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1、第7讲 交通流特性（2 ） Chapter 5 Traffic Stream Characteristics 5.1 概述 5.2 交通流参数 5.2.1 交通量和流率 5.2.2 速度与行程时间 5.2.3 密度与占有率 5.2.4 车头时距与车头间距 5.3 交通流三参数的关系Chapter 5 Traffic Stream Characteristics 5.2.2 速度与行程时间 速度： 描述交通流状态的第二个宏观参数 单位时间内通过的距离 用S表示, 单位是mi/h或ft/s（km/h或m/s） 行程时间： 通过某一路段所使用的时间 包括停车时间 用t表示，单位是h或s S与t的关系
2、成反比： 几种特征速度： 地点速度 车辆通过某一地点时的瞬时车速, 用做道路设计、交通管制、 交通规划资料 行驶速度 区间距离/行驶时间(不包括停车时间) 行程速度 区间距离/行程时间 临界速度 道路达到通行能力时的车速 自由流速度 一辆车在无其他车辆干扰的条件下通过某一区段的最高车速 速度的平均度量： 1.时间平均车速（TMS） 通过道路某一点所有车辆的地点速度的平均值也是所有车辆地点速度的算术平均值 2.区间平均车速（SMS） 行驶于道路某一长度内的全部车辆的车速分布的平均值。 可以用区间距离/平均行程时间求得。 所有车辆行程速度的调和平均值 TMS与SMS之间的区别： TMS是点测量值，
3、SMS是区间测量值 实例说明见P143/127（Figure 5.1 shows an example illustrating the differences between the two average speed measures.） SMS通常比TMS小，因为低速车在区间内占据 空间的时间长。 SMS的几种定义: 在某一特定瞬间，行驶于道路某一特定长度内 的全部车辆车速分布的平均值。 某时段内，行驶于某段路段或车道内的全部车 辆的车速平均值。 某路段的长度与通过该路段所有车辆的平均行 程时间之比。 计算TMS与SMS的实例1： 计算TMS与SMS的实例2： 有三辆汽车，分别以20km
4、/h,40km/h和 60km/h的速度，通过长度为10km的路段， 求时间平均速度与区间平均速度。 5.1 概述 5.2 交通流参数 5.2.1 交通量和流率 5.2.2 速度与行程时间 5.2.3 密度与占有率 5.2.4 车头时距与车头间距 5.3 交通流三参数的关系Chapter 5 Traffic Stream Characteristics 5.2.3 密度与占有率 密度： 定义：单位长度道路或车道上，某一瞬间所存 在的车辆数 用D表示，单位是veh/mi或 veh/mi/ln ( veh/km 或 veh/km/ln ) 密度是在一段道路上测得的瞬时值 不容易直接测量，经常用速度
5、和交通量来间接 计算 但密度是三个参数中最重要的一个，因为它可 以最直接地反映交通需求 常用特征密度 临界密度 交通量达到理论通行能力时的密度。 阻塞密度 速度趋于零，交通量也趋于零时的密度。 占有率 与地感线圈检测技术相关的指标 地感线圈的原理：电磁感应 地感线圈虽不能直接测量密度，但可以测量占 有率，通过占有率推算密度。 用占有率推算密度的方法： 计算过程详解： 占有率分为时间占有率（Ot）与空间占有率（ Os） Ot车辆检测器的占用时间/总观测时间 检测器的占用时间是车辆的前保险杠激活检测 器的上游边界开始，直到车辆的后保险杠离开 检测器的下游的边界为止 在检测器接通期间，车辆驶过的距离
6、为： Lv+Ld，这一距离被认为是车辆的有效长度。 Os=N（Lv+Ld）/L=D(Lv+Ld)/5280，其中N为 检测时间内通过车辆数，D为交通流密度，单 位vel/mi。 如果认为时间占有率等于空间占有率，即可推 出式（57） 用O计算D的实例（P145/129）： Consider a case in which a detector records an occupancy of 0.200 for a 15-minute analysis period. If the average length of a vehicle is 28 ft, and the detector is
7、 3 ft long, what is the density? 5.1 概述 5.2 交通流参数 5.2.1 交通量和流率 5.2.2 速度与行程时间 5.2.3 密度与占有率 5.2.4 车头时距与车头间距 5.3 交通流三参数的关系Chapter 5 Traffic Stream Characteristics 5.2.4 车头时距与车头间距 车头间距 一条车道中前后两辆车的车头间距离 一般考察平均车头间距，用da表示, 单位是ft(m) 车头时距 一条车道中前后两辆车驶过某一点的时间间隔 一般考察平均车头时距，用ha表示，单位是s da、ha与宏观参数的关系： 微观参数的用途： 短时间
8、内测量大量的参数值（A traffic stream with a volume of 1,000 vehs over a 15- minute time period results in a single value of rate of flow, space mean speed, and density when observed. There would be, however, 1,000 headway and spacing measurements, assuming that all vehicle pairs were observed.） 用来单独分析不同类型的车辆
9、宏观参数与微观参数的换算实例1： Traffic in a congested multilane highway lane is observed to have an average spacing of 200 ft, and an average headwaLy of 3.8 s. Estimate the rate of flow, density and speed of traffic in this lane.（P146/130） 宏观参数与微观参数的换算实例2： 在市郊一段500m长的公路上，于起点断 面5min内测得通过车辆为30辆，车速为 36km/h，车流为连续平均流
10、，求平均车 头时距、平均车头间距、交通流密度、 一辆车通过该路段所需的时间。 5.1 概述 5.2 交通流参数 5.2.1 交通量和流率 5.2.2 速度与行程时间 5.2.3 密度与占有率 5.2.4 车头时距与车头间距 5.3 交通流三参数的关系Chapter 5 Traffic Stream Characteristics 5.3 交通流三参数的关系 三个宏观参数之间的基本关系：v：流率S：区间平均速度D：密度 速度与密度是区间量，而流率是点测量值 速度与密度产生流率 用速度与流率计算密度的实例（P146/130 ）： Consider a freeway lane with a mea
11、sured space mean speed of 60 mi/h and a flow rate of 1,000 veh/h/ln. The density could be estimated from Equation 5-11 as 三参数之间的关系曲线1 三参数之间的关系曲线（P147/131） 几个特征点 临界密度 阻塞密度 临界速度 通行能力 自由流速度 三个关系中，速度密度关系是基本关系 最简单的模型：Greenshields 模型（速度 与密度是线性关系） 用Greenshields 模型分析交通流的实例1（ P148/132）： Assume that a speed-density study has resulted in the following calibrated relationship 用Greenshields模型分析交通流的实例2： 已知某公路上自由流速度为80km/h，阻塞密度 为110veh/km。试用Greenshields模型求：（1）在该路段上期望得到的最大流量；（2）达到最大流量时所对应的车速。作业 复习：5.2.2,5.2.3,5.2.4,5.3,中文教材 第三章三、四、五、六节 习题:5-2,5-3,5-4,5-6,5-9,5-10
