第二章道路交通流理论.ppt
城市道路与交通,主讲人：罗雅丽 luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,第二章 城市道路交通基础,第一节 城市道路交通因素 第二节 城市道路交通分析基本参数 第三节 城市道路交通流理论,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,交通出行要素,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,城市道路交通因素 用地： 城市用地是产生交通、吸引交通的“源”和“泽”。 人：行人、 乘客、驾驶员 车：机动车、非机动车 路：道路是容纳城市交通的主要设施，包括路段和交叉口两部分。,2.1 城市道路交通因素特征,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,2.1.1 人的交通特性,1. 人的交通活动 （1）出行目的 上下班（学）、生活出行（购物、游憩、社交），公务。交通规划中主要研究上下班（学），这是形成客运高峰的主要出行。 （2）出行方式 步行、自行车、公交、小汽车等。 （3）平均出行距离 与城市规模、形态、用地布局、出行方式等有关。 （4）日平均出行次数 国内2.0-2.8次/人.日，国外2.4-3.0次/人.日,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,2.1.1 人的交通特性,2. 人的交通影响特征 （1）乘客交通特征 乘客交通需求心理：省时、省力、省钱,同时安全、舒适、方便 乘车反应：生理反应、心理空间要求 出行耗时：容忍时间,不同出行目的的出行容忍时间,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,2.1.1 人的交通特性,2. 人的交通影响特征 （2）行人交通特征 空间占有：1.4-3.7m2/人为步行交通设施的服务水平的临界点; 步速与步幅：平均步速为1.24米/秒；步幅平均为0.6-0.7m。,自行车净空与限界 净高：2.2米； 净宽：单身行走0.75米； 单身一侧携带物0.8米； 单身两侧携物或带小孩1.0米 限界：2.5米,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,2.1.1 人的交通特性,2. 人的交通影响特征 （3）驾驶员的交通特性 驾驶员的反应时间：2.5s-3.0s 驾驶员的生理特性：视力（双眼均0.7以上）、视野、色感 驾驶员的心理和个性特点：疲劳驾驶、情绪不稳、冲动易引发交通事故,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,一般选1.4-3.7m2/人作为确定步行交通设施的服务水平的临界点,行人占有空间,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,2.1.2车辆的交通特性,1 车的交通特性 （1）设计车辆尺寸、净空、限界(p184) 设计尺寸：车辆本身的几何尺寸 净空：人和车辆在道路上通行占有一定的通行断面。 限界：为保证交通的畅通，要求道路及其构筑物为车辆和行人的通行提供一定的限制性空间； 净空+必要的安全距离=限界,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,（2）动力性能 最高车速：在良好的水平路段上，汽车所能达到的最高行驶速度。 加速时间：原地起步加速时间、超车加速时间 最大爬坡能力：用汽车满载时第1挡在良好的路面上可能形成的最大爬坡度表示。 制动性能：汽车强制停车和降低车速的能力，与汽车行车安全密切相关。制动性能越好，汽车才能以较高的车速行驶。,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,3 自行车的交通特性,（1）几何尺寸、净空、限界,自行车净空与限界 净高：2.2米； 净宽：1.0米； 限界：2.5米,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,（2） 自行车动力性能,短程性：最远出行距离，大中城市为6km, 小城市为10km计算。 动力递减性：随着骑车时间的地增加，骑车人蹬踏自行车所发挥出的功率逐渐降低。 爬坡性能：由于动力递减，不能爬升陡坡、长坡。一般规定，自行车道段坡道上的坡度5%，长坡坡度3% 。,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,2.1.3 道路的交通特性,路网密度 道路构成 几何构成：平面、纵断面、横断面的线型和几何尺 结构构成：桥涵、交叉、路基、路面等结构 路网布局,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,1 交通量： 是道路上某断面在单位时间内所通过的车辆或行人数； （1）交通量分类： 按交通组成分：机动车交通量、非机动车交通量、折算交通量（将机动车或非机动车交通量按一定的折算比例换算成某种标准车型的交通量。） 按单位时间分：小时交通量（辆/小时）、日交通量（辆/日）信号周期交通量（辆/周期）等 按交通量变化分：平均交通量、最高小时交通量等等。,2.2 城市道路交通分析基本参数,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,(2) 关于交通量的几个概念（以车辆交通为例）,小时交通量：是道路上某断面在1小时的时间内所通过的车辆数； 时段交通量（流率） 对不足1小时的时间间隔内观测到的交通量换算为1小时的车辆数称为当量小时流率。 流率=n分钟内观测到的车辆数*60/n (pcu/h) 高峰小时交通量： 是指一天内的车流高峰期间连续60分钟的最大交通量； 扩大高峰小时交通量 将高峰小时划分为5分钟、10分钟或15分钟的连续时段，在连续时段所观察得交通量中最大的那个时段，就是高峰小时内的高峰时段，把高峰时段的交通量扩大为1小时的高峰小时交通量，即扩大高峰小时交通量。 设计小时交通量 作为道路设计标准而确定的交通量，即预期到设计年限将使用的设计道路交通量；,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,例题,某城市快速路观测的交通量，试求：小时交通量、5分钟高峰流率、15分钟高峰流率、15分钟高峰小时系数,小时交通量= 2493 (pcu/h) 5分钟高峰流率=232*12=2784 (pcu/h) 15分钟高峰流率=（232+219+220）*4=2684 (pcu/h) 15分钟高峰小时系数=2493/2684=0.93,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,时间变化规律,高峰小时系数 :高峰小时交通量与高峰小时内某一时段的交通量扩大为高峰小时交通量之比.反映一天内小时交通量的变化),周日不均匀系数（反映周日变的）,月不均匀系数（反映年内月变的),(3)交通量的变化规律：,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,空间变化规律 路段分配系数：反映不同路段上交通量的差异； 车道分配 由于受纵向及横向交通的干扰，各条车道的通行能力是不同的，靠边车道比内侧车道的通行能力低。其折减系数自路中心线起第一条车道为1.00，二三四车道依次为0.80-0.89，0.65-0.79，0.50-0.65；,方向分配：,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,基本概念 理论通行能力：也叫基本通行能力（在道路、交通、环境和气候均处于理想条件下，由技术性能相同的一种标准车辆，以最小的车辆间距连续行驶，在单位时间内通过道路的某一断面处的最大车辆数）； 可能通行能力：（在实际道路交通条件下，单位时间内通过道路某一断面的最大可能交通量。可能通行能力可以由基本通行能力乘以修正系数而得。）； 设计通行能力：（道路交通的运行状态保持在某一设计和服务水平时，道路某一断面通行能力）。,通行能力：是某道路断面在单位时间内，在一定的道路交通条件下，可能通过的最大车辆和行人数量。它是检验一条道路是否充分发挥作用和是否阻塞的理论依据。,2 通行能力,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,关系： （1）基本通行能力是一种理想状态下的通行能力，实际上是不可能实现的；可能通行能力则是根据实际道路交通条件对理想条件的修正； （2）可能通行能力=基本通行能力*车道分类系数*车道干扰系数*交叉口折减系数 （3）但若以可能通行能力作为道路规划设计的标准，道路交通容量将仍处于饱和状态； （4）所以根据对道路性质和使用的要求不同，再对可能通行能力作不同的折减，使道路在不同的使用要求下有不同的通行能力，即设计通行能力。,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,服务水平和服务流量（美国方法） 服务流量（service volume ）:在一定的服务水平行车条件下，单位时间通过道路某段面的最多车辆数。 服务水平：道路提供给司机的车流通行条件，用以区别不同的车流状态。 美国等国家把服务水平分为六级。,设计通行能力与服务水平,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,六级服务水平时的车速与流量之间的关系,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,A级:自由状态的车流。行驶通畅,车速基本不受限制,路上没有或少有耽搁,车速高,流量低,车流密度低。（饱和度V/C：0-0.4) B级:稳定状态的车流。车速开始受到交通条件的限制,但司机还可以自由选择合理的车速和行驶车道。这一级的低限(最低车速、最大流量)常作为郊区公路设计的服务流量标准。（饱和度V/C：0.4-0.6) C级:稳定状态的车流。多数司机在车速、交换车道或超车方面的选择自由受到限制,但仍可以达到相当满意的运行车速。这一级常作为城市道路设计的服务流量标准。（饱和度V/C：0.6-0.75) D级:车流趋向于不稳定。流量稍有变动或车流偶尔受阻,运行车速已有相当水平下降。司机操纵的自由、舒适和方便性受到很大制约。这一级服务水平短时间内尚可忍受。（饱和度V/C：0.75-0.9) E级:不稳定状态的车流,车辆时停时开,车速很少超过50km/h ,流量接近或达到道路本身的容量;（饱和度V/C：0.9-1.0) F级:阻滞状态的车流。车流流动已属勉强,车速低,流量小于道路容量,出现车辆排队现象以致于完全阻塞。（饱和度V/C：1.0),luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,3 车流速度：,地点车速：车辆通过某一地点断面时的瞬时车速，用作道路交通管理和规划设计时参考用。 行驶车速：驶过某一区间距离与所需时间（不包括停车时间）的比值。用于评价该路段的线性顺适性和通行能力分析。 行程车速：车辆通过某路段的行程与所用的总时间（包括行驶时间、停车时间、延误时间、但不包括客货车辆装卸货时间和再起终点的调头时间）之比；是评价道路通畅程度，估计行车延误的依据； 理论车速：不受驾驶员及其他交通条件影响，按汽车机械性能和动力性能的可能达到的最高车速； 设计车速：是在气候条件良好，交通密度低的条件下，一般的驾驶员在路段上能保持安全、舒适行驶的最大车速。,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,4 交通密度k,交通密度定义：一条道路上车辆的密集程度，即在某一瞬时，单位长度内一个车道或一个方向或全部车道上的车辆数。,N为指定路段上的车辆数； L为路段长度,例如：一段长500米的双向四车道道路上，在某一时刻每一车道上有12辆车，试求道路单向交通密度。,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,车头间距hs: 同向连续行驶的两车车头之间间隔的距离即车头间距； 车头时距ht 当车头间距的间隔用时间（秒）表示时则为车头时距，单位为秒/辆，是交通流理论中十分重要的指标.,5 车头间距,车头时距与车头间距的关系如下式,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,车头间（时）距与通行能力N 之间的关系为：,交通密度与车头间距关系：,N :通行能力 ht(s):车头时（间）距,hs:为极限车头间距时，N为理论通行能力； hs为平均车头间距时，N为可能通行能力。（P92),luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,极限车头间距： 可保证车辆安全行驶的最短车头间距，是同向行驶车辆交通安全管理的重要依据，也是交通流理论和通行能力计算的重要依据。同向连续行驶的两车车头之间间隔的距离即车头间距；,（2）交通密度与车头间距,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,L= l + lt + lT + lo,极限车头间距（车辆动力净空长度） 可保证车辆安全行驶的最短车头间距，是同向行驶车辆交通安全管理的重要依据，也是交通流理论和通行能力计算的重要依据。,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,车辆的动力净空长度,反应距： Lt= Vt/3.6(米) =V/3(米) (t一般为1.0-1.8秒，常取1.2),:路面磨擦系数；i：道路纵坡，上坡取+，下坡取-；,安全距Lo： 车辆停之后于前方障碍物保持的必要安全距离 lo=5m,制动距LT：,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,不同车速停车视距表,各级城市道路停车视距表,车辆的停车视距St：就是司机发现前方障碍物，立即采取制动刹车停车所需要的安全距离。相当于动力净空减去车长。 St= L -l =V/3+V2/254(+i)+ lo,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,机动车道通行能力计算 （1）基本通行能力,一条车道通行能力,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,机动车道通行能力计算 （2）可能通行能力=基本通行能力*道路分类系数*车道干扰系数*交叉口折减系数,道路分类系数,车道干扰系数,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,交叉口折减系数,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,1 机动车流速度、流量、密度关系 (1963,格林希尔茨提出）,式中： Q为交通量（辆/小时） ； K为交通密度（辆/公里） ； V为车速（公里/小时）。,2.3 机动车交通流理论,(1)基本关系,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,（2）车速与密度的关系 平均车速与车流密度直线相关,2.3 机动车交通流理论,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,(3)交通量与密度的关系,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,（4）交通量与车速的关系,由车速与密度关系可得,由式基本关系可得,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,说明： （1）当密度很小时，交通量也小，而车速很高（接近自由车速） （2）随密度增加，交通量亦逐渐增加，而车速逐渐降低。当车速降至Vmax交通量达到最大，此时车速为临界车速，密度为最佳密度。 （3）当密度继续增大（超过Dj），交通开始拥挤，交通量和车速都降低。当密度达到最大Dj时，交通量与车速到降至0，此时的交通状况为车辆首尾相接堵塞于道路上。 （4）最大流量，临界车速、最佳密度是划分交通是否拥挤的特征值。,交通量与车速、车流密度的关系,luoyl8502sohu.com 欢迎各位同学联系交流,【思考题】,1.简析城市道路交通要素的主要特征。 2.何谓交通体系、交通流、交通量？ 3.通行能力与交通量有何区别？ 4.交通量有哪些变化规律？ 5.什么叫道路的通行能力和服务水平？ 6.车头时距与车头间距的意义及相互关系如何？ 7.交通量、车速及交通密度三者有何关系？从中能得到什么结论？,
