交通流理论基础知识概要

第二章交通流理论基础知识一、交通流基本概念

交通流：某一时段内，连续通过道路某一断面的车辆或行人的统称。交通基本参数：交通量、速度、交通密度。

TrafficFlow交通量：单位时间内通过道路某一断面的车辆数或行人数。按交通组成：机动车交通量、非机动车交通量。折算交通量：将不同车型的交通量换算成标准车型交通量。

车型出租/小客（货）中客公交/大客（货）自行车摩托车（其它）车型换算系数11.520.20.5机动车车型换算系数

ADT（平均交通量）AADT（年平均日交通量）MADT（月平均日交通量）WADT（周平均日交通量）

交通量第30位小时交通量

（30HV）第30小时系数K=30HV/AADT设计小时交通量（DHV）

交通量时变日变月变年变

某市五一路客车流量时变图交通量的时间变化规律路段分布车道分布方向分布交通量的空间变化规律车道序号12345α310.80~0.890.65~0.750.50~0.650.40~0.50交通量方向不均匀系数δ=

车道序修正系数

车速地点车速、行驶车速、区间车速、临界车速设计车速：具有平均驾驶水平的驾驶员在天气良好、低交通密度时能维持的最高安全速度，作为道路几何线形设计依据的车速。

交通密度交通密度（K）：某一瞬间，单位长度内一个车道一个方向或全部车道上的车辆数。

车头间距（hd）：同向连续行驶的两车车头之间间隔的距离。车头时距（ht）：同向连续行驶的两车车头之间间隔的时间。交通量、车速、交通密度三者关系密度很小：自由车速，交通量小；最佳密度：临界车速，交通量最大；阻塞密度：Q=V=0

Q=K·V二、道路通行能力与服务水平道路通行能力基本通行能力：理想的道路与交通条件可能通行能力：通常的道路与交通条件设计通行能力：考虑不同的服务水平定义：道路在一定条件下单位时间内所能通过车辆的极限数。服务水平服务水平：道路使用者从道路状况、交通条件等方面可能得到的服务，不同的服务水平对应不同的服务交通量

。服务水平分级：行车速度、行车安全性、舒适性、经济性。

各国划分不一。美国可能通行能力通行能力计算ti——平均车头时距（根据v查表）；α交叉口——平面交叉口修正系数设计通行能力：道路分类快速路主干路次干路支路αc0.750.800.850.90道路分类系数αc城市道路路段及交叉口服务水平划分标准服务水平ABCDEFV/C<0.40.4~0.60.6~0.750.75~0.90.9~1.0>1.0交通影响评价时，负荷度（V/C）处于B级或C级水平，说明交通影响区路段及交叉口对其项目开发所产生的交通有一定的承受能力。

三、交通量、车速及交通密度调查交通量调查时间春秋季节，周二到周四24小时（昼间12或16小时）高峰小时（早高峰、晚高峰）交通量调查地点交通量调查方法路旁测记法人工计数、自动计测法流动车测定法光电式计数器交通量调查资料整理汇总表柱状图（直方图）流向分布图交通流量分布图车速调查人工量测法测速雷达仪测速雷达枪①地点车速②区间车速（行驶车速）汽车牌照法、流动车测定法四、交通流理论研究方法概率论方法交通跟驰理论流体力学方法概率论方法——离散型分布（泊松分布）泊松分布通过道路某一点的车辆数常服从泊松分布。x——时间段t内通过的车辆数p（x）——时间段t内通过x辆车的概率m——时间段t内通过车辆数的平均值。例1某一信号灯控制的交叉口，其东西方向的绿灯时间长为60秒，该方向的交通量为360veh/h，南北方向的交通量为100veh/h。求设计上具有95%置信度的东西方向道路在每个绿灯时间能通过的车辆数以及在南北方向道路上红灯期间受阻的车辆数。例2某路段，交通流量为360辆／h，车辆到达符合泊松分布。求在

1s、2s、3s时间内无车的概率。例3有60辆车随意分布在5km长的道路上，对其中任意500m长的一段，试求有4辆车的概率、大于4辆车的概率。概率论方法——离散型分布（二项式分布）二项式分布：可用以预测违反交通规则的车辆数，在交叉口可能的转弯车辆数以及在路段上行驶速度超限的车辆数等。n——试验次数；x——成功次数；p——在任何给定的试验中成功的概率；q——在任何给定的试验中失败的概率。例4在某红绿灯交叉口上，据统计有25%的骑自行车者不遵守交通规则，当随机抽取5位骑自行车者时可能2位不遵守交通规则的概率是多少？例5一交叉口，设置了专供左转的信号灯，经研究指出：来车符合二项分布，每一周期内平均到达20辆车，有25%的车辆左转，求：

（1）到达三辆车中有一辆左转车的概率；（2）某一周期中无左转车的概率。概率论方法——连续型分布（1）负指数分布：常用于研究交通流中的车头时距等。相继发生事件的时间间隔h≥t的概率相继发生事件的时间间隔h<t的概率例6：在Q=400（veh/h）的车流量时，等于或大于9s的车头时距的概率是多少？概率论方法——连续型分布（2）移位的负指数分布：考虑前后两车头间的极限车头时距。C——车头间最小间隔（1~1.5s）；T——平均车头间隔（s）。例7在一处不设信号灯管制的交叉口，次要道路上的车辆为能横穿主要道路上的车流，需要主要道路上的车流中出现大于或等于6s的车头时距，如果主要道路上的流量为1200（veh/h），问车头时距大于或等于6s的概率为多少？如果考虑最小间隔长度C为1.0s，则大于或等于6s的概率为多少？交通流排队理论排队论：以概率论为基础。排队：单指等待服务的车辆。排队系统：包括等待服务与正在接受服务的车辆。收费站车辆排队单通道排队服务系统（M/M/1）顾客平均到达率：λ系统的服务率：μ交通强度（利用系数）ρ=λ/μ

。确保单通道排队系统稳定的条件：ρ<1（λ<μ）

多通道排队服务系统（M/M/N）单路排队多通道服务多路排队多通道服务（转化为M/M/1系统）：各通道ρ的平均值。排队方式：确保系统稳定的条件：服务方式比较N相同时，单路排队优于多路排队，系统疏散快。单路排队多通道服务多路排队多通道服务系统中车辆数6.65.0平均排队长度34.17系统中消耗时间10.030.0平均排队时间5.025.0服务方式服务指标跟驰理论制约性延迟性传递性

车辆跟弛特性：流体力学模拟理论车流波动理论适用范围：分析瓶径路段的车辆拥挤问题。作业（一）：在长为8km的路段上随意分布着80辆汽车。试求：任意1km路段

①没有车的概率；

②有5辆车的概率；

③大于5辆车的概率。作业（二）：某交叉口信号周期长为90s，某相应的有效绿灯时间为45s，在有效绿灯时间内排队车辆以1200辆/h的流量通过交叉口。假设信号交叉口上游车辆到达率为400辆/h，服从泊松分布。求：（1）一个周期内到达车辆不超过10辆的概率；