1、3-1 城市道路交通流特性3-2 交通流统计分布3-3 道路通行能力与服务水平3-4 交通量、车速调查上一页下一页退出3-1、城市道路交通流特性一、概 述（一）、城市交通分类：1、市际交通：也称对外交通；2、城市内部交通：也称城市市内交通。又可分为客运交通与货运交通。本节着重介绍交通量、车速和交通密度。返回上一页下一页退出1、交通体系：道路、行驶的车、行人及道路交通所处的环境的统称。2、交通流：某一时段、某一断面的车流、人流。3、交通流特征：交通流在不同时空的变化规律及其关系。4、交通参数：描述交通流特性的参数。返回上一页下一页退出（一）、交通量的定义与分类交通量是指单位时间内通过道路某一断面
2、的车辆数或行人数。1、按交通组成分：机动车、非机动车、行人、折算及混合等交通量。2、按单位时间分：小时、日、周、月、年交通量。3、按交通量变化分：平均交通量、最大交通量、高峰小时交通量、第30位小时交通量K值 K=30HV/AADA4、设计小时交通量：返回上一页下一页退出（二）交通量的变化规律交通量的变化规律 交通量的生成与人们的生产、生活及各种社会活动有关不同的道路在同一时间、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，其交通量都可能是不同的，但这种差异和变化具有一定的规律性。交通量随时间和空间的不同而发生的这种变化被称为交通量的分布特性。研究交通量的变化规律，就能了解和掌握交通
3、特性，对进行道路交通规划、道路交通设施的经济分析与设计、交通管理与交通安全都具有重要意义。1.交通量随时间的变化规律 1）一天内小时交通量的变化：又称时变，常用时变 图表示，如图2-2。返回上一页下一页退出 图中横坐标为一天24个时段，纵坐标为各时段交通量。高峰小时交通量比高峰小时交通量比：高峰小时交通量与该天日交通量之比，是反映高峰小时交通量集中的程度。高峰小时系数高峰小时系数：把连续5分钟或15分钟累计交通量最大的时段，称为高峰小时内的高峰时段，以该时段的交返回上一页下一页退出 通量扩大而算得小时交通量，称为扩大高峰小时交通量；高峰小时交通量与扩大高峰小时交通量之比，即为高峰小时系数，它反
4、映高峰小时内交通量分布的不均匀程度。昼日流量比昼日流量比：昼间12小时（或16小时）交通量与平均日交通量之比，用此可推算日交通量。分钟最高交通量高峰小时交通量分钟高峰小时系数5125分钟最高交通量高峰小时交通量分钟高峰小时系数15415返回上一页下一页退出2）周内日交通量的变化 一周内日交通量的变化称为日变。显示日变的曲线图，称为交通量日变图，如图23。图中横坐标为一周内的7天，纵坐标为周平均日(交通量或年平均日交通量)与纵坐标为周平均日交通量（或年平均日交通量）与各周日交通量之比。交通量日变系(或称周日不均匀系数)：如缺乏全年交通观测资料时，式中WADT可为一周的周平均日交通量，亦可为任意几
5、周的平均日交通量；当为任意几周时ADT为某周日平均值，如为一周中的某周日实测值，则无需平均。ADTAADTKd ADTWADTKd 返回上一页下一页退出返回上一页下一页退出。Kd返回上一页下一页退出 由全年总计交通量可算得AADT为2415（辆/日）。周一的 周一的交通量日变系数 其它计算类推，结果列于21中。3）一年内月交通量的变化 一年内月交通量的变化，可用月交通量变化系数（或称月不均匀系数）表示：日）（辆全年周一的总天数通量全年所有周一的累计交/247752128809ADT97.024772415ADTAADTKd周一的KmMADTAADTKm 返回上一页下一页退出l例例2222某交通
6、观测站测得全年各月份的累计交通量如22中第一行，试计算各月份的 值。Km返回上一页下一页退出其余月份计算类推，结果于表22中。4）逐年交通量变化 随着国民经济的增长，交通量一般也呈逐年增长趋势。当取得连续多年的交通量观测统计资料后，则可据此推算未来年份的交通量以供道路交通规划和设计之用。2交通量的空间变化规律 交通量的空间变化，是指同一时间交通量在不同路段、不同车到、不同方向上的变化。l1）路段分配路段分配：由于车辆行驶的随机性，反映在一个城市各条道路上的交通量是不同的，就是同一条道路不同的路段上，交通量也是不同的。这种不同路段上交通量的差异可用路段分配系数来表述。返回上一页下一页退出l2)车
7、道分配车道分配：当同向车行道的车道数在两条以上时，由于受到纵向及横向交通的干扰，各条车道的通行能力是不同的，靠边车道比内侧车道的通行能力低。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0.800.89，第三条车道为0.650.79，第四条车道为0.500.65。3)方向分配方向分配：道路同一断面往返两个方向的交通量在某一时段内总是会有一定差异的。我们称交通量大的方向为主要方向，并定义交通量方向不均匀系数为：在道路设计时必须考虑方向不均匀的影响，验算道路通行能力要以满足主要方向交通量为标准。往返交通量主要方向交通量 返回上一页下一页退出 在得到以上有关系数后，作为道路设
8、计标准的设计小时交通量（DHV）可由下式求得：式中：D为设计高峰小时流量比，为方向不均匀系数，AADT为设计年限的年平均日交通量。3交通量资料的应用 交通量资料广泛应用于以下几个方面：1)交通规划 在进行交通规划和道路网规划时，都必须对交通量进行充分的调查和分析，以获得交通量的现状并预测远景交通量，使交通规划和道路网规划真正建立在客观可靠的基础上。2)道路设计 有了客观可靠的交通量数据，就能正确地确定道路 等级、交叉口类型、道路的横段面形式以及停车场规DAADTDHV返回上一页下一页退出 模等。3)交通管理 根据交通量的大小，可以确定交叉口的控制方式和交通信号配时，也可以采取各种相应的交通管理
9、措施以提高通行能力和保障交通安全。如根据交通量判断道路上是否已达到饱和程度，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 道路上发生的交通事故的数量和严重程度与交通量的大小有一定的关系，根据事故次数与交通量的比值确定的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 根据所承担的交通量的大小，可对交通设施带来的经济效益作出分析，以评估该设施的建设必要性和合理性。返回上一页下一页退出返回上一页下一页退出 4运行车速运行车速：是具有一定技术水平的驾驶员，在实际的道路和交通环境条件下维持的最大车速，一般不包括设计车速，也可以称为实际车速。5。临界车速临界车速：道路通
10、过交通量最大时的车速，一般供交通流理论分析时用。6设计车速设计车速：作为道路几何线形设计所依据的车速。在道路几何设计要素具有控制性的路段上，设计车速是具有平均驾驶水平的驾驶员在天气良好、低交通密度时所能维持的最高安全速度 车速变化的影响因素车速变化的影响因素 车速的变化特性是反映交通基本特征的一个重要方面，它能说明车速在人、路和环境等因素及交通量和交通密度等交通基本参数影响下所产生的变化。返回上一页下一页退出1驾驶员条件驾驶员条件 车速除与驾驶者的技术水平高低、行车时间长短有关外，还与驾驶者的生理、心理特性有关。2车辆条件车辆条件 车型和车龄对地点车速有显著影响，载货车其载重量的多少也将对速度
11、产生影响，单辆车、车队及车队的车辆组成对速度也会产生影响。3道路条件道路条件 道路类型、平纵横线形、坡长、路面类型等对车速有明显的影响；而地理位置、视距、车道位置、侧向净宽和交叉口也均影响到车速。4环境条件环境条件 交通量的大小及组成、时间与气候条件均对车速产生一定的影响。返回上一页下一页退出车速资料的应用车速资料的应用 1交通规划交通规划 道路使用者总是希望以最少的行程时间、最佳的速度来达到出行目的。因此，路段上的行驶车速与行程车速是交通规划和道路网规划的重要依据。2道路几何设计道路几何设计 道路的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。一定的车速要求一定的几何线形
12、标准，因此车速资料可用以检验已有的道路的几何标准。也可用以确定需要的几何标准。3经济效益分析经济效益分析 提高一条道路的车速，直接意味着时间的节约和运输成本的降低。利用车速资料即可对道路交通设施可能产生的经济效益进行分析和评价。返回上一页下一页退出4交通管理交通管理 对有关道路或路段上的车速进行长期观测和分析以确定限速的范围，检验交通控制措施的效果。合理设置交通信号、标志、标线及设计信号灯配时和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现状评价与改善 道路或路段上车速的快慢，反映了车辆的拥挤程度。根据车速资料即可分析是否需要改建或新建道路，解决的先后次序，应采取的措施，以及如何
13、将部分车流量转移到其它邻近道路上去。五交 通 密 度 交通密度定义交通密度定义交通密度是指一条道路上车辆的密集程度，即在某一瞬返回上一页下一页退出 时，单位长度内一个车道或一个方向或全部车道上的车辆数。常用K或D表示，其单位是辆/公里。可用下式求得：(21)式中：N为指定路段上的车辆数；L为路段长度。例如一段长500米的双向四车道道路上，在某一时刻每一车道上有12辆车，则公里）（辆/LNK 公里）（辆车道/24K公里）（辆单向/485.0212K返回上一页下一页退出车头间距与车头时距车头间距与车头时距 1车头间距车头间距 同向连续行驶的两车车头之间间隔的距离即为车头间距，记为 ,单位为米/辆。
14、路段中所有车头间距的平均值称为平均车头间距；可保证车辆安全行驶的最短车头间距叫极限车头间距，是同向行驶车辆交通安全管理的重要依据，也是交通流理论和通行能力计算的重要依据。交通密度又可用车头间距表示：(22)2车头时距车头时距 当车头间距的间隔用时间（秒）表示时则为车头时距，记为 ，单位为秒/辆，是交通流理论中十分重要的指标。车头时距与交通量之间的关系为：dh公里）辆/(1000dhK th返回上一页下一页退出 (23)式中：T为在观测端面通过N辆车所需要时间，以小时计。例如某一端面1小时内通过600辆车，则车头时距为：车头时距与车头间距的关系如下式：(24)式中：v为车速（米/米）。车道占有率
15、车道占有率交通密度还可以用车道占有率来描述，车道占有率越高，交通密度越大。1.空间占有率辆）秒/(3600NTht辆）秒/(660013600th辆）秒/(vhhdt返回上一页下一页退出 即某一瞬时，单位长度路段上行驶的车辆总长占该路段长度的百分比，用 表示，即：（25）式中：为空间占有率（%）；为第i辆车的车身长（米）；n为该路段内的车辆总数；L为观测路段长（米）。例如，某路段长500米，在某一时刻，其上有5辆小汽车（平均车身长5米）、7两大汽车（平均车身长10米），则SR(%)1001LlRniiSSRil%1950010755SR返回上一页下一页退出 可见，交通密度除与交通量有关外，还与
16、车辆类型有关，另外还与空间平均车速有关。l1.时间占有率 即单位观测时间内，车辆通过某一断面的累计时间所占单位观测时间的百分比，用 表示，即：（26）式中：为第I辆车通过观测断面所占时间（秒）；n为观测时间内通过观测断面的车辆数（辆）；T为单位观测时间（秒）。例如，60秒观测时间内，计10辆车通过观测断面的时间依次为：0.3，0.8，1.0，0.9，1.1，1.2，0.7，0.5，0.8，0.9秒，则tR(%)1001TtRniitit返回上一页下一页退出可见时间占有率与车型及地点车速有关。交通密度资料的应用交通密度资料的应用 1、从车流密度的大小可以判定交通拥挤情况，从而决定采取何种交通管理
17、措施。交通密度也被用以作为划分某些道路交通设施服务水平的标准。2、车辆间距特性对于估计车辆延误，利用此间距以便于侧向车辆或行人穿越，对于研究两股车流间的合流，对于预告关于某一地点的车辆到达，或对于调整交通信号时间等都很有用处.六 交通量、车速和密度间的相互关系基本关系式基本关系式(%)7.13(%)100609.08.05.07.02.11.19.00.18.03.0tR返回上一页下一页退出 如果车流中所有车辆均以相同的车速通过某一段路程，则有下列关系：（27）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）。公式（27）也常写作：（28）车速与密度的关系车速与密
18、度的关系 车速与密度之间的关系，根据实测和分析之后认为是呈线性关系，如图24所示。车速与密度之间关系可用下式表示：（29）VQK VKQbKaV返回上一页下一页退出 返回上一页下一页退出由图有边界条件：当 时，K=0，代入式（29）得 ；当 时，V=0，所以 ，将ab值代入（29），则有：（210）式中：为自由车速；为当车速为零时的阻塞密度。由上式及图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 时，车速为零，交通停顿。交通量与密度的关系交通量与密度的关系对于 ，将式（2-10）代入，有：fVV fVa jKK jfKVb jfKKVV1fVjKjKVKQ返回上一页下一页退出 （2
19、-11）上式为二次方程，根据一般二次方程图形判别方法可知（21）为抛物线，且当Q=0时有K=0或K=，为确定抛物线顶点，可对式（211）求极值：得到取得极值的点 ，代入式（211），则有：jfKKKVQ2jK021JfKKVdKdQ20jKK jfKVQ41max返回上一页下一页退出返回上一页下一页退出 于是可作出QK关系曲线图如图25，其中取得极值的 称为最佳密度。由图25可见，在 之前，交通量随密度的增加而增加，而在 之后，交通量将随密度的增加而减少。交通量与车速的关系交通量与车速的关系 由式（210）可得：代入式（2-8），则有：（2-12）上式形式上与式（2-11）一样，可知也为二次抛
20、物线，与前相仿，可得：当Q=0时，V=0或 ；0K0K0KfjVVKK1fjVVVKQ2fVV 返回上一页下一页退出当V=时，。于是可作出Q-V关系曲线图如图2-6。其中 为交通量最大时的车速，称为临界车速。综上所述，将Q-K、Q-V及V-K关系图作于同一平面上，如图2-7，全面分析可知：当密度很小时，交通量亦小，而车速很高（接近自由车速）。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 时，交通量达到最大，此时的 车速称为临界车速，密度 称为最佳密度。当密度继续增大（超过 ），交通开始拥挤，交通量和车速都降低。当密度达到最大（即阻塞密度 ）时，交通量与车速都降至为零，此时的交
21、通状况为车辆首尾相接，堵塞于道路上。20fVV 4maxfjVKQQ0V0V0K0V0KjK返回上一页下一页退出最大流量 、临界车速 和最佳密度 是划分交通是否拥挤的特征值。当 ，（即图2-7a、图2-7b的右半部、图2-7c的下半部）时，交通属于拥挤；当 ，（即图2-7a、图2-7b的左半部、图2-7c的上半部）时，交通属于畅通。由上述三个参数间的量值关系可知，速度和容量（密度）不可兼得。因此，为保证高等道路（快速路、主干路）的速度，应对其密度加以限制（如限制出入口、封闭横向路口等）。过外多以交通密度作为衡量高等级道路运营服务质量的主要指标之一，而一般性道路着重考虑满足较大交通容量，对速度则
22、不能有过高要求。于是在道路设计、交通控制与管理各方面均与高等级道路有所不同。maxQ0V0KmaxQQ 0KK 0VV maxQQ 0KK 0VV 返回上一页下一页退出返回上一页下一页退出一、概述 交通流理论是一门用以解释交通现象和特性的理论，它用数学及物理的方法研究人和车辆在道路上的运动规律，从而使道路交通设施的规划、设计和管理有了理论上的依据。早期，由于工业发达国家汽车工业的迅速发展，造成了日益严重的道路交通问题，为了改善道路交通状况，研究人员开始对汽车车流进行研究，观测车辆在道路上运行的基本状态，寻求对交通流特性的深入理解，于是逐渐形成了一门独立的理论。1959年12月在美国底特律市召开
23、的首届国际交通流理论学术讨论会标志着这门理论的正式建立。交通流分析方法归纳起来大致可分为以下三种理论：（1）概率与数理统计方法概率与数理统计方法。这是假定道路上行驶的车返回上一页下一页退出辆是各自独立的，车辆的分布是随机，并假定各个车辆的行驶是一种概率过程，因此可以用概率论方法进行分析，并用统计分布表示过程。（2）流体动力学模拟理论流体动力学模拟理论。将交通流假想为具有一定特性的流体，应用流体动力学原理，从宏观上研究交通流特性，因此又称宏观理论。（3）动力学理论（跟车理论）动力学理论（跟车理论）。假定在交通流中，跟随前车的后车向前移动有某种规律，并依此推导出道路上行驶车辆运动状态的微分方程。由
24、于这个理论的研究是前后两辆紧随的车辆之间的运动状态，因而又称为微观理论。在这三种理论方法中，最早应用的是概率和统计分布理论，它适用于低密度的车流，流体力学与动力学方法适用于高密度车流。不过目前在分析道路问题时应用最多的还是概率与数理统计方法。因此，本节着重讨论应用概率统计方法分析交通流现象。返回上一页下一页退出 二、概率分布模型 交通流在点（交叉口）、线（路段）和面（区域）范围内的运动状态是一个受多种因素影响的随机过程。因此可以用概率论方法将观测到的大量随机现象予以归纳和分析，丛冢找出能够表征交通状态的分布规律，给未来交通以概率性的预示，这对于交通规划、设计和管理是很有意义的。离散型分布离散型
25、分布 在离散型分布中，其随机变量为事件的数量。例如在一定周期内或一定长度路段内的车辆数，在一定周期内的事故数。常用的离散型分布有泊松分布和二项式分布。1泊松分布返回上一页下一页退出 根据统计分析，在交通量不太大的路段上，通过道路某一点的车辆数常服从于泊松分布，因此可以用泊松公式计算在给定时间内某一地点通过x辆车的概率：（2-13）式中：x为时间段t内通过的车辆数；m为时间段t内通过车辆数的平均值，即 （2-14）Q为交通量（辆/小时）；t为计数时段内的时间（秒）；e为自然对数的底。例例2-3 2-3 某一信号灯控制的交叉口，其东西方向的绿灯时间为0秒，该方向的交通量为360辆/小时，南北方向的
26、交通量为360辆/小时，南北方向的交通量为100辆/小时。!xemxpmx3600tQm返回上一页下一页退出 求设计上具有95%置信度的东西方向道路在每个绿灯期间能通过的车辆数以及南北方向道路上红灯期间受阻的车辆数。解解 东西方向道路上能通过的车辆数 绿灯期间没有车辆通过的概率为：绿灯期间有一辆车通过的概率为：绿灯期间有2辆车通过的概论为：!xemxpmx辆）(63600603603600tQm 0025.006ep0149.0616ep0446.0!26262ep返回上一页下一页退出 绿灯期间有10辆车通过的概率为：为了简化起见，从公式（2-13）导出一个递推公式，则可由 推算 ，即：（2-
27、15）上式极易导得，因为而 则 0413.0!10610610ep xp1xp xpxmxp11!xemxpmx!111xemxpmx 1!111xmemxxemxpxpmxmx返回上一页下一页退出 移项即得递推公式（2-15）。本例题应用递推公式进行计算如表2-3所示。表表2-32-3通过车辆概率计算表通过车辆概率计算表返回上一页下一页退出 从上表看到累计概率 ,已满足了具有95%置信度的要求，即在60秒绿灯期间具有95%可能性通过最多的车辆数为10辆。南北方向道路上在60秒红灯期间受阻的车辆数100辆/小时 t=60秒用递推公式进行概率计算可列表2-4。从表2-4可知，南北方向道路上宰0秒
28、红灯期间受阻的车辆97.2%的可能性最多为辆车。2二项式分布 二项式过程就是在一组n次独立试验中，每次试验只有两种可能的结果，而所得特定结果的概率为常数。一个简单的例子是投掷硬币的试验，每投一次只有两种可能9656.010 p辆67.13600100603600tQm返回上一页下一页退出表表2-4 2-4 受阻车辆概率计算表受阻车辆概率计算表返回上一页下一页退出 的结果（硬币的正面或是反面），一次又一次试验所得硬币正面的概率终于成为常数。这就是一个二项式的过程。通常，用p表示试验中成功的概率，二项式分布给出在n次试验中成功x次的概率 ，用下式表示：（2-16）式中：n为试验次数；x为成功次数；
29、p为在任何给定的试验中，成功的概率；q为在任何给定的试验中失败的概率，q=1-p；为二项式系数，表示在n个 元素中取x个元素的组合。在n次试验中期望的成功次数为：（2-17）xp xnxxnqpCxp!xnxnCxn pnxE返回上一页下一页退出而x的方差则为：（2-18）二项式分布可用以预测违反交通规则的车辆数，在交叉口可能的转弯车辆数以及在路段上行驶速度超限的车辆数。例例2-4 2-4 在某红绿灯信号交叉口上，据统计有25%的骑自行车者不遵守交通规则。当随机抽取5位骑车者时可能有2位不遵守交通规则的概率是多少？解解 由题已知 n=5，x=2，p=0.25 则有 即5人中有2位不遵守交通规则
30、的可能性为26.4%。qpn2 264.075.025.0!25!2!52252p返回上一页下一页退出例例2-5 一交通工程师在道路上观测车辆的行驶速度。他将车辆分组，每组5辆车，试证明其中车速超限的车辆数可用二项式分布观测。工观测了100组，其资料如表2-5解解 要证明此问题可用二项式分布预测，即用二项式公式求出的理论频数要与实际观测频数很接近。在n次试验中，期望的成功次数为：pnxE返回上一页下一页退出由 则 于是，每组车中有0、1、2、3、4及5辆车超速的概率分别为：建立递推公式：由 有 （2-19）于是 84.2iiiffxx568.0584.2nxp 015.0432.0568.0!
31、05!0!50050p qpxxnqpnxnxqpxnxnxpxpxnxxnx1!1!1!111 xpqxpxnxp11返回上一页下一页退出计算检验：0987.00150.0432.010568.0051p 2604.00987.0432.011568.0152p 3420.02604.0432.012568.0253p 2250.03420.0432.013568.0254p 0591.02250.0432.014568.0455p 0002.150iip返回上一页下一页退出 相应的理论频数即为 ，N是观测总组数，此处为100。现将理论频数与观测频数作一比较，列于表2-6。由表可见，计算得到
32、的理论频数十分接近观测频数，故通常可用二项式分布来预测路段上行驶速度超过限制速度的车辆数。连续型分布连续型分布 连续型分布是用来描述观测数值的连续随机过程，可假定任何数值的变量。由于在指定的范围内变量可取任何数值，因而连续变量可 xpN 返回上一页下一页退出 取，某一特定数值的概率为零。在交通流分析中较常用的连续型分布有：负指数分布、移位的负指数分布以及厄朗（ErLang）分布。1负指数分布 这种分布常用于研究交通流中的车间时距或其它事件如事故的间隔，也可用于除时间外的其它连续变量如距离等。负指数分布用于描述事件之间的间隔，可由泊松分布导出。在某段时间间隔内不存在事件，即在泊松分布中取x=0。
33、时间间隔t内不发生事件的概率与在时间t内x=0的概率是相同的，即：（2-20）mmeempthp!000返回上一页下一页退出式（2-20）是相继发生时间间的时间间隔h等于或大于t的概率，相应地相继发生事件间的时间间隔小于t的概率为：（2-21）负指数分布是研究交通流时常用的一种分布，当车流密度较低，车辆行驶较为自由时，车头时距一般呈负指数分布。国外研究指出，在每个车道每小时的不同断车流量小于或灯语500辆小客车时，负指数是符合实际的车头时距情况的。例例2-62-6 在Q=400辆/小时的车流量中，等于和大于9秒的车头距的概率是多少？解解 则 methpthp11辆）(1400360093600
34、tQm368.091ehp返回上一页下一页退出即有36.8%的车头时距等于和大于9秒。2移位的负指数分布 负指数分布对于较小的事件间隔可得到较大的概率，这在理论上是对的。例如根据公式（2-21）可大量得到01秒的车头时距，但实际上它们不可能出项，因为前后两车车头之间一般应有不小于1秒的车头时距。为了改正此不合理，可考虑一个最小间隔长度“C”，从分布曲线图上看，即将负指数分布曲线从原点O沿x轴向右移动C值（一般在1.01.5秒之间），此移位的负指数分布曲线则能更好地符合实际交通流状态。移位的负指数分布计算公式如式（2-22），负指数分布曲线、移位的负指数分布曲线如图2-8。（2-22）CTcte
35、thp返回上一页下一页退出 式中：C为车头间最小间隔（秒）；T为平均车头间隔（秒），为流率的倒数，13600QT返回上一页下一页退出例例2-72-7在一不设信号灯管制的交叉口，次要道路上的车辆为能横穿主要车流，需要主要车流中出现6秒的车头时距，如果主要车流的流量为1200辆/小时，问车头时距等于或大于6秒的概率为多少？如果考虑最小车头时距C为1.0秒，则大于或等于6秒的概率是多少？解解 由负指数分布有：由移位的负指数分布有：T=3600/1200=3（秒）即根据负指数分布约有13.5%的车头时距等于或大于6秒，根据移位的负指数分布约有8.2%的车头时距等于或大于6秒。135.062360061
36、200eehp082.0251316eethp返回上一页下一页退出3横穿交通流安全间隔次数 行人或车辆横穿或汇入车流都需要寻找允许安全穿越或汇入的空隙，如果车流量为Q，则在1小时内可能出现（t为允许安全穿越或汇入的时间间隔）的间隔累计次数为：（2-23）或 （2-24）例例2-82-8在例2-7条件下，1小时内次要道路上能有多少辆车能穿越主要车流？解解 由负指数分布有：N=12000.135=162（辆/小时）由移位的负指数分布有：N=12000.082=98（辆/小时）meQthpQNCTcteQthpQN返回上一页下一页退出（三）分布的假设检验 前面我们说过，在一定条件下车流分布常服从泊松
37、分布，而不是说“就是泊松分布”，这是因为实测频数或多或少与理论频数存在差异，这种差异除了实质性差异外还由于随机抽取样本的波动性。样本与总体之间总不免有所差异，其差异程度就是我们要考虑的问题。要是差异有一个对分布假设进行检验的问题。统计学家们建立了很多假设检验方法，这里介绍一种常用的检验方法，其优点是，不论事先假设的是怎样的分布函数，都可以利用它来检验一个总体是否以事先假设的函数为分布函数，因而应用较广。统计量 值用以表示实际观测频数与理论的期望频数之间差异的程度，也就是反映样本与总体分布之间的差异程度，即：返回上一页下一页退出 （2-25）或 （2-26）式中：为第j组的观测频数；为第j组的期
38、望频数；n为观测值的分组数；N为实测总次数。对检验数据的要求：1检验时的组数不得少于5组，实测总次数应不少于50；2理论的期望频数小于5次的应于相邻组合并。当数据满足要求，则根据式（2-25）或式（2-26）计算得到 统计量，再由问题给定的显著度 和自由度CnjjjjEEO122 NEOnjjj122jOjE2返回上一页下一页退出 查 分布表得 统计量的临界值 ,若，则接受原假设，否则拒绝原假设。显著度 =1置信度，自由度C=n-d-1，其中n是检验时的分组数，d是假设分布的参数数目（二项式、泊松及负指数分布均为1）。例2-9 对例2-5作假设检验（置信度为95%）。解解 对于表2-6所列例2
39、-5的观测频数与理论频数值，根据 检验对数据的要求，因为x为0的理论频数小于5，故将其与x为1的理论频数合并为一组，重新整理并列表计算如表2-7。则 显著度 =1-0.95=0.05 222220.410000.1045122NEQiii返回上一页下一页退出 自由度 C=5-1-1=3 由 、C查 分布表（表2-8）得 =7.82，=4.0 =7.82，接受原假设，即可以用二项式分布预测道路上车速超限的车辆数。2222返回上一页下一页退出 2-3 2-3 道路通行能力与服务水平道路通行能力与服务水平 一.道路通行能力 通行能力概述通行能力概述 通行能力是道路规划、设计及交通管理等方面的返回上一
40、页下一页退出 重要参数，它是度量道路在单位时间内可能通过车辆（或行人）的能力，与交通量的含义不尽相同。交通量是指道路在某一定时间段内实际通过的车辆（或行人）数，而通行能力是道路在一定条件下单位时间内所能通过的车辆的极限数，是道路所具有的一种“能力”。交通量一般总是小于通行能力的。当道路上的交通量接近或等于通行能力时，就会出现交通拥挤或阻塞停滞现象。研究道路的通行能力，对于现有道路功能的评价、确定道路改建方案、改进交通管理和控制方式、规划新建道路及选择交叉口型式等都具有重要意义。通行能力定义通行能力定义 权威的美国公路通行能力手册（1950年）中，根据通行能力的性质和使用要求，将通行能力分为三种
41、情况，其定义如下：返回上一页下一页退出 1基本通行能力基本通行能力 在理想的道路和交通条件下，在单位时间内能通过一条车道或道路上某一点的最大小客车数。2可能通行能力可能通行能力 在通常的道路和交通条件下，在单位时间内能通过一条车道或道路上某一点的最大车辆数。3实用通行能力实用通行能力 在通常的道路和交通条件下，行车密度不很高，不致引起过度的延误和阻碍驾驶的通行能力。基本通行能力是一种理想状态下的通行能力，亦称理论通行能力，实际上是不可能实现的。可能通行能力则是根据实际道路交通条件确定对理想条件的修正，以这些修正数乘以基本通行能力而得到的通行能力。但若以可能通行能力作为道路规划设计的标准，则道路
42、交通容量仍将处于饱和状态。故根据对道路的性质及使用的要求不同，再对可能通行能力作不同的折减，使道路在不同返回上一页下一页退出 的通行能力，即实用通行能力。在1965年修订出版的公路通行能力手册中，取消了三种通行能力的划分，用“通行能力”代替1950年版公路通行能力手册中的“可能通行能力”，并定义“通行能力”为：在现行通常的道路条件、交通条件和管制条件下，在已知周期（通常为15分钟）中，车辆或行人能合理地期望通过一条车道或道路的一点或均匀路段所能达到的对答小时流率。同时提出“服务水平”概念，用“服务交通量”代替“实用通行能力”，相应于不同的服务水平就有不同的服务交通量。通行能力的定义所指“通常的
43、道路条件、交通条件和管制条件”，应理解为通行能力对被分析的交通设施的任何断面都是适用的。这些通常条件的任何变动将导致这项交通设施通行能力的变化。通行能力的定义还假定要具有良好的气候条件。返回上一页下一页退出 通行能力通行能力定义中的道路条件指的是城市道路或公路的线形几何特征如交通设施的种类及其环境、车道数、车道及路肩宽、侧向净空、设计速度、平面及纵面线形和路面性质等。交通条件交通条件指的是交通流特征，即车辆种类的分布、车道分布、交通量的变化以及交通流的方向分布。管制条件管制条件指的是交通控制设施的种类和设计以及交通管理规则。交通信号的位置、种类和配时是影响通行能力的关键管制条件。其它重要控制包
44、括停车标志和让路标志，车道使用限制，转弯限制等措施。二、服务水平与服务交通量 基本概念基本概念 服务水平是描述交通流的运行条件及其对汽车驾驶者和乘客感觉的一种质量测定标准，是道路使用者从道路状况、交通条件、道路环境等方面可能得到的服务程度或服务质量，如可以提供行车速度、舒适、安全及经济 返回上一页下一页退出 等方面所能得到的实际效果与服务程度。服务交通量是在通常的道路条件、交通条件和管制条件下，在已知周期（通常为15分钟）中，当能保持规定的服务水平时，车辆（或行人）能合理地期望通过一条车道或道路的一点或均匀路段的最大小时流率。不同的服务水平对应不同的服务交通量（即允许通过的最大小时流率）。服务
45、等级高的道路车速高，车辆行驶自由度大，舒适与安全性好，但其相应的服务交通量就要小；反之，允许的服务交通量大，则服务水平就低。服务水平分级服务水平分级 服务水平是用来供车辆驾驶者对道路上的车流情况作出判断的一个定性的尺度，它所描述的范围要从驾驶者可自由地操纵车辆以他所需车速行驶的最高水平，直至道路上出现车辆拥塞现象，驾驶者不得不停停开开的最低水平。虽然车辆驾驶者一般缺乏有关道路交通流的知识，但他能感觉和意识到道路上交通量的变化，会影响返回上一页下一页退出 车辆行驶的速度，以及舒适、方便、经济和安全的程度。因此，评定服务水平的高低应包括下列各项因素：行车速度和行驶时间；车辆行驶时的自由程度；行车受
46、阻或受限制的情况，可用每公里停车次数和车辆延误时间来衡量；行车的安全性，以事故率和造成的经济损失来衡量；行车的舒适性和乘客满意的程度；经济性，以行驶费用来衡量。上述因素有些是难以衡量的，故仅以其中为主要因素的行车速度及服务交通量与通行能力之比，作为评定服务等级的主要影响因素。由于这几项指标比较容易测算，又与其它因素有关，所以取此二者作为评价指标也是适宜的。美国公路通行能力手册（1965年）将道路的服务水平分为A至F六个等级，对这六个等级的描述如下：返回上一页下一页退出 A A级级自由车流，交通量低、车速高、行车密度小，驾驶者可按自己的意愿控制车速，不因其它车辆的存在而有干扰和延误。B B级级稳
47、定车流，车速开始受到限制，但驾驶者仍能自由选择行驶的车道，车道稍有降低，但延误很小，该级可作为市击际公路的设计标准。C C级级仍为稳定车流，但车速和机动性已受到较大交通量的影响，多数驾驶者在选择车速、改变车道或超车等方面的自由度已受到限制，但尚能获得较满意的车速。此级可作为市区道路的设计标准。D D级级接近不稳定车流，虽然已在很大程度上受运行条件变化的影响，但尚能维持驾驶人可接受的车速，而交通量的变动和车流的暂时受阻将引起运行车速显著降低，驾驶操作已很少有自由度，舒适性和方便性都已降低，但若行驶时间不长则尚可忍受。E E级级不稳定车流，行车已时停时开，车速很低，交通返回上一页下一页退出 量已接
48、近或等于道路的通行能力。F F级级强制车流，车辆排队慢行，极易发生阻塞，到极限时，车速和交通量都降至零。根据以上六级服务水平的划分，使道路使用者能感受到某条道路是处于何种交通状态。对道路规划设计人员来说，也可使他们知道他所规划设计的道路将处于何种交通状态。表2-9是美国市区干道服务水平划分的特征指标。返回上一页下一页退出表2-10是美国无分隔带多车道公路的服务水平及相应的服务交通量。由表2-10可见服务交通量是一些不连续值，而服务水平则代表了一组条件。由于服务交通量规定的是各级服务水平的最大值，这就在不同的服务水平之间规定了流量界限。返回上一页下一页退出3-4 3-4 交通量、车速调查交通量、
49、车速调查 交通调查是交通工作的一个重要组成部分，它是交通规划、道路设计、交通管理与控制、交通安全及交通流理论的基础工作。通过调查与分析，明确交通问题的性质，提出解决问题的方案；同时，在路网系统调查的基础上，分析交通变化规律，为建立交通流理论模型、交通预测模型等提供基础资料。交通调查内容很多，本节仅就交通量调查和车速调查予以介绍。一、交通量调查 交通量调查的种类交通量调查的种类 交通量调查，虽然是了解通过道路某断面的汽车数，但由于调查的目的不同，所选择的调查地点也不同，一般可分为以下几类：特定地点的交通量调查特定地点的交通量调查：这种调查是以研究交叉口设计、交通管理、信号灯控制为主要目的。其特定
50、地点有交叉口、路段以及建筑物出入口等。返回上一页下一页退出 区域交通量调查区域交通量调查：在指定区域内的众多交叉口和路段设置交通量调查点，了解该区域内交通量组成及其变化。调查工作是在区域内所有调查点上同时进行的，有短期的和长期的。通过交通量调查，不仅可以得到通过观测断面的道路交通量，而且还能得到如交通组成、交通运行及其变化规律（时变、方向分配、车道分配等）这样诸多有用的信息。调查地点与时间选择调查地点与时间选择 1调查地点 根据调查资料使用目的而有所差别，一般可选择下列场所：典型路段典型路段：在一个城市中，选择能够说明该城市交通特征的路段是很重要的。一般是分级选择，如快速路、主干路、次干路、支
