1、第四章 密度调查1.第1页，共44页。第一节 概 述一、密度的定义和有关术语1、定义交通密度是指在单位长度车道上，某一瞬时所存在的车辆数，一般用辆从mkm/车道表示 2.第2页，共44页。2、有关术语空间占有率是指在单位长度车道上，汽车投影面积总和占车道面积的百分比。实际测定中，一般用汽车所占的总长度与车道长度的百分比表示 时间占用率是指在单位测定时间内，车辆通过某一断面的累计时间占测定时间的百分比(%)11niislLR(%)11niitttR3.第3页，共44页。二、密度特性与调查的必要性(1)密度的特征：vQK 随着交通量的增长，车辆行驶时的相互干扰及相互制约增加，以致平均车速降低，密度
2、增高。当跟随在慢车后面的车辆继续不断增加，位车辆近乎停止状态时，则流量趋近于零，而密度最大(阻塞密度)。4.第4页，共44页。(2)密度特性与调查必要性 (3)密度调查所需的时间和区间长度 虚线为1min测定值，实线为5min测定值，测定区间均为830m测定区间长分别取虚线为208m、实线为830m的测定值，测定总时间均为1min总时间为1min的密度用1min内的平均密度表示；而总时间为5min的密度，则依次每隔1min以5min前后各25min的密度平均值表示。5.第5页，共44页。6.第6页，共44页。(4)密度资料的应用 研究交通流理论的重要基础数据 划分服务水平的依据I区 K010辆
3、km；II区 K10一20辆km；III区K20一30辆km；IV区K30一40辆km；V区 K40辆km。7.第7页，共44页。分析瓶颈交通8.第8页，共44页。高速公路管制 当高速公路的流量接近通行能力时，须限制驶入匝道的车辆驶入率。而密度是流量通行能力比率的最佳评价指标。9.第9页，共44页。采用系统调节的效能：a)使高速公路行程时间有所缩短；b)使高速公路行驶里程达到最大可能值；c)平均车速由43LMh提高到58kmh。10.第10页，共44页。美国芝加哥控制方法在美国芝加哥控制高速公路驶入匝道，是采用交通需求量通行能力差额和占用率相结合的控制逻辑。每一匝道的调节以上行向检测器l mi
4、n的平均占用率为基础，从5种调节率中选用 一种来控制匝道交通，每20s修正 一次占用率，并显示在控制中心的显示器上，调节率的范围从每分钟13、10、8、6到最小4辆。每分钟13辆是最大调节率，每分钟4辆是最小调节率，使车辆不致过分等候。在确定调节率时，应考虑交通量和占有率之间的关系：当占用率增加，交通量也增加时，采用最大调节率 当占用率增加，交通辆停止增加时，逐渐减少调节率，其典型占用率值为21；当占有率增加交通量减少时，采用最小调节率，其典型占用率值为31。11.第11页，共44页。采用这种匝道控制的效能：a)在16km长的交通拥挤路段，从行驶时间26min降至14mmin b)高速公路上高
5、峰期间交通事故减少17；c)高峰期违反信号比率小于3，每次在激励了检测器而得不到绿灯相位时记做违反信号o 12.第12页，共44页。(5)探测别处公路的交通事故 要求在高速公路上安装大量检测器，如果同时建有匝道控制系统，则很多检测器可共用。检测器提供交通量和占用率等交通信息。要求经常比较相临检测点上行向和下行向的占用率。当某路段发生交通事故时，则该处下行间的占用率下降而上行向的占用率上升。在每次取样后，用计算机算出同相邻上行向检测点占用率百分率之关，当此值超过某一确定数时，例如55，就认为存在瓶颈。在正常瓶颈情况下，下行间占用率可以认为一直保持常量。如果出现交通事故，下行向的占用率将迅速减少。
6、13.第13页，共44页。第二节密度调查方法主要有出入量法和照相法 14.第14页，共44页。出入量法 基本原理：在指定的观测路段，通过观测基本原理：在指定的观测路段，通过观测区段内的车辆数和驶入与驶出车辆数区段内的车辆数和驶入与驶出车辆数15.第15页，共44页。1出入量法的原理 出入量法是一种通过观测取得中途无出入交通的区段内现有车辆数或行驶时间的方法。其中又分为试验车法及车牌照法等。在某一时刻上游地点A处的交通量是通过时刻AB区间内新增加的车辆数；反之，这时在下游地点B处的交通量等于从AB区间内减少的车辆数 AB区间内车辆数的变化值应等于入量与出量之差。因此，只要知道最初AB区间的原始车
7、辆数，就能求得每单位时间内实有车辆数。则t时刻的密度：16.第16页，共44页。ABQAQBLABab实验车l原理：在路段AB上，t0时刻存在的车辆数为E(t0)，若从t0到t1的这一段时间内进入该路段的车辆数为QA；驶出该路段的车辆数为QB，则t时刻时，AB段上的车辆数为：)()(0)()(tBtAQQtEtEE(t)=E(t0)+QA(t)-QB(t)Kt=E(t)/LAB17.第17页，共44页。2)原始车辆数的测定 设试验车跟随车流通过A处的时刻为t，经过B处的时刻为t，则从tl到t2这段时间内通过B处的车辆数qB，即为t时刻AB区间内的原始车辆数。然而这一关系只有试验车既不超车又不被
8、超的情况下才成立。否则，按下式计算：t时刻AB区间内的原始车辆数可按下式计算：baqEBt)(0baqEAt)(118.第18页，共44页。3)减少误差的途径 本方法的缺点是随着观测时刻的推移，车辆数的误差也累加。为减少误差的积累，除增加试验车的观测次数，还要把试验车每次经过终时刻作为基准时刻(t)，该时刻的现有车辆数都作为每次的原始车辆数。19.第19页，共44页。4)整理分析根据上述观测资料，按以下步骤计算密度。（1）将调查日期、时间、地点、天气及测查区间长度填入密度计算汇总表，详见表420 (2)表中 栏应分别记入A处及B处的各测定时间范围内的交通量。试验车通过AB处的时刻，通常不是测定
9、区间范围的起终点，故此时记录AB两处单位时间内的交通量时，要将表格中相应的格子一分为二，分别记下单位时间内试验车通过的和通过后的交通量 20.第20页，共44页。(3)在试验车一栏中除记试验车通过时刻外，还要记录试验车的超车数(a)及被超车数(b)外计算(a一b)(4)计算A、B两处交通量之差，并记入第栏，即表示AB区间内现有车辆量的变化。(5)第栏填写试验车自A点到B点这段时间范围内AB区间的原始车辆数计算方法如下：14h06min 50 s时的原始车辆数，按式(411)等于在B处通过车辆数再增（a-b）即21.第21页，共44页。14h08min20s时的原始车辆数，按式(412)等于在A
10、处通过车辆数再加(a一b)，即(6)第栏为任一时刻AB区间的车辆数。由上一行求得的车辆数再加上经过单位时间后的车辆变化量，即得相应时刻AB区间的车辆数。如：14h08min20s时的原始车辆数，按式(412)等于在A处通过车辆数再加(a一b)，即(6)第栏为任一时刻AB区间的车辆数。由上一行求得的车辆数再加上经过单位时间后的车辆变化量，即得相应时刻AB区间的车辆数。如：22.第22页，共44页。(7)按理下一次试验车通过时刻的原始车辆数为105辆，但根据上列数据推算结果为104辆，这是由观测误差引起的，可将此误差适当地分配在两次试验车经过观测区间的时间内现有车辆数上。见第栏的调整值。(8)现有
11、车辆数加上调整值后即得第栏修正值。(9)瞬时密度按下式计算：瞬时密度修正值(辆)测定区间长(km)(10)每一总计时间的平均密度填人第栏内，总计时间通常取5min或10min。23.第23页，共44页。24.第24页，共44页。3车辆牌照法1)测定方法 从基准时刻开始在测定区间的两端，用同步的秒表或动态录象机，测定每一辆车的到达时司，并相应地记下每辆车的牌照，如记整个牌照号码有困难，可以只记最后三位数。此时，若用动态录象机，须摄下每辆车的牌照。2)原始车辆数的测定 基本原理同测试车法，原始车辆数也可按式(410)及式(411)计算。内每一辆车都可作为“测试车。25.第25页，共44页。3)减少
12、误差的注意事项两端的秒表或动态录象机必须同步。观测时不能遗漏车辆，如同时观测车辆到达时间及牌照有困难时，允许少记个别车辆的牌照，但每一辆车的到达时间绝对不能少。本方法也须选用较长的测定区间，以提高量测的精度。26.第26页，共44页。4)整理分析根据上述观测资料，按以下步骤计算密度。(1)将现场观测资料填入表42，其中第栏为车辆牌照号达A处及B处的时间。(2)将调查日期、时间、地点、天气及测定区间长度填人密度计算汇总表，见表430 (3)表43第栏为时刻，第栏为B处流量值q，第栏为试验车超车速a，第栏为试验车被超车数b 如t=30min时，33号车刚好到达A处，此时该车可视作试验车，到达B处为
13、t=33min07s，则Q为1号车至33号车共33辆。27.第27页，共44页。28.第28页，共44页。29.第29页，共44页。又如tl31min时，43号车刚好到达该处，该车到B处为t34min14s，则q为12号车至43号车(不包括41号及42号车，但包括44号车)。41号及42号车到达A处时间小于43号车，而在B处却大于43号车，说明两车在AB段被43号车超越，即a2。44号车到达A处时间大于43号车而在B处却小于43号车，说明该车在4B段超越43号车，即b=1。(4)第栏为某时刻在测定区间内的车辆数E可按公式(411)算得。(5)第样为瞬时密度：车辆书（辆)测定区间长(km)。(6
14、)第栏为平均密度，一般以5min的密度平均。30.第30页，共44页。三地面高处摄影观测法1测定方法 用动态录象仪在高处进行摄影。测定区间的长度视地区内的状况和周围条件而变比，一般取50100m。摄影的时间间隔依测定区间长度而异。当区间长为50一100m时，摄影间隔可用1画面510s。遇到详细分析交通流的场合，如需同时观测交通量，为了取得正确的观测值，须缩短摄影间隔，一般取1画面s。在高速公路上，由于字速高，这时可取2画面s。在测定密度时，在道路上要标明每台录象机所摄范围内的道路区间长，一般有两处作标记即可。如果容许精度稍低时，可利用车道分隔线的段数、护栏支柱数或电杆数等参照物代替31.第31
15、页，共44页。2整理分析整理现场观测结果，按下面介绍的顺序计算密度。再各条录象带的每一画面中，读取摄影观测区间内存在的车辆数，计算总观测时间内区间的平均车辆数，用区间长度求算单位公里长度内存在的车辆数，即密度值，见式(413)：LnKKnii1132.第32页，共44页。如总计观测时间大于5min，则交通的偶然性变化或周期性变化就能消除。这种方法可以很方便地看出密度随时间的变化情况，同时，又因为它包含短时间的变化，也可以描绘出密度的倾向性变化。3减少误差的注意事项 如测定区间过长。则测定精度将受到影响所以不能过长，以不超过100m为宜。33.第33页，共44页。四、航空摄影观测法测定密度，使用
16、航空摄影最佳，它是能取得准确数值的唯一方法。1测定方法 航空摄影观测是利用普通飞机或直升飞机从空中的性能，因此被广泛采用。航测时一般采用测量用航空照相机，通常用的照相机有农44所列的几种。这种照相机的拍摄精度已能满足交通调查的需要。航空摄影的缩小比例尺，一般对按式(414)求得：摄影高度透镜的焦距摄影缩小比例尺34.第34页，共44页。2、分析在摄影后的胶卷或照片上读取观测区间内存在的车辆数，据此计算出平均密度。3 减少误差的注意事项 航测法不宜长时间地观测，这不仅费用大，而且飞机在空中飞行时间有限(飞机在1000一1500m最多能停留30min航空照相机1次摄影的胶卷张数亦受到限制。调查的精
17、度与摄影间隔行关，间隔越短精度越高。35.第35页，共44页。36.第36页，共44页。4、道路占用率的检测与密度调查1)原理 在道路上设置车辆检测器，其中大多采用环型线圈，即在一车道设置一个或一车道设置两个，以检测车流在车道上的时间占用率，并据此计算密度。设置方式可参见图412。37.第37页，共44页。38.第38页，共44页。(1)设置一个环型检测器(见图412a)。车流在道路上的时间占用率可按式(42)计算：39.第39页，共44页。(2)设置二个环型检测器（见图412b)空间平均车速为；40.第40页，共44页。2)检测照的类型及其特点检测器的种类很多，下面着重介绍三种：（1）环形检
18、测器环形检测器是量测车炳出现及队列长度的最好型式，目前被广泛采用。它的尺寸可以在很大范围内变化，易满足各种应用要求。为获得速度或车辆长度的量测，可以成对使用。但要注意调整不使其相互干扰。经验证朋，环形检测器的主要问题是路面的推挤和损坏。它的可靠性较好，队列量测精度可达(4一6)o41.第41页，共44页。(2)地磁式检测器 适合于车辆记数用。安装费用低于环形检测器。其探头和放大器之间可用很长的电缆联接，适用于孤立的地点检测域不够大(3)超声波检测器 适合安装在上跨立交桥下面及标志柱支架上。对环境和气候条件的灵敏度大。由于存在圆锥形检测域问题，致使精度受到影响。42.第42页，共44页。3)、检
19、测器的安装 环形检测器可按需要的尺寸，在道路表面用路面升级机做成正方形或长方形的槽，槽宽约0.8cm，深约45cm。在槽内敷设绝缘线圈。套管尽量安放在路面的纵缝或伸缩缝中，以避免由于路面相对移动而使导线断裂。连接导线至路边。导线安放后，通常用沥青或环氧树脂混合料封闭。安装地磁式检测器，对在路面打一孔，把磁力计放入，且与路面齐平：或在路面下钻孔，敷设直径为7510cm的非金属套管，再在套管内置检测器。连接导线也要引至路边。特别要注意车道分界不明时的正确安装位置。超声波检测路宜安装在跨桥的底面，或在立柱上伸出一悬臂，离地面约高3755m，通常不影响交通。如采用专用立柱，会提高费用。43.第43页，共44页。5)、减少误差的注意事项环形导线及连接导线尽可能采用套管，以防止由于路面表面的移动而损坏检测器同时要防止渗水及脚蚀造成的损坏。安装时位置要止确避免漏水，采用两个检测器时要避免相互干扰。44.第44页，共44页。
