第3章交通流特性

dQ dK
=0
，则有：
∴
Kj 2K = Vf (1)=0 K m = dK Kj 2 2 K j Kj K jVf 2 Q m =Vf [ ]= 2 Kj 4 dQ
Vf Vf K j Vf K Vm = Vf = 另外，由于 V=Vf Kj Kj 2 2
由坐标原点到Q～K曲线上某一点之间联线的斜率，表示该点 （实质为某一交通运行状态）所对应的车速，原点处的斜率即为 畅行速度Vf。
• 用O计算D的实例（P145/129）：
– Consider a case in which a detector records an occupancy of 0.200 for a 15-minute analysis period. If the average length of a vehicle is 28 ft, and the detector is 3 ft long, what is the density?
– 占有率分为时间占有率（Ot）与空间占有率（ Os） – Ot＝车辆检测器的占用时间/总观测时间 – 检测器的占用时间是车辆的前保险杠激活检测 器的上游边界开始，直到车辆的后保险杠离开 检测器的下游的边界为止 – 在检测器接通期间，车辆驶过的距离为： Lv+Ld，这一距离被认为是车辆的有效长度。 – Os=N（Lv+Ld）/L=D(Lv+Ld)/5280，其中N为 检测时间内通过车辆数，D为交通流密度，单 位vel/mi。 – 如果认为时间占有率等于空间占有率，即可推 出式（5－7）
3.2.3 密度与占有率
• 密度：
– 定义：单位长度道路或车道上，某一瞬间所存 在的车辆数 – 用D表示，单位是veh/mi或 veh/mi/ln ( veh/km 或 veh/km/ln ) – 密度是在一段道路上测得的瞬时值 – 不容易直接测量，经常用速度和交通量来间接 计算 –但密度是三个参数中最重要的一个，因为它可 以最直接地反映交通需求
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MADT分析实例
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MADT分析实例
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WADT分析实例
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• 二、小时交通量
– 单位：veh/h – 几个重要的小时交通量：
• 高峰小时交通量（PHV） • 第30位小时交通量 • 有方向的设计小时交通量（DDHV）
• 1.高峰小时交通量（PHV）
– 一天中交通量最大的一小时内的交通量； – 最受关注的交通量，是道路设计与管理的参考 值； – 通常是带方向性的。
也是所有车辆地点速度的算术平均值
2.区间平均车速（SMS）
行驶于道路某一长度内的全部车辆的车速分布的平均值。 可以用区间距离/平均行程时间求得。
所有车辆行程速度的调和平均值
• TMS与SMS之间的区别： – TMS是点测量值，SMS是区间测量值
– SMS通常比TMS小，因为低速车在区间内占据 空间的时间长。
3.2.2 速度与行程时间
• 速度：
– 描述交通流状态的第二个宏观参数 – 单位时间内通过的距离 – 用S表示, 单位是mi/h或ft/s（km/h或m/s）
• 行程时间：
– 通过某一路段所使用的时间 – 包括停车时间 – 用t表示，单位是h或s
• S与t的关系——成反比：
• 几种特征速度：
–地点速度
v：流率 S：区间平均速度 D：密度
• 速度与密度是区间测量值，流率是点测量 值 • 速度与密度产生流率
• 用速度与流率计算密度的实例（P146/130 ）：
– Consider a freeway lane with a measured space mean speed of 60 mi/h and a flow rate of 1,000 veh/h/ln. The density could be estimated from Equation 5-11 as:
3.2.1 交通量（volume)和流率 (rate of flow)
• 交通量：在选定时间段内，通过道路某一地点、 某一断面或某一条车道的交通实体数。
• 按交通类型分，可分为机动车交通量、非机动车交 通量和行人交通量,一般不加说明则指机动车交通 量。
• 单位：veh/h,或veh/d,或veh/h/ln
• 流率：把不足一小时的时间段内，通过道 路某一地点、某一断面或某一条车道的交 通实体数经过等效转换得到的单位小时的 交通实体数。
• 单位：veh/h
• 交通量的不同表达方式：
一、日交通量 二、小时交通量
三、不足一小时的交通量
• 一、日交通量
– 比较大的时段内的交通量； – 用来分析交通量在长时间段内的变化趋势； – 在交通规划中常用； – 单位：veh/d； – 一般不分方向与车道； – 常用的几种日交通量：
• 三参数之间的关系曲线1
• 三参数之间的关系曲线（P147/131）
• 几个特征点
–临界密度 –阻塞密度 –临界速度 –通行能力 –自由流速度
• 三个关系中，速度－密度关系是基本关系 • 最简单的模型：Greenshields 模型（速度 与密度是线性关系）
Greenshields模型推导：
某公路需要进行拓宽改建。经调查预测 得该公路在规划年的年平均日交通量为 50000辆小汽车/日，设计小时交通量系数 K=0.15，方向不均匀系数D=0.55。取一条 车道的设计通行能力为1500辆小汽车/h。 计算该公路应修几车道。
• 用DDHV进行交通规划的实例2（ P140/124）
• 三、不足一小时的交通量和流率
– 一条车道中前后两辆车驶过某一点的时间间隔 – 一般考察平均车头时距，用ha表示，单位是s
• da、ha与宏观参数的关系：
• 微观参数的用途：
– 短时间内测量大量的参数值（A traffic stream with a volume of 1,000 vehs over a 15minute time period results in a single value of rate of flow, space mean speed, and density when observed. There would be, however, 1,000 headway and spacing measurements, assuming that all vehicle pairs were observed.） – 用来单独分析不同类型的车辆
由V～K关系可知，
K=K j -
Kj Vf
V
代入Q=K·V中，则
其曲线为：
Q=V K j -
Kj Vf
V2
• 用Greenshields 模型分析交通流的实例1（ P148/132）：
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• 用Greenshields模型分析交通流的实例2：
– 已知某公路上自由流速度为80km/h，阻塞密度 为110veh/km。试用Greenshields模型求： （1）在该路段上期望得到的最大流量； （2）达到最大流量时所对应的车速。
• 计算TMS与SMS的实例1：
• 计算TMS与SMS的实例2： –有三辆汽车，分别以20km/h,40km/h和 60km/h的速度，通过长度为10km的路段， 求时间平均速度与区间平均速度。
• 3.2 交通流参数
– 3.2.1 交通量和流率 – 3.2.2 速度与行程时间 – 3.2.3 密度与占有率 – 3.2.4 车头时距与车头间距
3.4 间断流特性
间断流是指有外部固定因素影响的周期性中断 交通流。主要指信号交ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ口的交通流。 信号交叉口的交通流特性常用饱和车头时距、 饱和流率和损失时间来描述。 稳定行驶的连续流的车头时距称为饱和车头时 距（ht），则饱和流率S为： 3600 (辆/h·车道) S
ht
信号交叉口处的车辆不可能以饱和流率通过， 它有红灯时的停车时间和红灯变绿灯的启动损失时 间及清尾时间，因此S是个假想值（理想值）。
用可逆车道来解决早晚高峰方向性问题
• 2.有方向性的设计小时交通量 • （directional design hour volume， DDHV）
• 3.第30位小时交通量
选择第30位小时交通量做为设计标准的 原因：
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K值、D值通常可用经验值：
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• 用DDHV进行交通规划的实例1：
第3章 交通流特性
3.1 概述
• 交通流定义：在道路上通行的人流和 车流的统称。 • 一般的交通流主要指车流。 • 交通流分类：
–连续流VS间断流 –自由流VS强制流 –稳定流VS不稳定流
• 有关连续流与间断流的几点说明：
–严格地说，连续流与间断流是用来区别不同 交通设施的，与交通流的状态无关； –完全连续的交通流设施主要是高速公路； –某些公路的某些路段也可以认为是连续流设 施； –间断流设施是有固定的外部中断因素的交通 设施；
• 3.2 交通流参数
– 3.2.1 交通量和流率 – 3.2.2 速度与行程时间 – 3.2.3 密度与占有率 – 3.2.4 车头时距与车头间距
3.2.4 车头时距与车头间距
• 车头间距
– 一条车道中前后两辆车的车头间距离 – 一般考察平均车头间距，用da表示, 单位是 ft(m)
• 车头时距
V=b-aK
当V=0， K=Kj ；
则：
V Vf
当K=0， V=Vf=b
Vf Kj K V f (1 K ) Kj
其中：Kj为阻塞密度，Vf为畅行速度。
由Q=K·V和
说明Q～K呈二次函数（抛物线）关系，其图 形为：
K K2 V=Vf (1) Q= Vf (K) Kj Kj
对上式进行求导，并令
• 常用特征密度 –临界密度