第3章交通流特性.

1第三章交通流特性第一节交通流要素第二节通行能力分析第三节排队和延误分析第四节服务水平分析2第三章交通流特性载运工具在交通运输网内运行时，可类比于气体或液体分子在介质内的流动，称作交通流。Thereisananalogybetweenthewaywatermovesinwavesandthewayvehicleoperatesinthehighway.Acontinuousmovementorcirculationofvehiclesiscalledtrafficflow.3第三章交通流特性交通流处于稳态流动状态，这时的交通流特性，通常可用三个主要指标来表征：速度(Speed)、交通量(volume)和交通密度(density)（常称之为交通流三要素）。交通流处于非稳态流状态，其特性可用排队长度(queuelength)和等待时间(waitingtime)来表征。而排队和等待时间的长短，反映了该交通运输设施的服务水平(servicelevel)。4第三章交通流特性在规划、设计和管理交通运输系统及其工程设施时，必须知道载运工具在交通运输网内的流动特性：通过它来了解和评价交通运输系统或网的性能（效率和服务水平）；依据它来确定各项工程设施所需的通行能力(capacity)或规模。5第一节交通流要素一、速度二、交通量三、交通密度四、交通量-速度-交通密度的关系6一、速度Speed---definedasarateofmotion,indistanceperunitoftime.7一、速度Spotspeed(地点速度)Spotspeedistheinstantaneousspeed(瞬时速度)ofavehicleataspecifiedlocation.Spotspeedcanbeusedtodesignthegeometryofroadlikehorizontalandverticalcurves,superelevationetc.Locationandsizeofsigns,designofsignals,safespeed,andspeedzonedetermination,requirethespotspeeddata.Accidentanalysis,roadmaintenance,andcongestionarethemodernfieldsoftrafficengineer,whichusesspotspeeddataasthebasicinput.8一、速度Spotspeedcanbemeasuredusingpressurecontacttubes,radarspeedometerorbytimelapsephotographicmethods.Runningspeed(行驶速度)Runningspeedistheaveragespeedmaintainedoveraparticularcoursewhilethevehicleismoving.Delaysarenotconsideredincalculatingtherunningspeed.9一、速度Travelspeed(旅行速度)Travelspeedistheeffectivespeedofthevehicleonatravelbetweentwopointsandisthedistancebetweenthetwopointsdividedbythetotaltimetakenforthevehicletocompletethejourneyincludinganystoppedtime.Travelspeed=distance/traveltimeRunningspeed=distance/runningtimeRunningtime=traveltime-stoppeddelays10一、速度Timemeanspeed(时间平均速度)Timemeanspeedisdefinedastheaveragespeedofallthevehiclespassingapointonahighwayoversomespecifiedtimeperiod.Spacemeanspeed(空间平均速度)Spacemeanspeedisdefinedastheaveragespeedofallthevehiclesoccupyingagivensectionofahighwayoversomespecifiedtimeperiod.TMSisapointmeasure,whileSMSisameasurerelatingtoalengthofhighwayorlane.WehaveTMS≥SMS.11一、速度平均速度：Standarddeviation（标准差）---ameasureofhowfardataspreadsaroundthemeanvalue,indicatingthedegreeofdispersionofthedata.miimiiiannvv11)()1(])([11122miimimiiaiinnvnv12二、交通量(Flow)Flow(q)orvolumeisdefinedasthenumberofvehiclesthatpassapointonahighwayoragivenlaneordirectionofahighwayduringaspecifictimeinterval.Thetheflowqexpressedinvehicles/hourisgivenby：q=n/TT——passingaparticularpointinonelaneinadefinedperiod（h，day，……）n——thenumberofvehicles13二、交通量(Flow)Timeheadway(车头时距)isdefinedasthetimedifferencebetweenanytwosuccessivevehicleswhentheycrossagivenpoint.14二、交通量(Flow)平均车头时距为：nTnhhaahq/115二、交通量16三、交通密度Densitykisdefinedasthenumberofvehicles(n)occupyingagivenlength(L)ofhighwayorlaneandisgenerallyexpressedasvehiclesperkm.k=n/LSpaceheadway(车头间距s)isdefinedasthedistancebetweencorrespondingpointsoftwosuccessivevehiclesatanygiventime.nLnssask/117三、交通密度Highdensitiesindicatethatindividualvehiclesareveryclosetoeachother,whilelowdensitiesimplygreatdistancesbetweenvehicles.Directmeasurementsofdensitycanbeobtainedthroughaerialphotography,whichisanexpensivemethod.Densityisanimportantmeasureofthequalityoftrafficflow.18四、交通量-速度-交通密度的关系TLv/kLqTn如果在交通流中各车辆的行驶速度相同，即：则在T时段或L长度内通过的车辆数n为：kvTkLq19四、交通量-速度-交通密度的关系iiivkq通常在交通流中各车辆的速度并不相同。将车辆按速度分组，对于每组速度的车辆有：则总的交通量为：asmiiimiiikvvkkkvkq11)/(式中：m——速度分组数——平均车速，即各组车速乘以该组车辆的密度占总密度的比例（权数）。asv20四、交通量-速度-交通密度的关系1.平均速度-交通密度关系图)(kvvafvv)0(0)(jkv式中：——交通密度为零时的速度，称作自由流速度(freeflowspeed)；——交通堵塞时的交通密度(jamdensity)。fvjk21四、交通量-速度-交通密度的关系对于道路交通，可用线性函数表示为：)1(jfakkvv22四、交通量-速度-交通密度的关系2.交通量-交通密度关系图)(kkvkvqaThepeakofthedensityflowcurveoccursatthetheoreticalmaximumflow(i.e.,capacity)ofthefacility.23四、交通量-速度-交通密度的关系3.平均速度-交通量关系图24四、交通量-速度-交通密度的关系1)自由流：速度高于最大交通量qm处的平均速度vm的交通流，此时车速可由车辆自己确定。2)强迫流：速度低于vm的交通流，交通流因事故等原因而受到约束，车辆被迫以小于vm的速度行驶，一旦约束撤除，车辆便会加速恢复到曲线的上半部。25第二节通行能力分析一、定义二、分析方法26一、定义1.通行能力是一定时段内通过线路某断面的最大车辆数。Capacityisdefinedasthemaximumrateofflowthatcanbeachievedonroadwayfacilitiesunderprevailingroadway,traffic,andcontrolconditions.27一、定义2.交通量与通行能力的区别：交通量反映的是交通流的实际车辆数，它是对交通运输的需求同所提供的交通运输设施条件之间相平衡的结果；而通行能力则表示在规定的运行条件下交通运输设施所能承担的交通流最大车辆数或容量。也即，一个是交通运输设备上实际发生的交通状况，另一个是该交通运输设施潜在的最大可能的能力。28一、定义HighwaycapacityisdefinedbytheHighwayCapacityManualasthemaximumhourlyrateatwhichpersonsorvehiclescanbereasonablyexpectedtotraverseapointorauniformsegmentofalaneorroadwayduringagiventimeperiodunderprevailingroadway,trafficandcontrolconditions.29一、定义Thehighwaycapacitydependsoncertainconditionsaslistedbelow:Trafficconditions:Itreferstothetrafficcompositionintheroadsuchasthemixofcars,trucks,busesetcinthestream.Italsoincludepeakingcharacteristics,proportionsofturningmovementsatintersectionsandthelike.Roadwaycharacteristics:Thispointsouttothegeometriccharacteristicsoftheroad.Theseincludelanewidth,shoulderwidth,laneconfiguration,horizontalalignmentandverticalalignment.Controlconditions:Thisprimarilyappliestosurfacefacilitiesandoftenrefertothesignalsatintersectionsetc.30一、定义3.分析和估算设施通行能力的用途：①评价现有设施满足交通运输需求的程度，以判别是否需要进行改善，并评价各项改善措施的改善效果