02-交通特性分析

交通工程(TrafficEngineering)授课人：王智超土木工程与力学学院2020/11/7交通工程第二章交通特性分析2020/11/7交通工程目录(contents)§2-1道路交通三要素特性§2-2交通量的基本特性§2-3行车速度特性§2-4交通流的基本特性及其相互关系--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2020/11/7交通工程§2-1道路交通三要素特性人、车、路的交通特性。驾驶人员机动车道路环境用方向盘、制动器等进行控制（人）（车）计量仪表、振动等坡度、凹凸不平、各种交通管理标志等2020/11/7交通工程2-1-1驾驶员的交通特性迈克尔·舒马赫驾驶员是交通系统中最活跃的因素之一，是影响交通安全与效率的关键要素，主要通过视觉特性、反映特性与心理特性加以表现。2020/11/7交通工程图2.1驾驶控制系统示意图(≥0.4s)兴趣、情绪欲求等中枢神经环境感觉器官传入神经传出神经动作器官车辆身体条件（饮酒、疾病、疲劳等）驾驶员的信息处理过程车辆行驶感受器反应器反应输出记忆思考知觉判断意志决定车内环境车外环境信息输入(≥0.3s)2020/11/7交通工程1)视觉特性①视力(0.7以上,裸视≥0.4,无红绿色盲)④视野(分静视野和动视野,“隧洞视”)⑥色感衣物的颜色白黑乳白红灰绿能发现某种颜色的距离（m）82.542.876.667.866.367.6能确认是某种物体的距离（m）42.918.832.147.236.436.4能断定其移动方向的距离（m）19.09.613.224.017.017.8表2.1夜间驾驶员辨认距离②视力适应(分明适应和暗适应)③炫目(俗称晃眼,或耀眼)⑤视觉敏锐度和视差静视力；动视力；夜间视力2020/11/7交通工程车速（km/h）：看清标志的距离（m）6024080160动视力随着汽车速度的提高，明显下降炫目防治方法2020/11/7交通工程说明：在弯道前100m涂上V形标线，然后在弯道上再使V形标线的夹角逐渐加大，经直线，再涂上人字标线，行车时使驾驶员有道路变窄错觉，从而使其降低车速。实验表明：使用标线前，平均车速降低了6.4km/h，使用标线以后，平均车速降低了11.7km/h。车道上画v形线2020/11/7交通工程说明：从高等级公路驶入一般公路的交叉口前400m内，在环行交叉口的路面涂上由疏到密间隔不等的黄色横线，距环越近横线间隔越小，当驾驶员看到这些黄线后，首先产生警觉刺激随后降低车速，并适应路面标线的视觉变化情况，把车速降到合理水平。6m3m2020/11/7交通工程2)反应特性.驾驶员开始制动前最少需要0.4s知觉——反应时间，产生制动效果需0.3s时间，共计0.7s。反应时间的长短取决于驾驶员的素质、个性、年龄、对反应准备程度以及工作经验。某一月的事故次数平均制动反应时间（s）０～１次组０.５７２～３次组０.７０４～７次组０.７２８～９次组０.８６１０～１２次组０.８６１３～１７次组０.８９事故次数与反应时间长短的关系2020/11/7交通工程3)驾驶员的心理特点和个性特点.①动机；②素养；③注意力；④智力；⑤情绪；⑥成熟件；⑦知识性；⑧条件反应。生物节律的计算方法:1122332sin232sin282sin33YAXYAXYAX式中：Y1、Y2、Y3——分别是体力、情绪、智力的节律状态A1、A2、A3——分别是体力、情绪、智力的振幅X——当事人发生事故日期到出生日期的总天数:驾驶员处于体力循环低潮期、情绪高潮期和智力低潮期2020/11/7交通工程生物节律的变化如图所示:2020/11/7交通工程4)饮酒与驾驶捷克斯洛伐克的莫斯试验表明：当血液中酒精的浓度为0.03%-0.09%时，其事故的发生率比不饮酒者增加7倍，当酒精浓度为0.1%-0.14%是，事故率为不饮酒的32倍，当酒精浓度为0.15%时，事故率竟增加128倍。美国Loomis认为：当血中酒精浓度为0.03%时，驾驶能力就有低落；当为0.1%时，低落15%，为0.15%时，低落30%。日本学者研究：当酒精含量达到0.5mg/ml时，驾驶机能受到影响，辨色力降低，反应时间增加，错误反应增加46%.2020/11/7交通工程酒后开车产生事故的特点：向静止的物体冲撞；向停驻的车辆冲撞；夜间与对向车迎面撞击；因看错路引起的各种翻车；重大事故和恶性事故多，致死率高．珍惜生命2020/11/7交通工程2-1-2乘客交通特性乘客旅行的共同要求安全、迅速、舒适。出行目的理想出行时间不计较出行时间能容忍出行时间就业102545购物103035休憩103085表2.2不同出行目的出行容忍时间（min）2020/11/7交通工程2-1-3行人交通特性1)行人交通流特性：步行速度、步行速度与密度基本关系等；2)行人交通特征及其基本影响因素:①因素：年龄、性别、出行目的、文化素养、心境、街景、交通状况、生活区域等；②交通特征：行人速度(1.0～1.3m/s)、行人空间(0.9～2.5m2/人)、行人注意力。3)步行距离：可接受距离（一般越短越好）2020/11/7交通工程2-1-4车辆交通特性空气阻力滚动阻力地面驱动力坡度阻力Fk=f(Φ，G，Mk)地面驱动力车轮驱动力附着重量附着系数2020/11/7交通工程1)设计车辆尺寸。车辆的尺寸会影响到道路线形，交通结构物的净空，停车场等交通设施的设计。《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定的设计车辆外廓尺寸（单位：米）类型总长总宽总高前悬轴距后悬小客车61.820.83.81.4载重汽车122.541.56.54半挂车162.541.24+8.82机动车设计车辆外廓尺寸限界（城市道路设计规范CJJ37-1990）类型总长总宽总高前悬轴距后悬小客车51.81.61.02.71.3普通汽车122.54.01.56.54.0铰接车182.54.01.75.8+6.73.82020/11/7交通工程2)动力性能。（影响道路的几何设计与通行能力）包括以下三个评判指标：最高车速Vmax汽车在水平良好的水泥或泥青路面上所能达到的最高行驶速度(km/h)；加速时间t分为原地起步加速时间和超车加速时间(s)；最大爬坡度imax汽车满载时Ⅰ档在良好路面上的最大爬坡度。2020/11/7交通工程最快的车：福特SSCUltimateAero437km/h新宝马M5起动加速时间只需不到4.5秒爬坡性能好2020/11/7交通工程3)制动性能。制动距离公式：2254()vLi式中：——汽车制动开始时的速度(km／h)；——道路纵坡度(％)上坡为正，下坡为负；——轮胎与路面之间的附着系数。vi2020/11/7交通工程2-1-5道路交通特性1)路网密度。道路是供行人步行和车辆行驶的设施的总称。公路网的合理密度可用下式来计算：10niiQdAF①道路网密度、间距与不同等级道路的功能、要求相匹配；②道路网密度、间距与城市不同区域的性质、人口密度、就业密度相匹配。城市道路网密度、间距的选取应遵循以下两条原则：2020/11/7交通工程2)公路分级。①公路的技术等级。《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）根据交通量及其使用性质、任务，公路可分为五级。（高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路）②公路的行政等级。按其重要性和公路管理特点又可划分为：国家干线公路（简称国道，用G表示）、省级干线公路（简称省道，用S表示）、县级公路（简称县道，用X表示）、乡级公路（简称乡道），以及专用公路。③公路网的组成。我国公路网按行政体制由国道、省道、县道和乡道组成。其中，国道网方案于1964年开始编制，1981年由国家经委、国家计委和交通部颁发试行。该方案共有国家干线公路70余条，全长10.92万公里，布局分为三类。2020/11/7交通工程由首都向四周各省放射1xx，共12条，长2.35万公里。由南北走向的纵线组成2xx，共28条，长3.78万公里。由东西走向的横线组成3xx，共30条，长4.79万公里。★国道主干系统国道主干系统是国道网的一部分，由高速公路组成，是全国公路网的主骨架，也是全国综合运输大通道的组成部分。这个系统形成以后，车辆行驶速度可提高一倍，大城市间400~500km的公路运输可当日往返，800~1000km的可一天到达，这将标志着我国现代化公路运输网络的建成。国道主干线总体布局为“五纵七横”12条路线。2004年起提出“7918”34条路线。2020/11/7交通工程“五纵七横”（约3.5万公里）2020/11/7交通工程“7918”网（约8.5万公里）2020/11/7交通工程2020/11/7交通工程2020/11/7交通工程3)道路结构。道路结构基本部分是路基、路面、桥涵，另外还有边沟、挡墙、盲沟等附属部分。2020/11/7交通工程4)道路线形。（要求通畅、安全、美观）道路线形是指一条道路在平、纵、横三维空间中的几何形状，传统上分为平面线形、纵断面线形、横断面线形。2020/11/7交通工程5)道路网布局。（网络与文化、历史等有关系）棋盘式（方格式）典型的公路网布局有三角形、并列形、放射形、树叉形等；典型的城市道路网布局有棋盘形(方格形)、带形、放射形、放射环形。环形放射式2020/11/7交通工程§2-2交通量的基本特性2-2-1交通量的定义它是指在选定的时间段内，通过道路某一地点或某一断面的交通体的数量。（一般指双向）交通量Q通常取某一时间段内的平均值作为该时间段的代表交通量。niiQn11平均交通量式中：Qi—各规定时间段内的交通量（辆/单位时间）n—规定时间段的单位统计数。2020/11/7交通工程按平均值所取的时间段的单位不同分为：年平均日交通量；月平均日交通量；周平均日交通量；平均日交通量（AverageDayTraffic,ADT）年平均日交通量（AnnualAverageDayTraffic,AADT）36511AADT365iiQMADT一个月的日交通量之和本月的天数711WADT7iiQ月平均日交通量（MonthAverageDayTraffic,MADT）周平均日交通量（WeekAverageDayTraffic,WADT）2020/11/7交通工程2-2-2交通量的时间分布特性交通量的时间分布特性主要包括：月交通量变化、周交通量变化和小时交通量变化。通行能力交通量交通量时间分布早高峰晚高峰2020/11/7交通工程1)月交通量变化。一年内各月交通量的变化称为月变化。把AADT/MADT称为交通量的月变化系数（或称月不均衡系数），以K月表示：36511AADT11/MADT365kiiiiKQQk月年平均日交通量月平均日交通量020406080100120140123456789101112AADT(%)月交通量变化图1月6月12月0.80.91.001.1北京宣武门大街107国道长沙回龙铺站2月4月11月2020/11/7交通工程例2.1某测站测得各月的交通量及全年的累计交通量如表，试计算各月的月平均日交通量与月变系数(K月)。月平均日交通量与月变系数计算表解：首先计算年平均日交通量：36511881516AADT2415(/d365365iiQ辆）再计算月平均日交通量及月变系数：1MADT2122/d65785月份（辆）31AADT24151.14MADT2122K月2020/11/7交通工程2)周交通量变化。一周内日交通量的变化，也称日变化。把WADT/ADT称为交通量的日变化系数，以K日表示：71i1WADT7ADTiiiQKQ日周平均日交通量观测日交通量式中：Qi——年平均星