交通工程学教案

1、交 通 工 程 学 教 案 第一章 绪 论§1.1 交通工程学的定义交通工程学是研究人、车、路和环境之间的合理关系，使人和物有效而安全地移动达到快速、经济、通行能力高，交通事故少，能源消耗低，与环境协调，无公害的目的。§1.2 交通工程学的产生与发展一、交通工程学的产生与发展步行交通时代 马车时代 自行车（1817年） 汽车时代（1885年） 交通事故（1897年）接二连三发生交通事故，1906年死亡400人，90年代每年约死亡30万，中国约6万人左右。1885年德国人卡尔·奔驰发明了汽车改变了人类历史，汽车具有动力装置驱动，不需要轨道和架线就可在地面上行驶。因此

2、汽车机动性能好、高速、使用方便，可以完成门到门的交通服务。汽车的上述优点使得汽车现有量急剧增长，交通事故也随之直线上升，为了解决这一矛盾，于是开展研究的一门门学科应运而生，这就是交通工程学。1921年美国首先实行交通工程师制度，1930年美国成立交通工程师学会（Institute of Traffic Engineering）简称ITE学会，70年代ITE改称为交通与运输工程师学会。§1.3 交通工程学在中国的发展 到2000年12月31日，全国公路总里程167.98万公里，其中等级公路131.59万公里；高速公路总里程已达19453公里（不包括港澳台），跃居世界第二位。其中山东（2

3、077公里）、河北（1565公里）、广东（1500公里）、湖南（1020公里）。全国公路密度为17.5公里/百平方公里。形成“两纵两横三条公路”。 1980年中国交通工程学会正式成立。 自1980年以来我国在交通工程学方面的研究成果。 1.交通基础数据的收集 包括流量、流速、交通组成、空间时间分布，客、货运量等数据的收集。 2.交通规划 3.研究交通法规 4.交通控制研究 5.交通安全研究 6.交通心理研究 7.汽车工程研究 8.立体交叉研究 9.驾驶员培训、教育的研究 10.综合运输网的规划§1.4 交通工程学科的研究范围与特点一.相关学科1.道路工程（基础设施）例：测设、路基、路

4、面、桥梁、涵洞、通道、立交、隧道等。2.汽车工程学（交通工具）3.运输工程学（管理与调度）4.人机工程学（人、机组合）5.社会经济科学（经济对交通的要求和影响）6.计算机科学等等。二.主要内容1.交通特性(1)人的交通特性：行人、驾驶员、乘客与交通有关的生理、心理等特性。(2)车的特性：车辆的技术性能，交通流量、密度、速度等之间的关系与参数。(3)路的特性：路网结构、线形，路基路面的质量及安全，附属设施等对车辆的影响。2、交通调查方法3、交通流理论4、道路通行能力分析技术5、道路交通系统规划理论6、道路交通管理技术7、交通安全技术8、静态交通系统规划9、交通系统可持续发展规划10、交通工程的新

5、理论、新方法、新技术三、交通工程学科的特点1、系统性-社会经济系统的有机组织部分2、综合性-表现在五个方面五大支柱（五“E”科学）：a法规 Enforcement;b教育 Education;c工程 Engineering;d环境 Environmente能源 Energy3、交叉性-多学科交叉4、社会性-对社会的影响5、超前性-超前考虑未来交通的需求6、动态性-社会经济的变化导致交通实时变化第二章 交通特性分析§2.1 道路交通三要素交通系统的三要素为：人交通主体，包括驾驶员、行人、乘客、自行车骑车人、交警等。车交通载体，即交通工具（汽车、摩托车、自行车）。路交通基础设施，包括道路

6、、交叉口、立交及相关设施。一.驾驶员交通特性1.驾驶任务：完成客货运输，要求安全、快捷、经济2.驾驶过程：车辆改变方向或运动 、停止车内 信息车外神经中枢知觉 判断 运动效应器官感觉器官 感知阶段 判断阶段 反应阶段 0.9秒（均值） 1.5 秒 （均值） 0.66秒（均值） 依据 驾驶知识、经验、法规 兴趣、情绪、欲望、身体条件（酒精疾病疲劳） 结 果 正确 正确 正确 安全通过 正确 正确 失误 交通事故 正确 失误 失误 交通事故 失误 失误 失误 交通事故 3.驾驶员条件（1）、视觉特性：要求视力良好、视野开阔、色感好（2）、心里特性：注意力、情绪、个性（3）、反应特性制动距离感知时间

7、+判断时间+制动时间+安全距离最小车头时距0.9秒 + 1.5 秒 + 0.66秒安全时距知觉动作反应（感知、判断、反应）时间是控制汽车行驶性能的最重要因素。（4）、驾驶疲劳指由于驾驶作业引起的身体上的变化、心理上的疲劳以及客观测定驾驶机能低落的总称。二乘员特性1.交通需求要求交通省时、省钱、省力、准时、安全、方便、舒适2.乘车反应路面平整度，路线线形（平曲线半径，是否设缓和曲线等）,汽车性能，沿路景观等对乘员生理和心理都有影响。3.出行容忍时间城市居民：就业45min60min，理想10min，超过60min就不能忍受。见教材P14表2-2，表2-34.社会影响交通影响 个人情绪 社团影响

8、社会影响三行人交通特性步行速度国外1.031.28m/s之间,平均值为1.16m/s国内0.991.20m/sVman>Vwoman四.车辆交通特性（一）、汽车分类及性能1、汽车分类按汽车运输用途，车辆通常可分三大类：汽车（汽油车、柴油车）、牵引车、挂车。牵引车是指具有牵引行走能力，不能载货（客）的车辆。挂车是指只能载货（客），不能自行行走的车辆。挂车和牵引车都不能单独完成运输任务。汽车与挂车，牵引车与挂车的组合称为汽车列车。若按车辆用途，可分为轿车、客车、载货汽车和专用汽车。专用汽车是指具有特殊结构，用力完成特定作业的车辆，如消防车、清扫车、洒水车、救护车、工程车、邮政车等。2、汽车性

9、能1）、汽车的动力性 汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时受纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。a、汽车动力性评价指标：汽车的最高车速（km/h）、汽车加速时间（s）和汽车所能爬上的最大坡度（imax）来评价。 最高车速：指在水平、良好的路面（沥青混凝土）上汽车所能达到的最高行驶速度。汽车加速时间：表示汽车的加速能力，它对汽车的平均行驶速度有很大的影响。汽车的上坡能力：指满载汽车在变速器档挂档时的最大爬坡度。b、汽车的驱动力与行驶阻力 沿汽车行驶方向作用于汽车上的外力驱动力与行驶阻力，进而建立汽车行驶方程式。汽车行驶的方程式：Ft=F=Ff+Fi+Fw+Fj式中：Ft汽车的驱动力；F

10、汽车的行驶阻力之和；Ff路面的滚动阻力（轮胎与路面的变形、路面的不平引起的冲击以及由轮胎与路面之间的滑移引起的阻力）；Fi路面的坡度阻力；Fw空气阻力；Fj加速阻力；2）、汽车安全性 汽车安全性是指汽车以最小的交通事故概率和最少的公害适应使用条件的能力。汽车安全性是汽车主要性能之一，因为它直接影响到人的生命安全与健康，以及汽车和运输货物的完好。汽车安全性是汽车一系列结构性能的综合，主要包括： ·制动性； ·稳定性； ·驾驶员座位的视野性； ·发生事故时的安全性； ·防火安全性； ·防公害的安全性。3）、汽车通过性 汽车通过性是指不用其

11、它辅助措施能以足够高的平均速度通过各种路面（潮湿、冰、雪）、无路地段和越过各种自然障碍的能力。通过性主要取决于汽车的支承牵引参数及几何参数，也与动力性、平顺性、稳定性、视野等密切相关。4）、汽车的机动性 汽车机动性是指车辆在最小面积内转向和转弯的能力。（二）、自行车交通特性1、基本特性、短程性；行进稳定性；、动态平衡；、动力递减；、爬坡性能；制动性能。2、自行车流的交通特性、群体性；、潮汐性；、离散性；、赶超性；、并肩或并排骑行；不易控制。五.道路特性道路服务性能的好坏体现在量、质、形三个方面，即道路建设的数量，道路结构安全度、路网布局限性、道路线形、交通规划等。1.路网密度(1)定义：一个区

12、域的路网密度等于该区域内道路总里程与该区域总面积之比。即r=L/A（km/km2）L：区域内道路总里程A：区域内总面积r：区域内路网密度(2)公路网 km/100km2(3)城市道路网 km/km2现在路网密度 车道×公里/km2城市干路路网密度体现在间距大，则交通通行能力小；间距小，密度大，则交叉口多，建筑布局不合理。纽约曼哈顿岛的间距6070m华盛顿市区的道路间距100200m荷兰、俄罗斯市区的道路间距8001000m道路间距的确定原则：兼顾交通与生活居住等各方面要求，并结合相宜管理方式，综合考虑确定。一般认为路网密度以36km/km2，道路间距约为400800m，2.道路结构包

13、括路基、路面、桥涵及附属设施 3.道路的的线形平、纵、横的几何形状4.道路网布局（在第六章里讲路网规划）城市中心区路网密度最大，内层区较密，外围区较小，应根据不同区域的需要进行规划。§2.2 交通量的基本特性一.定义交通量是指选定时间内，通过道路某一地点、某一断面或某一车道的交通实体数。选定时间：1h，24h，1m，1y，1w。断面：双向全断面，单向车道.一般在不加说明的情况下，指的是机动车全断面流量。按实体分类：有机动车交通量，非机动车（自行车、三轮车、畜力车）交通量和行人交通量。交通量是一个随机数，它随时间、地点、空间的变化而变化的现象称之为交通量的时空分布特性。交通量的单位 人

14、（辆）/h、d、y、m、w一般是混合交通量Passage Car Unit PCU/h、d、y、m、w 城市道路：标准小汽车标准车型 公路道路：中型车（60KN左右）平均交通量（时间上平均意义）X= 其中Qi：各规定时间段内的日交通量（Pcu/d） n：各规定时间段内的时间（天）按平均值所取的时间段的长度计，常用的平均交通量有：1、平均日交通量（AADT）Annual Average Daily TrafficAADT=（Pcu/d）2、月平均日交通量（MADT）MADT= 一个月的日交通量总和/本月的天数 （Pcu/d）3.周平均日交通量（WADT）WADT= （Pcu/d）AADT在城市道

15、路与交通工程中是一项极其重要的控制指标，用作道路交通设施的规划、设计、管理等的依据。二.交通量的时间分布特性(一)月变化月变化图见教材P23 图2-4纵坐标为=MADT/AADT×100% 横坐标为月份1.月变化系数 K：31、30、28、29AADT可简称为：AADT=根据可绘制出月交通量变化图2.月变化基本规律a.月变化在乡村公路上比城市道路上变化更为起伏，波动大b.观光、旅游道路的变化幅度大c.长期工作性出行的和各种公务定向进行的月变化较低小(二)周变化用周变化表示交通量的周变化规律，周变化又称日变化1、周变化系数的计算1)调查数据少时K：观测日2)调查全年某周的数据齐全时例如

16、：2)计算实例讲解P24 例2.2表2-13 图2-53)绘周变化图以为纵坐标，以周日为横坐标，绘制交通量周变化图2.周变化基本规律a.在主要干道街道以及环城街道上日交通量/AADT为1.0左右的天数较多b.旅游观光道路日交通量/AADT为1.0左右的天数较少(三)时变化（用于城市道路）一天24小时中，每个小时的交通量亦在不断变化1.交通量小时变化图纵坐标为小时交通量占日交通量的%比，横坐标为小时。2.交通量小时变化规律a.早高峰b.晚高峰平峰c.低谷d.早高峰：离开城市越远的断面则越早来到。e.中国人的早高峰交通量>晚高峰的交通量（对长沙市62个交叉口统计晚高峰>早高峰）美国的早

17、高峰交通量<晚高峰的交通量f.白天12小时交通量=24小时交通量×70%80%3.高峰小时流量比Peak Hour Flow Rate（PHFR）高峰小时流量占全天交通量之比称之为高峰小时比，以%表示，它反映了高峰小时交通量的集中程度。PHFR=100%我国一般公路的高峰小时流量比为9%12%城市道路PHFR=7%9% 长沙7%8%且在白天12小时交通量中PHFR=10%4.高峰小时系数 Pear Hour Factor（PHF）将高峰小时时段分成每15min 90一段， 共4段，将4段中最大的那 80段交通量乘4，扩算为小时交通量， 75 75称之为扩大的高峰小时交通量，而

18、实际高峰小时交通量与扩大量之比，就是高峰小时系数，右图例中。高峰小时交通量=75+90+80+75=320（辆/小时）扩大高峰小时交通量=90×4=360（辆/小时）则：PHF=0.889一般而言，t可选5，6，10，15min，无论如何，PHFt=PHF越小表示交通量在短时间内愈集中PHF越大表示交通量在短时间内均匀分布三.交通量的空间分布交通量随空间的不同而变化的规律称之为空间分布（一）城乡分布一般而言，城市道路、高速公路比乡村公路交通量要大（二）路段分布路段道路等级，使用性质，功能不同，在同一时间内分布不同，一般是用路网交通量分布图来表示。（三）方向分布一般而言，一天之中一条道

19、路往返两个交通量是不平衡的，常用方向分布系数KD来表示这种方向不平衡性。KD=上下班路线KD=70%，主干道KD=60%市中心干道50%，城市出入口KD=60%70%以上所指均为一般性规律（四）车道分布交通量不大时，则右侧车道交通量偏大交通量增大时，则左侧车道交通量偏大但左、右两侧交通量同步增长或减少四设计小时交通量一年有365×24=8760小时，用哪个小时的交通量做为设计小时交通量是有讲究的，在这8760个小时的交通量按大小排序，绘成曲线，不能选最大小时交通量为设计小时交通量，这样就成浪费不经济，也不能选最小的小时交通量为设计小时交通量，这样会造成交通拥挤，根据美国的研究认为第3

20、0小时交通量是最适合，原因为下：1).30小时交通量与AADT之比的K值较稳定，不同道路类别，不同地区，不同年份的K值稳定分布在12%18%之间。2).一年中只有29个小时会产生交通阻塞，几率为0.34%1、K值的计算设计小时交通量系数（Designel|d Hour Volume Factor） （DHVF）K=2、设计小时交通量（Designed Hour Volume）（）第位高峰小时交通量车道数路幅宽度×：一条车道宽度 在方向不平衡的情况下的单向设计小时交通量DDHV（主车流方向）。 ：方向不均系数China的城市道路标准: =0.120.15之间（92年城市道路设计标准规定

21、）4.设计小时交通量的应用1）、对于多车道，可确定车道数和路幅宽度。2）、对于双车道，可计算不同时间的高峰小时交通量；评价道路服务水平，使用品质。§2-3 行车速度特性一定义物理定义：1地点车速：车辆通过某一断面的瞬时车速，反映不同断面的车速。当t2s行程，s：2030m测得的车速2行驶车速行驶车速= 3行程车速行程车速=4临界车速：道路通行能力达到最大时的车速。5设计车速：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，用作道路线性几何设计标准。6运行车速：中等驾驶水平的驾驶员在良好的气候条件下、实际道路情况和交通条件下所保持的安全车速，用于评价道路通行

22、能力和车辆运行状况。二车速统计分布特性（一）车速频率分布图行车速度是一个随机变量，一般情况下，乡村公路与高速公路车速呈正态分布，而城市道路和匝道呈偏态分布。 f f f 正态分布 偏低速 偏高速对称分布 偏态分布（二）车速特征图（P29图2-10c）150%位车速（中位车速）在正态分布情况下的车速累积频率分布图上累积频率为50%时的车速，该车速表明大于与小于该车速的车辆次数相等，不是正态分布则不一定相等。285%位车速小于该车速的车辆数占总数的85%。交通管理部门一般以此车速高限。315%位车速小于该车速的车辆数占总数的15%。以此车速做为高速公路和快速干道的低限。4车速分布的标准方差 反映车

23、速波动幅度三时间平均与区间平均速度1时间平均车速在单位时间内测得通过道路某断面各车辆的点速度，这些点速度的算术平均值，则是该断面的时间平均车速。反映某段时间内，某路段速度的特征值。 ：第i辆车的地点车速（） ：单位时间内观测到的车速总数2.区间平均车速行驶速度的平均值在某一瞬间，道路单位长度上全部车辆的车速分布的算术平均值，单位长度路段：25km。上式后一个表达方式即为定义式，即路段的长度S除以所有车辆经过该路段所花的平均行驶时间31）若车辆都以同一个速度行驶,则2)若速度不同a. ：时间平均车速的均方差b ：区间平均车速的均方差从a、b两个关系可以看出c计算示例(讲解例2-4 P31)4、影

24、响车速变化的因素1）、驾驶员对车速的影响2）、车辆对车速的影响3）、道路对车速的影响：街道类型及等级；平、纵面线形；车道数及车道类型；视距；侧向净空；路面。4)、交通条件对车速的影响：交通量；交通组成；超车条件；交通管理；交通环境的影响。§2.4交通密度特性1定义单位道路长度一条车道上车辆在某一瞬时的分布数。单位： 2.用车头间距（同向行驶的一列车队中，相邻两辆车的车头之间的距离）来表示 ：3用车头时距ht=连续两辆车通过某一断面的时差 计算式为 4、hd与ht的关系hs=ht的大小反映了一条道路上的交通密集程度。本章要点、道路三要素人、车、路的交通特性。、交通量的空间分布规律：城乡

25、、路段、方向、车道分布;交通量的基本特性。、速度的定义及特性：点、行驶、行程、临界、设计，、等车速。 、交通密度、车头间距、车头时距的关系。作业：思考题 1、3、4、5、6 习题1、2、3、4第四章 交通流理论交通流理论是交通工程学的基础理论，它是运用数学和物理学的定理来描述交通流特性的一门边缘科学。§1交通流特性交通流由单个驾驶员与车辆组成，以独特的方式在车辆间、公路要素以及总体环境之间产生影响。定量描述交通流，一方面是为了理解交通流特性的内在变化关系，另一方面也是为了限定交通流特征的合理范围。一、交通设施种类交通设施从广义上被分为连续流设施与间断流设施两大类。这些设施与交通流要素

26、间的相互作用有关，交通流要素控制着沿线设施的大体特性。连续流设置下，无内部因素会导致交通流周期性中断。连续流主要存在于设置了连续流设施的高速公路及一些限制出入口的路段。在连续设施下，交通流是由单个车辆之间及车辆与公路几何特征和总体环境之间相互作用的结果。间断流设施是指那些由于外部设备而导致了交通流周期性中断的设置。导致间断流的主要装置是交通信号，它使车流周期性中止运行。其他设置，如停车或让路标志，也会中止交通。在间断流设施下，交通工程师必须注意车流经常性的停车和重新启动。车流不仅受车辆与道路环境的相互影响，也受着周期性信号的影响。二、连续流特征1基本关系 (1) 特征变量：（1）、极大流量Qm

27、。（2）、临界速度Vm:流量达到极大值时的速度。（3）、最佳密度Km:流量达到极大值时的密度。（4）、阻塞密度Kj:车流密集到无法移动时的密度。（5）、畅行速度Vf:车流密度趋于零，车辆可以畅行无阻时的平均速度。21933年，格林希尔茨提出以下公式 （2）3联立式解得1933年，格林希尔茨提出以下公式 （2） 对于二次曲线，有最大值，其最大值应该满足，则当有最大值，：最佳密度当<时，Q值随K的增加而增加，处于畅行区，当>时，Q值随K的增加而减少，处于拥挤区 4的关系 由可得 当从0 时，随的增加而增加，处于拥挤区. 当从 0时，随的下降而增加，处于畅行区.三、间断流特征1、信号间断

28、处的车流任何间断流设施，其最重要的地方是用于信号灯交叉口。在这些点上，瞬息万变的交通受到周期性的干扰，然后再从某一方式接着运行。从绿灯信号开始到第一辆车的前保险杠穿过停车线的时间定义为第一个车头间距。由于司机在看到信号转为绿灯后，还有一个反应时间和一个加速进交叉口的时间，所以第一个车头间距相对较长。测量第一辆车与第二辆车在各自前保险杠穿过标志线的时间作为第二车头间距，这一时间比第一车头间距略短，这是由于第二辆车的司机对绿灯的反应时间与第一位司机的反应时间有所重叠。第三车头间距比第二车头间距更小一点，如此类推。车辆启动过程所造成的影响随着后续车辆的到来，逐渐减弱，直到某一时刻车辆在穿过停车线时已

29、完全加速。这一时刻，可以观察到大小接近的车头间距。2关键变量及其定义在一列稳定移动的车队中观察获得的不变的车头间距被称为饱和车头间距hs=3600/h饱和交通量比率S，指在一个信号为绿灯的单个车道上，进入交叉且不停的车辆数量。但是，信号交叉口的交通流总会受到周期性的阻隔。当交通流开始移动时，前几辆车耗时均大于h。将前几辆车的超时(即消耗的大于平均车头时间h的时间)加在一起，称为启动损失时间(Startup losttime)。3、停车、让路处的车流空档是指车辆连续横过交通流中一条行车路线时形成的时间间隔，等于车头时距减去车辆驶过自身车长所需的时间.间隙是指要穿越另一行车路线连续车流的车辆，其到

30、达时间与被穿越车流中下一辆车到达时间之间的间隔，主要街道的总容量、方向分布、车道数都将影响可利用的间隙数。4、有效指标-延误停车延误，指车辆横穿道路所消耗的停车总时间。运行延误，指预先决定的最优条件下的理想运行时间与实际运行时间的差值。§2概率统计模型交通流理论大概有两大类：第一类为自由流理论，即交通密度很稀，车头间距大，车与车之间完全不受约束，每辆车可自由行驶，车速为随机变化，不受其它因素制约，对于这种交通密度低，车头间距大，车辆处于自由行驶状态的交通流称之为自由流；此时自由流中的每辆车的到来都被看成随机事件，故可采用概率论和数理统计方法来研究此种交通现象。第二类为限制流理论（物理

31、学方法进行研究）：即对交通密度很大，车头间距小，后续车受到前引车行驶限制的状态称之为限制流，不能用概率论解决（非随机事件），后车与前车运动具有函数关系，前人研究了三种类型的理论：1跟踪理论 2排队论 3交通波理论一 交通流统计分布的含义与作用观测（如车辆到达、车头时距、车速变化、etc） 分 析 分布特征（随机变量的分布）和分布规律。例1：信号灯控制的交叉口，预测某一信号周期内车辆到达的规律（分布概率） 时间分布规律例2：在一定长度路段上车辆的分布数有两种随机分布规律1离散型分布规律数字呈离散型整数例1：在一定长度路段上车辆的分布数例2：在一定时间内闯红灯的车辆数2连续型分布规律数字是连续型的

32、有理数例1在一定时间内车辆到达的时间间隔分布。例2车头时距分布、速度分布，可穿越空格分布。二.离散型分布（一）.泊松分布式中：在计数间隔t内到达or分布k车辆的概率 ：车辆平均到达率（分布率）， t：每个计数间隔持续的时间（长度）（s）（m） e：自然对数的底 若令m=，为计数间隔t内到达（分布）的车辆数，则m又称之为泊松分布参数，则递推公式, 泊松分布的均值和方差分别为：适用条件：（1）车流密度不太大，处于最佳密度附近，车辆间相互影响微小，无外界干扰，车流是随机的。 （2）例42的解：P91 完全事件的概率=1：分布均值M=方差D（不开方）=例4.3 P91交叉口信号灯周期C=97S，有效绿

33、灯时间g=44S，在有效绿灯时间g内车流量为900辆/h，有时称之为900辆/绿灯小时。设信号交叉口上游车辆到达率q=369辆/h， 900v/h q=369v/h 绿灯时间s 问：吃两次红灯的车辆概率有多大？解：一个信号周期能通过的最大车辆数为：当一个周期到达的车辆数N>11辆时，则（N-11）辆车必须等于二次红灯。在一个周期内平均到达率：在一个周期内无车达到的概率为1辆车到达的概率 2辆车到达的概率 完全概率事件目前在大多数情况下，由于M>D，不能用泊松分布，必须用二项分布，它是泊松分布的特例。（二）二项分布1适用条件：车辆比较拥挤，K运用超过最佳密度，自由行驶机会不多的车流。

34、D<M：表示二项分布均匀程度高于泊松分布。2基本公式：通常记，表示在任一次试验中成功的概率（出现的概率）：任一次试验中不成功的机率(不出现的概率).则 其中 ：在计数间隔t内到达、分布K辆车的概率 ：平均到达率（分布率） ：每个计数间隔持续时间（s）或长度（vn） ：正整数，相当于饱和车流量 3递推公式4二项分布的均值M和方差D分别为 且M>D5通过观测数据估算，p、n、M、D等参数，样本均值为m，方差S2，则 例44P92在某条公路上，上午高峰期间，以15秒间隔观测到达车辆数，得到的结果，如P92表4-1组序计数间隔内的车辆到达数Ki出现Ki车辆数的间隔参数概率Pki频数fifi

35、×Kifi×Ki21<30000.00475339270.0165640000.0467558402000.09752610603600.15543711775390.19294810806400.188655911998910.145756109909000.08867111111210.04204121121440.01522>120000.005805合计6447838221.000均值 方差： 故可用二项分布，二项分布需要拟合的参数为n和p 取整 饱和车流拟合的结果为 二连续型分布1负指数分布1）适用条件用于描绘有充分超车机会的单列车流和密度不大的多列车

36、流的车头时距分布（为连续实数变量）。2）基本公式其中：到达的车辆车头时距h大于t秒的概率，:车流的平均到达率（分布率）（） ）负指数分布基本公式推导：由泊松分布推导而来：当时，为在具体间隔时间t内，如无车辆到达，则上一次车到达和下一车到达之间，车头时距至少有t秒，换而言之，P（0）也是车头时距等于或大于t秒的概率。即3）应用范围计算横穿交通流所需的安全间隔。设a为次要道路车辆横穿主要道路车流所需求的最小间隔，即当时，才能横穿主要道路车流。又设a0为次要道路车辆连续通过的最小车头时距，为主干道车辆的平均到达率（），又Q主为主干道交通量（），Q次为次要交通道路车辆横穿主干道的交通量（）。 其中：利

37、用负指数分布可求得下式（）其中：具有大于a秒车头时距的概率。 ：具有大于a段间隙的次数（） ：具有大于a段间隙的次数（） ：具有小于或等于a0秒车头时距的概率。2.移位负指数分布1).适用条件用于描述不能超车的单列车流和车流量低的车流车头时距分布，克服负指数分布当t很小时P值较大的缺点。当 t 0时，则P 1，而车头时距s2) 公式 3) 均值与方差 本章要点：1、交通流三要素的关系；2、泊松分布；3、二项式分布；4、负指数分布；5、连续（间断）交通流的特性分析。思考题：1、2、4。习题： 1、2、5、6、7第五章 道路通行能力§51 概 述一、通行能力的种类及其定义确定道路通行能力

38、的种类主要考虑两点：一是通行能力分析必须与运行质量相联系；二是需要有一种具体公路均能与之对比的基本参照通行能力。1、通行能力的分类1）基本通行能力 是指公路组成部分在理想的道路、交通、控制和环境条件下，该组成部分一条车道或一车行道均匀段上或一横断面上，不论服务水平如何，一小时所通过标准车辆的最大车辆数；2）可能通行能力：是指一已知公路的一组成部分在实际或预计的道路、交通、控制及环境条件下，该组成部分一条车道或一车行道对上述诸条件有代表性的均匀段上或一横断面上，不论服务如何，一小时所能通过的车辆（在混合交通公路上为标准汽车）最大车辆数；3）设计通行能力：是指一设计中公路的一组成部分在预计的道路、

39、交通、控制及环境条件下，该组成部分一条车道或一车行道对上述诸条件有代表性的均匀段上或一横断面，在所选用的设计服务水平下，一小时所能通过的车辆（在混合交通公路上为标准汽车）最大车辆数。2、理想条件理想条件原则上是指对条件更进一步提高也不能提高基本通行能力的条件。各理想条件的内容如下：1）道路条件 是指公路的几何特征。包括车道数、车道、路肩和中央带等的宽度，侧向净宽，设计速度及平、纵线形和视距等；2）交通条件 是指交通特征。它包括交通流中的交通组成、交通量以及在不同车道中的交通量分布和上、下行方向的交通量分布；3）控制条件 是指交通控制设施的型式及特定设计和交通规则。其中交通信号的设置地点、形式和

40、预定时对通行能力的影响最大。其客观存在重要交通控制包括“停车”和“让路”标志、车道使用限制及转弯限制等等；4）环境条件 主要指横向干扰程度以及交通秩序等。5）驾驶技术。3、车辆换算-也称之为当量交通量：将总交通量中各类车辆交通量换算成标准车型交通量之和。 见P152表5-18二、公路服务水平概述公路通行能力的分析计算离不开交通运行质量。因此通行能力的分析计算必顺与服务水平的分析计算一起进行。1）、定义服务水平是交通流中车辆运行的以及驾驶员乘客所感受的质量量度。亦即公路在某种交通条件下所提供运行服务质量水平。2）、公路服务水平的分级及各级水平的运行质量描述。在达到基本通行能力（或可能通行能力）之

41、前，交通量愈大则交通密度也愈大而车速愈低，运行质量也愈低，即服务水平愈低。达到基本通行能力（或可能通行能力）之后，则交通量不可能再增加，而是运行质量愈低交通量也愈低，但交通密度仍愈大，直至车速及交通量均下降至零为止。各级服务水平的一般描述摘要如下。中国 .美国路段服务水平分级： A级 自由流 V高 K小 最佳一级 B级 稳定流 V快 K适中 有小量延误 好 二级 C级 稳定流 V稍快 K稍大 延误可以接受 好三级 D级 接近稳定流 可忍耐的延误 较差 四级 E级 不稳定流 延误不可忍受 饱和 F级 强制流 最差评定指标：车速，比（V：服务交通量，C：通行能力）主要用于路段评定。四、道路通行能力

42、和服务水平的用处1、用于设计2、用于规划3、用于交通管理§5-2 双车道一般公路路段通行能力一、双车道一般公路路段车流运行特性1概述在双车道一般公路上，汽车超车时，必须进入对向车道行驶若干距离后，回到本向车道，才能完成超车过程。因此双车道公路的两个方向中任何一个方向的汽车流运行都受到对向交通的制约。故不能对单个方向而必须对车行道双向通行能力和服务水平进行总的分析计算.2理想条件(1)设计速度大于或等于80kmh。(2)车道宽度大于或等于4.OOm，但不大于4.50m。(3)侧向净宽大于或等于1.75m。(4)在公路上无“不准超车区”。(5)交通流中全部为中型载重汽车。(6)两个方向交

43、通量之比为5050。(7)对过境交通没有横向干扰且交通秩序良好。(8)处于平原微丘地形。二、服务水平双车道一般公路路段服务水平标准参见表514。三、双车道一般公路路段通行能力1车行道最大服务交通量 2车行道的设计通行能力四、对通行能力的修正系数1 设计速度的修正系数fs2 交通量方向分布修正系数fd3 车道宽度及侧向净空修正系数fw4 交通组成修正系数fT5 横向干扰修正系数fL例：某城的入城干道，按三级公路标准建设，路基宽8.5m，路面宽7.0m,设计车速为50km/h，视距不足路段长度占全路段的20。根据交通调查，该路段高峰小时交通量为中型载重车675辆/h，吉普车18辆/h，自行车115

44、辆/h，板车13辆/h，方向不均匀系数为0.6，试求该路交通量是否超过其本身的设计通行能力。 解：按V50km/h，视距不足路段长度占全路段的20，查表5-14（P151）得其服务水平为三级，V/C=0.61,双车道的基本通行能力为2000辆/h。求设计通行能力需确定以下修正系数：1. 速度 V50km/h，查表5-15得fs0.94。2. 方向不均匀系数为0.6，查表5-16得fd0.945。3. 车道宽3.5m，两侧路肩宽均为0.75m，查表5-17得fw0.80。4. 交通组成修正系数，查表5-17得5. 它是城市出入口干道，两侧已经街道化，横向干扰中等查表5-19得fT0.80因此设计

45、通行能力为：2000*0.61*0.94*0.945*0.8*1.19*0.8825辆/h实际交通量换算为中型载重汽车的交通量：675+18*0.8+115*0.3+13*2.0750辆/h设计通行能力实际交通量故该路段交通量未超过其本身的设计通行能力。§5-6 城市道路路段通行能力一一条车道的理论通行能力是道路与交通环境处于理想情况下，车辆以连续车流形式通过时的通行能力。 反 制 安 车式中L反+制+安+车vt/3.6+v2/254I+安+车:最小车头时距 :司机反应时间:最小车头间隔 :与车重、路面阻力系数、粘着系数及坡度有关的参数 见表520一般取值 t=1S L安=2m C小

46、车=5m l大车=8m一条车道计算的通行能力见P153 表5-22二路段设计通行能力1自行车影响折减系数的确定自行车对机动车道机动车的影响，应视有无分隔带(墩)及自行车道交通负荷的大小分三种情况考虑。 (1)机动车道与非机动车道之间有分隔带(墩)当机动车道与非机动车道之间设有分隔带时，路段上的自行车对机动车几乎没有影响，可不考虑折减，故取1。 (2)机动车道与非机动车道间无分隔带(墩)，但自行车道负荷不饱和 当机动车道与非机动车之间没有设置分隔带时，自行车对机动车有影响，但如果自行车道上的自行车交通量小于自行车道通行能力，此时，自行车基本上在非机动车道上行驶，对机动车的影响不大，建议取0.8。

47、 (3)机动与非机动车道间无分隔带(墩)，且自行车道超饱和负荷 当自行车交通量超过自行车道的通行能力时，自行车将侵占机动车道而影响机动车的正常运行，使机动车的车速、通行能力大大降低，其影响系数可根据自行车侵占的机动车道宽度与机动车道单向总宽之比确定，其影响系数为：附：自行车道通行能力1）、在连续车流条件下（有分隔带），每米宽自行车道的理论通行能力为：Qbic=2200辆/h。2）、在连续车流条件下（无分隔带），根据城市道路设计规范建议，每米宽自行车道的理论通行能力是有分隔带理论通行能力的0.82倍，即：Qbic=2200*0.82=1800辆/h。3）、考虑到平面交叉口的影响，路段上一般只有5

48、0%的时间能有效同行，故每米宽自行车道的实际通行能力为：Qbic=1800*0.5=900辆/h。2车道宽度影响系数的确定 车道宽度对行车速度有很大的影响，在城市道路设计中，取标准车道宽度为35m，当车道宽度大于该值时，有利于车辆行驶，车速略有提高；当车道宽度小于该值时，车辆行驶的自由度受到影响，车速降低。见教材P155 表5-243交叉口影响修正系数C的确定交叉口影响修正系数，主要取决于交叉口控制方式及交叉口间距。当交叉口间距较小时，交叉口的停车延误在车辆行驶时间中所占的比例较小，不利于道路空间的利用、路段通行能力的发挥及路段车速的提高，交叉口间距的增大，有利于提高路段通行能力及路段车速，有

49、利于充分利用道路空间。其修正系数按下式计算： 当s200m时 C=C0 C0:信号交叉口绿信比 当s200m时 C=C0(0.0013*s+0.73)4车道修正系数n当一个行驶方向有多条车道时，各车道上的交通辆分步不同，它与车道两侧的干扰、慢行车的比例和横向出入口的数量有关。慢车、较重车趋向右侧车道。在城市道路设计分析路段当几条同向车道上的车流成分一样，彼此之间又无分隔带时，由于驾驶人员惯于选择干扰较少的车道行驶，故靠近道路中线的车道通行能力最高，而并列于其旁的车道，通过能力依次折减。估算机动车道一个方向的通行能力，经过考虑折减系数后，以各条车道的通行能力相加即得。多车道通行能力折减其中ki见教材P156 表5-29例