交通流理论基础知识.ppt

第二章第二章交通流理交通流理论论基基础础知知识识1.一、交通流基本概念 2.n交通流：某一交通流：某一时时段内，段内，连连续续通通过过道路某一断面的道路某一断面的车车辆辆或行人的或行人的统统称。称。n交通基本参数：交通量、交通基本参数：交通量、速度、交通密度。速度、交通密度。Traffic Flow3.交通量交通量：单位位时间内通内通过道路某一断面的道路某一断面的车辆数或行人数数或行人数。按交通按交通组成：机成：机动车交通量、非机交通量、非机动车交通量。交通量。折算交通量：将不同折算交通量：将不同车型的交通量型的交通量换算成算成标准准车型交通量。型交通量。车车型型出租出租/小客（小客（货货）中客中客公交公交/大客（大客（货货）自行自行车车摩托摩托车车（其它）（其它）车车型型换换算系数算系数1 11.51.52 20.20.20.50.5机机动车车动车车型型换换算系数算系数 4.nADT（平均交通量）（平均交通量）nAADT（年平均日交通量）（年平均日交通量）nMADT（月平均日交通量）（月平均日交通量）nWADT（周平均日交通量）（周平均日交通量）交通量交通量5.n第第30位小位小时时交通量交通量（30HV）n第第30小小时时系数系数K=30HV/AADT n设计设计小小时时交通量（交通量（DHV）交通量交通量6.n时变时变n日日变变n月月变变n年年变变 某市五一路客某市五一路客车车流量流量时变图时变图交通量的交通量的时间变时间变化化规规律律7.n路段分布路段分布n车车道分布道分布n方向分布方向分布交通量的空交通量的空间变间变化化规规律律车车道序号道序号12345310.800.890.650.750.500.650.400.50交通量方向不均匀系数交通量方向不均匀系数=车车道序修正系数道序修正系数 8.车车速速n 地点地点车车速、行速、行驶车驶车速、区速、区间车间车速、速、临临界界车车速速n 设计车设计车速速：具有平均：具有平均驾驶驾驶水平的水平的驾驶员驾驶员在天气良好、低交通密度在天气良好、低交通密度时时能能 维维持的最高安全速度，持的最高安全速度，作作为为道路几何道路几何线线形形设计设计依据依据的的车车速。速。9.交通密度交通密度n交通密度（交通密度（K）：某一瞬）：某一瞬间间，单单位位长长度内一个度内一个车车道一个方向或道一个方向或 全部全部车车道上的道上的车辆车辆数。数。n车头间车头间距（距（hd）：同向）：同向连续连续行行驶驶的两的两车车头车车头之之间间间间隔的距离隔的距离。n车头时车头时距（距（ht）：同：同向向连续连续行行驶驶的两的两车车头车车头之之间间间间隔的隔的时间时间。10.交通量、交通量、车车速、交通密度三者关系速、交通密度三者关系n密度很小：自由密度很小：自由车车速，交通量小；速，交通量小；n最佳密度：最佳密度：临临界界车车速，交通量最大；速，交通量最大；n阻塞密度：阻塞密度：Q=V=0 Q=KV11.二、道路通行能力与服务水平12.道路通行能力道路通行能力n基本通行能力：理想的道路与交通条件基本通行能力：理想的道路与交通条件n可能通行能力：通常的道路与交通条件可能通行能力：通常的道路与交通条件n设计设计通行能力：考通行能力：考虑虑不同的服不同的服务务水平水平定定义义：道路在一定条件下：道路在一定条件下单单位位时间时间内所能通内所能通过车辆过车辆的的极限数极限数。13.服服务务水平水平n服服务务水平：道路使用者从道路状况、交通条件等方面可能得到水平：道路使用者从道路状况、交通条件等方面可能得到 的服的服务务，不同的服，不同的服务务水平水平对应对应不同的服不同的服务务交通量交通量。n服服务务水平分水平分级级：行：行车车速度、行速度、行车车安全性、舒适性、安全性、舒适性、经济经济性。性。各国划分不一各国划分不一。14.美美国国15.n可能通行能力可能通行能力通行能力通行能力计计算算ti平均平均车头时车头时距（根据距（根据v查查表）；表）；交叉口交叉口平面交叉口修正系数平面交叉口修正系数n设计设计通行能力：通行能力：道路分道路分类类快速路快速路主干路主干路次干路次干路支路支路c0.750.800.850.90道路分道路分类类系数系数c c16.城市道路路段及交叉口服城市道路路段及交叉口服务务水平划分水平划分标标准准服服务务水平水平ABCDEFV/C1.0交通影响交通影响评评价价时时，负负荷度（荷度（V/C）处处于于B级级或或C级级水平，水平，说说明交通影响明交通影响区路段及交叉口区路段及交叉口对对其其项项目开目开发发所所产产生的交通有一定的承受能力。生的交通有一定的承受能力。17.三、交通量、车速及交通密度调查18.交通量交通量调查时间调查时间n春秋季春秋季节节，周二到周四，周二到周四n24小小时时（昼（昼间间12或或16小小时时）n高峰小高峰小时时（早高峰、晚高峰）（早高峰、晚高峰）19.交通量交通量调查调查地点地点20.交通量交通量调查调查方法方法n路旁路旁测记测记法法 人工人工计计数、自数、自动计测动计测法法n流流动车测动车测定法定法光光电电式式计计数器数器21.交通量交通量调查资调查资料整理料整理n汇总汇总表表n柱状柱状图图（直方（直方图图）22.流向流向分布分布图图23.交通流量交通流量分布分布图图24.车车速速调查调查n人工量人工量测测法法n测测速雷达速雷达仪仪测测速雷达速雷达枪枪 地点地点车车速速 区区间车间车速（行速（行驶车驶车速）速）n汽汽车车牌照法、流牌照法、流动车测动车测定法定法25.四、交通流理论26.研究方法研究方法n概率概率论论方法方法n交通跟交通跟驰驰理理论论n流体力学方法流体力学方法27.概率概率论论方法方法离散型分布（泊松分布）离散型分布（泊松分布）泊松分布泊松分布n通通过过道路某一点的道路某一点的车车辆辆数常服从泊松分布。数常服从泊松分布。nx时间时间段段t内通内通过过的的车辆车辆数数np（x）时间时间段段t内通内通过过x辆车辆车的概率的概率nm时间时间段段t内通内通过车辆过车辆数的平均数的平均值值。28.例例1n某某一一信信号号灯灯控控制制的的交交叉叉口口，其其东东西西方方向向的的绿绿灯灯时时间间长长为为60秒秒，该该方方向向的的交交通通量量为为360veh/h，南南北北方方向向的的交交通通量量为为100veh/h。求求设设计计上上具具有有95%置置信信度度的的东东西西方方向向道道路路在在每每个个绿绿灯灯时时间间能能通通过过的的车车辆辆数数以以及及在在南南北方向道路上北方向道路上红红灯期灯期间间受阻的受阻的车辆车辆数。数。29.例例2n某路段，交通流量某路段，交通流量为为360辆辆h，车辆车辆到达符合泊松分布。求在到达符合泊松分布。求在 1s、2s、3s时间时间内无内无车车的概率。的概率。30.例例3n有有60辆辆车车随随意意分分布布在在5km长长的的道道路路上上，对对其其中中任任意意500m长长的的一一段，段，试试求有求有4辆车辆车的概率、大于的概率、大于4辆车辆车的概率。的概率。31.概率概率论论方法方法离散型分布（二离散型分布（二项项式分布）式分布）n二二项项式分布：可用以式分布：可用以预测违预测违反交通反交通规则规则的的车辆车辆数，在交叉口可数，在交叉口可能的能的转转弯弯车辆车辆数以及在路段上行数以及在路段上行驶驶速度超限的速度超限的车辆车辆数等。数等。n试验试验次数；次数；x成功次数；成功次数；p在任何在任何给给定的定的试验试验中成功的概率；中成功的概率；q在任何在任何给给定的定的试验试验中失中失败败的概率。的概率。32.例例4n在在某某红红绿绿灯灯交交叉叉口口上上，据据统统计计有有25%的的骑骑自自行行车车者者不不遵遵守守交交通通规规则则，当随机抽取当随机抽取5位位骑骑自行自行车车者者时时可能可能2位不遵守交通位不遵守交通规则规则的概率是多少？的概率是多少？33.例例5n一一交交叉叉口口，设设置置了了专专供供左左转转的的信信号号灯灯，经经研研究究指指出出：来来车车符符合合二二项项分布，每一周期内平均到达分布，每一周期内平均到达20辆车辆车，有，有25%的的车辆车辆左左转转，求：，求：（1）到达三）到达三辆车辆车中有一中有一辆辆左左转车转车的概率；的概率；（2）某一周期中无左）某一周期中无左转车转车的概率。的概率。34.概率概率论论方法方法连续连续型分布（型分布（1）n负负指数分布指数分布：常用于研究交通流中的：常用于研究交通流中的车头时车头时距等。距等。n相相继发继发生事件的生事件的时间间时间间隔隔ht的概率的概率n相相继发继发生事件的生事件的时间间时间间隔隔ht的概率的概率35.例例6：n在在Q=400（veh/h）的的车车流流量量时时，等等于于或或大大于于9s的的车车头头时时距距的的概率是多少？概率是多少？36.概率概率论论方法方法连续连续型分布（型分布（2）n移位的移位的负负指数分布指数分布：考：考虑虑前后两前后两车头间车头间的极限的极限车头时车头时距。距。C车头间车头间最小最小间间隔（隔（11.5s）；）；T平均平均车头间车头间隔（隔（s）。）。37.例例7n在在一一处处不不设设信信号号灯灯管管制制的的交交叉叉口口，次次要要道道路路上上的的车车辆辆为为能能横横穿穿主主要要道道路路上上的的车车流流，需需要要主主要要道道路路上上的的车车流流中中出出现现大大于于或或等等于于6s的的车车头头时时距距，如如果果主主要要道道路路上上的的流流量量为为1200（veh/h），问问车车头头时时距距大大于于或或等等于于6s的的概概率率为为多多少少？如如果果考考虑虑最最小小间间隔隔长长度度C为为1.0s，则则大大于于或或等等于于6s的的概概率率为为多少？多少？38.交通流排交通流排队队理理论论n排排队论队论：以概率：以概率论为论为基基础础。n排排队队：单单指等待服指等待服务务的的车辆车辆。n排排队队系系统统：包括等待服：包括等待服务务与与 正在接受服正在接受服务务的的车辆车辆。收收费费站站车辆车辆排排队队39.单单通道排通道排队队服服务务系系统统（M/M/1）n顾顾客平均到达率：客平均到达率：n系系统统的服的服务务率：率：n交通交通强强度（利用系数）度（利用系数）=/。n确保确保单单通道排通道排队队系系统稳统稳定的条件：定的条件：1（）40.多通道排多通道排队队服服务务系系统统（M/M/N）n单单路排路排队队多通道服多通道服务务n多路排多路排队队多通道服多通道服务务（转转化化为为M/M/1系系统统）n ：各通道：各通道的平均的平均值值。排排队队方式：方式：确保系确保系统稳统稳定的条件：定的条件：41.服服务务方式比方式比较较nN相同相同时时，单单路排路排队优队优于多路排于多路排队队，系，系统统疏散快。疏散快。单单路排路排队队多通道服多通道服务务多路排多路排队队多通道服多通道服务务系系统统中中车辆车辆数数6.65.0平均排平均排队长队长度度34.17系系统统中消耗中消耗时间时间10.030.0平均排平均排队时间队时间5.025.0服服务务方式方式服服务务指指标标42.跟跟驰驰理理论论n制制约约性性n延延迟迟性性n传递传递性性 车辆车辆跟弛特性：跟弛特性：43.流体力学模流体力学模拟拟理理论论n车车流波流波动动理理论论n适用范适用范围围：分析瓶径路段的：分析瓶径路段的车辆拥挤问题车辆拥挤问题。44.作作业业（一）：（一）：n在在长为长为8km的路段上随意分布着的路段上随意分布着80辆辆汽汽车车。试试求：任意求：任意1km路段路段 没有没有车车的概率；的概率；有有5辆车辆车的概率；的概率；大于大于5辆车辆车的概率。的概率。45.作作业业（二）：（二）：n某某交交叉叉口口信信号号周周期期长长为为90s，某某相相应应的的有有效效绿绿灯灯时时间间为为45s，在在有有效效绿绿灯灯时时间间内内排排队队车车辆辆以以1200辆辆/h的的流流量量通通过过交交叉叉口口。假假设设信信号号交叉口上游交叉口上游车辆车辆到达率到达率为为400辆辆/h，服从泊松分布。求：，服从泊松分布。求：（1）一个周期内到达）一个周期内到达车辆车辆不超不超过过10辆辆的概率；的概率；（2）求到达）求到达车辆车辆不致两次排不致两次排队队的概率。的概率。46.作作业业（三）：（三）：n某交叉口欲在引道入口某交叉口欲在引道入口设设置一条左置一条左转转弯候弯候车车道，道，为为此需要此需要预测预测一一个周期内到达的左个周期内到达的左转车辆转车辆数。数。经经研究研究发现发现，来，来车车符合二符合二项项分布，分布，并且每个周期内平均到达并且每个周期内平均到达25辆车辆车，有，有20%的的车辆车辆左左转转。求：。求：左左转车转车的的95%95%置信度的来置信度的来车车数；数；到达到达5 5辆车辆车中有中有1 1辆辆左左转车转车的概率的概率。47.