交通工程学03

第三章 交通调查与分析,本章内容, 3.1交通调查的意义、内容及要求 3.2交通量调查目的、内容与方法 3.3行车车速与密度的调查 3.4行车时间与延误调查 3.5其他交通调查简介,一、交通调查的目的与意义, 为了科学研究和道路规划建设管理的需要，人们用客观的手段，测定道路交通流以及与其有关现象的数据并进行分析，从而了解与掌握交通流的规律。以便向交通城建规划与环保以及公安交通管理部门提供改善、优化道路交通的实际参考资料和数据。,3.1 交通调查的意义、内容及要求,二、交通调查的主要内容,3.1 交通调查的意义、内容及要求,三、交通调查的基本要求, 1、交通调查总是在对应于某些条件下进行的，这些条件在调查中必须予以注明。 2、不论何种调查目的或使用何种调查分析方法，都应本着实事求是的原则，切忌主观臆断，甚至弄虚。 3、调查人员要有较好的素质,包括技术水平、分析 能力、工作态度。要有广泛的协作和良好的组织。,3.1 交通调查的意义、内容及要求,一、交通量调查的目的, 1、在某一地点作周期调查,了解交通的组成、分布,掌握交通量随时间推移的变化规律,据此可预测交通量及其发展趋势 2、为道路规划、建设及交通营运管理与控制,提供交通流量流向、车速、延误、停车等数据。 3、为道路几何设计及交通控制设计提供依据交通量。通过事前、事后的交通量调查,评价道路服务水平与交通管理措施的效果。,3.2 交通量调查,一、交通量调查的目的（续）, 4、在交通研究中通过交通量调查掌握交通实态与变化的规律。 5、用于推算道路通行能力、预测与计算事故率及道路运输成本和效益等为制定交通政策法规与科学理论研究提供基础数据。,3.2 交通量调查,二、交通量调查的种类,3.2 交通量调查,三、交通量调查方法,3.2 交通量调查,1）人工计数法,3.2 交通量调查,1）机械计数法,3.2 交通量调查, 气/液压管 电接触光电检测器 雷达检测器 磁性检测器 感应线圈 超声波 红外 电容式 其他,3）浮动车法,3.2 交通量调查, 驾驶实验车在测试区间内与区间大部分车辆均衡的速度反复行驶测定，实验车内坐调查人员34人，在试验车行驶过程中分别记测如下数据： 逆测定方向行驶时对向的会车数量； 顺测定方向行驶时超越试验车的车辆数； 顺测定方向行驶时被试验车超越的车辆数； 试验车通过测试区间所需时间（min）（往返）。,3）浮动车法,3.2 交通量调查,路段待测定方向上的交通量（单向），辆/min； 测试车逆测定方向行驶时，朝测试车对向行驶（即顺测定方向）来车数，辆； 测试车在待测定方向上行驶时，超越测试车的车辆数减去被测试超越的车辆数（即相对测试车顺测定方向上的交通量），辆； 测试车与待测定车流方向反向行驶时的行驶时间，min； 测试车顺待测定车流方向行驶时的行驶时间，min。,3）浮动车法,3.2 交通量调查,3）浮动车法,3.2 交通量调查,优点： 可用较少人力测定较长区间内的平均通过交量，并可在测定交通量的同时求取区间速度密度。 缺点（局限性） 仅适应于短时间测量。,4）录像法,3.2 交通量调查,5）视频观测仪,3.2 交通量调查,是一种具有高分辨率彩色影象侦查和变焦镜头的监视系统。以简单的设定、配置,和视频压缩为特色工作原理是结合视频图象和电脑化模式识别技术，通过视频录像和计算机模仿人眼功能，模拟各种检测器来获取各种交通信息。系统由摄像机、通信系统和中央控制系统组成。,在交通控制中心或想要运行视频检测系统的其他地点安装仪器设备编辑视频检测系统（包括：大小、方向和位置以检测精度等）通过视频显示装置实时检测数据采集，视频输出数据（包括：流量、占有率、速度、车辆类型以及其他特定时间段上的交通数据）数据处理分析并得出结论,四、调查时间,3.2 交通量调查,1、常用调查时间 24h（周一周五任一天，周二周四最佳） 16h（6:0022:00） 12h（7:0019:00） 高峰交通量 周末,四、调查时间,3.2 交通量调查,2、注意事项 应避开特殊活动和节日 异常气候条件 特殊交通管制,五、调查方案,3.2 交通量调查,1、调查方案设计 确定调查内容 确定调查时间、时段、地点 选择计数方式、设计调查表格 确定数据处理方法； 实施。,五、调查方案,3.2 交通量调查,2、公路交通量调查 每类道路上设十个控制性观测站 所有公路路段都设普查性观测站 3、城市道路交通量观测 控制性观测对通常调查的交通量数据进行 必要的控制； 普查性观测用于估算整个道路网的日平均 交通量。,六、交叉口流向流向调查,3.2 交通量调查,1、交叉口流量流向观测 原理和方法同路段交通量观测； 通常在高峰时段观测； 车型分类、车道分别记、人流、车流 观测数据的校验 2、交叉口观测点的布置 常规十字交叉口； 环形交叉口（“环岛”、“转盘”）。,3.2 交通量调查,七、交通数据的分析应用,3.2 交通量调查, 1.绘制交通流量图 2.绘制交通量变化图 3.交叉口交通流量图 4.计算交通量特定参数 5.交通量中不同类型车辆的换算,网络交通流量图,3.2 交通量调查,交叉口的流量流向图,3.2 交通量调查,不同类型车辆的换算,3.2 交通量调查,在交通流中不同车型的车辆由于其占有的空间与时间的不同，同一车道的通过数量也不同，而在交通运营中常常需要将其换算成某种单一车型的数量。,不同类型车辆的换算,3.2 交通量调查,3.3 车速调查,3.3 车速调查,一、速度调查目的（P45） 二、速度调查的主要方法 三、调查数据的分析与应用,一、速度调查的目的,3.3 车速调查,车速是交通流理论研究中的重要参数，是交通运行情况的基本量度。 道路设计、交通规划、交通控制与管理、交通设计及道路质量评价均以车速作为基本的资料。车速调查成为交通工程中最重要的调查项目之一。 常见的调查有地点车速调查和区间车速(行程车速)调查。,二、速度调查的主要方法,3.3 车速调查,1.地点车速 1)调查地点与时间的选择 正常路段、无其他干扰； 观测者避免对车辆产生影响； 天气良好、交通状况正常时进行，避免恶劣天气； 2)调查抽样与样本量的确定 100辆以上； 避免一些常见错误；,二、速度调查的主要方法,3.3 车速调查,1.地点车速 3)调查方法 人工测定法v=s/t，注意点应考虑观测者的基本反应时间需要 自动测速法 车辆检测器 使用测速仪器测定速度（雷达测速仪） 光电管 摄影测量,雷达测速仪,二、速度调查的主要方法,3.3 车速调查,2.区间车速 1) 调查的区间与时间的选择 2)调查方法 车辆牌号对照法 浮动车观测法 跟车法,流动观测法的优缺点,3.3 车速调查, 优点：可同时测得行程速度与流量，测量作业工作量小； 缺点：道路沿途有交叉口、或交叉口间距短、交通流不稳定等情况下不宜采用，另外，观测精度低。,三、调查数据的分析与应用,3.3 车速调查, (一)地点速度实测数据分析处理 1.绘制速度分布图与分布表 2.统计处理 1)车速平均值及其均方差 2)统计分布中的特定车速（中位、均值等） 3)计算其他统计量(二)区间速度实测数据的分析处理 一般除计算平均车速和均方差外,有时要绘制运行时间表和时间距离曲线,以供交通运营及交通管理控制部门使用。,1.在某道路断面作车速抽样观测，所得数据入下表，试求平均车速；并用插值法求第15%为车速和第85%位车速。后两个速度特征值有何用处？,例题,3.3 车速调查,解,a.频率分布图,b.累计频率分布图,四、例题,平均车速的计算公式,3.3 车速调查,85%位车速：交管部门制定最高限速参考15%位车速：最低车速限制。,3.4 交通密度调查,3.3 交通密度调查,1. 调查目的 在交通管理与控制中经常需要使用 2.调查的必要性 研究交通流理论的重要基础数据 划分服务水平的依据 分析瓶颈交通 高速公路管制 3.密度调查方法 1)密度调查的时段与区间的长度 2)调查方法 (1)出入量法 (2)摄影法,一、出入量法,3.3 交通密度调查,1. 基本原理 为了测定道路上两断面间无出入交通的路段内现有车辆数，以便计算该路段交通密度的方法。,一、出入量法,3.3 交通密度调查,2. 初始车辆数 的确定 方法 ：车牌号码法、照相观测法。最简易方法是试验车法：试验车在观测开始时从A驶向B，测出达到B处的车辆数q，则AB路段内的初始车辆数为a被试验车超越的车辆数b试验车超越的车辆数,一、出入量法,3.3 交通密度调查,3. 适用条件适用于高速公路上立交之间无出入交通的路段。 4. 优缺点 优点：方法简便无须很多设备，既能保证精度又实用有效。 缺点：通过A、B两端车辆数的测量误差随时间而累加,3. 适用条件适用于高速公路上立交之间无出入交通的路段。 4. 优缺点 优点：方法简便无须很多设备，既能保证精度又实用有效。 缺点：通过A、B两端车辆数的测量误差随时间而累加,3.3 交通密度调查,二、地面高处摄影法 三、 航空摄影观测法 四、道路占有率的检测和调查（1）时间占有率：单位观测时间内车辆通过某一断面的累计时间与所观测时间的百分比。（2）空间占有率：单位观测长度内，车辆总长度与观测路段长度的百分比。,3.4 行车延误调查,延误的基本概念 延误产生的原因及影响因素 延误资料的应用 路段延误的调查方法 交叉口延误的调查方法,3.4 行车延误调查,1.行车时间、延误及延误产生的原因 行车时间： 指汽车沿一定路线在实际交通条件下从一处到达另一处所需的总时间(含停车和延误)。 延误： 由于交通摩阻和交通管制引起的行程时间损失（以s 或 min表示） 交通摩阻：车辆在行驶过程中，由于受到司机无法控制的或意外的其他车辆的干扰或交通控制设施等的阻碍所损失的时间。,一、延误的基本概念,3.4 行车延误调查, 延误产生的原因：(1)基本延误主要是由信号、停车标志、让路标志及平交道口等原因造成的。(2)运行延误是因受其他车辆或行人干扰而产生的。2. 基本概念 固定延误：又称基本延误。指由交通控制装置、交通标志等引起的延误。与交通流状态和交通干扰无关，主要发生在交叉路口。如交通标志、停车和让路标志、铁道路口等都会引起固定延误。,一、延误的基本概念,3.4 行车延误调查, 停车延误：指刹住车轮和车停止不动的时间，等于停车时间。 行驶延误：行驶时间与计算时间之差。计算时间相应于不拥挤车流的路线上，以平均车速通过调查路线计算的。 排队延误：为排队时间和以畅行车速通过排队路段的时间之差。 引道延误：为引道时间和以畅行车速通过引道延误段的时间之差。,一、延误的基本概念,3.4 行车延误调查, 运行延误：由各种交通组成部分之间相互干扰而引起的延误。延误率：车辆通过单位长度路段的实际运行时间与车辆在理想条件下通过该路段所需时间（标准运行时间）之差值。延误率可以反映出单位长度路段上延误的大小。,一、延误的基本概念,3.4 行车延误调查,一、延误的基本概念,3.4 行车延误调查, 1.驾驶员和行人的影响 2车辆的影响大型车越多，延误越大。 3道路条件的影响 4交通条件的影响:转向车比例交通组成路侧停车 5交通负荷的影响:行车延误与负荷系数成正比,二、影响延误的因素,实际交通量与通行能力之比值度量。,3.4 行车延误调查, 6.服务水平的影响,二、影响延误的因素,3.4 行车延误调查, 6.服务水平的影响,二、影响延误的因素,3.4 行车延误调查, 7交通控制与管理的影响 8道路环境的影响,二、影响延误的因素,3.4 行车延误调查, 1评价道路交通阻塞程度延误越大阻塞越严重。 2掌握行车延误的发展趋势 3评价道路服务质量许多者学建议采用延误作为划分我国道路服务水平等级的主要指标之一。 4改建道路和交叉口的依据 5运输规划 6经济分析 7前后对比研究 8作为采取交通控制措施的依据,三、延误资料的应用,3.4 行车延误调查,1跟车法（1）人员和设备两名观测员、两块秒表，一试验车。（2）观测方法浮动速度法测试车在交通流中浮动，尽量使它超越的车数和超越它的车数相同；平均速度法测试车按照驾驶员估计的交通流平均速度行驶；最大速度法如果没有交通干扰，则测试车按照限制速度（最大速度）行驶。（3）调查注意事项事先规定一些缩写符号，如S代表交通信号，L代表左转车干扰，C代表路侧停车，P代表行人干扰，B代表自行车干扰，E代表公交车辆上下客，T代表一般性阻塞，K代表故意消磨时间等等。路段总长及各控制点间的分段长度，可通过直接丈量或利用比例尺可靠的地图确定，也可以从测试车里程表上读出，调查路段总长一般不应小于1.5km。（4）调查结果的表达与分析,四、行车延误的调查方法,3.4 行车延误调查,延误调查结果分析,3.4 行车延误调查,2输入输出法适用条件：用于调查瓶颈（或窄桥）路段的行车延误，对于有较长引道的信号交叉口也可以考虑采用此方法。假设前提：车辆的到达和离去属于均匀分布，即车辆出入是均匀的；车辆排队现象存在于某一持续的时间内，在其中某一时段中，若到达的车辆数大于道路的通行能力时则开始排队，而当到达车辆数小于道路的通行能力时，则排队将开始消散。调查方法：调查在两个断面同时进行，在调查路段的起点B和终点A各设一名观测员，用调查交通量的办法，以5min或15min为间隔时间观测和累计交通量。调查结果的计算和分析：,输入-输出法,3.4 行车延误调查,调查结果分析,3.4 行车延误调查,绘制到达-离去曲线,曲线表示含义 水平间隔：某车通过瓶颈路段所需时间垂直间隔：某一时刻的受阻车辆数总车时数：两条曲线围成的面积 总延误车时数：当无阻通过瓶颈段所需的时间与受阻车辆所需的行程时间相比很小时，总车时数看成是总延误车时数。单位：辆.h或辆.min。,3.4 行车延误调查,（1）每辆通过瓶颈路段的车辆所需的平均行程时间：（2）无阻塞时，每辆车所需的行驶时间：（3）平均每车延误,有关参数计算方法,3.4 行车延误调查,以求第300辆车的延误时间为例： 第300辆车是在9:45到达，离去车辆为260辆，排队位置为300-260=40辆。由瓶颈路段的通行能力知：每辆车通过的平均时间为15/90(min),则第300辆车通过所需时间为延误时间为实际形成时间-无阻碍时的自由行驶时间之差,计算延误时间,已知通行能力360辆/h,3.4 行车延误调查,（1）用输出输入法调查延误很难得到平均每一受阻车辆的延误和受阻车辆占总数的百分比，并且无法确定产生延误的准确地点和原因，也无法分清延误的类型。（2）该法前提是：来车与离去是均一的假设，与实际的交通状况不相符。因此计数交通量的间隔取的越小，精度越高；瓶颈长度越短，精度也越高。（3）客观地研究瓶颈路段的行车延误，有一定的实用价值。,输入输出法的注意点,3.4 行车延误调查,1调查地点2调查时间3样本量的确定4观测方法：点样本法,五、交叉口延误调查,交叉口每一引道需要34名观测员，1报时员，1（或2）观察员，1记录员。观测开始之后，报时员每15s钟报时一次，观察员在报时后即统计停留在入口引道停车线之后的车辆数，并通知记录员逐项记录。同时，记录员（或第二名观察员）还要统计在相应每一分钟内的引道交通量，并按停驶车辆和不停驶车辆分别统计和记录。,3.4 行车延误调查,5提交成果,3.4 行车延误调查,样本量大小确定,为保证所需要的精度，必须有足够的样本数。 （1）在进行引道延误调查时，需要调查的最少车辆数为式中: S引道延误的样本标准差(s)， 常取 S=1020s E引道延误的容许误差(s)， 取E=25s K置信度常数,3.4 行车延误调查,样本量大小确定,经验表明：观测60辆车可获得较满意的结果。(2) 在进行停车百分率调查时，应用概率统计中的二项分布来确定需要调查的最小样本数：式中，p在引道上停驻的车辆百分比 d停车百分比的容许误差，取为0.010.1,一般取d=0.05 在任何情况下，所取样本量不应少于50辆。,3.4 行车延误调查,置信度常数K,3.4 行车延误调查,6 例题,例对交叉口某一入口引道进行延误调查，观测时间间隔为15s。对引道上100辆车的初步调查，知停驶车辆百分率约为49%，实际调查数据如下。试求：确定最小样本容量；按所给调查数据计算延误指标。,解：（1）最小样本容量 按置信度95%，查得 ，取,，代入公式得：,即要求调查的引道交通量至少为400辆。（2）计算交叉口延误指标 总延误=,（辆.s）,（辆）,每一停驶车辆的平均延误=3720/206=18.1（s）交叉口入口引道上每辆车的平均延误3720/420=8.9（s）停驶车辆百分率=206/420=49%停驶车辆百分率的误差=,3.5 通行能力调查,一、路段车头时距调查,道路通行能力： 在一定的道路、交通、环境条件下，道路上某一断面在单位时间内能通过的最大车辆数。辆/h。 一条车道的通行能力最主要决定于车头时距或车头间距。车头时距可直接用秒表测量，而车头间距则需在高处进行摄影观测。大都用测量车速及司机随车行驶的反应时间，推算车头间距。,3.5 通行能力调查,一、路段车头时距调查, 1、调查地点选择 平坡直线路段，并不受交叉口停车、加减速、车辆换车道及行人过街的影响。调查的车流应该是连续行驶的车队。 2、观测方法 在测量地点预先做好前后相距约1520m二个断面的标志。 用秒表测首车经过此二断面的时间以求得该车队的地点车速。 然后连续读其余各车辆经过第二断面的时间和车型，另一人专门负责记录。,3.5 通行能力调查,一、路段车头时距调查, 3、资料整理与分析 （1）各种车型的车头时距 （2）车辆换算系数,3.5 通行能力调查,二、公共汽车停靠站的通行能力调查,公共汽车停靠站的通行能力对于公共汽车专用车道及单向一车道的道路影响很大，有些道路在正常路段的通行能力尽管较大，但由于受停靠站的限制，仍然出现交通阻塞现象。 以往在计算道路通行能力时，只是笼统地考虑了环境影响，如日本公路技术标准中，通行能力修正系数中有沿途条件修正，但这种修正方法对于有公共汽车停靠站的车道还欠精确。,3.5 通行能力调查,二、公共汽车停靠站的通行能力调查,确定修正系数时，或计算停靠站通行能力时应调查的几个因素： (1)停靠站的长度和同一时间停靠站可停靠的车辆数； (2)相应于各种候车人数时不同大小公共汽车的停靠时间； (3)前后车辆进、出站时的最短时间间隔； (4)道路车行道上不同车道的交通量。,3.5 通行能力调查,三、信号交叉口穿越空档调查,信号交叉口通行能力的计算方法 城市道路设计规范采用了两种方法，即停车线法和冲突点1.调查交叉口冲突点的方法 观察直行车辆与对向左转车辆的行驶轨迹，定出冲突点位置，并在实地做好标记，丈量直行车辆及对向左转车辆自停车线至冲突点的行车轨迹线长度。,3.5 通行能力调查,三、信号交叉口穿越空档调查,2.可穿越空档 指交叉口对向左转车辆穿越直行车流中的最小空档或直行车辆穿越对向左转车流中的最小空档。由于左转车辆一般情况下所占比例较少，故主要讨论穿越直行车流的最小空档。,可穿越空档的大小与车型、驾驶员的心理和行车状态有关，常用的分析方法有平均值法和临界值法两种。,3.5 通行能力调查,四、信号交叉口的饱和流量测定,1.饱和流量的定义 指在一次绿灯时间内，进口道或冲突点上连续车队能通过停车线或冲突点的最大流量。 2观测地点 选择交叉口进口道大于二车道，交通流量大、右转、直行、左转有明确分工的交叉口进口道。 3调查方法 主要调查红灯期间到达或绿灯初期到达而排队随后连续地通过停车线或冲突点的车辆。 方法一：统计定周期交叉口进口引道的饱和流量 方法二：非定周期饱和流量的观测 方法三：用测量车头时距的方法计算饱和流量, 起讫点调查即OD调查（Origin和Destination），是为了了解各种交通出行的起点和终点，在一定区域内所进行的调查工作。目的是为编制道路交通规划和组织交通提供依据。 OD调查主要包括人的出行OD调查、车辆OD调查和货流OD调查三大内容。特点：将人、车、货的出行活动视作交通形成的细胞，据此研究交通的产生与分布。,3.6 OD调