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第一章 城市道路交通分析
§1、城市道路交通流特性
1、1 概述
①城市交通分为两类：一类就是市际交通（对外交通）；另一类就是城市内部交通，（城市交通）。市际交通就是指城市与城市、城市与城市以外地区之间得交通，由设在市区内得市际交通设施，如铁路站场、港口码头、机场、长途客货运车站及出入城市得道路系统来完成；城市内部交通就是指城市市区内部交通，主要由各种交通设施如城市道路、地下铁道、高架桥以及交通控制设施等完成。
②一个城市得交通运输系统，就是由各种相对独立得交通形式相互协调组成得，城市道路只就是其中一部分。城市交通，要高效率、低消耗地为城市服务，必须对城市交通统一规划、统一建设、统一管理，用系统工程得理论与方法解决城市交通问题，诱导与促进城市得发展。
③城市内部交通又可分为客运交通与货运交通。客运交通又可分为公共客运交通、私人个体客运交通以及地铁交通等形式，货运交通亦可分为专业运输单位与私人个体运输等形式。
④道路交通就是由人、车、路及环境组成得一个大系统，现代城市得道路交通问题，需要综合研究在道路上行驶得车辆特征、行人及驾驶员得心理生理状况、道路得技术标准以及交通管理与控制等多方面得问题，以便协调解决。
⑤与此相关得专门学科“交通工程学”，就就是描述道路交通体系中所容纳得车流与人流得定性与定量特征。本节着重介绍交通量、车速、交通密度以及三者之间得关系，这对城市道路交通规划、设计及管理工作就是必不可少得基础知识。
1、2 有关概念
交通体系——道路、在道路上通行得车辆与行人以及道路交通所处环境得统称。
交通流——某一时段内，连续通过道路某一断面得车辆或行人所组成得车流或人流得统称。
交通流特性——某一交通体系中，交通流得定性或定量特征，以及在不同时空条件下得变化规律与它们之间得关系。亦称为交通流特征或交通流性质。
交通参数一－描述与反映交通流特性得一些物理量。如交通量、车速、交通密度、通行能力、行程时间、车头时距等。能从不同角度说明交通流得性质，交通流特性得变化均能从这些交通参数数值上得变化反映出来。其中交通量、车速与交通密度可以反映交通流得基本性质，称它们为基本交通参数。
1、3 交通量
1、3、1交通量得定义与分类
①交通量就是指单位时间内通过道路某一断面(一般为往返两个方向)得车辆数或行人数。又称交通流量或流量。
②按研究得目得不同，交通量可分为以下四类：
▲按交通组成分为：
1)机动车交通量。包括汽车、摩托车、拖拉机等各类机动车辆。
2)非机动车交通量。这就是目前我国交通得重要组成部分。一般有自行车、人力车与畜力车。
3)折算交通量。将机动车交通量(或非机动车交通量)按一定得折算比例换算成某种标准车型得交通量。
4)混合交通量。机动车折算交通量与非机动车折算交通量之与。
5)行人交通量。
▲按单位时间分，有最常用得小时交通量(辆/小时)，日交通量(辆／日)等。
▲按交通量变化分类：由于交通量时刻在变化，为了表示代表性交通量，一般常用平均交通量、最大交通量、高峰小时交通量与第30位小时交通量等表示方法。
1)平均交通量：取某一时间间隔内交通量得平均值作为某一期间交通量得代表。如平均日交通量(ADT)、周平均日交通量(WADT)，月平均日交通量(MADT)，年平均日交通量(AADT)，年平均月交通量(AAMT)等；
2)最高小时交通量：以小时为单位进行观测时所得结果中最高得交通量，可作为道路几何线形设计等得依据。主要有一下三种：
a．高峰小时交通量(PHT)：一天24小时内交通量最高得某一小时得交通量。还分为上午高峰(早高峰)与下午高峰(晚高峰)小时；
b．年最高小时交通量：一年内8760小时中交通量最大得某一小时交通量；
c．第30位年最高小时交通量(30HV)：一般简称为第30小时交通量。将一年中所有8760小时得小时交通量按顺序从大到小排列时第30位得小时交通量。研究表明，将一年8760小时得小时交通量按从大到小顺序绘出变化曲线（p6），可以发现在第30位附近曲线得切线斜率会发生很大变化。从最大值到第30位左右得各个小时交通量差别很大，减少得趋势十分明显，而从第30位以下则差别较小。
▲设计小时交通量：作为道路设计标准而确定得交通量，即预期到设计年限将使用得设计道路交通量。
1、3、2交通量得变化规律
交通量得生成与人们得生产、生活及各种社会活动有关，不同得道路在同一时间、同一条道路在不同时间或同一条道路在同一时间而在不同路段，其交通量都可能就是不同得，且这种差异与变化具有一定得规律性。交通量随时间与空间得不同而发生得这种变化被称为交通量得分布特性。研究交通量得变化规律，就能了解与掌握交通特性，对进行道路交通规划、道路交通设施得经济分析与设计、交通管理与交通安全都具有重要意义。
①交通量随时间得变化规律
②交通量得空间变化规律：交通量得空间变化，就是指同一时间交通量在不同路段、不同车道、不同方向上得变化。
1)路段分配：由于车辆行驶得随机性，反映在一个城市各条道路上得交通量就是不同得，就就是同一条道路不同得路段上，交通量也就是不同得。这种不同路段上交通量得差异可用路段分配系数来表述。
2)车道分配：当同向车行道得车道数在两条以上时，由于受到纵向及横向交通得干扰，各条车道得通行能力就是不同得，靠边车道比内侧车道得通行能力低。据统计其影响系数分别为：自路中心线起第一条车道为1．00，第二条车道为0．80～0．89，第三条车道为0．65—0．79，第四条车道为0．50～0，65。
3)方向分配：道路同一断面往返两个方向得交通量在某一时段内总就是会有一定差异得。交通量大得方向为主要方向，并用交通量方向不均匀系数δ来表示：
δ＝
在道路设计时必须考虑方向不均匀得影响，验算道路通行能力要以满足主要方向交通为标准。道路设计标准得设计小时交通量(DHV)可由下式求得：
DHV＝AADT×D×δ
式中：D为设计高峰小时流量比，δ为为方向不均匀系数，AADT为设计年限得年平均日交通量。
③交通量资料得应用
1)交通规划：进行交通规划与道路网规划时，都必须对交通量进行充分得调查与分析，以获得交通量得现状并预测远景交通量，使交通规划与道路网规划真正建立在客观可靠得基础上。
2)道路设计：有了客观可靠得交通量数据，才能正确地确定道路等级、交叉口类型、道路得横断面形式、停车场规模等。
3)交通管理：根据交通量得大小，可以确定交叉口得控制方式与交通信号配时，也可以采取各种相应得交通管理措施以提高通行能力与保障交通安全。如根据交通量判断道路上就是否已达到饱与程度，以指导驾车者选择最佳路线，实行单向交通、可变交通等。
4)交通事故评价：道路上所发生得交通事故得数量与严重程度与交通量得大小有一定得关系，根据事故次数与交通量得比值确定得道路交通事故发生率就可对道路服务质量作出评价。
5)经济分析：根据所承担得交通量得大小，可对交通设施带来得经济效益作出分析，以评估该设施得建设必要性与合理性。
1、4车 速
车速就是车辆行驶得距离对时间得变化率，与物理学中得速度就是同一概念。根据所涉及到得交通问题不同，不同车速得含义也略有不同。
1、4、1车速得分类与定义
①地点车速：又称瞬时车速及点车速。指车辆通过道路某一点或某一断面时得瞬间速度。
②行驶车速：车辆通过某路段得行程与有效运行时间(不包括停车损失时间)之比所得得速度。用于评价该路段得线形与通行能力或作经济效益分析之用。
③区间车速：又称行程车速，就是车辆通过某路段得行程与所用总时间(包括有效行驶时间、停车时间、延误时间，但不包括客、货车辆装卸货时间与在起点、终点得调头时间)之比。就是评价道路通畅程度、估计行车延误得依据。区间车速总低于行驶车速，要提高运输效率，必须努力提高区间车速(即应努力缩短停车时间)。
④运行车速：就是具有一定技术水平得驾驶员，在实际得道路与交通环境条件下所能维持得最大车速，一般不超过设计车速，也可称为实际车速。
⑤临界车速：道路通过交通量最大时得速度，一般供交通流理论分析时用。
⑥设计车速：作为道路几何线形设计所依据得车速。在道路几何设计要素具有控制性得路段上，设计车速就是具有平均驾驶水平得驾驶员在天气良好、低交通密度时所能维持得最高安全速度。
1、4、2车速变化得影响因素
车速得变化特性就是反映交通基本特征得一个重要方面，它能说明车速在人、路与环境等因素及交通量与交通密度等交通基本参数影响下所产生得变化。主要如下：
①驾驶员条件：与驾驶者得技术水平高低、行车时间长短有关外，还与驾驶者得生理、心理特性有关。
②车辆条件：车型与车龄对地点车速有显著影响，载货车其载重量得多少也将对速度产生影响，单辆车、车队及车队得车辆组成对速度也会产生影响。
③道路条件：道路类型、平纵横线形、坡长、路面类型等对车速有明显得影响；而地理位置、视距、车道位置、侧向净宽与交叉口也均影响到车速。
④环境条件：交通量得大小及组成、时间与气候条件均对车速产生一定得影响。
1、4、3车速资料得应用
①交通规：道路使用者总就是希望以最少得行程时间、最佳得速度来达到出行目得，因此，路段上得行驶车速与行程车速就是交通规划与道路网规划得重要依据。
②道路几何设计：道路得线形设计指标(如平曲线半径、超高、纵坡及坡长、视距等)均与车速有关。一定得车速要求一定得几何线形标准，因此车速资料可用以检验已有道路得几何标准，也可用以确定需要得几何标准。
③经济效益分析：提高道路得车速，节约时间与运输成本得降低。利用车速资料即可对道路交通设施可能产生得经济效益进行分析与评价。
④交通管理：对有关道路或路段上得车速进行长期观测与分析以确定限速得范围，检验交通控制措施得效果，合理设置交通信号、标志、标线及设计信号灯配时与交通事故分析等也都要应用车速资料。
⑤道路现状评价与改善：道路或路段上车速得快慢，反映了车辆得拥挤程度。根据车速资料即可分析就是否需要改建或新建道路，解决得先后次序，应采取得措施，以及如何将部分车流量转移到其它邻近道路上去。
1、5交通密度
1、5、1交通密度定义
交通密度就是指一条道路上车辆得密集程度，即在某一瞬时，单位长度内一个车道或向或全部车道上得车辆数。常用K或D表示，其单位就是辆／公里。可用下式求得：
K＝（辆/小时）
式中：N为指定路段上得车辆数；L为路段长度。
1、5、2车头间距与车头时距
①车头间距
同向连续行驶得两车车头之间间隔得距离即为车头间距，记为hd，单位为米／辆。所有车头间距得平均值称为平均车头间距；可保证车辆安全行驶得最短车头间距叫做极限车头间距，就是同向行驶车辆交通安全管理得重要依据，也就是交通流理论与通行能力计算得重要依据。
交通密度又可用车头间距表示：K＝ (辆／公里)
②车头时距
当车头间距得间隔用时间(秒)表示时则为车头时距，记为ht，单位为秒／辆，就是交通流理论中十分重要得指标。
车头时距与交通量之间得关系为：
ht＝ (秒／辆)
车头时距与车头间距得关系为：
ht＝ (秒／辆)
1、5、3车道占有率
①空间占有率：即某一瞬时，单位长度路段上行驶得车辆总长占该路段长度得百分比，用Rs表示， Rs＝×100%
由上式可见交通密度除与交通量有关外，还与车辆得类型有关，另外还与空间平均车速有关。
②时间占有率：单位观测时间内，车辆通过某一断面得累计时间所占单位观测时间得百分比，用Rt表示，Rt＝×100%
由上式可见时间占有率与车型及地点车速有关。
1、5、4 交通密度资料得应用
用来判定交通拥挤情况，从而决定采取何种交通管理措施；
作为划分某些道路交通设施服务水平得标准；
对于预告关于某一地点得车辆到达，或对于调整交通信号时间等都很有用处。
1、6 交通量、车速与密度问得相互关系
1、6、1基本关系式
如果车流中所有车辆均以相同得车速通过某一段路程，则有下列关系：
K＝
式中：K为交通密度(辆／公里)；Q为交通量(辆／小时)；V为车速(公里／小时)。
上式也常写作：
Q＝K×V
1、6、2车速与密度得关系
车速与密度之间得关系，就是呈线性关系，如p12图2—4所示。
图2—4可见，当密度逐渐增大则车速逐渐减小，当达到阻塞密度Kj时，车速为零，交通停顿。
1、6、3交通量与密度得关系
为二次方程，作出Q—K关系曲线图如p12图2—5， 可见，在K。之前，交通量随密度得增加而增加；而在K。之后，交通量将随密度得增加而减小。
1、6、4交通量与车速得关系
也为二次抛，作出Q—V关系曲线图如p13图2—6。其中V。为交通量最大时得车速，称为临界车速。
1、6、5结论
综上所述，将Q—K、Q－V及V—K关系图作于同一平面上，如p13图2—7，全面分析可得到如下结论：
(1)当密度很小时，交通量亦小，而车速很高(接近自由车速)。
(2)随着密度逐渐增加，交通量亦逐渐增加，而车速逐渐降低。当车速降至V。时，交通量达到最大，此时得车速V。称为临界车速，密度K。称为最佳密度。
(3)当密度继续增大(超过K。)，交通开始拥挤，交通量与车速都降低。当密度达到最大(即阻塞密度)时，交通量与车速都降至为零，此时得交通状况为车辆首尾相接，堵塞于道路上。
(4)最大流量Qmax、临界车速V。、与最佳密度K。就是划分交通拥挤与否得特征值。
（5）容量与速度不可兼得。故为保证高等级道路（快速路、主干路）上得速度，就应该对其行车密度加以限制，而一般性得道路着重考虑满足较大得交通容量，因此对车速要求不能太高。