交通流模型PPT课件
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《交通流理论 》课件
数值模拟法
定义：通过计 算机程序模拟 交通流现象的
方法
优点：可以模拟 复杂的交通流现 象，包括车辆之 间的相互作用、
道路条件等
缺点：需要较 高的计算能力 和技术水平， 且可能存在误
差
应用：用于研 究交通流的基 本规律、优化 交通设计和控
制等方面
交通流分析与评价方法
交通流流量分析
交通流量定义：单位时间内通过道路某一断面的车辆数 交通流量分类：基本流量、设计流量、实际流量 交通流量调查方法：路边调查、断面调查、连续调查
交通信号优化：通过调整交通 信号的配时方案，减少车辆在 路口的等待时间和延误
智能交通系统应用：利用智能 交通系统技术，实时监测交通
状况，调整交通流分配
交通流控制策略
交通信号控制：通过调整交通信号灯的配时方案，优化交通流分配，减少 拥堵和事故发生率。
智能交通系统：利用先进的技术手段，实时监测交通流量、车速等参数， 为交通管理部门提供决策支持，实现交通流优化与控制。
交通流分析与评价方法在交 通安全与控制中的应用
交通流分析与评价方法介绍
交通流分析与评价方法在环境 保护与可持续发展中的应用
交通流数据的采集与处理
交通流分析与评价方法的发 展趋势与挑战
交通流优化与控制策略
交通流优化方法
道路设计优化：优化道路布局 和设计，提高道路通行能力和 安全性
交通管理优化：加强交通管理， 提高交通运行效率和管理水平
交通组织优化：通过合理规划道路网络、优化交通标志标线等措施，提高 道路通行效率，减少交通冲突。
公共交通优先：通过设置公交专用道、提高公交服务质量等措施，鼓励市 民选择公共交通出行，减少私家车使用，从而优化交通流。
现代交通流理论课件
现代交通流理论课件
• 交通流基本概念 • 交通流理论模型 • 交通流特性分析 • 交通流波动理论 • 交通流控制策略 • 现代交通流理论应用
目录
01
交通流基本概念
交通流定义
交通流
在某一路段上，一段时间内，车辆、 行人等交通实体在路上的流动过程。
交通流模型
通过数学建模描述交通流特性的理论 模型。
交通流稳定性的判定
要点一
交通流稳定性的定义
根据交通流的波动性质，定义交通流稳定性，并说明稳定 性的物理意义。
要点二
交通流稳定性判别的数值方法
通过数值方法求解交通流波动方程，根据解的性质判断交 通流的稳定性。
05
交通流控制策略
交通信号控制
实时感应控制
通过安装传感器和检测器，实时监测交通流 量和拥堵情况，调整信号灯的灯光时序和时 间，提高交通效率。
多模式交通规划
考虑多种交通方式的需求和特点，规划公共交通、步行、自行车等 交通方式的优先级和衔接，提高综合交通效率。
交通法规与安全教育
法规制定与宣传
01
根据交通流理论和实际情况，制定合理的交通法规和安全规定
，并通过媒体、宣传栏等方式进行广泛和培训，提高公众的交通安全意识和技能水
交通流参数
流量
单位时间内通过某一路段的车辆数量 。
速度
车辆在行驶过程中的平均速度。
密度
单位长度内车辆的数量。
交通流密度-速度曲线
描述交通密度与速度之间关系的曲线 。
交通流分类
连续流
车辆连续行驶，无间隔，如高速公路。
稳定流
交通状态稳定，无突变，如常规交通路线。
间断流
车辆行驶过程中有间隔，如城市道路。
• 交通流基本概念 • 交通流理论模型 • 交通流特性分析 • 交通流波动理论 • 交通流控制策略 • 现代交通流理论应用
目录
01
交通流基本概念
交通流定义
交通流
在某一路段上，一段时间内，车辆、 行人等交通实体在路上的流动过程。
交通流模型
通过数学建模描述交通流特性的理论 模型。
交通流稳定性的判定
要点一
交通流稳定性的定义
根据交通流的波动性质，定义交通流稳定性，并说明稳定 性的物理意义。
要点二
交通流稳定性判别的数值方法
通过数值方法求解交通流波动方程，根据解的性质判断交 通流的稳定性。
05
交通流控制策略
交通信号控制
实时感应控制
通过安装传感器和检测器，实时监测交通流 量和拥堵情况，调整信号灯的灯光时序和时 间，提高交通效率。
多模式交通规划
考虑多种交通方式的需求和特点，规划公共交通、步行、自行车等 交通方式的优先级和衔接，提高综合交通效率。
交通法规与安全教育
法规制定与宣传
01
根据交通流理论和实际情况，制定合理的交通法规和安全规定
，并通过媒体、宣传栏等方式进行广泛和培训，提高公众的交通安全意识和技能水
交通流参数
流量
单位时间内通过某一路段的车辆数量 。
速度
车辆在行驶过程中的平均速度。
密度
单位长度内车辆的数量。
交通流密度-速度曲线
描述交通密度与速度之间关系的曲线 。
交通流分类
连续流
车辆连续行驶，无间隔，如高速公路。
稳定流
交通状态稳定，无突变，如常规交通路线。
间断流
车辆行驶过程中有间隔，如城市道路。
元胞自动机交通流模型.课件
流量与密度关系的启示
模拟结果中流量与密度关系的曲线可以用来指导城市交通规划。在规划道路时，应考虑车辆密度对交通 流量的影响，合理设置道路宽度和车道数量。
模拟结果的比较与评价
不同模型之间的比较
我们将元胞自动机交通流模型的结果与其他经典交通流模型进行了比较。通过比较发现 ，元胞自动机模型能够更好地模拟实际交通情况，特别是在复杂路况和多车道情况下的
物流配送
利用元胞自动机模型模拟物流配 送过程中的车辆行驶和货物运输 ，优化配送路线和策略。
公共安全
元胞自动机模型可用于模拟人群 流动和应急疏散，为公共安全事 件提供决策支持。
环境影响评估
通过模拟污染物在环境中的扩散 和迁移，元胞自动机模型有助于 评估环境影响和制定环境保护措 施。
元胞自动机交通流模型的未来研究方向
元胞自动机的应用领域
交通流模拟
元胞自动机可以模拟和分析交通流的 行为和特性，如拥堵现象、车速分布 等。
城市规划
元胞自动机可以用于模拟城市的发展 和演化，预测城市扩张和人口分布等 。
生态学
元胞自动机可以用于模拟生态系统的 行为和演化，如物种竞争、群落演替 等。
社会学
元胞自动机可以用于模拟和分析社会 现象，如人口迁移、群体行为等。
表现更优。
模型的优缺点分析
元胞自动机交通流模型具有简单、易实现和可扩展性强的优点，但也存在计算量大、模 拟结果受参数设置影响较大的缺点。在实际应用中，需要根据具体需求和条件选择合适
的模型。
05
CHAPTER
元胞自动机交通流模型的应 用前景与展望
元胞自动机交通流模型在交通规划与管理中的应用前景
交通流模拟
阻塞波传播
在模拟中，我们观察到了阻塞波 在道路上的传播现象。当一辆慢 车出现时，后面的车辆会逐渐减 速并形成阻塞波，导致交通拥堵
模拟结果中流量与密度关系的曲线可以用来指导城市交通规划。在规划道路时，应考虑车辆密度对交通 流量的影响，合理设置道路宽度和车道数量。
模拟结果的比较与评价
不同模型之间的比较
我们将元胞自动机交通流模型的结果与其他经典交通流模型进行了比较。通过比较发现 ，元胞自动机模型能够更好地模拟实际交通情况，特别是在复杂路况和多车道情况下的
物流配送
利用元胞自动机模型模拟物流配 送过程中的车辆行驶和货物运输 ，优化配送路线和策略。
公共安全
元胞自动机模型可用于模拟人群 流动和应急疏散，为公共安全事 件提供决策支持。
环境影响评估
通过模拟污染物在环境中的扩散 和迁移，元胞自动机模型有助于 评估环境影响和制定环境保护措 施。
元胞自动机交通流模型的未来研究方向
元胞自动机的应用领域
交通流模拟
元胞自动机可以模拟和分析交通流的 行为和特性，如拥堵现象、车速分布 等。
城市规划
元胞自动机可以用于模拟城市的发展 和演化，预测城市扩张和人口分布等 。
生态学
元胞自动机可以用于模拟生态系统的 行为和演化，如物种竞争、群落演替 等。
社会学
元胞自动机可以用于模拟和分析社会 现象，如人口迁移、群体行为等。
表现更优。
模型的优缺点分析
元胞自动机交通流模型具有简单、易实现和可扩展性强的优点，但也存在计算量大、模 拟结果受参数设置影响较大的缺点。在实际应用中，需要根据具体需求和条件选择合适
的模型。
05
CHAPTER
元胞自动机交通流模型的应 用前景与展望
元胞自动机交通流模型在交通规划与管理中的应用前景
交通流模拟
阻塞波传播
在模拟中，我们观察到了阻塞波 在道路上的传播现象。当一辆慢 车出现时，后面的车辆会逐渐减 速并形成阻塞波，导致交通拥堵
交通流理论 - 课件
对应于前面车辆的加速或减速刺激，即相对速度是正还是负或者车头间 距是增大还是减小，跟驰车辆的反应具有不对称性。 为了在跟驰模型中反映出这种不对称性，把跟驰理论的基础模型改写成 如下形式：
������ሷ ������+������ ������ + ������ = ������������ ������ሶ ������ ������ − ������ሶ ������+������ ������ + ������
2/39
第三节 稳态流分析
一、何为稳态流？
满足局部稳定性和渐进稳定性要求，即不发生恒幅和增幅波动的交 通流为稳态流。 本节将利用单车道车辆跟驰模型讨论稳态流的特性，针对不同的交通 流状态对跟驰模型进行必要的扩充和修正，并由此推导相应的速度— 间距（或速度—密度）、流量—密度关系式。
3/39
一、线性跟驰模型分析
15/39
积分常数的确定依赖于具体的m和l值（l≥0，m≥0），而且与两个边界 条件(1)������ → ∞时，������ → ������������;(2)s=L时，u=0的满足情况有关（各参数含 义同前），下面分几种情况进行讨论。
(1)������ > 1,0 ≤ ������ < 1的情况，两边界条件均满足，积分常数a、b的值可 由下式求得：
两边进行积分得：
−������ ������ሶ������+1 ������ = ������������ ������ − ������������+1 (������) + ������
因为有： ������ሶ������+1 ������ =v， ������������ ������ − ������������+1 ������ = 1Τ������
������ሷ ������+������ ������ + ������ = ������������ ������ሶ ������ ������ − ������ሶ ������+������ ������ + ������
2/39
第三节 稳态流分析
一、何为稳态流？
满足局部稳定性和渐进稳定性要求，即不发生恒幅和增幅波动的交 通流为稳态流。 本节将利用单车道车辆跟驰模型讨论稳态流的特性，针对不同的交通 流状态对跟驰模型进行必要的扩充和修正，并由此推导相应的速度— 间距（或速度—密度）、流量—密度关系式。
3/39
一、线性跟驰模型分析
15/39
积分常数的确定依赖于具体的m和l值（l≥0，m≥0），而且与两个边界 条件(1)������ → ∞时，������ → ������������;(2)s=L时，u=0的满足情况有关（各参数含 义同前），下面分几种情况进行讨论。
(1)������ > 1,0 ≤ ������ < 1的情况，两边界条件均满足，积分常数a、b的值可 由下式求得：
两边进行积分得：
−������ ������ሶ������+1 ������ = ������������ ������ − ������������+1 (������) + ������
因为有： ������ሶ������+1 ������ =v， ������������ ������ − ������������+1 ������ = 1Τ������
《交通流理论 》课件
介观车辆行为模型
研究车辆在行驶过程中的群体行为和相互作用，揭示交通流 的内在机制。
交通流模型的比较与选择
适用范围
根据研究目的和场景选择合适的交通流模型，宏观模型适用于整体交通状况分析和预测，微观模型适用于个体车辆行 为研究和模拟，介观模型适用于揭示交通流内在机制和规律。
精度与计算成本
不同模型的精度和计算成本各不相同，需根据研究需求进行权衡和选择。
交通安预防提供理论支持。
02
交通流模型
宏观交通流模型
80%
平均速度-流量模型
描述交通流中车辆的平均速度与 流量之间的关系。
100%
交通流密度-流量模型
研究交通流密度与流量之间的关 系，用于描述交通流的拥堵状况 。
80%
宏观交通流模拟模型
通过模拟整个交通网络的运行情 况，预测交通流的变化趋势。
数据需求
不同模型所需的数据类型和数据量也不同，需根据可获取的数据情况进行选择。
03
交通流特性分析
交通流的流量特性
流量定义
交通流量是指在单位时间内通过道路某一断面的 车辆数。
流量变化
交通流量在不同时间段和不同道路条件下会有所 变化，通常呈现早晚高峰现象。
流量影响因素
交通流量受到多种因素的影响，如道路状况、交 通规则、车辆类型、驾驶员行为等。
微观交通流模型
车辆跟驰模型
描述单个车辆在行驶过程中与 前车的跟随行为。
车辆换道模型
研究车辆在行驶过程中换道的 决策过程和换道行为对交通流 的影响。
微观交通流模拟模型
模拟单个车辆在道路上的行驶 行为，用于评估交通设施和交 通管理措施的效果。
介观交通流模型
流体动力学模型
将交通流视为流体，通过流体动力学理论描述交通流的运动 特性。
研究车辆在行驶过程中的群体行为和相互作用，揭示交通流 的内在机制。
交通流模型的比较与选择
适用范围
根据研究目的和场景选择合适的交通流模型，宏观模型适用于整体交通状况分析和预测，微观模型适用于个体车辆行 为研究和模拟，介观模型适用于揭示交通流内在机制和规律。
精度与计算成本
不同模型的精度和计算成本各不相同，需根据研究需求进行权衡和选择。
交通安预防提供理论支持。
02
交通流模型
宏观交通流模型
80%
平均速度-流量模型
描述交通流中车辆的平均速度与 流量之间的关系。
100%
交通流密度-流量模型
研究交通流密度与流量之间的关 系，用于描述交通流的拥堵状况 。
80%
宏观交通流模拟模型
通过模拟整个交通网络的运行情 况，预测交通流的变化趋势。
数据需求
不同模型所需的数据类型和数据量也不同，需根据可获取的数据情况进行选择。
03
交通流特性分析
交通流的流量特性
流量定义
交通流量是指在单位时间内通过道路某一断面的 车辆数。
流量变化
交通流量在不同时间段和不同道路条件下会有所 变化，通常呈现早晚高峰现象。
流量影响因素
交通流量受到多种因素的影响，如道路状况、交 通规则、车辆类型、驾驶员行为等。
微观交通流模型
车辆跟驰模型
描述单个车辆在行驶过程中与 前车的跟随行为。
车辆换道模型
研究车辆在行驶过程中换道的 决策过程和换道行为对交通流 的影响。
微观交通流模拟模型
模拟单个车辆在道路上的行驶 行为，用于评估交通设施和交 通管理措施的效果。
介观交通流模型
流体动力学模型
将交通流视为流体，通过流体动力学理论描述交通流的运动 特性。
交通流动力学模型PPT课件
Michalopoulous模型，Liu Guoqing模型）
.
吴正模型、冯苏苇模型
.
粘性模型（ Kühne 模型和K-K模型）
.
粘性模型的特点
• 粘性项可顺滑Payne模型所包含的不连续性。 Kühne研 究粘性模型波动解时发现其具有与开放边界水槽中水波 相似的性质，Payne模型的波动周期解不连续，粘性模 型存在连续周期行波解，这类似于交通实测中堆集的形 成， 他证明系统通过Hopf分岔可形成时走时停交通。
• 当密度>临界密度时交通流不稳定，但若扰动足够大， 则非线性不稳定的堆集就会出现在线性稳定性区域；如 果扰动较小，则在这个区域的堆集就不会出现，这个过 程是亚稳态区域不同亚稳态之间的相变。粘性模型成功 地解释“幽灵”阻塞现象。
.
SG模型
.
SG模型特点
• 姜模型可以很好地再现幽灵塞车、局部聚集、 走走停停等一系列非均衡流特性，但该模型很 容易出现撞车现象、不能再现小扰动传播速度 与密度之间的内在联系
• Zhang模型（二）和薛模型尽管可以再现小扰 动传播速度与密度之间的内在联系，但不能再 现走走停停现象。 多车道高阶模型 • 多车种LWR模型 • 多车种高阶模型 .
多车道LWR模型
.
多车道LWR模型
• 密度差模型 • Laval-Daganzo模型
• Traffic Science 1970-1989: The Young Adult Years
• Traffic Science 1990-2009: The Prime Years
.
现代交通流研究的分类
• 传统交通流研究和现代交通流研究
• 微观交通流研究和宏观交通流研究
• 高速公路交通流研究和城市道路交通流研究
.
吴正模型、冯苏苇模型
.
粘性模型（ Kühne 模型和K-K模型）
.
粘性模型的特点
• 粘性项可顺滑Payne模型所包含的不连续性。 Kühne研 究粘性模型波动解时发现其具有与开放边界水槽中水波 相似的性质，Payne模型的波动周期解不连续，粘性模 型存在连续周期行波解，这类似于交通实测中堆集的形 成， 他证明系统通过Hopf分岔可形成时走时停交通。
• 当密度>临界密度时交通流不稳定，但若扰动足够大， 则非线性不稳定的堆集就会出现在线性稳定性区域；如 果扰动较小，则在这个区域的堆集就不会出现，这个过 程是亚稳态区域不同亚稳态之间的相变。粘性模型成功 地解释“幽灵”阻塞现象。
.
SG模型
.
SG模型特点
• 姜模型可以很好地再现幽灵塞车、局部聚集、 走走停停等一系列非均衡流特性，但该模型很 容易出现撞车现象、不能再现小扰动传播速度 与密度之间的内在联系
• Zhang模型（二）和薛模型尽管可以再现小扰 动传播速度与密度之间的内在联系，但不能再 现走走停停现象。 多车道高阶模型 • 多车种LWR模型 • 多车种高阶模型 .
多车道LWR模型
.
多车道LWR模型
• 密度差模型 • Laval-Daganzo模型
• Traffic Science 1970-1989: The Young Adult Years
• Traffic Science 1990-2009: The Prime Years
.
现代交通流研究的分类
• 传统交通流研究和现代交通流研究
• 微观交通流研究和宏观交通流研究
• 高速公路交通流研究和城市道路交通流研究
交通流理论课件11二
速度
表示交通实体在道路上的运动 快慢。
密度
表示单位长度内道路上的交通 实体数量。
交通流的形成与发展
形成原因
交通需求和供给之间的不平衡， 导致车辆和行人在道路上聚集， 形成交通流。
发展过程
交通流的形成是一个动态过程， 受到道路状况、交通信号、交通 管理等多种因素的影响。
交通流理论的应用场景
道路规划
通过分析交通流数据，可以合 理规划道路网络布局和建设规
模。
交通管理
通过监测和分析交通流数据， 可以制定有效的交通管理措施 ，提高道路通行效率。
城市规划
交通流理论可以为城市规划提 供依据，优化城市功能分区和 空间布局。
物流运输
通过分析交通流数据，可以优 化物流运输路线和运输方式，
降低运输成本。
02
交通流的基本特性
流量与速度
01
流量
指单位时间内通过道路某一断面的车辆数，常用q表示， 单位为辆/h。
02
速度
指车辆在行驶过程中某一瞬间的位置变化速率，常用v表 示，单位为m/s。
03
关系
在交通流中，流量和速度是相互关联的。一般来说，流量 越大，速度越小；反之，流量越小，速度越大。这种关系 可以用函数q=f(v)表示。
密度与车流密度
密度
指单位长度内道路上车辆的数量，常用k表示，单位为辆/km。
车流密度
指单位长度内道路上车辆的密集程度，常用ρ表示，单位为辆/km·m。
关系
密度和车流密度是两个不同的概念，但它们之间有一定的联系。一般来说，密度越大，车流 密度也越大；反之，密度越小，车流密度也越小。这种关系可以用函数k=f(ρ)表示。
交叉口交通流。
宏观交通流模型课件
THANKS
特点
宏观交通流模型具有描述交通流 的整体特性、考虑交通网络上不 同区域的差异、基于实际数据建 立模型等优点。
模型发展历程
01
02
03
奠基阶段
20世纪50年代， Wardrop提出了第一代宏 观交通流模型，奠定了宏 观交通流模型的基础。
发展阶段
20世纪70年代，第二代宏 观交通流模型出现，引入 了交通流的基本特性，如 流量、速度、占有率等。
交通流模型建立方法
理论建模
基于交通流的基本原理和数学理论，建立交通流 模型。
实证建模
通过对实际交通数据进行采集和分析，建立反映 实际交通状况的模型。
混合建模
将理论建模和实证建模相结合，建立更加精确和 实用的交通流模型。
03 常见宏观交通流模型介绍
基于流量守恒的模型
连续流模型
该模型假设交通流是连续的，并且每个车辆的速度和加速度 都可以连续变化。它通常用于描述高速公路上的交通流。
交通流分类
根据交通工具的不同，交通流可分为 汽车流、行人流、自行车流等。
交通流参数与特性
01
02
03
04
交通流量
指单位时间内通过道路某一断Байду номын сангаас面的交通量，单位为辆/小时
。
交通流速度
指交通流中车辆的平均速度， 单位为米/秒。
交通流密度
指单位长度内道路上的车辆数 ，单位为辆/公里。
交通流特性
包括交通流的稳定性、波动性 、随机性等。
基于流量分布的模型
概率密度函数模型
该模型假设每个车辆的速度和加速度 都符合一定的概率密度函数，并且车 辆之间的相互作用是随机的。它通常 用于描述高速公路上的交通流。
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1935年，Greenshields提出
u
u
f
(1
k kj
)
式中：
uf—自由流车速， kj—阻塞密度
若每车7m，
则kj=1000/7=143(veh/km)
Ch2 交通流特性
9
2. 格林伯（Greenberg）模型
此模型和交通流拥挤的数据相符，适用于较大密 度的交通条件。当交通密度较小时，模型不适用。
一、调查位置对数据性质的影响
由于出口道有流量驶
出，因此，qC≤qB；
不会发生交通拥挤， 该位置可以获得不拥 挤时的交通数据。 可见，调查位置对数 据的影响不容忽视。
q1
Ch2 交通流特性
q2
7
京石高速公路北京段观测点测出的一条车道上的数据。可见： 在流量的很大范围内，速度下降很小。在0~1000辆/h时，速 度仅下降了4km/h。流量在大于1300辆/h后，速度下降加剧。 当流量较小时，数据点十分分散，这是因为此时车辆行驶自 由度大，司机可自由选择其车速，以其期望车速行驶。在这 种情况下，车辆的机动性能的差异就显现出来，表现出车辆 速度离散性较大。另外，当流量接近车道的通行能力时，交 通流变得不再稳定，数据离散性进一步加大。
um—u 对 u应m 最ln(大kk交j ) 通量
的速度,最佳速度
Ch2 交通流特性
10
3. 安德伍德（Underwood）模型
适用于较小密度的交通条件
k
u u f e km
半对数坐标
Ch2 交通流特性
11
4. 伊迪模型
伊迪提出将Greenberg模型和 Underwood模型组合，其中 Underwood模型取较小密度的部 分， Greenberg模型取较大密 度的部分。
速度 (km/h)
90.0 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0
0.0 0
北－南 南－北
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
流量(辆/h)
Ch2 交通流特性
8
§2 速度一密度模型 1. 格林希尔治（Greenshields）线性模型
（1）曲线表示单向两车道的速度—流量关系，并非 高速公路观测数据；
（2）模型将观测数据组相互交叠和分类，每100辆 车作为一组，隔10辆车就开始新一组的纪录，因 此相邻两组有90%的交叠；
（3）该模型所做的交通调查是在假期进行的。
Ch2 交通流特性
21
2. 其他模型及曲线
Ch2 交通流特性
重点：交通流参数：流量、速度和密集度
难点：各类交通流基本参数的关系模型
Ch2 交通流特性
3
§1 调查地点对数据性质的影响
交通流模型
调查数据的回归分析 ——直接使用调查数据
理论推导 ——在确定模型结构的基
础上，进行参数标定和检验
Ch2 交通流特性
4
§1 调查地点对数据性质的影响
一、调查位置对数据性质的影响
ku
f
(1
k kj
)
u
f
k
ufk kj
2
令： dq 0 dk
km
kj 2
umΒιβλιοθήκη uf 2qm
ufkj 4
umk j 2
曲线上任意点的矢径的斜率表示该区 段上的区间平均速度，切线的斜率表 示流量微小变化的速度分布。
Ch2 交通流特性
13
2.对数模型
1)适用于较大密度的模型
格林伯（Greenberg）速度-密度模型
非拥挤 拥挤
出现间歇流，
qA=qB-q1
A位置可以观测到拥挤时的交 通状况，但不适合作通行能力 研究；
q1
Ch2 交通流特性
q2
5
§1 调查地点对数据性质的影响
一、调查位置对数据性质的影响
观测到非拥 挤的交通流， 或接近通行能 力的交通流， 适合作通行 能力研究；
q1
Ch2 交通流特性
q2
6
§1 调查地点对数据性质的影响
安德伍德（Underwood）模型
k
q ku f e km
显然：当 k=km时，q=qm
qm kmu f / e kmum
um u f / e
Ch2 交通流特性
15
3. 不连续曲线模型
由大密度交通和小密度交通两种不同的u-k模型，导出 两种q-k曲线。
两条曲线不连续，常出现在瓶颈路段。实测的流量密度 关系是间断的，出现“反λ” ，两个分支分别用来定 义自由流和拥挤流。
第三章
交通流模型
Ch2 交通流特性
1
本章主要内容
§1 调查地点对数据性质的重要影响 §2 速度一密度模型 §3 流量一密度模型 §4 速度一流量模型 §5 三维模型 §6 突变理论模型 §7 排队理论模型
Ch2 交通流特性
2
教学目的：掌握交通调查的原理和方法，掌握常 用交通流参数（速度、密度、流量）的物理意义、 相互关系及其适用条件。
当绘制标准化速度对标准化密 度的关系曲线时(所谓标准化， 或归一化，就是观测值与最佳 值或最大值之比)，这两个模型 曲线在密度的中部范围相交。
k /kj
Ch2 交通流特性
12
§3 流量一密度模型
1. 抛物线形的流量—密度模型
格林希尔治（Greenshields）速度-密度模型
q ku
q ku kum ln(k j / k)
1441veh/h（通行能力）
令： dq 0 dk
km k j / e
um um qm umk j / e
kj =228veh/mile≈142veh/km um=17.2mile/h≈27.7km/h
Ch2 交通流特性
14
2) 适用于较小密度的模型
分析：突变理论
Greenberg模型,
kj =250veh/mile
≈156veh/km
um=14.5mile/h
≈23.2km/h
Ch2 交通流特性
16
4. 流量-占有率曲线 根据流量和占有率两个参数确定拥挤的发生。
回滞现象
Ch2 交通流特性
17
交通流在从拥挤状态回到非拥挤状态时，不会再 经历流量等于通行能力的状态，即流量曲线存在 跃变。
Ch2 交通流特性
18
SUCCESS
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2019/8/3
§4 速度-流量模型 1. 格林希尔治（Greenshields）抛物线模型
在速度—密度的线性模型基础上得到的。
u2 q k j (u u f )
式中：uf—自由流车速， kj—阻塞密度
Ch2 交通流特性
20
存在的问题：
u
u
f
(1
k kj
)
式中：
uf—自由流车速， kj—阻塞密度
若每车7m，
则kj=1000/7=143(veh/km)
Ch2 交通流特性
9
2. 格林伯（Greenberg）模型
此模型和交通流拥挤的数据相符，适用于较大密 度的交通条件。当交通密度较小时，模型不适用。
一、调查位置对数据性质的影响
由于出口道有流量驶
出，因此，qC≤qB；
不会发生交通拥挤， 该位置可以获得不拥 挤时的交通数据。 可见，调查位置对数 据的影响不容忽视。
q1
Ch2 交通流特性
q2
7
京石高速公路北京段观测点测出的一条车道上的数据。可见： 在流量的很大范围内，速度下降很小。在0~1000辆/h时，速 度仅下降了4km/h。流量在大于1300辆/h后，速度下降加剧。 当流量较小时，数据点十分分散，这是因为此时车辆行驶自 由度大，司机可自由选择其车速，以其期望车速行驶。在这 种情况下，车辆的机动性能的差异就显现出来，表现出车辆 速度离散性较大。另外，当流量接近车道的通行能力时，交 通流变得不再稳定，数据离散性进一步加大。
um—u 对 u应m 最ln(大kk交j ) 通量
的速度,最佳速度
Ch2 交通流特性
10
3. 安德伍德（Underwood）模型
适用于较小密度的交通条件
k
u u f e km
半对数坐标
Ch2 交通流特性
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4. 伊迪模型
伊迪提出将Greenberg模型和 Underwood模型组合，其中 Underwood模型取较小密度的部 分， Greenberg模型取较大密 度的部分。
速度 (km/h)
90.0 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0
0.0 0
北－南 南－北
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
流量(辆/h)
Ch2 交通流特性
8
§2 速度一密度模型 1. 格林希尔治（Greenshields）线性模型
（1）曲线表示单向两车道的速度—流量关系，并非 高速公路观测数据；
（2）模型将观测数据组相互交叠和分类，每100辆 车作为一组，隔10辆车就开始新一组的纪录，因 此相邻两组有90%的交叠；
（3）该模型所做的交通调查是在假期进行的。
Ch2 交通流特性
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2. 其他模型及曲线
Ch2 交通流特性
重点：交通流参数：流量、速度和密集度
难点：各类交通流基本参数的关系模型
Ch2 交通流特性
3
§1 调查地点对数据性质的影响
交通流模型
调查数据的回归分析 ——直接使用调查数据
理论推导 ——在确定模型结构的基
础上，进行参数标定和检验
Ch2 交通流特性
4
§1 调查地点对数据性质的影响
一、调查位置对数据性质的影响
ku
f
(1
k kj
)
u
f
k
ufk kj
2
令： dq 0 dk
km
kj 2
umΒιβλιοθήκη uf 2qm
ufkj 4
umk j 2
曲线上任意点的矢径的斜率表示该区 段上的区间平均速度，切线的斜率表 示流量微小变化的速度分布。
Ch2 交通流特性
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2.对数模型
1)适用于较大密度的模型
格林伯（Greenberg）速度-密度模型
非拥挤 拥挤
出现间歇流，
qA=qB-q1
A位置可以观测到拥挤时的交 通状况，但不适合作通行能力 研究；
q1
Ch2 交通流特性
q2
5
§1 调查地点对数据性质的影响
一、调查位置对数据性质的影响
观测到非拥 挤的交通流， 或接近通行能 力的交通流， 适合作通行 能力研究；
q1
Ch2 交通流特性
q2
6
§1 调查地点对数据性质的影响
安德伍德（Underwood）模型
k
q ku f e km
显然：当 k=km时，q=qm
qm kmu f / e kmum
um u f / e
Ch2 交通流特性
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3. 不连续曲线模型
由大密度交通和小密度交通两种不同的u-k模型，导出 两种q-k曲线。
两条曲线不连续，常出现在瓶颈路段。实测的流量密度 关系是间断的，出现“反λ” ，两个分支分别用来定 义自由流和拥挤流。
第三章
交通流模型
Ch2 交通流特性
1
本章主要内容
§1 调查地点对数据性质的重要影响 §2 速度一密度模型 §3 流量一密度模型 §4 速度一流量模型 §5 三维模型 §6 突变理论模型 §7 排队理论模型
Ch2 交通流特性
2
教学目的：掌握交通调查的原理和方法，掌握常 用交通流参数（速度、密度、流量）的物理意义、 相互关系及其适用条件。
当绘制标准化速度对标准化密 度的关系曲线时(所谓标准化， 或归一化，就是观测值与最佳 值或最大值之比)，这两个模型 曲线在密度的中部范围相交。
k /kj
Ch2 交通流特性
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§3 流量一密度模型
1. 抛物线形的流量—密度模型
格林希尔治（Greenshields）速度-密度模型
q ku
q ku kum ln(k j / k)
1441veh/h（通行能力）
令： dq 0 dk
km k j / e
um um qm umk j / e
kj =228veh/mile≈142veh/km um=17.2mile/h≈27.7km/h
Ch2 交通流特性
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2) 适用于较小密度的模型
分析：突变理论
Greenberg模型,
kj =250veh/mile
≈156veh/km
um=14.5mile/h
≈23.2km/h
Ch2 交通流特性
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4. 流量-占有率曲线 根据流量和占有率两个参数确定拥挤的发生。
回滞现象
Ch2 交通流特性
17
交通流在从拥挤状态回到非拥挤状态时，不会再 经历流量等于通行能力的状态，即流量曲线存在 跃变。
Ch2 交通流特性
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SUCCESS
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2019/8/3
§4 速度-流量模型 1. 格林希尔治（Greenshields）抛物线模型
在速度—密度的线性模型基础上得到的。
u2 q k j (u u f )
式中：uf—自由流车速， kj—阻塞密度
Ch2 交通流特性
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存在的问题：