运输组织学7 预览

第七章

交通线网运输组织√第一节 交通运输流概述√第二节 交通运输流微观分析技术√第三节 交通运输流组织原理√第四节 弱可控的交通运输流组织√第五节 强可控的交通运输流组织版

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院第一节 交通运输流概述一、交通运输流概述二、交通运输流要素间的关系三、交通运输流理论模型简介四、交通运输流分布原理版

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院一、交通运输流的概念在公路、铁路、航空及水运各种交通方式中连续运行的交通工具，往往表现出某些类似流体的特征，称为交通运输流。交通运输流理论在早期的框架中，借鉴了流体理论的某些思路，主要是试图描述不同交通工具、运营控制环境（如交通运输系统、控制设备、标志、信号等）及管理者的量化联系。版

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院第一节交通运输流概述由于不同交通方式自身的差异，道路中大量行驶的车辆相对于铁路列车、航空飞机以及水运船舶而言，通常并不以独立交通工具作为系统的研究对象，更多表现出一种统计的特性，在行为表现中，具有较强连续性特征。相对而言，强调个体的铁路列车、航空飞机以及水运船舶的离散性特征比较明显，但是应该注意

交通运输流的连续与离散性特征实质仅仅是一个

相对的概念，为简单区别起见，本章提到的交通

流主要指连续化特征比较明显的道路车辆交通流，用运输流特指具有离散化特征的铁路、飞机和轮

船流。版

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院第一节交通运输流概述交通运输流的要素一般包括流量、流向、流

程、流时、流距等，当然对于不同的交通方式，交通运输流要素也具有其独特的内涵，如道路

交通流的特性参数包括：流率、速度和集中度，且均为统计分布值，这些特征参数一般也可以

借鉴到其它交通方式，下面以道路系统为例对

此做一说明：版

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院第一节交通运输流概述第一节交通运输流概述版

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院交通运输流的要素1、流率（单位时间通过的车辆数）流率可以由点测量直接获得流率q=N/T❏

流率一般可表示为每小时通过的车辆数，1985年美国高速能力手册（HCM1985）建议使用15分钟测定时间，有时5分钟或者1分钟的数据也被采用。2、速度（单位时间走行距离）每一车辆的瞬时速度可表示为：第一节交通运输流概述版

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院❏雷达或微波测速装置可以提供车辆瞬时速度的测量结果，但是象诸如感应线圈提供的是车辆通过短的检测距离如6m的时间，由此获得的速度

仅仅是瞬时速度的一种近似。除了瞬时速度，还有不少办法可以确定车辆的平均速度，比如算术平均值法。其中，是车辆通过距离D的时间。第一节交通运输流概述版

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院3、密集度（Concentration）密集度包括占用率和密度。密度指单位距离的车辆数，是空间集中度的量度占有率一般指道路上某个地点有车辆占用时间占全部时间的百分比例，是相同车辆流在时间集中度的测量。第一节交通运输流概述版

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院值得指出的是，交通流测量方法对改进上述交通要素模型精度有很大的影响，交通流测量方法包括点测量、短距离测量（一般不超过10

米）、全路段测量（至少0.5公里）、在交通流中移动观察测量、利用ITS技术同时获取大量车辆数样本测量等。版

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院第一节交通运输流概述二、交通运输流要素间的关系研究前提：要注意用于获取数据的测量方法和获得测量数据的位置对交通流各要素的可能影响下面以道路交通流为例，对交通运输流要素间的关系做一说明。版

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院第一节交通运输流概述1、速度-流量图速度-流量关系是双变量的关系，这一领域开创性的工作属于Greenshields1935年的一篇论文，文中他在线性速度-密度关系和方程“流量=速度×密度”的基础上，推导出抛物线方程第一节交通运输流概述式中:

是自由流速，是拥挤密度版

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院方程所基于的曲线和数据注明：❏测量时间为1934年劳动节，测量地点为双向双车道道路上一个方向。❏图中数字为被观测车组（100辆车为一组）的数量，曲线表示数量-流量关系。❏车组不是独立进行观察的。在计算道路上的车辆数时，每隔10辆车开始新的一组（每组100辆），因此相邻两组之间有90%的重叠。❏在200车/小时的流量范围内数据被分组，各组的平均值都是事先制定好的。所观测的100个车组中的51组（有重叠）的那个拥挤的点，是在不同横断面和不同铺筑材料的道路上，不同的一天收集的。版

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院第一节交通运输流概述Greenshields模型存在的问题首先，Greenshields并非利用高速公路的数据进行研究，然而后来不少研究者却直接将其

结论应用于高速公路。其次，其进行数据分析的方法，即采用重叠

的车组和预先确定适合曲线的平均值的方法，经研究表明是不合理的。第三，该模型所作的交通调查是在假期进行的，不具备广泛的代表性。版

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院第一节交通运输流概述美国1994年《道路通过能力手册》（HCM1994）给出的速度-流量曲线图图中曲线当流量增加时，速度仍然保持平直，达到通过能力值的1/2到2/3之间的某一点时，速度在这些点上稍微有一些减小。该曲线没

有提出任何理论方程，而是阐述了普遍性的

经验结果，很多的新数据研究结果验证了其

具有合理性。版

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院第一节交通运输流概述2、速度-密度模型Greenshieldsde模型（1935年）Greenberg模型（1959）Edie模型第一节交通运输流概述版

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院版

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院3、流量-密度模型抛物线型的流量-密度模型流量-占有率曲线第一节交通运输流概述版

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院4、三维模型交通流的三维模型：以坐标代表交通流的三个参数，其关系可视为三维空间的一条空间曲线。为研究方便，通常以其二维正交投影来表示两两之间的关系。基于突变理论的三维图第一节交通运输流概述三、交通运输流理论模型简介❏交通运输流包括连续化特征比较明显的道路车辆交通流和离散化特征比较明显的铁路、飞机和轮船流。❏最早的道路交通流研究起于20世纪30年代，以Adams等为代表将概率论引入道路交通研究中，二战后，特别是20世纪50年代后，车辆跟驰理

论（car

following），波动理论(traffic

wavetheory)及排队论(queuingtheory)相继出现，使道路交通流理论逐步完善起来。❏其它交通方式交通运输流理论的发展历程与道路系统类似，但比较而言，道路系统交通流理论已初步形成较为完备的体系。版

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院第一节交通运输流概述道路交通流理论1、描述交通流变量即速度、流量和集中度（concentration）间关系的数学模型这些模型一般涉及无干扰的交通流，比如高速或高等级公路交通流问题，重点在于测量能力与交通流理论间的联系。版

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院第一节交通运输流概述2、对车辆-人-机系统中人的因素研究观察－反应时间，控制运动时间，对交通控制设备的反应、对交通控制设备、其它车辆运行、道路交通事故的反应、不同年龄类别人群驾驶行为差异等；控制行为，包括加速、制动、速度控制的描述，以及开环、闭环车辆控制系统中对车道保持、车辆跟驰、超车、保持车距、车道关闭和信号距离的行为描述，其中车辆跟驰模型建立了个体车辆的微观行为和单车道交通流量的宏观特征间对应流量稳定特性间的联系。版

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院第一节交通运输流概述3、连续流模型用流体行为来描述交通现象，车辆跟驰模型认识到交通是由独立车辆微观行为，及其相互作用形成的，而连续流模型更多关注的是车辆整体的统计行为特征，一般基于两个基本的假定：交通流是守恒的，这导致流量守恒方程速度与密度或流量与密度间是一一对应关系版

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院第一节交通运输流概述4、宏观流模型从宏观角度研究路网交通，考虑地变量包括交通强度（单位面积行驶距离）、道路密度（城市单位面积中道路的长度或面积）和权重空间平均速度。宏观流模型使交通流理论可以从系统控制策略的高度对道路网的进行评测，有助于对路网系统的规划与管理，网络行为模型也可以用于比较不同区域的交通条件以合理分配运输系统资源。版

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院第一节交通运输流概述5、交通影响模型包括交通安全、燃料消耗模型和空气质量模型等。

6、无信号的交叉口交通流理论由司机自己决定何时通过交叉口安全，并在冲突

的交通中保持必要的安全间隔，这种驾驶员行为的模型称为“可接受间隔理论gapacceptance”，并导致车辆间距的变动，另外该类模型也涉及两种及其以上交通流的冲突条件下，运用排队论计算能力和交通运营效果的方法。版

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院第一节交通运输流概述7、有信号的交叉口交通流理论交通流的统计理论将用于评估独立的交叉口的延误和排队包括交通信号的影响问题，包括对交通信号所在区域的交通汇聚、分离和协调的讨论，其中预置和时变的信号控制理论也包含其中，进一步涉及到基于稳定状态排队论的延误模型，以及自适应信号控制和优化信号控制理论的交通流模型。8、交通分配模型研究交通流分布、分配的基本原理及交通流管理问题。版

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院第一节交通运输流概述其它交通方式，根据自身离散性的特点，也进一步丰富发展交通运输流理论，比如铁路列车的区间、车站追踪间隔模型及理论，就是这类离散化运输流理论的重要代表。版

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院第一节交通运输流概述四、交通运输流分布原理交通运输流在由起点到终点的运输过程中，可

能存在若干的可能选择路径，交通运输流分布

就是依据某些原则或原理把交通流分配到运输

网络的具体路线上，从而量化考察交通供给与

交通需求之间的相互关系。常用的方法包括最

短路交通分配法、容量限制－增量加载分配法、多路径概率分配法以及容量限制－多路径概率

组合分配法等。版

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院第一节交通运输流概述鉴于交通运输流的不同特性，交通运输流具有强可控的组织流与弱可控的自主流之分。❏对于组织严密的运输系统，如国家铁路、航空系统、水运系统而言，运输管理者可以根据运

输时间、运输距离、运费等特征，按照系统总

体出行时间最省、路线最短或费用最小的原则，决定交通运输流的路径与路线分配方法，使交

通运输流的分布呈现较强的可控性和组织性；版

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院第一节交通运输流概述❏对于隶属关系复杂、机动性较强的运输系统，如道路系统的交通流，尽管道路设计人员和管

理人员，可以按照系统总体出行时间最省、路

线最短或费用最小的原则进行道路的设计与建

设，但出行者选择路径具有很大的自主随机性，而道路交通量增加导致的道路拥堵等问题，由

可能导致原有设计方案的最短时间、费用等发

生变化，使交通运输流的分布呈现出不按设计

者初衷发展，需要进行管理诱导的弱可控特征。版

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院第一节交通运输流概述沃尔乔泊（Wardrop）原理（1952年）❏沃氏第一原理（用户最优平衡原理）：网络上的交通以这样一种方式进行分配，就是所有被使用的路线的行程时间与费用均相等，且都比没有被使用的路线行程时间或费用要小。❏沃氏第二原理（系统最优平衡原理）：车辆在网络上的分配使得网络上所有车辆的总出行时间最小。交通网络平衡意味着交通网络上的交通需求和交通条件（供应）达到某种稳定状态。这种稳定状态理论上讲是合理的版

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院第一节交通运输流概述交通分配模型：平衡模型和非平衡模型非平衡分配模型：使用非优化的启发式解法或其他近似解法的分配模型版

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院第一节交通运输流概述1、最短路分配法（容量非限制分配法，或全有全无分配法）最短路分配是一种静态的交通运输流分配方法。用该分配方法，取路权（两节点间的运行时间）为常数，亦即假定交通工具的运行速度按自由交通流时的情形取路段的设计速度。每一OD点对

的OD量被全部分配在连接该OD点对的最短路径

上，其余路径不分配交通量。在所有OD点对的

OD量全部按上述原则分配到路网上后，可累计

得出各路段，各交汇点的交通量。版

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院第一节交通运输流概述该法在进行交通分配时，不考虑路段通行能力的限制，或不考虑过多交通量将影响速度而有可能选择其他路径的交通重分配现象。版

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院第一节交通运输流概述确定路段运行时间，对现状网络，可用实测的路段长度除实测的速度来确定；对规划路网，可用规划路段长度除该路段的设计速度来确定。确定各OD点之间的最短路径。按各交通区之间OD量全部在路权最小的路径上通过，其余为零的原则，将各OD对间的

OD量分配到交通网络上。累计出各路段（交汇点）的交通量。版

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院第一节交通运输流概述❏最短路交通分配法的步骤最短路分配法的优点是计算简单，概念清晰，但是，分配结果不尽合理，交通在路网上分配不均匀，与实际情形误差较大，尤其是对于道路系统，当路段和交叉口交通饱和度较大时，将行驶时间作为常数处理明显不符合实际，因为此时车辆行驶车速不可能保持自由流时的速度。但是最短路分配法是其它分配法的基础，在路网交通分配评价时有着很重要的作用。版

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院第一节交通运输流概述2、容量限制分配法容量限制分配法实质是考虑到路网能力的限制，对应道路系统而言，容量限制意味着必须考虑行驶速度与交通量之间的关系，从而确定行驶费用与交通量之间的关系。当交通量大到一定量时，车辆的行驶速度即会随交通量的增加而减少，路权则会变大。因此，先分配到路权最小的线路，当交通量分配到一定量时，该路线路权则不再是最小，此时交通量会被分配到其它路权最小的线路上。版

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院第一节交通运输流概述容量限制分配法的步骤将路网简化为网络，以“零流量”路段行程时间开始；依次对每个起点分区计算通过路网的最短行程时间的通路；按全有全无分配模型，将起讫点的交通模式加到路网上；计算分配到各条路线上的交通量；版

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院第一节交通运输流概述在流量与行程时间的关系中，用分配给路段的交通量计算路段行程时间，重新计算新的最短时间的通路；按全有全无分配法再将原来起讫点的交通模式加到由步骤（5）得出的路网的新的最短时间通路上。返回到步骤（4），继续分配，直到分配的交通量和行程时间稳定为止。版

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院第一节交通运输流概述对于铁路、航空等其它运输系统，由于交通工具的速度基本不受交通量影响，若交通运输流具有可分性，可采用容量限制－增量加载分配模型将交通运输流分配到最短、次短路、K短路上。若交通运输流不可分，可根据路段容量限制直接将交通运输流分配到最短、次短路、K短路上，均无需根据分配交通运输量重新计算路网路权及K短路径，为保证全局优化，往往采用遗传算法等方法进行分配线路的组合寻优。版

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院第一节交通运输流概述3、多路径概率分配法由交通运输流的路径选择特性可知，出行者总是

希望选择最合适（最短、最快，最方便等）的路

径出行，称之最短路因素；但由于交通网络的复

杂性及交通状况的随机性，出行者在选择出行路

线时由于判断误差而选择的路线不一定是最短路，往往带有不确定性，称之为随机因素。这两种因

素存在于出行者的整个出行过程中，两因素所处

的主次地位取决于可供选择的出行路线的路权差（行驶时间差或费用差等）。版

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院第一节交通运输流概述第一节交通运输流概述版

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院各出行路线被选用的概率可采用Logit型的路径选择模型计算多概率分配模型能较好地反映路径选择过程中地最短路因素及随机因素。实际上，若各出行路线路权相同，则本模型为随机分配模型，各路线被选用的概率相同，若某一路线的路权远远小于其他各路线，则模型成为最短路分配模型。第二节 交通运输流微观分析技术·

一、微观分析意义及原理二、道路车辆跟驰模型三、列车追踪间隔模型版

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院一、微观分析意义及原理由于交通运输流是由众多独立的交通运输工具在径路上运行形成的，交通运输流的微观分析就是通过对个体的交通工具在特定环境下的运行行为进行分析，从个体交通工具的行为特征分析出发，来准确把握交通运输流的基本性质的，实现组织管理的目标。一般认为，进行交通运输流微观分析至少具有如下意义：版

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院第二节交通运输流微观分析技术1、便于更好的理解运输工具的驾驶行为，是发展运输工具自动驾驶与控制技术的重要前提。驾驶是导致交通工具发生移动的最基本的行

为之一，是交通领域最广泛的被执行的技能，同时可能是最具挑战性的内容。版

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院第二节交通运输流微观分析技术2、是分析交通运输流宏观行为的基础，微观分析技术提供了一种分析交通工具局部和渐进

稳定性的方法和其他的交通流量的力学特性，可用于分析交通运输流的宏观行为。因此，

微观分析模型构成了单个交通工具微观运行

行为和交通流宏观世界以及它们相应的流量

和稳定的特性之间的桥梁。版

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院第二节交通运输流微观分析技术3、提供了进行交通运输系统安全、能力及效率分析的条件，保障交通工具运行的安全是微观分析技术的基本前提，如道路车辆中车辆间隔与车辆速度关系分析，铁路系统中列车追踪间隔距离、速度与追踪间隔时间的关系分析，都体现了此基本特征，而同时，这些关系又可以用于分析道路容量、运输能力及运输效率的基础。版

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院第二节交通运输流微观分析技术微观分析的原理需要从人、车、路系统的安全关系来进行把握。道路系统车辆的“跟驰”模型，考虑到车辆运行的间隔、运行速度、加减速度、司机反应时间等因素进行构建。铁路系统列车追踪模型，在结合铁路的具体情况考虑上述因素时，由于列车运行间隔根据铁路信号闭塞分区的不同，分成固定闭塞方式的三显示、四显示、多显示，和移动闭塞方式，列车运行安全由信号灯的颜色进行控制，由此可分别计算出列车追踪间隔时间，从而可应用到列车运行图铺画及能力分析等方面。版

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院第二节交通运输流微观分析技术二、道路车辆跟驰模型跟驰理论是运用动力学方法研究在限制超车的单车道上，行驶车队中前车速度的变化引起的后车反应。车辆跟驰行驶是车队行驶过程中一种很重要的现象，对其研究有助于理解交通流的特性。跟驰理论所研究的参数之一就是车辆在给足速度

U下跟驰行驶时的平均车头间距S，平均车头间距则可以用来估计单车道的通行能力。版

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院第二节交通运输流微观分析技术在对速度一间距关系的研究中，单车道通行能力的估计基本上都是基于如下公式：其中：C——单车道通行能力（车辆/小时）V——速度（公里/小时）S——平均车头间距（米）第二节交通运输流微观分析技术版

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院研究表明，速度-间距的关系可由下式表示：式中系数α、β、γ取不同的值，其物理意义如下：α——车辆的有效长度，Lβ——反应时间，Tγ——尾随车辆最大减速度两倍的倒数第二节交通运输流微观分析技术版

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院第二节交通运输流微观分析技术附加项γV2保证了足够的空间，使得头车在紧急停车的情况下跟驰车辆不与之发生碰撞，γ的经验值可近似取为0023s2／fi。一般情况下

γ是非线性的，对于车速恒定（或近似恒定）、车头间距相等的交通流，

γ的近似计算公式可取为：式中：

、

分别是尾随车辆和领队车辆的最大减速度。版

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院以上所指出的速度-间距模型可应用于下列情况，交通流中的每辆车都保持相同的或基本相同的恒定的速度，每辆车都试图保持相同的间距（即它表述了一种稳定状态的交通流）。版

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院第二节交通运输流微观分析技术跟驰理论除了用于计算平均车头间距以外，还可用于从微观角度对车辆跟驰现象进行分析，近似得出单车道交通流的宏观特性。总之，跟驰理论是连接车辆个体行为与车队宏观特性及相应流量、稳定性的桥梁。版

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院第二节交通运输流微观分析技术线性跟驰模型的建立单车道交通车辆尾随模型假定车辆间距，即从

0到大约100至125米范围内的车辆之间存在关联性，并为这种组合提供一种明确的形式。模型假定尾随车辆中每个司机都是人—车—路系统中主动的、可预测的控制元素。这些任务被定义为精神运动或感知运动技能，因为它们对连续的系列刺激需要做出连续的反应动作。版

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院第二节交通运输流微观分析技术分析跟驰车辆驾驶员的反应，可将反应过程归结为以下三个阶段：感知阶段：驾驶员通过视觉搜集相关信息，包括前车的速度及加速度、车间距离（前车车

尾与后车车头之间的距离，不同于车头间距）、相对速度等；决策阶段：驾驶员对所获信息进行分析，决定驾驶策略；控制阶段：驾驶员根据自己的决策和头车及道路的状况，对车辆进行操纵控制。线性跟驰模型是在对驾驶员反应特性分析的基础上，经过简化得到的版

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院第二节交通运输流微观分析技术跟驰模型实际上是关于反应一刺激的关系式，用方程表示为：式中γ为驾驶员对刺激的反应系数，称为灵敏度或灵敏系数。驾驶员接受的刺激是指其

前面引导车的加速或减速行为以及随之产生的两车之间的速度差或车间距离的变化；驾驶员

对刺激的反应是指根据前车所做的加速或减速运动而对后车进行的相应操纵及其效果。第二节交通运输流微观分析技术版

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院道路车辆跟驰模型等式是车辆尾随刺激-反应方程的一个最初的近似表达式，它是对复杂现象的粗略的简化描述。无庸置疑地，车辆尾随更完整的表示包括一组模拟车辆和道路性能的动力学特性的方程组。也包括司机心理和生理的特性，和除了和前方紧挨车辆之间外，车辆间的结合，以及其他一些驾驶任务，例如横向控制、交通状态和紧急情况。版

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院第二节交通运输流微观分析技术版

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院车辆跟驰模型的重要性提供了一个相对普通驾驶任务的数学模型；为更好理解驾驶任务提供了一定的科学基础；提供了一种分析车队局部和渐进稳定性的方法和便于分析交通流量的其它特性；提供了单车道交通流量关于道路通过能力估计的稳定状态的描述；为发展先进的自动车辆控制系统提供了一个阶段性里程碑。版

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院第二节交通运输流微观分析技术三、列车追踪间隔模型（1）追踪列车间隔时间的意义在自动闭塞区段，一个站间区间内同方向可有两列或两列以上列车，以闭塞分区间隔运行，称为追踪运行，闭塞分区长度根据列车运行速度、线路状况及列车制动距离综合确定。由保障追踪运行列车之间的最小间隔时间，称为追踪列车间隔时间I。追踪列车间隔时间，决定于同方向列车间隔距离、列车运行速度及信联闭设备类型。版

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院第二节交通运输流微观分析技术版

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院第二节交通运输流微观分析技术（2）三显示自动闭塞区段追踪列车间隔时间❏在使用三显示自动闭塞的区段，追踪列车之间的间隔，通常情况下需相隔三个闭塞分区。这

样，可以保证后行列车经常能看到绿灯显示，

从而可以使列车保持高速运行。在这种情况下，追踪列车间隔时间隔为版

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院❏当列车在长大上坡道上运行时，由于运行速度较低，追踪列车间隔时间也可以按照前后列车间隔两个闭塞分区的条件来确定。这时，追踪列车间隔时间为第二节交通运输流微观分析技术版

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院根据列车在区间内追踪运行的上述条件计算出追踪列车间隔时间后，还应分别按列车到站停车、从车站出发和两列车不停车通过车站的条件进行验算。❏按到站停车条件确定追踪列车间隔时间时，应确保后行的追踪列车不因站内未准备好接车进路而减低速度。为此，车站准备好进路和开放好进站信号的时刻，应不迟于第二列车首部接近站外第二通过色灯信号机的时刻。这时，追踪列车间隔时间应为第二节交通运输流微观分析技术版

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院❏按列车从车站出发条件确定追踪列车间隔时间时，应确保后行列车在出站信号机显示绿灯的条件下出发。只有在第一列车腾空两个闭塞分区后，出站信号机才能显示绿灯。因此，由车站发出追踪列车间隔时间应为第二节交通运输流微观分析技术当准许列车凭出站信号机显示黄色灯光发车时，则追踪列车间隔时间

应为版

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院❏按前后两列车不停车通过车站条件确定追踪列车间隔时间时，必须在第一列车通过出站道岔，并为后行列车开放进站信号后，后行列车才能处在与第一列车相隔三个闭塞分区（包括车站闭塞分区）距离的位置。这时，追踪列车不停车通过车站的间隔时间

应为第二节交通运输流微观分析技术版

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院对各区间求出普通货物列车之间的上述几种

追踪间隔时间之后，取其中最大的数值作为

计算平行运行图通过能力时的追踪间隔时间。因为旅客列车和货物列车的运行速度不同，所以在确定货物列车与旅客列车之间的追踪间隔时间时，应按到站条件计算，而确定旅客列车与货物列车的追踪间隔时间时，则应按从车站出发的条件计算。第二节交通运输流微观分析技术旅客列车和货物列车追踪间隔时间图例题：试说明自动闭塞区段的下列各种追踪列车间隔时间的区别，并分别列车确定这些间隔时间的分析计算式I1I33I11I2

I3

I22I4I44（3）四显示自动闭塞区间追踪列车间隔时间计算原理①

四显示自动闭塞的概念一般称通过色灯信号机能显示诸如红（H）、黄（U）、绿黄（LU）和绿（L）四种灯光信号的自动闭塞为四显示自动闭塞。在国外，四显示自动闭塞通常在既有密度大、速度低、时间集中的市郊列车，又有直快和特快等列车运行的运输繁忙的市郊铁路上或列车速度高、制动距离长，运输繁忙的高速铁路上采用。版

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院第二节交通运输流微观分析技术②

四显示自动闭塞与三显示自动闭塞的区别第二节交通运输流微观分析技术版

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院四显示自动闭塞的轨道电路根据前行列车位

置，发出不同的码序，表示一定的限制速度。当装设有超速防护装置时，列车超速运行，

将迫使列车发生紧急制动。所以，四显示信

号是具有预告功能的速差式信号。而我国铁路一直采用的三显示自动闭塞，各种信号显示没有具体速度要求，对超速没有速度监督作用，是无明显速度级差的信号。版

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院第二节交通运输流微观分析技术四显示与三显示自动闭塞运用功能比较表项目

四显示

三显示地面信号显示机车信号系统制动距离分区数列车间隔时间列车运行方向列车运行凭证闭塞分区长度四显示（L,LU,U,H）自动停车装置，侧线运行机车信号2个闭塞分区5个闭塞分区

每线双向运行以机车信号为主700－900m三显示(L,U,H)自动停车装置，侧线运行无机车信号显示1个闭塞分区3个闭塞分区

每线单向运行以地面信号为主1600－2600m③追踪列车间隔时间在四显示自动闭塞区间，列车追踪运行至少应保证有五个闭塞分区的间隔。其中防护区用于保护区间，要求列车停车；提醒区用于提醒司机，列车将进入减速地段。据此，在四显示自动闭塞条件下，在区间内运行的追踪列车间隔时间可按下式计算第二节交通运输流微观分析技术版

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院式中l制----列车制动距离，m；l安----系统安全防护距离，m；t信----列车动态信息传输时间，min。（4）移动自动闭塞追踪列车间隔时间计算原理移动自动闭塞是在确保行车安全前提下，以使追踪列车间的间隔达到最小为目标，以车站控制装置和机车控制装置为中心的一个闭塞控制系统。在这一系统下，列车准确定位是关键性技术。三颗卫星只能使定位精度为100米，辅之以地面装置校正可以达到1米以内的精确度。版

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院第二节交通运输流微观分析技术区间内运行的每一列车均与前方站的中心控制装置周期性地保持高可靠度的通讯联系；车站中心控制装置接到列车信息后，根据列车牵引特性曲线及区间相关参数，解算出每一追踪列车的允许最大运行速度发送给列车，而对于接近进站的列车，则根据调度命令发出该列车进站及进入股道等信号。版

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院第二节交通运输流微观分析技术在区间内运行的追踪列车间隔时间可按下式计算第二节交通运输流微观分析技术版

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院采用移动自动闭塞系统可以有效地压缩追踪列车间隔时间，提高区间通过能力。在移动自动闭塞区间，追踪列车间隔时间如图所示。第三节 交通运输流组织原理一、交通运输流组织的目标和原则二、交通运输流组织管理和控制系统三、交通运输流组织和控制的主要策略和方法版

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院交通运输流的组织就是根据交通运输流的不同特性，通过合理的组织管理，使运输对象能按照设计与管理者的预期目标进行输送的方法和过程。版

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院第三节交通运输流组织原理❏一、交通运输流组织的目标和原则交通流组织的目标和原则包括安全、效益、效率、秩序、环境等方面内容，但其侧重点随着时代社会背景而有所变化，需要从交通运输系统内部运行的协调和社会系统运行的协调两方面进行把握。版

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院第三节交通运输流组织原理20世纪50年代以前，交通运输流组织的目标主要考虑是运输安全与效益；60年代随着交通量的增大，开始考虑交通流的效率、秩序及畅通问题70年代以后，交通流组织与交通环境问题开始得到更多的关注。当今，交通运输流组织的目标可以概括为：保障运输安全、增加运输效益、力求交通畅通、

保证自然环境和生活环境、满足可持续发展等。版

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院第三节交通运输流组织原理交通运输流组织的原则（1）安全性原则：安全是交通运输流组织最根本的原则，应该从机制、措施、人员、设备、组织管理办法等各方面，采取切实有效措施，保障交通运输流的安全。版

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院第三节交通运输流组织原理（2）效益最大化原则：应该考虑成本与效益的关系，追求效益最大化。在不同的社会发展时期，对于不同层次的交通运输流组织者，对成本和效益有不同的理解，如普通运输企业，其成本的含义一般指运输直接相关的各种费用支出，如里程、运输车辆、人员费用等，效益主要指运输的直接收益，对于政府部门，成本除上述与运输直接相关的各种费用支出，还包括环境费用等，效益也包括社会经济效益等。版

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院第三节交通运输流组织原理畅通原则：应该考虑由于交通拥挤带来的运输低效和运输成本增加等问题，最大程度地保障运输的畅通。如我国实行的“畅通工程”就是为保障运输畅通而实施的系统交通整治及组织管理措施。优质原则：运输质量除安全、效益外，还包括速度、效率、服务等方面的内容，不同的内容之间往往难以同时兼顾，因此，需要根据运输的目标，对运输质量进行准确的定位，运用合理的组织办法，最大限度地提高交通运输流组织的质量，实现“优质”运输。版

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院第三节交通运输流组织原理有序化原则：交通运输流组织必须合理有序，对于保障运输畅通，减少拥堵，提高运输设备利

用效率等都具有重要的作用。可持续发展原则：交通运输流组织必须考虑

到运输与环境的关系，积极倡导发展使用清洁环

保的运输方式，保护自然与环境，减少能源消费，促进交通运输与国民经济的可持续发展。版

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院第三节交通运输流组织原理❏二、交通运输流组织管理和控制系统包括实施交通运输流组织管理的机构、工种、流程、规章、管理办法及有关设施设备等，以完成对交通运输流行为的限定、引导、组织和控制。版

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院第三节交通运输流组织原理交通运输流组织管理机构往往包括运输主管部门、区域管理部门、线路及场站管理部门等多级，如对于我国铁路系统，交通运输流组织涉及铁道部运输局、铁路局（或集团公司）运输处、铁路分局运输分处、铁路分局调度所、车站调度室等部门，其中铁道部属于运输主管部门，路局、分局属于区域管理部门，车站调度室等属于场站管理部门。版

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院第三节交通运输流组织原理在各管理部门内部设置有关工种，如调度员中

有计划调度、客运调度、货运调度、行车调度、机车调度等，实施从运输需求、机车车辆调配，到组成列车运行等交通运输流的各个环节的控

制，实现铁路运输流的组织管理目标。类似机

构，在交通部、公安部交通管理局、各级独立

的客货运公司、航空、水运部门等均存在，以

完成对交通运输流的组织管理工作。版

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院第三节交通运输流组织原理运输流程及规章管理办法则规定了交通运输流的行为规范，如对于铁路运输流，车流组织计划规定了列车在哪个车站按哪种规则组成列车的办法，列车运行图规定了列车在区间线路及车站运行的组织办法，月度客货运计划与技术计划规定了客货流的组织办法及机车车辆的运用指标，各级调度计划则完成对具体客货运输流的日常组织指挥及管理。版

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院第三节交通运输流组织原理对于运输系统，为了有效地利用现有设施，发挥运输能力，各种交通信号控制和各种交通条规属于交通运输流组织管理的主体。可以说，信号控制是适应时时刻刻变动着的交通状态的动态控制，而交通运输规则是对交通运输流通行管理的静态对策，如铁路系统的“技规”、

“行规”和车站工作细则就对铁路运输流的在线路与车站的运行规则进行了具体的说明。版

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院第三节交通运输流组织原理❏三、交通运输流组织和控制的主要策略和方法交通运输流组织和控制不是改变交通运输系统的基本构造或进行大规模的基础设施建设，而是通过有效地利用现有的交通系统，制定各种交通组织的一系列解决方法和策略的总称。版

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院第三节交通运输流组织原理从技术方面，交通运输流组织和控制的策略分为：交通运输规则控制，即通过制定或修改交通规章、规则，来限定、引导、组织和控制交通运输流的行为；交通信息控制与诱导，即通过提供道路交通信息，路线引导、辅助驾驶等手段，来限定、引导、组织和控制交通运输流的行为；版

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院第三节交通运输流组织原理交通费用控制与诱导，即通过运输费用的调整，来调整、引导、组织和控制交通运输流的行为；系统最优计划控制，即通过编制系统最优的运输计划或方案，实现交通运输流组织的优化等4类。版

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院第三节交通运输流组织原理❏交通运输流组织和控制的方法交通运输流组织和控制的方法，显然对于强可控和弱可控的交通运输流，由于其在自主选择性和随机性方面的不同特点，相应组织管理方法又有所不同。版

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院第三节交通运输流组织原理❏一般对于强可控的交通运输流，包括：确定运行径路、制定运行时间、制定具体运行办法等；❏对于弱可控的交通运输流，包括：禁止、限制通行；限制通行方向和时间；规定通行方向；停车限制等事宜。❏这些交通管理的内容并非与其目的有单一关系，一项交通管理规则与多项交通目的有关的情况

较多。如道路系统为了把交通管理规则通知到

道路用户，可使用着交通信号机、路标等设施。版

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院第三节交通运输流组织原理第四节 弱可控的交通运输流组织版

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院一、道路交通流组织与控制二、城市公共交通流组织弱可控的交通运输流是指隶属关系复杂、机动性较强的运输系统，如道路系统的交通流，其出行者选择路径具有很大的自主随机性，使交通运输流的分布呈现出不按设计者初衷发展，需要进行管理诱导的弱可控特征，我们以道路系统交通流组织管理为例进行介绍。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织•一、道路交通流组织与控制（一）概述道路交通流的特性，可从沃尔乔泊（Wardrop）用户平衡最优和系统平衡最优两个原理，有时所得到交通流分布结果的不完全一致性方面有所体现，显然，用户平衡最优可视为用户自主选择的结果，而系统平衡最优可看作路网设计者或管理者追求的目标。如20世纪60年代的著名的所谓悖论，指出路网尽管新建一条线路，但路网通过能力反而会下降的道理。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织因此，处理好用户行为与管理诱导的关系非常重要，而道路交通流的诱导与管理措施，如道路收费制度、信号控制办法、驾驶诱导等，就是通过对用户自主选择行为的诱导，尽可能实现用户效用行为与社会系统价值的一致。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织交通管理(traffic

management)不是改变城市基本构造或进行大规模的道路建设，而是通过有效地利用现有的交通系统，制定各种交通问题的一系列解决方法和策略的总称。从技术方面，可把交通管理的方法分为交通系统的变化、交通规则及交通控制、提供交通信息、交通设施通行费征嵇等4类。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织交通管理是根据《道路交通管理条例》和《道路法》的规定对路上的车辆、行人的交通行为实施禁止通行、限制通行及指定其行为。在一般道路上，为了有效地利用现有交通设施，交叉路口的交通信号控制和各种交通条规属于交通管理的主体。可以说，信号控制是适应时时刻刻变动着的交通状态的动态控制，而交通规则是对道路通行的静态对策。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织交通管理的目标随着时代的社会背景而变化。日本20世纪50年代着重于交通安全、60年代着重于交通安全和交通流的畅通两方面。70年代以后，又考虑了交通公害和交通环境。我国建国以来，道路基础设施和机动车辆保有量的发展速度较慢。改革开放促进了道路设施和车辆的发展，并且大城市中道路交通的拥挤和道路上的交通安全已经成为严重的社会问题之一。因此，公安部和建设部从2000年初开始，相继实施了被称为“平安大道”和“畅通工程”的国家级工程项目，以期道路运输的交通安全和城市道路交通管理和控制水平的提高。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织•交通管理的目的当今交通管理的目的可以概括为：防止道路上的危险、力求交通安全畅通以及防止道路交通引起的交通阻塞。具体有：防止交通事故；防止危险行为；缓和交通阻塞；公共交通优先；保证自然环境和生活环境等。交通管理大体上包括禁止、限制通行；限制通行方向；规定通行方向；停车限制等事宜。例如，单向通行限制范围；指定公共汽车专用车道通行方法；限制尾气排放率超标的车辆上道。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织•（二）道路交通流管理道路交通流管理是通过一系列的交通规划或硬件管制来调整、均衡交通流时空分布，提高交通网络运输效率的管理模式。主要的交通管理方法包括：1、交叉口交通管理2、干线交通行车管理3、停车管理4、区域交通管理版

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院第四节弱可控的交通运输流组织•1、交叉口交通管理（1）交叉口交通管理的主要目的及分类交叉口交通管理是指以交通节点(往往是交叉

点)为管理范围，通过采取一系列的管理规则

及硬件设备控制来优化利用交通节点时空资源，提高交通节点通过能力的交通管理措施。节点

交通管理是道路交通系统管理中的最基本形式，它也是干线交通管理、区域交通管理的基础。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织在我国城市道路网络中，常采用的交叉口控制方式有信号控制交叉口、无控制交叉口、环形交叉□、立体交叉口等形式。在道路交通网络中，交叉口出往往形成交通网络的瓶颈口。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织•交叉口管理方式进口拓宽进口渠化信号配时优化交叉口转向限制版

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院第四节弱可控的交通运输流组织第四节弱可控的交通运输流组织版

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院·

平面交叉口管理是交叉口管理中最基本、最简单的形式。主要目的是减少冲突点，提高安全性，控制车辆行驶的相对速度，并为公共交通提供优先通行权。平面交叉口按有无信号灯控制分成信号控制交叉口及无信号控制交叉口两类。①

无信号控制交叉口的交通管理无信号控制交叉口又可分为全无控制交叉口及优先权交叉口两种。(a)全无控制交叉口交通管理全无控制交叉口是指具有相同或基本相同交

通地位，从而具有同等通行权的两条相交道路，因其流量较小，在交叉口上不采取任何管理手

段的交叉口。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织通行规则：车辆通过没有交通信号或交通标志控制的交叉路口，必须遵守依次让行的规则，即支、干路不分的，非机动车让机动车先行，非公交车让公交车先行。若相交道路有主次之分，则支路车让干路车先行。让行车辆须停车或减速了望，确认安全后，方准通过。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织(b)优先控制交叉口交通管理优先控制交叉口是一种过渡的控制形式，既能解决安全性问题，且延误又不至于增加很多。优先控制分为停车标志控制和可不停车(减速)的让路标志控制。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织停车标志控制:相交的两条道路中，常将交通量大的道路称主路或干路，交通量小的称次路或支路。规定主路车辆通过交叉口有优先通行权，次路车辆必须停车让主路车辆先行。这种控制方式称为优先控制。停车标志控制按相交道路条件的不同分有单向停车控制和多向停车控制。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织让路标志控制:

让路控制交叉口又称减速让行控制，是指进入交叉口的次路车辆，不一定需要停车等待，但必须放慢车速了望观察，让主路车辆优先通行，寻找可穿越或汇入主路车流的安全“空当”

机会通过交叉口。让路控制与停车控制差别在于后者对停车有强制性。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织②信号控制交叉口的交通管理交叉口交通信号控制简称点控制，以单个交叉口为控制对象，是交通信号灯控制的最基本形式。点控制又可分为固定周期信号控制及感应式信号控制两类。(a)固定周期信号控制固定周期信号是最基本的交叉口信号控制方式。这种控制方式设备简单、投资省，维护方便。同时，这种信号控制机还可以升级，与邻近信号灯联机后可上升为干线控制或区域控制。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织(b)

感应式信号控制感应式信号控制设有固定周期长度，它的工作

原理是在感应式信号控制的进口设有车辆到达

检测器，一相位起始绿灯，感应信号控制内设

有一个初始绿灯时间，到初始绿灯时间结束时，如果在一个预先设置的时间间隔内没有后续车

辆到达，则变换相位，如果有车辆到达，则绿

灯延长一个预设的单位绿灯延长时间，只要不

断有车到达，绿灯时间可继续延长，直到预设

的最长绿灯时间，则变换相位。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织•2、干线交通行车管理干线交通行车管理是指以某条交通干线为管理范围而采取一系列管理措施，优化利用交通干线时空资源，提高交通干线运行效率的交通管理方法。干线交通管理不同于节点交通管理，它以干线交通运输效率最大为管理目标。干线交通管理应以道路网络布局为基础，并根据道路功能确定干线交通管理的方式。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织在我国，常用的干线交通管理方式有：单行线公共交通专用线货运禁止线自行车专用线(或禁止线)“绿波”交通线版

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院第四节弱可控的交通运输流组织道路交通行车管理是城市交通系统管理中线路交通管理的最基本、最简单形式，道路交通行车管理往往可有以下几种形式：单向交通管理变向交通管理变更中央线(reversible

lane)专用车道管理限制车速禁行交通管理版

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院第四节弱可控的交通运输流组织•（1）单向交通管理单向交通又称单行线，是指道路上的车辆只能按

一个方向行驶的交通线路。当城市道路上的交通

量超出其自身的通行能力，将造成城市交通拥塞、延误及交通事故增多等问题，在道路交通系统中，若对某条道路或几条道路，甚至对某些路面较窄

的巷、弄，考虑组织单向交通，则将会便上述交

通问题明显地得到缓解和改善。故单向交通是在

城市道路交通系统中，解决城市交通拥挤，充分

利用现有城市道路网容量的一种经济、有效的交

通管制措施。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织单向交通管理有固定式单向交通、定时式单向交通、可逆性单向交通及车种性单向交通四种管理形式。市内道路的单向通行，与双向通行比较，交通处理能力增加30%～50%，对交通安全也有利。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织单向通行特点优点缺点有效利用车道宽度增大交叉口及路段的通行能力提高行驶速度

(4)较少交通事故(5)导入先进的交通管理和控制设施(6)改善沿道环境(1)迂回行驶造成行驶距离增加

(2)影响紧急车辆及公交车辆的行驶(3)增加公交车的乘车步行距离(4)不利于沿线商业设施的经营(5)实施初期由于人们不适应有导致临时交通混乱的可能应用单向通行时，应满足以下技术条件:具有相同程度的通行能力、且功能类似的平行道路；在单向通行路段道路的两端，交通上容易管理；

c.容易改变公共汽车、路面电车等公共交通工具的行驶路线；版

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院第四节弱可控的交通运输流组织在单向通行导入过程中，应对以下项目进行充分研究:现有道路构造、标志、信号、人行横道的位置、沿道土地利用情况；时段、方向交通量、交叉路口的左右转弯交通量、行驶车速及停车特性；行人的通行、紧急及公共交通服务路线和频度。

d.预测导入单向通行时交通流的变化，从多方面进行综合性影响评价。单向通行系统并非是单独实施，必须研究与停车、信号控制、公共交通专用车道等进行适当的组合，提出最有效的交通运用方案。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织•（2）变向交通管理变向交通是指在不同的时间内变换某些车道的行车方向或行车种类的交通。变向交通又称潮汐交通。变向交通按其作用可分为方向性变向交通和非方向性变向交通两类。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织方向性变向交通是在不同时间内变换某些车道上行车方向的交通。这类变向交通可使车流量方向分布不均匀现象得到缓和，从而提高道路的利用率。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织非方向性变向交通指在不同时间内变换某些车道上行车种类的交通称为非方向性变向交通。它可分为车辆与行人、机动车与非机动车之间相互变换使用的变向交通。这类变向交通对缓和各种类型的交通在时间分布上不均匀性的矛盾有较好的效果。如在早晨自行车高峰时间，变换机动车外侧车道为自行车道，到了机动车高峰时间，则变换非机动车道

为机动车道；在中心商业区变换车行道为人行道及设置定时步行街等。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织•(3)

变更中央线(reversible

lane)在因时间不同交通量大小顺序相反的道路上，可根据时段的不同变动中央分离线，增大交通量大的方向道路的通行能力。移动中央线对公共汽车专用车道的设置也是有效的。变更中央车线的方法有使用路栅、交通柱和以车道

为单位用中央车线指示灯根据时段不同改变通行方向以及仅移动中央线的方法。利用指示灯变更中央分离线的方法在我国很多城市获得应用。版

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院第四节弱可控的交通运输流组织移动中央线的应用条件方向交通量比最低为2:1，尽可能在3:1以上；车道数通常为6以上，最少也在5以上；移动中央