城市道路交通调查与分析

第2章城市道路交通调查与分析本章主要内容：交通流特性交通流统计分布交通流参数调查与分析道路通行能力与服务水平一、交通流特性道路交通流的基本特征：

两重性——对道路上运行车辆的控制不仅取决于驾驶员，还取决于道路条件和交通条件。

局限性——机动车的运动受时空条件和其动力性能的制约。

时空性——不同的时空条件有不同的运动状态。

某一时段内，连续通过道路某一端面的车辆和行人所组成的车流和人流的统称。1、什么是交通流？一、交通流特性交通量Q：某一特定时段内，通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通体的数量。交通流速度V（车速）交通密度K:某一瞬间，单位长度内某一车道、某一方向或全部车道上的车辆数。2、三个交通流参数一、交通流特性（1）交通量Q：某一特定时段内，通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通体的数量。2、三个交通流参数根据交通类型，可分为机动车交通量和非机动车交通量。根据选定的时间段可分为日交通量(ADT、WADT、MADT、AADT)、小时交通量(PHV、HAHV、30HV)和短时（5min、10min、15min）交通量。交通量可以统计为绝对交通量，还可以按一定的折算系数换算成某种标准车型的交通量，即当量交通量。当量小汽车算系数

车

种换算系数车

种换算系数自行车0.2旅行车1.2二轮摩托0.4大客车或小于9t的货车2.0三轮摩托或微型汽车0.69~15t货车3.0小客车或小于3t货车1.0铰接客车或大平板拖挂货车4.0一、交通流特性2、三个交通流参数

年平均日交通量在城市道路与交通工程中是一项极其重要的控制性指标，可作为道路交通设施规划、设计、管理等的依据。（1）交通量Q（1）交通量Q

小时交通量主要用于确定高峰期的持续时间和高峰期交通量的大小，估算通行能力，为交通管理提供依据。（1）交通量Q短时流量主要用于分析最大流率、高峰小时内的流量变化、通行能力对交通流的限制、高峰交通量的特性等内容。（1）交通量Q

交通量特性受到道路的等级和功能、地区和时间等因素的影响，具有较大的差异性。（1）交通量Q

交通量特性受到道路的等级和功能、地区和时间等因素的影响，具有较大的差异性。车道分布——交通量由内向外依次减少方向分布——方向不均匀系数路段分布——路段分配系数一、交通流特性（2）交通流速度V（车速）2、三个交通流参数车速既是道路规划设计中的一项重要控制指标，又是车辆运营效率的一项主要评价指标，对于运输经济、安全、迅捷、舒适具有重要意义。

瞬时（地点）车速、行驶车速、区间车速、临界车速①15％位车速

——最低限制速度②中位地点车速(50％位车速)

③85％位车速——最高限制速度（2）交通流速度V（车速）（2）交通流速度V（车速）设计车速（计算行车速度）设计车速是指具有平均驾驶水平的驾驶员在道路交通与气候条件良好的情况下仅受道路条件限制所能保持的最大安全车速，是道路线形几何设计的标准。计算行车速度的最大值：120km/h计算行车速度的最低值：20km/h。•根据汽车性能，并参考国内外的实际经验，从节约能源以及人在感官上的感觉出发，计算行车速度的最大值采用120km/h是适宜的。不同等级的公路都有相应的国家规定，可以在相应的设计规范中查到。一、交通流特性（3）交通密度K:反映道路的拥挤程度。

某一瞬间，单位长度内某一车道、某一方向或全部车道上的车辆数。2、三个交通流参数K=N/L辆/千米（veh/km）一、交通流特性4、三个交通流参数之间的关系一、交通流特性4、三个交通流参数之间的关系V0=Vf/2K0=Kj/2Qm=VfKj/4Qm–最大交通量V0–临界车速（最大流量时的速度）Vf-自由车速K0-临界密度（最大流量时的密度）Kj-阻塞密度一、交通流特性4、三个交通流参数之间的关系（1）当K→0，车辆不受其他车辆干扰行驶，即v→vf，流量Q→0。（2）当0＜k＜k0,平均车速较高（vf＞v＞u0），而交通量较小。（3）随着密度的增加，车辆之间的干扰相应的增加，当平均车速降到v0

时，交通量达到最大值。（4）当k＞k0,交通开始拥塞,平均车速低于v0，交通量也低于Qm。（5）当k→kj

时，则速度趋近于零，而流量再趋近于零。二、交通流统计分布

交通流的统计分布特性是交通流特性预报的有效手段，可使交通技术人员用少量的资料得出确切的预测结果。交通的到达具有随机性，描述这种随机性的统计规律有两种方法，即概率论中的离散型分布和连续性分布。离散型分布又称计数分布，考查在一段固定长度的时间内到达某场所的交通数量的波动性；连续型分布研究上述事件发生的间隔时间的统计特性，如车头时距、车速和可穿越空挡等的概率分布。二、交通流统计分布1、离散型分布——泊松分布适用条件：车流密度不大，其他外界干扰因素基本上不存在，即车流是随机的。P(x)—在计数间隔t内到达x

辆车的概率;

λ

—平均到车率(辆/s)；

t—每个计数间隔持续的时间(s)。

m=λ*t时间段t内通过车辆数的平均值通过道路某一点的车辆数常服从泊松分布。

已知某信号灯周期为60s，某一个入口的车流量为240辆/h，车辆到达符合泊松分布，求：（1）在1s、2s、3s内无车的概率；（2）求有95%的置信度的每个周期来车数。例题1解：（1）1s、2s、3s内无车的概率

λ=240/3600（辆/s），当t=1s时，m=λt=0.067当t=2s时，m=λt=0.133，当t=3s时，m=λt=0.2，

（2）有95%置信度的每个周期来车数的含义为：来车数小于或等于k辆的概率≥95%时的k值，即求：时的k

即λ=240/3600（辆/s），当t=60s时，m=λt=4

来车的分布为：递推公式

设计上具有95%置信度的来车数不多于8辆。kP(k)累计P(≤k)kP(k)累计P(≤k)00.01830.018350.15630.785210.07330.091660.10420.889420.14650.238170.05950.948930.19540.433580.02980.978740.19540.6289例题2

设60辆车随机分布在4km长的某主干道上，服从泊松分布，求任意400m路段上有6辆及6辆车以上的概率。

t=400m，λ=60/4000(辆/m)m=λt=6(辆)

P0=e-6=0.0025P1=6P0=

6e-6=0.0149P2=3P1=0.0446

P3=2P2=0.0892P4=1.5P3=0.1338

P5=1.2P4=0.1606不足6辆车的概率为P(x<6)=P0+P1+P2+P3+P4+

P5=0.4456有6辆及6辆车以上的概率为P(x≥6)=1-P(x<6)=0.5544二、交通流统计分布1、离散型分布——二项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；

例题3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？

n=5，x=2,p=0.25

即5人中有2人不遵守交通规则的概率是26.4%。二、交通流统计分布2、连续型分布

连续型分布用来描述车头时距分布、速度分布、可穿越空挡分布等交通流的分布特性，常用的有负指数分布和移位负指数分布。二、交通流统计分布2、连续型分布——负指数分布负指数分布的适用条件:用于描述有充分超车机会的单列车流和密度不大的多列车流的车头时距分布。负指数分布常与泊松分布相对应，当来车符合泊松分布时，车头时距则符合负指数分布。

时间间隔t内不发生事件的概率与在时间t内k=0的概率是相同的。即：例题4

对于单向平均流量为360辆/h的车流，求车头时距大于或等于10s的概率。车头时距大于或等于10s的概率也就是10s以内无车的概率。由λ=360/3600=0.1

同样，车头时距小于10s的概率为：二、交通流统计分布2、连续型分布——负指数分布车头时距服从负指数分布的车流特性见图，曲线是单调下降的，说明车头时距愈短，出现的概率愈大。二、交通流统计分布2、连续型分布当负指数分布用于单车道交通流的车头时距分布时，理论上会得出大量的0-1s的车头时距，但在实际中这种情况不可能出现。因为车辆的车头至车头的间距至少为一个车长加上前车尾部至后车头部的一定间隔。移位的负指数分布：考虑前后两车头间的极限车头时距。

例题5在一条有隔离带的双向四车道道路上，单向流量为360辆/h，该方向路宽7.5m，设行人步行速度为1m/s，求1h中提供给行人安全横过单向车道的次数，如果单向流量增加到900辆/h，1h中提供给行人安全横过单向车道的次数是增加还是减少。7.5mQ=360辆/h解：行人横过单向行车道所需要的时间：

t=7.5/1=7.5s

因此，只有当h≥7.5s时，行人才能安全穿越，由于双车道道路可以充分超车，车头时距符合负指数分布，对于任意前后两辆车而言，车头时距大于7.5s的概率为：

对于Q=360辆/h的车流，1h车头时距次数为360，其中h≥7.5s的车头时距为可以安全横穿的次数：

当Q=900辆/h时，车头时距大于7.5s的概率为：

1h内车头时距次数为900，其中h≥7.5s的车头时距为可以安全横穿的次数：

当Q=900辆/h时，车头时距大于7.5s的概率为：

1h内车头时距次数为900，其中h≥7.5s的车头时距为可以安全横穿的次数：二、交通流统计分布3、分布拟合优度检验检验假设是否与实际相符。X2检验法衡量实际的观测频数与理论的期望频数之间差异的程度。三、交通流参数调查与分析交通流参数调查是指对交通量、行车速度、交通流密度等的大小与变化规律，以及车头间距、占有率等的调查。交通流参数调查是交通工作者及时准确地掌握交通现状和发展趋势的有效途径，可以为交通规划、设计、管理和交通流理论研究提供原始资料。三、交通流参数调查与分析1、交通量调查调查地点①特定地点②区域

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）通过交通量调查，可以得到观测断面的道路交通量、交通组成、交通运行及其变化规律(时变、方向分配、车道分配等)这样诸多有用的信息。1、交通量调查1、交通量调查调查方法试验车移动调查法人工观测法试验车移动调查示意图1、交通量调查调查方法摄影法机械计数法法1、交通量调查资料整理——绘总成表，绘制成图三、交通流参数调查与分析2、车速调查车速的大小与道路的通行能力、服务水平、管理与控制、规划设计和运行效益有密切的关系。车速调查：①地点车速人工量测法测速雷达仪

②区间车速（行驶车速）汽车牌照法、流动车测定法2、车速调查——观测资料分析2、车速调查——观测资料分析三、交通流参数调查与分析3、行车时间与延误调查行车时间是指汽车沿一定路线在实际交通条件下，从一处到达另一处行车所需的总时间，包括停车和延误。延误是指车辆在行驶中受到干扰或阻碍及驾驶员无法控制的意外而损失的时间。

通过行车时间及延误的调查，可以评价道路的服务水平和拥挤程度，确定缓解拥挤的对策。四、道路通行能力与服务水平

道路通行能力和服务水平从不同角度反映了道路的性质与功能。通行能力主要反映道路服务数量的多少或能力的大小，服务水平则反映了道路服务质量或服务的满意程度。四、道路通行能力与服务水平1、道路通行能力道路通行能力是指道路上某一点某一车道或某一断面处，单位时间内可能通过的最大交通