交通流理論基礎(chǔ)知識

1、一、交通流基本概念,交通流：某一時段內(nèi)，連續(xù)通過道路某一斷面的車輛或行人的統(tǒng)稱。交通基本參數(shù)：交通量、速度、交通密度。,Traffic Flow,交通量：單位時間內(nèi)通過道路某一斷面的車輛數(shù)或行人數(shù)。按交通組成：機(jī)動車交通量、非機(jī)動車交通量。折算交通量：將不同車型的交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)車型交通量。,機(jī)動車車型換算系數(shù),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

2、30位小時交通量 （30HV）第30小時系數(shù)K=30HV/AADT 設(shè)計小時交通量（DHV）,,交通量,時變?nèi)兆冊伦兡曜?某市五一路客車流量時變圖,交通量的時間變化規(guī)律,路段分布車道分布方向分布,交通量的空間變化規(guī)律,交通量方向不均勻系數(shù)δ=,,車道序修正系數(shù),,車速,地點車速、行駛車速、區(qū)間車速、臨界車速 設(shè)計車速：具有平均駕駛水平的駕駛員在天氣良好、低交通密度時能

3、 維持的最高安全速度，作為道路幾何線形設(shè)計依據(jù)的車速。,,交通密度,交通密度（K）：某一瞬間，單位長度內(nèi)一個車道一個方向或 全部車道上的車輛數(shù)。 車頭間距（hd）：同向連續(xù)行駛的兩車車頭之間間隔的距離 。車頭時距（ht）：同向連續(xù)行駛的兩車車頭之間間隔的時間 。,,交通量、車速、交通密度三者關(guān)系,密度很小：自由車速，交通量?。蛔罴衙芏龋?/p>

4、臨界車速，交通量最大；阻塞密度：Q=V=0,Q=K·V,二、道路通行能力與服務(wù)水平,,道路通行能力,基本通行能力：理想的道路與交通條件可能通行能力：通常的道路與交通條件設(shè)計通行能力：考慮不同的服務(wù)水平,定義：道路在一定條件下單位時間內(nèi)所能通過車輛的極限數(shù)。,,服務(wù)水平,服務(wù)水平：道路使用者從道路狀況、交通條件等方面可能得到 的服務(wù)，不同的服務(wù)水平對應(yīng)不同的服務(wù)交通量 。

5、服務(wù)水平分級：行車速度、行車安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性。 各國劃分不一。,,美國,可能通行能力,通行能力計算,ti——平均車頭時距（根據(jù)v查表）；α交叉口——平面交叉口修正系數(shù),設(shè)計通行能力：,道路分類系數(shù)αc,,城市道路路段及交叉口服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn),交通影響評價時，負(fù)荷度（V/C）處于B級或C級水平，說明交通

6、影響區(qū)路段及交叉口對其項目開發(fā)所產(chǎn)生的交通有一定的承受能力。,三、交通量、車速及交通密度調(diào)查,,交通量調(diào)查時間,春秋季節(jié)，周二到周四24小時（晝間12或16小時）高峰小時（早高峰、晚高峰）,,交通量調(diào)查地點,,交通量調(diào)查方法,路旁測記法 人工計數(shù)、自動計測法流動車測定法,光電式計數(shù)器,,交通量調(diào)查資料整理,匯總表柱狀圖（直方圖）,,,流向分布圖,,,交通流量分布圖,,車速調(diào)查,人工量測法測速雷達(dá)儀,測速雷達(dá)槍,

7、① 地點車速,② 區(qū)間車速（行駛車速）,汽車牌照法、流動車測定法,四、交通流理論,,研究方法,概率論方法交通跟馳理論流體力學(xué)方法,,概率論方法——離散型分布（泊松分布）,泊松分布,通過道路某一點的車輛數(shù)常服從泊松分布。,x——時間段t內(nèi)通過的車輛數(shù)p（x）——時間段t內(nèi)通過x輛車的概率m——時間段t內(nèi)通過車輛數(shù)的平均值。,,例1,某一信號燈控制的交叉口，其東西方向的綠燈時間長為60秒，該方向的交通量為360veh/h，南北方向的

8、交通量為100veh/h。求設(shè)計上具有95%置信度的東西方向道路在每個綠燈時間能通過的車輛數(shù)以及在南北方向道路上紅燈期間受阻的車輛數(shù)。,,例2,某路段，交通流量為360輛／h，車輛到達(dá)符合泊松分布。求在 1s、2s、3s時間內(nèi)無車的概率。,,例3,有60輛車隨意分布在5km長的道路上，對其中任意500m長的一段，試求有4輛車的概率、大于4輛車的概率。,,概率論方法——離散型分布（二項式分布）,二項式分布：可用以預(yù)測違反交通規(guī)

9、則的車輛數(shù)，在交叉口可能的轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)以及在路段上行駛速度超限的車輛數(shù)等。,n——試驗次數(shù)；x——成功次數(shù)；p——在任何給定的試驗中成功的概率；q——在任何給定的試驗中失敗的概率。,,例4,在某紅綠燈交叉口上，據(jù)統(tǒng)計有25%的騎自行車者不遵守交通規(guī)則，當(dāng)隨機(jī)抽取5位騎自行車者時可能2位不遵守交通規(guī)則的概率是多少？,,例5,一交叉口，設(shè)置了專供左轉(zhuǎn)的信號燈，經(jīng)研究指出：來車符合二項分布，每一周期內(nèi)平均到達(dá)20輛車，有25%的車輛左轉(zhuǎn)，

10、求： （1）到達(dá)三輛車中有一輛左轉(zhuǎn)車的概率； （2）某一周期中無左轉(zhuǎn)車的概率。,,概率論方法——連續(xù)型分布（1）,負(fù)指數(shù)分布：常用于研究交通流中的車頭時距等。相繼發(fā)生事件的時間間隔h≥t的概率相繼發(fā)生事件的時間間隔h<t的概率,,例6：,在Q=400（veh/h）的車流量時，等于或大于9s的車頭時距的概率是多少？,,概率論方法——連續(xù)型分布（2）,移位的負(fù)指數(shù)分布：考慮前后兩車頭間的極限車頭時距。,C——車頭

11、間最小間隔（1~1.5s）；T——平均車頭間隔（s）。,,例7,在一處不設(shè)信號燈管制的交叉口，次要道路上的車輛為能橫穿主要道路上的車流，需要主要道路上的車流中出現(xiàn)大于或等于6s的車頭時距，如果主要道路上的流量為1200（veh/h），問車頭時距大于或等于6s的概率為多少？如果考慮最小間隔長度C為1.0s，則大于或等于6s的概率為多少？,,交通流排隊理論,排隊論：以概率論為基礎(chǔ)。排隊：單指等待服務(wù)的車輛。排隊系統(tǒng)：包括等待服務(wù)與

12、 正在接受服務(wù)的車輛。,收費站車輛排隊,,單通道排隊服務(wù)系統(tǒng)（M/M/1）,顧客平均到達(dá)率：λ系統(tǒng)的服務(wù)率：μ交通強(qiáng)度（利用系數(shù)）ρ= λ / μ 。確保單通道排隊系統(tǒng)穩(wěn)定的條件： ρ<1（ λ<μ）,,多通道排隊服務(wù)系統(tǒng)（M/M/N）,單路排隊多通道服務(wù)多路排隊多通道服務(wù)（轉(zhuǎn)化為M/M/1系統(tǒng)） ：各通道ρ的平均值。,排隊方式：,,確保系統(tǒng)穩(wěn)定的條件：,,服務(wù)方式比較,N相同時，單路排隊優(yōu)于多路排

13、隊，系統(tǒng)疏散快。,服務(wù)方式,服務(wù)指標(biāo),,跟馳理論,制約性延遲性傳遞性,車輛跟弛特性：,,流體力學(xué)模擬理論,車流波動理論適用范圍：分析瓶徑路段的車輛擁擠問題。,,作業(yè)（一）：,在長為8km的路段上隨意分布著80輛汽車。試求：任意1km路段 ①沒有車的概率； ②有5輛車的概率； ③大于5輛車的概率。,,作業(yè)（二）：,某交叉口信號周期長為90s，某相應(yīng)的有效綠

14、燈時間為45s，在有效綠燈時間內(nèi)排隊車輛以1200輛/h的流量通過交叉口。假設(shè)信號交叉口上游車輛到達(dá)率為400輛/h，服從泊松分布。求： （1）一個周期內(nèi)到達(dá)車輛不超過10輛的概率； （2）求到達(dá)車輛不致兩次排隊的概率。,精品課件！,精品課件！,,作業(yè)（三）：,某交叉口欲在引道入口設(shè)置一條左轉(zhuǎn)彎候車道，為此需要預(yù)測一個周期內(nèi)到達(dá)的左轉(zhuǎn)車輛數(shù)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，來車符合二項分布，并且每個周期內(nèi)平均到達(dá)25輛車，有20%的車輛左