交通工程学第4章道路交通流理论

2）流量与密度关系
➢ 根据格林希尔茨公式及三参数 的基本关系式可得：
Q
KV
f (1
K) Kj
V f(K
K2 )
Kj
上式对Q 求导，并令：
dQ dK
Vf
2V f Kj
K
0
可求出当：
K K j 时， Q 最大。 2
Q max
V fK j 4
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(续)
2）流量与速度关系 ➢ 根据格林希尔茨公式及三参数 的基本关系式可得：
2、间断流设施：指那些由于外部设备而导致交通流周期性中断的设 置。
➢ (Interrupted-flow facilities are those having external devices that periodically interrupt traffic flow.)
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4.1 交通流特性
➢ 图4-10显示了一列车队通过信号交叉口的情形，当信号变为绿灯时， 车队开始进入交叉口。如果从车队进入交叉口的停车线时开始记录 车头间距，就会发现一个有趣的现象，即第一个车头间距相对较长， 第二个车头间距比第一个车头间距略短，第三个又比第二个更小一 点，如此类推。最后（一般在第四与第六个之间），进入交叉口的 车辆的车头间距大小一致。
三、重点与难点
交通流的统计分布理论、排队论和交通波理论及
实际应用。
2
第四章 交通特性
4.1 交通流特性
本
4.2 概率统计模型
章
主 要
4.3排队论模型
内
容
4.4 跟驰模型
4.5 流体模拟理论
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第四章 交通特性
交通流理论：研究交通流随时间和空间 变化规律的模型和方法体系。
控制理论、人工智能
交通流理论的应用
交通量、速度和密度之间相互关系
1）速度与密度关系
➢ （1）线性模型——格林希尔茨 （ Green shields ）模型
➢ 1933年，格林希尔茨（ Green shields ）提出了速度—密度线性关 系模型，且模型与实测数据有良好 的吻合性。
V
Vf
连续流设施
间断流设施
无外部因素导致周期性中断。 高速公路、限制出入的一般公路路
段。
由于外部设备导致交通流周期性中断。 一般道路交叉口。
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(Characteristics of Uninterrupted Flow)
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(Characteristics of Uninterrupted Flow)
➢ 极大流量Qm —Q-V曲线上的峰值； ➢ 临界速度Vm —即流量达到极大时的速度； ➢ 最佳密度km —即流量达到极大时的密度； ➢ 阻塞密度Kj —车流密集到所有车辆基本上无法移动时的密度； ➢ 畅行速度Vf —车流密度趋于零,车辆可以畅行元阻时的平均速度。
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(续)
2）瓶颈处的交通流 ➢ 如图4-7所示，当进入某路段上游端的车辆数超过下游端道路通行能 力时，在连续交通流中就会出现交通拥挤。
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(续)
图4-8为车辆到达和离开瓶颈的累计车辆数曲线。
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(续)
2、连续交通流的拥挤分析
3）交通密度分析
对于由几个现场 观察不能判断的瓶颈 相互作用所形成的交 通模式的交通拥挤分 析，可通过图4-9所 示的密度等值线图来 研究。
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4.1 交通流特性
三、间断流特征(Characteristics of Interrupted Flow)
1、信号间断处的车流 (Flow at a Signalized Interruption)
第四章 道路交通流理论
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第四章 交通特性
■ 内容介绍
一、主要内容
4.1 交通流特性 4.2 概率统计模型 4.3 排队论模型 4.4 跟驰模型 4.5 流体模拟理论
二、基本要求
掌握连续流与间断流的特征分析、离散型概率统 计分布模型和连续型概率统计分布模型、排队论 模型、跟车模型以及车流波模型等经典交通流理 论模型。
(1
K Kj
)
K=0 → V=Vf K=Kj → V=0 K=Km → V=Vm
Q → Qmax
图4–3的三个特殊点A、C、E，其中C点的速度为Vm，
密度为Km，即Qm=Vm·Km等于矩形面积。
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(续)
➢ （2）对数模型——格林柏（Greenberg）模型
➢ 1959年，格林柏（Greenberg）提出了用于密度很大时的对数 模型。
计算机技术
交通规划 交通控制 交通工程设施设计
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4.1 交通流特性
交通流定性和定量的特征称为交通流特性。它可用交通流 量、速度和交通密度三个基本参数来描述。
一、交通设施种类(Types of Facilities)
1、连续流设施：指在该设施下无外部因素而导致交通流周期性中断 的设施。
➢ (Uninterrupted-flow facilities are those on which no external factors cause periodic interruption to the traffic stream.)
V
Vm
ln(Kj K
)
格林柏模型 的适用范围
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(续)
➢ （3）指数模型——安德伍德（Underwood）模型
➢ 1961年安德伍德（Underwood）提出了用于密度很小时的指数 模型。
K
V Vf e Km
安德伍德 模型的适 用范围
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(续)
Q KjV(1VVf )
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(续)
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(续)
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4.1 交通流特性
二、连续流特征(续)
2、连续交通流的拥挤分析
1）交通拥挤的类型 ➢ ①周期性的拥挤：在同一地点和同一时间重复出现的交通拥挤。 ➢ ②非周期性的拥挤：由某种偶然事件造成的交通拥挤。
1、总体特征(General Characteristics)
➢ 表征交通流特性的三个基本参数是交通量Q (Volume or rate of flow)、
行车速度Vs (Speed)、车流密度K (Density)。
➢ 基本关系：
Q KV
➢ 三参数之间的关系式可用三维空间图和二维平面图来表示，如图41和图4-2所示。图中反映交通流特性的主要特征变量：