交通工程学2交通特性分析(精).ppt

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1、交通工程学TrafficEngineering本章大纲本章大纲 交通系统交通系统各要素特性各要素特性及要素之间及要素之间相关特性相关特性2.1 三要素（人、车、路）基本特性三要素（人、车、路）基本特性2.2 交通量基本特性交通量基本特性2.3 行车速度特性行车速度特性2.4 交通流基本特性及其相互关系交通流基本特性及其相互关系2.1 三要素（人、车、路）基本特性三要素（人、车、路）基本特性道路交通三要素道路交通三要素 人人：出行者、规划设计和管理者等；：出行者、规划设计和管理者等；车车：小汽车、公共汽车、卡车、摩托车、人力车（自行：小汽车、公共汽车、卡车、摩托车、人力车（自行车、三轮车）；车、

2、三轮车）；路路：道路网（密度、等级、布局），道路线形、道路结：道路网（密度、等级、布局），道路线形、道路结构等。构等。2.1.1 人的交通特性人的交通特性交通系统中人的组成交通系统中人的组成 出行者出行者：驾驶人、骑车人、乘车人及步行者等，交通需求：驾驶人、骑车人、乘车人及步行者等，交通需求的产生本源；的产生本源；交通规划、设计与管理者交通规划、设计与管理者：决定着交通系统的科学性与适：决定着交通系统的科学性与适应性，受到理念、知识与科技水平的影响；应性，受到理念、知识与科技水平的影响；交通系统的决策者交通系统的决策者：影响着交通的政策与法规以及系统的走：影响着交通的政策与法规以及系统的走向向

3、2.1.1 人的交通特性人的交通特性驾驶员基本特征驾驶员基本特征 主要通过主要通过视觉特性视觉特性、反应特性反应特性与与选择特性选择特性加以表现。另加以表现。另外驾驶人是交通系统中最活跃的因素之一，是影响交通安外驾驶人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。全与效率的关键要素。1、职责与要求（道德、素质、技术）2、反应操作过程3、生理、心理特性（视觉、听觉、反应、个性）4、驾驶疲劳2.1.1 人的交通特性人的交通特性驾驶人基本特征驾驶人基本特征视觉特性视觉特性视力视力：眼睛辨别物体大小、：眼睛辨别物体大小、远近等的能力。远近等的能力。分为静视力，动视力；分为静视力，动视力

4、；随着速度提高而降低；随着速度提高而降低；与驾驶人的年龄等生理条件有关，年龄越大动视力与驾驶人的年龄等生理条件有关，年龄越大动视力 越差越差（驾驶人学驾驶年龄限制的依据）；（驾驶人学驾驶年龄限制的依据）；视力与亮度有关（眩目，光亮由暗到亮或由亮到暗有一视力与亮度有关（眩目，光亮由暗到亮或由亮到暗有一个适应过程）个适应过程）2.1.1 人的交通特性人的交通特性驾驶人基本特征驾驶人基本特征视觉特性视觉特性视野视野：两眼注视某一目标时注视点两侧可以看到的范围。：两眼注视某一目标时注视点两侧可以看到的范围。分动视野和静视野。分动视野和静视野。与车速大小有关，静视野范围最大（设标志牌等的依据），与车速大

5、小有关，静视野范围最大（设标志牌等的依据），车速越高视野越小，但前方注意点越远；车速越高视野越小，但前方注意点越远；与颜色有关（绿色最小，红色较大，蓝色更大，白色最大）；与颜色有关（绿色最小，红色较大，蓝色更大，白色最大）；视野与视力密切相关：最佳视力、清晰视力视锥角视野与视力密切相关：最佳视力、清晰视力视锥角10度度范围内，标志、信号设在此范围内）范围内，标志、信号设在此范围内）视锥角在视锥角在3以内以内 最佳视力最佳视力 视锥角在视锥角在10以内以内 清晰视力清晰视力 视锥角在视锥角在20以内以内 满意视力满意视力2.1.1 人的交通特性人的交通特性2.1.1 人的交通特性人的交通特性驾驶

6、人基本特征驾驶人基本特征视觉特性视觉特性色彩感觉色彩感觉：红色红色刺激性强，易见性高；刺激性强，易见性高；禁行信号黄色黄色有最高的明亮度；有最高的明亮度；警告信号绿色绿色温柔、平静，有安全感温柔、平静，有安全感 通行信号蓝色蓝色寒冷感，使人镇静。寒冷感，使人镇静。（标志、信号设置的（标志、信号设置的依据依据）交通语言的基本元素之一交通语言的基本元素之一2.1.1 人的交通特性人的交通特性驾驶人基本特征驾驶人基本特征反应特性反应特性反应反应：由外界的刺激而产生的知觉行为过程。道路及其：由外界的刺激而产生的知觉行为过程。道路及其环境（线形、宽度、路面质量、交叉口及交通流状况及标环境（线形、宽度、路

7、面质量、交叉口及交通流状况及标志、信号等）影响驾驶人的反应。志、信号等）影响驾驶人的反应。刺激信息刺激信息早显信息早显信息有提前量信息，驾驶人易判断有提前量信息，驾驶人易判断突显信息突显信息外界信息来之突然、易出事故外界信息来之突然、易出事故微弱信息微弱信息刺激信息量小，易造成判断错误刺激信息量小，易造成判断错误先兆信息先兆信息有先兆，驾驶人易察觉有先兆，驾驶人易察觉潜伏信息潜伏信息不易直观察觉，易造成判断错误不易直观察觉，易造成判断错误反应时间反应时间知觉知觉反应；判断；操作反应；判断；操作；制动器产生作用；制动器产生作用；2.1.1 人的交通特性人的交通特性驾驶员基本特征驾驶员基本特征个性

8、个性驾驶员的个性驾驶员的个性：驾驶人的心理特征。：驾驶人的心理特征。情绪，个性特征；情绪，个性特征；驾驶员个性分类：驾驶员个性分类：谨慎谨慎稳健型稳健型冲动型冲动型进攻型进攻型2.1.1 人的交通特性人的交通特性疲劳影响因素疲劳影响因素：复杂环境、单调环境：复杂环境、单调环境疲劳后的表现疲劳后的表现：生理方面，反应迟钝、动作不准确，：生理方面，反应迟钝、动作不准确，动作灵敏度低；心理方面，注意力不集中、思维迟缓、动作灵敏度低；心理方面，注意力不集中、思维迟缓、反应慢、情绪急噪等（任何疲劳皆同）反应慢、情绪急噪等（任何疲劳皆同）兴奋的影响因素兴奋的影响因素：酗酒、争吵、斗殴及外界的强烈刺：酗酒、

9、争吵、斗殴及外界的强烈刺激等激等兴奋后的表现兴奋后的表现：脉搏和呼吸加快，血压升高，注意力：脉搏和呼吸加快，血压升高，注意力不集中等。不集中等。驾驶员疲劳特征2.1.1 人的交通特性人的交通特性选择的基本行为：影响交通需求的量、时间和空间分布选择的基本行为：影响交通需求的量、时间和空间分布 交通出行与否的选择；交通出行与否的选择；目的地选择；目的地选择；交通方式的选择（选择汽车时）；交通方式的选择（选择汽车时）；交通路径的选择；交通路径的选择；出行时刻选择；出行时刻选择；影响出行选择的要素：综合效用，如时间、费用、体力影响出行选择的要素：综合效用，如时间、费用、体力消耗、舒适度、欲望等；嗜好消

10、耗、舒适度、欲望等；嗜好驾驶员选择特征2.1.1 人的交通特性人的交通特性乘客交通特征乘客交通特征乘客的交通需求心理乘客的交通需求心理 出于某种目的而出行；出于某种目的而出行；希望便捷、省时、省力、舒适、安全等；希望便捷、省时、省力、舒适、安全等；乘车反应乘车反应 道路的条件（平整性、线形等）及车厢环境（卫生、整洁道路的条件（平整性、线形等）及车厢环境（卫生、整洁及人文环境等）会导致乘客的不同反应；及人文环境等）会导致乘客的不同反应；社会影响社会影响 纠纷、劳动效率、乘客对公用事业的不满等纠纷、劳动效率、乘客对公用事业的不满等2.1.1 人的交通特性人的交通特性行人交通特征行人交通特征行人交通

11、流特性行人交通流特性：步行速度、步行速度与密度基本关系等；步行速度、步行速度与密度基本关系等；行人交通特征及其基本影响因素行人交通特征及其基本影响因素 影响因素影响因素：年龄、性别、出行目的、文化素养、心境、街：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；景、交通状况、生活区域等；交通特征交通特征：行人速度：行人速度(1.01.3/s)、行人空间行人空间(0.92.5m2/人人)、行人注意力、行人注意力 步行距离步行距离：可接受距离（一般越短越好）：可接受距离（一般越短越好）行人过街问题行人过街问题 2.1.1 人的交通特性人的交通特性交通规划、设计和管理者特征交通规划、

12、设计和管理者特征作用作用：决定交通系统的合理性、设施建设的科学性及交通系统的决定交通系统的合理性、设施建设的科学性及交通系统的有效利用、运营的效率等有效利用、运营的效率等基本影响因素基本影响因素：基本专业知识与修养、价值观与能力基本专业知识与修养、价值观与能力 与交通参与者共同构成与交通参与者共同构成“游戏游戏”系统系统 运营者的利润追求与服务水平的保障等运营者的利润追求与服务水平的保障等2.1.1 人的交通特性人的交通特性交通系统中人的特性（小结）交通系统中人的特性（小结）人是交通系统中的最活跃的因素；人是交通系统中的最活跃的因素；人是交通需求之源；人是交通需求之源；人是影响交通安全的关键；

13、人是影响交通安全的关键；人是改善交通系统之主；人是改善交通系统之主；交通系统应以人为本交通系统应以人为本汽车基本特性汽车基本特性尺寸尺寸：设计尺寸（表设计尺寸（表2-6、2-7）是道路设计和附属设施的设计的是道路设计和附属设施的设计的依据依据动力性能动力性能：最高车速最高车速 加速时间加速时间 最大爬坡能力最大爬坡能力制动性能制动性能：制动距离制动距离 制动效能稳定性制动效能稳定性制动器过热？制动器过热？制动方向稳定性制动方向稳定性侧滑？跑偏？侧滑？跑偏？2.1.2 车辆基本特性车辆基本特性自行车基本特性自行车基本特性基本特性：基本特性：短程短程 行进稳定性行进稳定性 动态平衡动态平衡 动力递

14、减动力递减 爬坡性能爬坡性能 制动性能制动性能2.1.2 车辆基本特性车辆基本特性自行车流交通特性自行车流交通特性 群体性群体性 压缩与膨胀性压缩与膨胀性 离散性离散性 并排行驶并排行驶 运行轨迹不易控制运行轨迹不易控制道路的交通特性道路的交通特性道路服务性能的好坏体现在量、质、形三方面。道路服务性能的好坏体现在量、质、形三方面。（一）路网密度（一）路网密度量量1、总里程与当量里程（等效里程）、总里程与当量里程（等效里程）2、路网面积密度（路网人口密度、路网车辆密度）、路网面积密度（路网人口密度、路网车辆密度）3、合理路网密度（并非越大越好）、合理路网密度（并非越大越好）（二）道路结构与道路线

15、形（二）道路结构与道路线形质质1、道路结构（路基、路面、桥涵、隧道、附属结构）、道路结构（路基、路面、桥涵、隧道、附属结构）2、道路等级（高速、一级、二级、三级、四级、等外）、道路等级（高速、一级、二级、三级、四级、等外）3、道路线形（平面、纵断面、横断面，视觉分析）、道路线形（平面、纵断面、横断面，视觉分析）（三）路网布局（三）路网布局形形1、公路网布局（三角形、并列形、放射形、树叉形）、公路网布局（三角形、并列形、放射形、树叉形）2、城市道路网布局（棋盘形、放射形、环形放射）表、城市道路网布局（棋盘形、放射形、环形放射）表 2-102.1.3 道路基本特性道路基本特性2.1.3 道路基本特

16、性道路基本特性环形放射的道路网布局2.1.3 道路基本特性道路基本特性典型的环形放射交通网（莫斯科）2.1.3 道路基本特性道路基本特性西安道路网2.1.3 道路基本特性道路基本特性重庆市道路网2.1.3 道路基本特性道路基本特性道路的功能道路的功能由速度及交通量决定由速度及交通量决定 城市快速路城市快速路 主干道、主干道、次干道、次干道、支路、支路、生活区道路生活区道路2.1.3 道路基本特性道路基本特性 高速公路高速公路一级公路一级公路二级公路二级公路三级公路三级公路四级公路四级公路等外公路等外公路国道国道省道省道县道县道2.2 交通量特性交通量特性2.2.1 交通量定义交通量定义交通量的

17、定义交通量的定义 是指在选定时间段内，通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通实体数 机动车、非机动车、行人等机动车、非机动车、行人等 交通量是一个随机数平均交通量平均交通量年平均日交通量（AADT）月平均日交通量（MADT）周平均日交通量（WADT）平均日交通量（ADT）2.2 交通量特性交通量特性2.2.2 交通量的时间分布特性交通量的时间分布特性1）月变性）月变性一年内各月交通量的变化月变系数：年平均日交通量与月平均日交通量之比，也叫月不均衡系数。2）周变性）周变性 一周内各天的交通量变化也称日变化周变系数：年平均日交通量与某周日的平均交通量之年平均日交通量与某周日的平均交通量之比若

18、无全年交通量观测数据，则2.2.2 交通量的时间分布特性交通量的时间分布特性3）时变性）时变性一天一天24h中，各个小时内交通量变化特性中，各个小时内交通量变化特性指标：用某一小时或某一时段交通量占全日交通量指标：用某一小时或某一时段交通量占全日交通量之比表示交通量的时变规律比表示交通量的时变规律 16h（6：0022：00）12h（6：0018：00）占全日交通量之比 18h（4：0022：00）高峰小时2.2.2 交通量的时间分布特性交通量的时间分布特性3）时变性）时变性高峰小时系数：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的交通量之比5min 6min10m

19、in15minPHF1 越接近1，说明变化越平缓；越小，说明峰值越明显2.2.2 交通量的时间分布特性交通量的时间分布特性空间分布特性空间分布特性城乡分布：城乡分布：城市内交通量大，郊区和农村交通量小 路段上的分布：路段上的分布：与路段的功能、等级及区位有关（路网交通量分布图）交通量方向分布：交通量方向分布：方向不平衡性方向分布系数交通量在车道上的分布交通量在车道上的分布2.2.3 交通量的空间分布特性交通量的空间分布特性2.2.2 交通量的时间分布特性交通量的时间分布特性2.2.2 交通量的时间分布特性交通量的时间分布特性设计小时交通量设计小时交通量30位小时交通量位小时交通量：将一年中测得

20、的8760个小时交通量，从大到小按序排列，排在第30位的那个小时交通量。满足绝大多数小时的交通需求，且不造成严重阻塞；避免建成后车流量低，造成浪费。2.2.4 设计小时交通量及其应用设计小时交通量及其应用作为设计小时作为设计小时交通量交通量设计小时交通量设计小时交通量设计小时交通量系数设计小时交通量系数K30 K 30=30HV/AADT 国外 K30为1218 我国干线公路为0.110.15，平均0.1332.2.4 设计小时交通量及其应用设计小时交通量及其应用设计小时交通量设计小时交通量应用：应用：确定车道数和路幅宽度（多车道公路）；评价道路的服务水平（双车道公路）DHV=AADTKn=D

21、HV/C单W=W1*n 在考虑方向不均系数的情况下，单向设计小时交通量为：2.2.4 设计小时交通量及其应用设计小时交通量及其应用2.3 行车速度特性行车速度特性2.3.1 基本概念基本概念 设车辆行驶速度距离为设车辆行驶速度距离为L，所需时间为，所需时间为t,则车速可则车速可表示为：表示为：v=L/t,单位单位:km/h.2.3 行车速度特性行车速度特性按L和t的取值不同，车速分为：地点车速地点车速 车辆通过某一地点时的瞬时车速行驶车速行驶车速 行驶某一区间所需时间（不包括停车时间）及其区间距离求得的车速运行车速运行车速 中等技术水平的驾驶人在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下所能保持

22、的安全车速，用于评价道路通行能力和车辆运行状况。2.3.1 基本概念基本概念行车速度特性行车速度特性行程车速（区间车速）行程车速（区间车速）车辆行驶路程与通过该路程所需的总时间（包括停车时间）之比 临界车速临界车速 交通流率达到理论通行能力时的车速。设计车速设计车速 是指在道路交通与气候条件良好的情况下仅受道路物理条件限制时所能保持的最大安全车速，用作道路线形几何设计的标准。2.3.1 基本概念基本概念行车速度统计特征行车速度统计特征50车速（中位车速，中值车速）车速（中位车速，中值车速）85车速车速15车速车速 标准偏差标准偏差2.3.2 行车速度的统计分布特性行车速度的统计分布特性平均车速

23、平均车速时间平均车速时间平均车速 在单位时间内通过道路某断面各车辆的点车速的算术在单位时间内通过道路某断面各车辆的点车速的算术平均值平均值区间平均车速区间平均车速 在某一特定瞬间，行驶于道路某一特定长度内的全在某一特定瞬间，行驶于道路某一特定长度内的全部车辆的车速分布的平均值。部车辆的车速分布的平均值。当观测长度为一定时，其数值为地点车速观测值的当观测长度为一定时，其数值为地点车速观测值的调和平均值调和平均值2.3.3 时间平均车速和区间平均车速时间平均车速和区间平均车速行车速度统计特征行车速度统计特征时间平均车速和区间平均车速的关系时间平均车速和区间平均车速的关系2.3.3 时间平均车速和区

24、间平均车速时间平均车速和区间平均车速驾驶人驾驶人车辆车辆道路道路交通条件交通条件2.3.4 车速变化的影响因素车速变化的影响因素道路类型及等级道路类型及等级线形线形车道数及车道位置车道数及车道位置视距视距侧向净空侧向净空路面路面交通量交通量交通组成交通组成超车条件超车条件交通管理交通管理交通的环境影响交通的环境影响2.4 交通密度交通密度定义：某一瞬间内单位道路长度上的车辆数目定义：某一瞬间内单位道路长度上的车辆数目临界密度临界密度 交通量接近或达到道路通行能力时的车流密度最佳密度最佳密度Km 流量达到最大时的密度阻塞密度阻塞密度Kj 车流密集到所有车辆无法运动时的密度 车头间距与车头时距车头

25、间距与车头时距车头间距车头间距同向行驶的一列车队，相邻两车车头之间的距离车头时距车头时距用时间表示车头之间的距离两者的关系两者的关系交 通 流 基 本 关 系速 度 与 密 度 关 系 流 量 与 密 度 关 系流 量 与 速 度 关 系连续流与间断流2.5 交通流特性及其相互关系交通流特性及其相互关系交通流交通流基本关系基本关系 交通量Q、行车速度V、车流密度K是表征交通流特性的三个基本参数。其基本关系为：Q=K VQ-K,V-Q,V-K关系曲线（关系曲线（GREENSHIELD)0KmKj0Qm密度（辆/km)流量（辆/h)速度（km/h)流量（辆/h）Qm0vmviKjKm速度（km/h

26、)vivm最 大 流 量 Qm临 界 速 度 vm畅 行 速 度 vf最 佳 密 度 Km阻 塞 密 度 Kj速度速度与密度的关系与密度的关系格林希尔兹（Greenshield）的线性关系模型格林伯（Greenberg）的对数模型安德伍德（Underwood）的指数模型速度与密度的关系速度与密度的关系流量与流量与密度的密度的关系（关系（GREENSHIELD模型模型)作业作业 已知某公路上畅行车速已知某公路上畅行车速Vf=80km/h，阻塞，阻塞密度密度Kj=105辆辆/km，速度，速度-密度用直线关系式。密度用直线关系式。求：求：1.在该路段上期望得到的最大流量。在该路段上期望得到的最大流量。2.此时所对应的车速。此时所对应的车速。