界密度？ 什么是车头间 什么是交通流密度？什么临界密度？ 距？什么是车头时距？什么是车道占有率？ 什么是车头时距？什么是车道占有率？ 2、交通流密度与车头间距的关系？ 交通流密度与车头间距的关系？ 3、简述交通流密度资料的用途？ 简述交通流密度资料的用途？
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第一节 交通流密度
一、交通流密度的定义 1、交通流密度 （又称车流密度）是指在某一时刻，某单位长 又称车流密度）是指在某一时刻， 的路段上一条车道或几条车道内的车辆数。 的路段上一条车道或几条车道内的车辆数。 它是反映道路上车辆的密集程度、 它是反映道路上车辆的密集程度、衡量道路上车流畅通情 况的重要指标。 况的重要指标。交通流密度一般可用下式表示：
K
=
N L
式中：K——交通流密度（辆／km） 式中：K——交通流密度（辆／km）； L——道路长度（km ）； ——道路长度（ N——在L长的道路上拥有的车辆数（辆）。 ——在 长的道路上拥有的车辆数（
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第一节 交通流密度 例 5 － 1 一条双车道 （ 双向 ） 道路 ， 在某一时刻 ， 在 250m长的路段内，每条车道上有两辆车， 250m长的路段内，每条车道上有两辆车，则：
第五章交通流密度
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2）输入输出法 这种调查方法的前提是：假设车辆到达和离去 属于均匀分布；车辆排队现象存在于某一持续 时间的其中一段时间内：如果到达的车辆数大 于道路通行能力则开始排队。而当到达的车辆 数小于路段的通行能力时，则排队开始消散。
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停驶车辆百分率的估计误差：
＝ ＝9.8％
由于停驶车辆百分率的误差为 9.8%，小于容许 误差10%，说明这次调查满足精度要求。
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观测时间 8:00 8:01 8:02 8:03 在下列时间内停在引道内的车辆数 +0s 0 4 6 2 +15s 2 0 6 8 +30s 4 8 12 0 +45s 10 8 0 10 16 19 23 18 引道交通量 停驶车数 非停驶车数 20 18 24 15
8:04
8:05 8:06 8:07 8:08 8:09 8:10 小计 合计
停驶车辆百分率的估计误差=
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例：对交叉口某一引道进行延误调查，观测时间 间隔为 15s，对引道上100辆车进行初步调查，得 知停驶车辆的百分率为48%，实际调查数据如表 所示。试计算： （1）确定最小样本容量，容许误差 d=0.10；（2） 计算延误指标。
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（一） 交通流密度调查的准备工作
交通密度调查时，首先要确定观测的总时间 及测定的区间长度。一般来说如果密度调查的 总时间长，则区间宜短；反之，如果总时间短， 则区间宜长，两者密切相关。当总时间在5分 钟以上时能得到较平顺的密度值。
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2）输入输出法 这种调查方法的前提是：假设车辆到达和离去 属于均匀分布；车辆排队现象存在于某一持续 时间的其中一段时间内：如果到达的车辆数大 于道路通行能力则开始排队。而当到达的车辆 数小于路段的通行能力时，则排队开始消散。
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停驶车辆百分率的估计误差：
＝ ＝9.8％
由于停驶车辆百分率的误差为 9.8%，小于容许 误差10%，说明这次调查满足精度要求。
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观测时间 8:00 8:01 8:02 8:03 在下列时间内停在引道内的车辆数 +0s 0 4 6 2 +15s 2 0 6 8 +30s 4 8 12 0 +45s 10 8 0 10 16 19 23 18 引道交通量 停驶车数 非停驶车数 20 18 24 15
8:04
8:05 8:06 8:07 8:08 8:09 8:10 小计 合计
停驶车辆百分率的估计误差=
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例：对交叉口某一引道进行延误调查，观测时间 间隔为 15s，对引道上100辆车进行初步调查，得 知停驶车辆的百分率为48%，实际调查数据如表 所示。试计算： （1）确定最小样本容量，容许误差 d=0.10；（2） 计算延误指标。
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（一） 交通流密度调查的准备工作
交通密度调查时，首先要确定观测的总时间 及测定的区间长度。一般来说如果密度调查的 总时间长，则区间宜短；反之，如果总时间短， 则区间宜长，两者密切相关。当总时间在5分 钟以上时能得到较平顺的密度值。
交通工程学第五章交通密度-PPT精选文档
5.2 车头间距和车头时距
练习
市郊一段500m长的公路上，于起点断面5min内测得通过车 辆为30辆，车速为30km/h，车流为均匀连续的。求平均车头 时距ht、平均车头间距hs、交通密度K以及第一辆车通过该 路段所需要的时间t？
5.3 车道占有率
由于密度是瞬时值，随观测时间和区间长度而变化，且 反映不出车辆长度和速度的关系，尤其是在车辆混合行驶 时密度的大小并不能明确表示交通流的状态，这就要引入 车道占有率的概念表示密度。 车道占有率包括空间占有率和时间占有率两种。
空间占有率示意图
L
L1
L2
L3
L4
5.3 车道占有率
2 时间间占有率
在道路的任意路段上，车辆通过时间的累计值与观测总 时间的百分比，其表达式为：
Rt
t
i 1
n
i
T
100
式中： Rt —时间占有率（%）；
T —总观测时间(s)； ti —第i辆车的占用时间（s）； n —观测时间内通过的车辆数（辆）。
第五章 交通密度
主要内容
交通密度的定义 车头间距与车头时距 车道占有率 交通密度调查 交通资料密度的应用
5.1 交通密度定义
交通密度（Density）
交通密度是指一条车道上车辆的密集程度，即在某一 瞬时内单位长度一条车道上的车辆数，又称车流密度， 常用K表示。 单位为辆/km（若为多车道，则应除以车道数换算成 单车道的车辆数然后再计算） 交通密度是瞬时值，随时间的变化而变动，也随测定 区域的长度而变化。
5.3 车道占有率
1 空间占有率
空间占有率：在一瞬间测得已知路段上所有车辆占用的 长度与路段总长度百分比（%），表达式为：
交通工程--车流 密度讲解
V hs ht 3 .6
式中：V――汽车行驶速度（km/h）。
例题
在某条30km长的路段的起点断面上，在 5min内测得有60辆汽车，车流是均匀连续 的，V=30km/h，求Q、hs、ht、K为多少？
解：
由于车流是均匀连续的，故有： Q=60×60/5=720辆/ h ht=3600/Q=3600/720=5s/辆 hs=ht×v=5×30/3.6=41.67m/辆 K=1000/hs=1000/41.67=24辆/km 校核：Q=V×K=30×24=720辆/h
AB 车
A
B
Q
A
Q
B
§5.2.1出入量法（试验车法、车牌照法）
方法： 设试验车通过Ａ端的时刻为ｔ0，到达Ｂ端处的时 刻为ｔ1，自ｔ0到ｔ1时刻通过B端的车辆数为q，试 验车超车的数量为a，其它车超过试验车的数量为b， 则ｔ0时刻AB段内的初始车辆数为：
E (t0 ) q a b
§5.2.1出入量法
《交通工程学》
第五章 交通密度
§5.1交通密度
一、基本定义 交通密度是指单位长度车道上，某一瞬间 所存在的车辆数，一般用辆/（Km· 车道）表示， 也可以用某个行车方向或某路段单位长度的车 辆数来衡量。 注意：交通密度是瞬时值，随时间的变化而变 动，也随测定区域的长度而变化。
§5.1交通密度
二、空间占有率 空间占有率是指在单位长度车道上，汽车投影面积 总和占车道面积的百分率。在实测中，一般测量路段 （车道）上的车辆总长度与该路段长度的百分比。 表达式： n
Rs
l
i 1
i
L
§5.1交通密度
三、时间占有率 时间占有率是指在道路的观测面上，车辆通过
交通工程学课件 第5章 密度
车头时距：在观测时间内，同向行驶的一列车队中相邻两车 车头之间的时间间隔，单位为s/veh ，平均车头时距如 下： n
1000 K hs
1000 hs K
1 ht hti n i 1
密度
Use of microscopic measures
Average speed can also be computed from headway and spacing measurements as :
注意：
2.4 交通密度
1 交 通量表示的是车辆通过道路断面的频繁程度， 交通密度表示的是道路空间上的车辆密集程度。 2 根据定义，密度是瞬时值，它不仅随时间的变化 而变动，也随测定区间的长度而变化。为此，
常将瞬时密度用某总计时间的平均值表示。
3 在实际应用中，往往采用较容易测量的车辆的道 路占用率来间接表征交通密度，车辆的道路占 用率（包括空间占有率和时间占有率）ຫໍສະໝຸດ 高， 车流密度越大密度调查
• 注意：试验车的行驶速度应尽量与同时行驶的 车流速度保持一致，即不被超车也不超越其他 车辆，测试结果才较为准确， 若出现超车现象，则应计算超车数，即：
•
E(t0)＝ QB +a-b 其中：a：被试验车超越的车辆数 b：超越试验车的车辆数
第三章 交通调查与分析
• 3－4密度调查 表3-11
关键是如何获得E(t0)；用试验车求取
密度调查
B A L
QA
QB
试验车在A端处的时刻为t0 ，到达B端处的时刻为t1 ， 则t0到t1的时段通过B端的车辆数为QB，即为t0时刻AB路段 的初始车辆数; t0到t1的时段通过A端的车辆数为QA，即为t1时刻AB路段的 初始车辆数； 同时t1时刻AB路段的初始车辆数也可以通过t0时刻AB路段 的初始车辆数与QA －QB之和来计算。
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5.4 交通密度调查
p 调查方法 Ø 出入量法 Ø 摄影法 u 地面上（高处）摄影法 u 航空摄影观测法
5.4 交通密度调查
p 出入量法
一种为了测定道路上两断面间无出入交通的路段内 现有车辆数，以便计算该路段交通密度的方法。
LAB
车
A
B
QA
QB
5.4 交通密度调查
1 计算方法
E t E t 0 Q A t Q B t
ht 3600Q
h t ——平均车头时距（s/辆）
Q ——道路的交通量（辆/h）
5.2 车头间距和车头时距
p 车头间距、车头时距及速度三者关系
hs
V 3.6
ht
h s ——车头间距（m/辆）
h t ——车头时距（s/辆）
V ——汽车行驶车速（km/h ）
5.2 车头间距和车头时距
p 例题
Ø 在一条长30km的某路路段的起点断面上，在5min内测得 60辆汽车，车流是均匀连续的，V=30km/h，试求Q，ht，hs， K以及第一辆车通过这段路所需时间t。
p 车道占有率包括空间占有率和时间占有率两种。
5.3 车道占有率
1 空间占有率
空间占有率：在一瞬间测得已知路段上所有车辆占用的
长度与路段总长度百分比（%），表达式为：
n
Li
Rs
i 1
L
100
式中：
Rs —空间占有率（%）； L —观测路段总长度(m)；
Li —第i辆车的长度（m）； n —观测路段内的车辆数（辆）。
5.3 车道占有率
空间占有率示意图
L
L1
L2
L3
L4
5.3 车道占有率
2 时间间占有率
在道路的任意路段上，车辆通过时间的累计值与观测总 时间的百分比，其表达式为：
n
ti
Rt
i 1
T
100
式中： Rt —时间占有率（%）； T —总观测时间(s)；
ti —第i辆车的占用时间（s）； n —观测时间内通过的车辆数（辆）。
Kt Et
LAB
E(t) —t时刻AB路段内存在的现有车辆数； QA(t)—从观测开始t0到t时刻从A处驶入的累加车辆数； E(t0)—在观测开始t0时刻AB路段内的初始车辆数； QB(t) —从观测开始t0到t时刻从B处驶出的累加车辆数； LAB— AB路段长度（km）。
5.4 交通密度调查
2 初始车辆数求法---试验车法
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课后作业
P37 习题2-3 简答题
➢ （1）交通密度的概念和空间占有率的概念。 ➢ （2）交通密度的调查方法。 ➢ （3）出入量法的优缺点。
解：Q 60 72辆 0 /h 560
车头时距： h t 36 Q 0 30 6 70 2 50 s 0 /辆
车头间距： hs3V .6ht 3 3.60 54m 2/辆
车流密度： K 10 h s 0 10 0 4 0 20 辆 4 /km
第一辆车通过时间：
t s 301 h V 30
5.2 车头间距和车头时距
Ø交通密度是瞬时值，随时间的变化而变动，也随测定 区域的长度而变化。
5.1 交通密度定义
p 计算公式（1）
KN L
式中：K —车流密度（辆/km）；
N
L
—单车道路段内的车辆数（辆）； —路段长度（km）
5.1 交通密度定义
p 计算公式（2）
Q K
Vs
式中： K —车流密度（辆/km）； Q —单车道上交通量（辆/h）； V s —区间平均车速（km/h）
式中：
E(t0)=qB+a-b
qB —从t0到t1时间内通过B处的车辆数； a —被试验车超越的车辆数；
b —超越试验车的车辆数。
5.4 交通密度调查
3 出入量法的优缺点 p 优点
Ø 方法简便，无须很多设备 Ø 适用于各种交通状况 Ø 精度有保证，实用有效
p 缺点
Ø 通过A、B两端车辆数的测量误差随时间而累加
交通工程学 第五章 交通密度
主要内容
交通密度的定义 车头间距与车头时距 车道占有率 交通密度调查 交通资料密度的应用
5.1 交通密度定义
p 交通密度（Density）
Ø交通密度是指一条车道上车辆的密集程度，即在某一 瞬时内单位长度一条车道上的车辆数，又称车流密度， 常用K表示。
Ø单位为辆/km（若为多车道，则应除以车道数换算成 单车道的车辆数然后再计算）
5.1 交通密度定义
p 临界密度
Ø 交通量由零逐渐增大，接近或达到道路通行能力时的 车流密度，相应车速成为临界车速。 Ø 临界密度反映交通流量达到最大时的密度，故又称为 最佳车流密度。
5.1 交通密度定义
p 临界密度 p 阻塞密度
Ø 当密度继续增大，导致所有车辆无法通行时，导致所 有车辆无法通行时，速度接近于零，交通量也趋近于零；
5.2 车头间距和车头时距
p 车头间距
Ø 在同向行驶的一列车队中，相邻两辆车的车头之 间的距离成为车头间距（或间隔）。路段中所有车 头间距的平均值称为平均车头间距（h s ）
hs 100K 0
h ——车头间距（m/辆） s
K ——车流密度（辆/km）
5.2 车头间距和车头时距
p 车头时距
Ø 如果用时间表示车头之间的间隔，则称为车头时 距或时间车头间隔，以 h t 表示。
5.4 交通密度调查
p 摄影法
利用空中定时摄影 方法求得实测路段 的车辆数，然后除 以路段长度即可得 到摄影时刻的路段 交通密度。若进行 连续摄影，即可连 续测得各时刻交通 密度。
5.5 交通密度资料运用
p 研究交通流理论和制定交通管理措施 p 划分服务水平的依据 p 反映路上的交通阻塞状况 p 研究通行能力
p 练习
Ø 市郊一段500m长的公路上，于起点断面5min内测得通过车 辆为30辆，车速为30km/h，车流为均匀连续的。求平均车头 时距ht、平均车头间距hs、交通密度K以及第一辆车通过该 路段所需要的时间t？
5.3 车道占有率
p 由于密度是瞬时值，随观测时间和区间长度而变化，且 反映不出车辆长度和速度的关系，尤其是在车辆混合行驶 时密度的大小并不能明确表示交通流的状态，这就要引入 车道占有率的概念表示密度。