交通工程密度调查延误05

交通密度调查教学目的：了解交通密度的相关概念，掌握交通密度调查的方法。重点：交通密度调查的方法。难点：交通密度占用率一、交通密度（一）定义：某一瞬间，单位路段长度内的车辆数。

K=N/L式中：K—车流密度，辆/kmN—观测路段内某瞬时车辆数，辆

L—观测路段长度，km

交通量反映的是车辆通过道路某断面的频繁程度，交通密度大小反映一条道路上的交通密集程度。为使车流速度具有可比性，车流密度应按单车道来定义，单位：辆／km·车道。

临界密度交通量由零逐渐增大，接近或达到道路通行能力时的车流密度，相应车速成为临界车速。临界密度反映交通流量达到最大时的密度，故又称为最佳车流密度。

阻塞密度当密度继续增大，导致所有车辆无法通行时，导致所有车辆无法通行时，速度接近于零，交通量也趋近于零；1、车头间距

同一车道、同一方向连续行驶前后相邻两辆车之间在某一瞬时的车头间距。表示符号：hd

单位：m/辆。路段中所有车头间距的平均值，称为平均车头间距。如果知道车头间距hd

（取平均值），如何求出此时的交通密度K.二、交通密度的表示方法（二）表示方法1、车头间距

K=1/hdX1000=1000/hd

二、交通密度的表示方法hd1km二、交通密度的表示方法（二）表示方法2、车头时距

同一车道、同一方向连续行驶前后相邻的两辆车的车头通过某一点的时间间隔。表示符号：ht

单位：s/辆

车头间距和车头时距的数学关系？——平均车头时距（s/辆）——道路的交通量（辆/h）二、交通密度的表示方法（二）表示方法2、车头时距ht=/（平均车头间距和平均速度。）二、交通密度的表示方法（二）表示方法2、车头时距为保证行车安全的最短车头间距称为极限车头间距。极限车头间距随车速的变化而变化。

hd=ht．V

极限车头时距一般为2-3s。平均车头时距和平均车头间距与宏观参数的关系如下：；式中：为平均车头间距（m）。为平均车头时距（s）。二、交通密度的表示方法

3、临界密度(Km)

道路上运行车流量达到最大时的交通密度Km。Q到达最大值QVAX。

4、限塞密度（Kj）道路上车辆几乎无法行驶时的交通密度。

此时，v=0，Q=0.车头间距和车头时距

例题在一条长30km的某路路段的起点断面上，在5min内测得60辆汽车，车流是均匀连续的，V=30km/h，试求Q，ht，hs，K以及第一辆车通过这段路所需时间t。解：车头时距：车头间距：车流密度：第一辆车通过时间：作业

市郊一段500m长的公路上，于起点断面5min内测得通过车辆为30辆，车速为40km/h，车流为均匀连续的。求平均车头时距ht、平均车头间距hs、交通密度K以及第一辆车通过该路段所需要的时间t？

三、交通密度的分布特性由于密度是瞬时值，随观测时间和区间长度而变化，且反映不出车辆长度和速度的关系，尤其是在车辆混合行驶时密度的大小并不能明确表示交通流的状态，这就要引入车道占有率的概念表示密度。车道占有率包括空间占有率和时间占有率两种。三、交通密度的分布特性1空间占有率

空间占有率：在一瞬间测得已知路段上所有车辆占用的长度与路段总长度百分比（%），表达式为：

式中：Rs

—空间占有率（%）；

L—观测路段总长度(m)；

Li

—第i辆车的长度（m）；

n—观测路段内的车辆数（辆）。空间占有率示意图LL1L2L3Li三、交通密度的分布特性例题1：某路段长度为450米，有5辆小汽车（平均车长4m），9辆大汽车（平均车长10m），求Rs。

Rs=（4x5+9x10）/450x100%=24.4%三、交通密度的分布特性例题2：某路段长度为450米，有9辆小汽车（平均车长4m），5辆大汽车（平均车长10m），求Rs。Rs=（10x5+9x4）/450x100%=19.1%结论：空间占用率不仅和交通量有关，还和车辆的组成有关。三、交通密度的分布特性2时间间占有率

在道路的任意路段上，车辆通过时间的累计值与观测总时间的百分比，其表达式为：

式中：Rt

—时间占有率（%）；

T—总观测时间(s)；

ti

—第i辆车的占用时间（s）；

n—观测时间内通过的车辆数（辆）。三、交通密度的分布特性2、时间占有率（Rt）例题1：已知某断面40s内有9辆车通过，其中有小汽车4辆，通过时间平均为0.6s，大汽车5辆，通过时间平均为1.1s，求Rt。解：Rt=（4x0.6+5x1.1）/40=19.8%四、交通密度调查（一）密度调查的时段与区间的长度

在道路某一区段范围内的交通密度每时每刻都在变化,因此,所谓密度,总是指某一瞬时的密度值或某一时段内的平均密度值。在交通研究中关心的常是后者。从实测经验得知调查时段越长密度变化越平缓。另外,在正常交通量条件下,车辆在道路上分布也不均匀,即路段不同,部位的交通密度一般也不同,只有实测路段达到一定长度后,交通密度的变化才趋于平稳。四、交通密度调查通过大量实测资料分析得出以下结论:

①实测密度均方差为实测时段和区间长度的减函数;②测时时段达3~5min以上时,均方差受测试路段长度的影响变弱;③测试区间大于800m时,均方差受测时时段长度的影响变弱。

根据以上结果,建议在交通密度调查时,测时时段应延续5min以上,路段长度应尽量大于800m。四、交通密度调查（二）调查方法1、出入量法

基本工作原理：如下图所示的无出入交通的路段AB上t0时刻存在的车辆数为E（t0），从t0到t一段时间内从A处进入该路段的车辆数为QA（t）；驶出该路段的车辆为QB（t）时，则t时刻时，AB段上的车辆数为为：E（t）=E（t0）+（QA（t）-QB（t））

（Et0为初始车辆数。）Kt=E（t）/LAB四、交通密度调查（二）调查方法1、出入量法用试验车求初始车辆E（t0）的方法:

用试验车在A端处的时刻为t0

，到达B端的时刻为t1，则自t0到t1的时段通过B端的车辆数为q，即为t0时刻AB路段的初始车辆数,试验车的行驶速度应尽量与同时行驶的车流保持一致，即不被超越也不超越其他车辆，测试结果才较为准确。四、交通密度调查若出现超车现象，则应按下式计算初始车辆数：E（t0）Et0=q+a-b.q——从t0到t1到时段内通过B端处的车辆数；

a——实验车超越其他车的辆数；

b——其他车超越实验车的辆数。四、交通密度调查（二）调查方法2、摄影法

利用空中定时摄影方法求得实测路段的车辆数,然后除以路段长度即可得到摄影时刻的路段交通密度。若进行连续摄影,即可连续测得各时刻交通密度。此法简单并且实测精度高。但设备及器材较昂贵,像片处理工作也较复杂。摄影法具体作法为:在拟测路段上选长度50~100m区段并在路面上作出标记,然后调整摄影机使其对准拍摄范围作定时拍摄即可。当实测区段过长时会使摄影精度下降,此时可使用多架摄影机分段连动摄取。在拍摄照片后,通过对照片处理即可求得摄影时刻的交通密度值。五、交通密度资料的运用车流密度调查是交通调查的重要组成部分，它对于了解研究交通状况具有十分重要的作用，主要表现在：1、车流密度是研究交通流理论和交通控制政策的重要基础数据。调查车流密度，可对道路的三参数函数关系进行研究，掌握交通运行规律，以便预测未来交通运营发展状况，制定交通控制措施。车流密度对道路通行能力的研究非常重要。五、交通密度资料的运用2、车流密度是划分服务水平的依据，是反映道路上车辆拥挤程度最直观指标，直接反映道路上的车辆密集程度。因此，了解密度，就可以对道路的交通状况作出评价，同时为改善道路的各种设施提供参考。3、车流密度指标，可以反映路上交通拥挤状况，当道路上交通严重拥挤，车辆运行处于停滞状态时，流量和速度已等于零，无法描述交通状况，用车流密度则可表示。第6章延误一、基本概念1.延误：是指行驶在路段上的车辆由于受到道路环境、交通管理与控制及其他车辆的干扰等因素的影响而损失的时间。2.延误的分类：（1）停车延误：是一辆车通过道路设施的某一部分所用的全部停车时间。（2）行程时间延误：是一辆车通过道路设施的某一部分所用的实际时间与无延误时间的差值。它包括停车延误和慢行延误。（3）固定延误：由交通控制装置引起的延误，与交通量大小及交通干扰无关，主要发生在交叉口处。（4）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。（5）排队延误：车辆排队时间与车辆按自由行驶车速驶过排队路段的时间（自由行驶时间）之差。二、交通延误调查1、延误是反映交通流运行效率的指标。

2、延误调查的目的：为了确定产生延误的地点、类型和大小，评价道路上交通流的运行效率，在交通阻塞路段找出延误的原因，为制定道路交通设施的改善方案、减少延误提供依据。二、交通延误调查3、延误调查的意义：通过延误调查可以直接得到车辆行程时间和损失时间的准确数据，这对于评价道路交通设施的服务质量、进行道路交通项目的工程经济分析以及研究交通拥挤程度等方面都具有十分重要的意义。二、交通延误调查本节将重点介绍路段行车延误和交叉口延误的调查方法。1.路段行车延误调查1）跟车法跟车法是指观测人员乘坐测试车沿着待测路段行驶，观测并记录有关行车延误数据的方法。方法：当测试车通过调查路段起点时，观测员启动第一只秒表，记录沿途经过各控制点的时间；当车辆停止或被迫缓行时，观测员启动第二块秒表，量测每次延误持续时间，记录员将此延误持续时间连同延误地点、延误原因等记录下来。二、交通延误调查2）输入输出法这种调查方法的前提是：假设车辆到达和离去属于均匀分布；车辆排队现象存在于某一持续时间的其中一段时间内：如果到达的车辆数大于道路通行能力则开始排队。而当到达的车辆数小于路段的通行能力时，则排队开始消散。二、交通延误调查优点：操作简单，作为分析瓶颈路段行车延误的方法，具有一定的实用价值。缺点：用这种方法调查延误很难得到平均每辆受阻车的延误和受阻车辆占总数的比例，也无法确定产生延误的准确地点和时间，无法识别延误的类型。另外，输入输出法的理论前提是车辆到达和离去均属于均匀分布，这往往和实际情况不相符合。因此，在调查时，统计交通量的时间间隔取值越小，瓶颈路段的长度取值越短，调查精度才能越高。下表为某瓶颈路段进行延误调查时，输入输出法的调查结果。已知该路段通行能力为360辆/h。

（1）分析车辆延误的情况；（2）计算第300辆车的延误时间。

时间到达车辆数（辆）离去车辆数（辆）阻塞情况到达累计离去累计8:00～8:1580808080无阻塞8:15～8:3010018090170阻塞开始8:30～8:4512030090260阻塞8:45～9:009039090350阻塞9:00～9:157046090440阻塞开始消散9:15～9:307053090530阻塞结束在8:00开始的第一个15min内，到达的车辆数小于路段的通行能力，路段上无阻塞。第二个15min内，累计离去的车辆数小于累计到达的车辆数，有10辆车通不过去，因此阻塞开始。8:30～8:45是阻塞高峰，到达车辆数最大。8:45～9:00到达车辆数开始减少，但是累计到达车辆数仍然超过累计离去车辆数，通行能力仍不能满足要求。这45min（8:15～9:00）是排队开始形成、排队长度不断增加直至出现最大长度排队长度的一段时间。9:00以后到达车辆累计数和离去车辆累计数的差距开始缩小，即表明排队开始消散，直至9:30到达车辆累计数等于离去车辆累计数，于是阻塞结束。二、交通延误调查（2）第300辆车是在8:45到达的，此时离开了260辆车，因此它排队位置在300-260=40辆，即排队中第40辆车。由于此路段的通行能力为90辆/15min，因此每辆车通过瓶颈路段的平均时间为15/90min。故第300辆车通过瓶颈路段所需要时间为：15/90x40=6.67min，由此得知第300辆车是在8:45加6.67min即8:51:40时驶出瓶颈路段的。第300辆车的延误时间应为实际行程时间与无阻塞时的自由行驶时间之差，即：

6.67-15/90=6.5min。2.交叉口延误调查

交叉口是道路或路网的控制点，在总行车延误中，交叉口延误占有较高的比例。分类：一类是停车时间法，得到的交叉口延误只包括停车时间，没有计入加速延误和减速延误，分为间断航空摄影法、延误仪测记停车法和点样本法等；第二类方法是行程时间法，测定从交叉口前的某一点至交叉口内或交叉口之后的某一点的行程时间，各车辆的平均行程时间减去这段行程的自由行驶时间就是交叉口的延误。牌照法通过记录一定车辆的牌照号码、特征和通过交叉口延误调查段两端的时刻，进而获得交叉口实际耗时的方法。用实际耗时减去畅行时间，即为车辆延误时间。调查方法：确定入口和出口断面。一人持对讲机站在断面1，当欲调查的车辆到达断面1时，便将其车辆特征和牌照号码用对讲机告诉断面2的观测员，一个负责联络，一人记录。点样本法获得车辆在交叉口引道上的停车延误时间，每一个入口需要3-4名观测员和1块秒表。观测员在停车线附近的路侧人行道上，一人持秒表，按预先选定的时间间隔（一般15s）通知另外2-3名观测员，第二名观测员负责清点停在停车线后面的车辆数，记录在表内，每到一个预定的时间间隔就要清点一次，第三名观测员负责清点经过停车通过停车线的车辆数（停驶数）和不经停车通过停车线的车辆数（不停驶数），当交通量较大时，可由2个观测员分别清点，每分钟小计一次，记录到表中，连续不间断重复，直至取得所需的样本量或交叉口引道上交通发生显著变化，不同于拟研究的交通状况为止。第三类方法是点样本法，此方法是由美国加利福尼亚大学伯克利分校于1954年提出的，方法简便，不需要专门仪器，因此各国都在广泛使用。（1）样本容量的计算点样本法调查交叉口延误必须具有足够的样本数，以保证调查的精度。一般可以应用概率论中的二项分布来确定最小样本数：N—最小样本数；p—在交叉口入口引道上停驶车辆的百分率(%)；d—停驶车辆百分率估计值的允许误差，其范围一般为0.01～0.10，通常采用0.05或0.10；一定置信度的

值

停驶车辆：经过停车后再通过停车线的车辆。注：在统计停车数时，如果某辆车的停车时间超过一个观测的时间间隔，那么再统计下个时间间隔内的停车数时，依然要把该车统计在内。而在统计停驶车辆数时，该车却只统计一次。因此，对于任意一个指定的时间间隔内，停驶车辆数总小于或等于停车数。特别提示：观测时间在下列时间内停在引道内的车辆数引道交通量+0s+15s+30s+45s停驶车数非停驶车数8:000133788:01402811108:026612023248:032801018158:04040210208:051124828218:066010018128:072412416148:0810710028158:09260814208:106012101618小计49386553189177合计205366（2）交叉口延误调查结果分析总延误=总停车数x观测时间间隔（辆·s）每一停驶车辆的平均延误=总延误/停驶车辆总数（s）交叉口入口引道上每辆车的平均延误=总延误/引道总交通量（s）停驶车辆百分率=停驶车辆总数/引道总交通量x100%停驶车辆百分率的估计误差=例：对交叉口某一引道进行延误调查，观测时间间隔为15s，对引道上100辆车进行初步调查，得知停驶车辆的百分率为48%，实际调查数据如表所示。试计算：（1）确定最小样本容量，容许误差d=0.10；（2）计算延误指标。观测时间在下列时间内停在引道内的车辆数引道交通量+0s+15s+30s+45s停驶车数非停驶车数8:000241016208:01408819188:026612023248:032801018158:040100210208:051824122821