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1、xx大道交通流分布特性分析the Analyze of Traffic Flow Characteristics on Tianjin Road摘 要目前，对城市快速道路的建设正在各大城市展开，对快速路的建设标准还处在探讨之中;且城市快速道路发展起步较完，对于城市快速道路的交通流方面的研究很少，因而对快速路的交通流特性还没有进行深入地了解。为了充分发挥快速路的功能，对快速道路交通流特性的调查研究是非常重要的举措。本论文根据交通流理论的知识经验作为研究基础，对XX大道的交通流特性进行分析，并将本次调查得出的交通流特性与传统研究得出的交通流模型进行分析与比较。了解XX大道的运行情况并结合XX市的快
2、速路现状对XX市快速路建设提出建设性的意见。关键字:交通流理论；城市快速路；交通流特性；统计模型；ABSTRACT At present, the urban highway construction is being launched in major cities on the fast road construction standards still being explored; and urban road development started more quickly finished fast for the citys roads are few studies of tr
3、affic flow, thus Road traffic flow on the characteristics of rapid yet thorough understanding. In order to give full play to fast road function, traffic flow characteristics of the highway is a very important research initiatives. This paper based on traffic flow theory of knowledge and experience a
4、s a research base in Tianjin Avenue traffic flow characteristics for analysis, and surveys in this traffic flow characteristics with the traditional model of traffic flow emerging from the study analysis and comparison. Understand the operation of road and Tianjin Tianjin Expressway with the status
5、quo of the Tianjin expressway construction to offer constructive comments.Key words: Traffic flow theory; urban expressway; traffic flow characteristics; statistical model;目 录第一章 绪论11.1 交通流理论的沿革11.2交通流理论研究的内容21.3 交通流理论的发展21.4快速路发展背景31.5 城市快速路功能定位41.5.1快速路辅路及出人口设置51.5.2 立交设计61.5.3出人口与交织61.5.4公交与行人系统7
6、1.5.5交通监控与管理71.6XX城市快速路横断面设计8第二章 交通流特性102.1交通流特性的研究内容102.2 交通调查142.2.1调查地点142.2.2调查方法142.2.3调查时间的选择152.2.4统计间隔的选择152.3车辆折算系数17第三章 XX大道的交通流特性183.1XX大道的交通流特性分析183.2交通量的在时间与空间分布上的特性203.2.1交通量的小时变化203.2.2交通量的空间分布特性203.3传统交通流模型223.4 XX大道交通流模型23第四章 对XX快速路发展的意见264.1XX市交通问题264.2城市快速路交通管理系统的体系结构264.3、XX市快速路智
7、能交通管理系统的组成及功能284.4XX城市快速路交通及其管理特点304.4对XX市快速路建设的意见32致谢34参考文献35附 录37英文翻译原文及译文40毕业论文任务书毕业论文计划表第一章 绪论本章主要介绍交通流理论的基本理论与发展过程，了解交通流理论的背景。由于XX大道属于城市快速路，本章对城市快速路功能定位与建设标准进行简要叙述，了解城市快速路的建设标准，这对XX大道的交通流特性研究是非常必要的。1.1 交通流理论的沿革交通流理论的发展与道路交通运输业的发展和科学技术的发展密切相关。在交通运输业的不同发展时期和科学技术发展的不同阶段对交通流理论的需求和研究能力都不同,因此产生了交通流理论
8、的不同发展阶段。按照时间序列,交通流理论可以划分为三个阶段。创始阶段。此阶段被界定为20世纪30年代至第二次世界大战结束。在此期间,由于发达国家汽车工业和道路建设的发展需要摸索道路交通的基本规律以便对其进行科学管理道路交通产生了对交通流理论的初步需求,需要有人对其进行研究。此阶段的代表人物为格林希尔治其代表性成果是用概率论和数理统计的方法建立数学模型用以描述交通流量和速度的关系并对交叉口交通状态进行调查。正是由于其奠基性工作，人们常常称格林希尔治为交通流理论的鼻祖。快速发展阶段。此阶段被界定为第二次世界大战结束至20世纪50年代末。在这一阶段发达国家的公路和城市道路里程迅猛增长汽车拥有量大幅度
9、上升，此时交通规划和交通控制已经提到日程，如何科学地进行交通规划和控制需要交通流理论提供支持。此阶段的特点是交通流理论获得高速发展并产生了多个分支和学术上的多个代表人物。学术分支包括车辆跟驰理论、基于流体力学的交通波理论和排队理论等。稳步发展阶段。此阶段被界定为1959年以后。此阶段，由于汽车的普及已经使得交通成为世界各国大中城市越来越严重的问题，需要发展交通流理论来解决各种复杂的交通问题。由于这种需求，使交通流理论得到了稳步发展。近些年来又有许多交通运输领域的专题学术年会在世界各国举行所有的这些年会都涉及到交通流理论。按照研究手段和方法交通流理论可划分为两类。(1)传统交通流理论。所谓的传统
10、交通流理论是指以数理统计和微积分等传统数学和物理方法为基础的交通流理论。其明显特点是交通流模型的限制条件比较苛刻，模型推导过程比较严谨，模型物理意义明确。如交通流分布的统计特性模型、车辆跟驰模型、交通波模型、车辆排队模型等。传统交通流理论在目前的交通流理论体系中仍居主导地位，并且在应用中方法相对成熟。(2)现代交通流理论。现代交通流理论是指以现代科学技术和方法(如模拟技术、神经网络、模糊控制等)为主要研究手段而形成的交通流理论。其特点是所采用的模型和方法不追求严格意义上的数学推导和明确的物理意义，而更重视模型或方法对真实交通流的拟合效果。这类模型主要用于对复杂交通流现象的模拟、解释和预测而使用
11、传统交通流理论要达到这些目的就显得很困难。传统交通流理论和现代交通流理论并不是截然分开的两种交通流理论体系，只不过是它们所采用的主要研究手段有所区别，在研究不同的问题时它们各有优缺点。在实际研究中常常是两种模型同时使用效果更好。1.2交通流理论研究的内容目前，对交通流理论的定义不尽相同但归纳各家定义的主要思想，可以给交通流理论下一个定义：交通流理论是研究在一定环境下交通流随时间和空间变化而变化规律的模型和方法体系。根据上述定义，交通流理论涉及的范围非常广泛，其研究内容很通过几句话来概括。可以把交通流理论研究内容划分成如下10个部分：(1)交通流特性。研究表示交通流特性的三个参数流量、速度、密度
12、的量测方法和分布特性及其三者之间的关系模型。(2)人的因素。研究驾驶员在人、车、路、环境中的反应及其对交通行为的影响。(3)车辆跟驰模型。研究车辆的跟驰行为、加速度干扰和交通的稳定性等数学模型。(4)连续流模型。利用流体力学理论研究交通流三个参数之间的定量关系，并根据流量守恒原理重点研究交通波理论。(5)宏观交通流模型。在宏观上(在网络尺度上)研究流量、速度和密度的关系，重点研究路网的不同位置(相对市中心而言)的交通流特性。(6)交通影响模型。研究不同管制下交通的影响(包括交通安全、燃料消耗和空气质量等)。(7)无信号交叉口理论。主要利用数理统计和排队论研究无信号交叉口车流的可插车间隙和竞争车
13、流之间的相互作用。(8)信号交叉口交通流理论。研究信号交叉口对车流的阻滞理论，包括稳态理论、定数理论和过渡函数曲线等。(9)交通模拟。研究模拟技术在交通流分析中的应用，介绍交通模拟模型的种类和建模步骤。(10)交通分配。研究交通分配的基本理论和方法以及这些理论和方法的应用。1.3 交通流理论的发展首先任何理论的发展都离不开该理论发展的客观需求和支持其发展的客观环境。交通流理论的发展也是一样，其所处的每一个发展阶段都对应着相应的交通运输工程的需求和科学技术发展水平。这里，交通运输工程需求和科学技术发展水平是交通流理论发展的两个非常重要的条件。应该说需求是交通流理论发展的动力，没有汽车工业的发展就
14、不会有交通流理论的产生，没有交通拥挤和交通事故剧增就不会有交通控制理论的发展，也不会有智能运输系统的发展，也就不会产生对实时动态交通分配理论的强烈需求。同时，科学技术的发展为交通流理论的发展和应用创造了条件。如果没有计算机，就很难进行大规模的数据处理，也很难对复杂模型进行计算，因此，计算机的发展为交通流理论的发展和应用提供了有利的保证，也为交通流理论的发展提供了新的思维空间。如，由于有了计算机，才创造并发展了交通模拟技术，由于有了计算机，人们才能用人工智能理论、现代控制理论等科学技术理论和方法去认识和解决复杂交通问题。除了计算机，现代的检测技术、通信技术、控制技术和卫星定位技术等也为交通流理论
15、的发展提供了广泛的思维空间和技术保障。因此，可以说，未来的交通流理论的发展与交通运输工程的需要和科学技术的发展紧密相关。根据上述理由，我认为，基于数理统计和微积分等经典数学、物理方法的微观交通流理论已经趋于成熟，而宏观交通流理论体系尚未形成。在今后相当长的一段时间内，交通流理论研究将在以下两个方面形成热点：从研究内容看，宏观交通流理论是未来的研究重点。理由是：目前中国的城市化水平还很低，未来几十年内城市的急剧外延发展和内涵改造已成必然，这就需要对未来的城市进行科学的规划，而城市交通规划是其中的重要内容。在发达国家，由于大规模的城市规划和建设时期已经过去，交通规划理论已经不是热点研究内容，似乎这
16、方面的理论已经成熟。实际上，这是一个错觉，发达国家有些城市土地利用与交通不协调，有些城市出现空心化等问题，说明原有的规划理论存在很大问题，需要改进。而在中国，大规模模的城市规划和建设刚刚开始，城市交通规划必须面向未来，为了不重犯发达国家所犯过的错误，不能简单地应用原有的理论去规划未来。因此，必须从宏观协调的角度去研究和发展规划理论，而宏观交通流理论是交通规划的基础理论，必须对其进行重点研究，尤其要研究城市土地利用对交通的生成、流量、流向的影响。其次现代城市交通管理与控制的重点已经从微观管理(单个交叉口的管理) 转移到宏观管理(城市整体协调管理)，即在加强城市交叉口的管理和控制的同时，更重视城市
17、路网总体效益的发挥，如交通面控系统追求区域整体控制效果最佳，又如交通流诱导追求在动态交通状态下车辆行驶路径最佳，等等。这些都要求研究以路网为研究范围的交通流理论，揭示路网点、线、面的交通流特性的相互联系及交通流状态转移规律。从研究手段和方法来看。有两个趋势非常明显：一是利用计算机模拟技术；二是应用现代理论方法(如人工智能、神经网络、模糊控制)。利用计算机模拟技术研究交通流理论不仅可以使研究对象和结果更加形象生动，而且可以避免严格数学推导中的许多困难和问题。而应用人工智能、神经网络、模糊控制等理论可以把那些用数学模型难于精确表达的复杂交通流现象进行快速处理和归纳，为交通控制和实时动态交通分配提供
18、依据。1.4快速路发展背景 快速路在我国的发展过程有着自己的特点，它的形成过程可以分为以下两种：一是随着近十几年来城市经济的飞速发展，城市对土地的充分合理利用要求也日益增强，导致对道路交通压力进一步加重的同时，道路的功能越来越突出体现出对道路两图11 城市快速路示意图侧用地的集散服务，而对地域的连接功能却愈来愈弱化；特别是随着机动车数量尤其是私家车的飞速增长，城市道路的现有设施条件和现代交通对道路条件不断提升的要求之间矛盾变得更加明显。由于这一情况，大部分城市选择将一些主干道进行改造，用全封闭、全立交、出入控制或部分控制机非车辆严格分离的办法，以实现减少道路出路口、减少红绿灯的目的。虽然这种道
19、路也是由改造城市道路网中的主干道演变而来，但是在这种道路上可以形成持续稳定的交通流，所以车辆行驶速度和道路通行能力有了很大提升，工程标准更为严格，交通管理也形成自己特有的体系，因此这种道路已经和城市主干道有了本质上区别，它已经成为城市道路体系里的新概念城市快速路。在上世纪20年代，为了加强公路的运输能力而出现了高速公路，其特点是承担于城市与城市之间的长距离交通运输，能够提供较高的速度和通过能力。但当人们要把高速公路引入城市道路解决城市交通拥堵情况时，由于城市环境、建筑条件、交通要求都与郊区不同，因此道路的服务对象、功能结构、建设标准、交通组织和设计内容都会发生改变，因此世界各地都把高速公路分为
20、城市高速公路和市际高速公路两种类别，在道路规划阶段和建设时期运用不同的标准，这是我国建设并发展城市快速路的一种背景。从中可以看出，城市快速路是从城市主干道提高级别，高速公路引进市城内部而演变发展而来，由它的产生背景来看，它同时具备城市干道和高速公路两者的特点。 1.5 城市快速路功能定位城市快速路系统在城市路网规划中处于最高层次，其主要功能是:为城市提供快速、大容量、跨组团长距离的交通服务。城市快速路与城市其他等级道路既有共性，也有区别。共同点在于:二者均是城市路网和城市活动公共空间的一部分，承载大量的人流和车流;同时又是市政公用设施布设和城市街景布置的主要载体。不同点在于:城市快速路交通流是
21、快速、不间断连续流，而城市其他等级道路的交通流是间断流。同为连续交通流，城市快速路与高速公路、高等级公路的规划设计理念有所不同。高速公路、高等级公路规划以“点、线”结合为主;而城市快速路是在城市总体规划、交通规划的基础上进行“点、线、面”的结合，即通过合理布置重要节点、线路走向使城市快速路与城市其他道路网共同发挥其为城市交通服务的功能。高速公路、高等级公路规划设计的出发点主要是为车服务;而城市快速路的规划设计应突出“以人为本”的原则，特别要协调好与城市常规路网、城市用地功能的关系，为行人和公交服务提供良好的硬件设施，满足城市景观的需要，促进城市各项功能的发挥和土地的合理使用。 1.5.1快速路
22、辅路及出人口设置快速路主要功能以承担城市组团间长距离的通过性交通为主。其道路特征为:全封闭，限制出人，与主要道路相交采用立体交叉形式，与次要道路相交采用平面右进右出的形式。另外，城市快速路作为城市道路网的一部分，同时也为道路沿线用地的集散性交通服务。因此，城市快速路一般需要设置主、辅路来承担不同的交通功能。主路承担长距离、大容量的通过性交通;辅路主要为道路沿线片区中短距离的集散性交通服务，同时为公共交通服务。在我国，城市用地紧张，土地开发强度普遍较高，城市路网密度(特别是支路网密度)不足的情况下，辅路的设置有着重要的作用。辅路的设置方法和形式主要与道路沿线两侧土地利用性质、开发强度以及服务范围
23、、对象等因素相关。一般情况下，辅路平行于快速路主路两侧布置，交通组织方法应采用单向行驶方式，设计车速不宜大于40km/h。辅路车道数与沿线用地的交通需求有关，一般按二车道设置。在城市中心区，如条件许可应尽量增加一条车道，便于公交停靠或用于设置公交专用道，或为邻街居民、商业网点临时停车使用。快速路辅路设置后，主、辅路之间的交通联系主要靠主、辅路间的出人口来卖现。出人口应在保证快速交通不受影响，方便沿线用地进出的情况下合理布置。在我国已建成的快速路中，由于主、辅路出人口布置不合理而造成进出不便，甚至对快速交通造成较大影响的情况经常发生。主、辅路进出口的布设一般应遵循以下原则:(1)在满足进出交通需
24、求的前提下应严格控制快速路主、辅路的出人口数量;(2)主、辅路出人口布置应与城市道路交通规划紧密结合，除与主要干道相交(存在较大的转向交通)应单独设置出人口外，与其他低等级的道路相交，出人口可考虑合并设置;(3)主、辅路出人口布置应与城市土地利用规划相结合。除片区用地开发强度较高(如大型居住区、城市中心区等)需单独设置出人口外，道路沿线其他用地的出人口应考虑合并设置;(4)主、辅路出人口设置应尽量减小对快速交通的影响。1.5.2 立交设计图12 快速路立交设计图例城市快速路一般设计车速均在80km/h以上，普遍采用全封闭形式，快速路在一定程度上不可避免地对城市用地和路网形成一定分割，为了减少快
25、速路对城市分割的负面影响，保证城市功能的正常发挥，正确、合理处理快速路与其他道路的关系十分重要。一般情况下，快速路与主要道路和重要的交通节点相交采用立体交叉形式，与次要道路相交采用平面右进右出的形式。立交功能的设置对城市道路网功能的正常发挥具有十分重要的意义，立交选型设计应在城市交通发展策略性规划和道路网总体规划的基础上，将立交置于城市整体路网中进行研究、预测和分析，合理确定每个立交的功能，处理好“点”与“面”的关系。立交选型除满足其交通功能外，还应考虑立交周围土地的开发利用、立交周围城市景观的协调。在目前修建的城市立交中，存在着片面追求立交形式多样化、片面追求立交体量，甚至把立交作为形象工程
26、来建设的错误导向，造成道路资源和土地资源浪费，对城市路网和城市功能造成严重分割，造成立交周围车辆和行人进出不便，绕行距离过长。根据对深圳市快速路及立交使用情况的调查、统计和分析，快速路上比较适合采用体形简单、占地较少的菱形立交。菱形立交通过在快速路上设置跨线桥或下穿隧道，将快速路直行交通连续快速分离;通过在辅路与相交道路间设置平面信号灯控路口，有序的通行其它方向交通流。菱形立交能较好地适应城市(特别是城市中心区)交通的特征和需求，转向齐全，使用方便，有利于立交周围用地进出，有利于灵活布设公交设施，有利于人行过街，行人绕行距离较短。1.5.3出人口与交织出人口的设置产生了交通流的交织，交织区的“
27、紊流现象”对快速路主路交通构成直接影响，交织问题处理妥当与否将显著影响快速路的通行能力和服务水平。城市快速路系统出人口一般分为两类:一类是与立交匝道相接的出人口;另一类是主路与辅路间的出人 口。为了尽量减少出人口交织现象对快速路主路的直接影响，在快速路设计时应尽量采用主路“无交织设计”。对于第一类出人口，可将匝道出人口与快速路辅路相接，转向交通先进人辅路再实现转向;对于第 二类出人口，可采用“先出后进”的布置形式，即在快速路上游布置主道到辅路的出口，下游布置由辅路进人主路的人口，即将交织车流转移至辅路内进行交织，同时在快速路主路上设置足够长度的变速专用车道。如条件所限出人口只能采用“先进后出”
28、的布置形式时，则应尽量加大出人口间距，以满足设置加、减速车道和交织段的要求，并应设置专用进出口车道。1.5.4公交与行人系统城市快速路作为城市道路网络的一部分，除应为社会车辆服务外，还应提供完善的公共交通和行人交通系统。公交优先、大力发展公交是缓解城市交通问题和环境问题的策略性思路。城市快速路公交设施的布设应与城市公交规划、土地利用规划、人流聚散点以及人行过街设施等紧密结合，做到方便人们出行，减少人们出行距离和方便公交换乘。一般情况下，公交服务设施以布置在快速路辅路为宜，在城市中心地带， 图13 北京快速路公交专用车道示意图必要的情况下应考虑设置公交专用道。人行系统规划和设计应力求方便人们出行
29、，减少人车冲突。合理组织人行交通和规划设计人行系统、过街设施应综合考虑以下几点:(1)与城市路网规划和人行系统规划相结合;(2)尊重人们的一般出行习惯和人行过街的现状流量、流向的分布，通常应按人流攀集中的地点和方向设置，同时应考虑人们过街绕行距离的长度;(3)与道路沿线片区土地利用规划和建筑物的功能、布局、特性相结合，特别是与大型居住区和重要的公共建筑的结合;(4)人行过街设施布置应与公交站点的位置有机结合，缩短公交换乘距离;(5)为保证行人安全，快速路上人行过街设施应采用立体过街形式，同时要体现“以人为本”的设计理念，天桥和地道少采用高台阶，多采用防滑坡道和无障碍通道;(6)人行系统应尽量园
30、林化，以美化行人环境和城市景观。1.5.5交通监控与管理为正常发挥快速路的交通功能，必须具有与之配套的完善的交通设施，正确引导交通，规范行车，提高道路服务水平，以实现交通安全、有序、高效、舒适、经济地运行。交通设施一般分为交通安全设施和交通监控设施，其中安全设施包括:各类交通标志和标线;监控设施包括:车辆检测系统，交通信息提示、警告系统和异常状态处理系统。为驾驶员提供固定信息平台的交通标志、标线是道路交通设施最基本的组成部分，其设置合理与否对车辆正确、有效使用道路资源起到十分关键的作用。快速路的交通标志、标线除提供通常的道路交通信息外，还应尽可能适应快速路的车速特点。与高速公路类似，出人口位置
31、的提示是快速路交通标志应表示的重要内容。建立完善的交通监控系统，对于保证城市快速交通流正常运行十分必要。城市快速路的交通监控系统设计需要考虑其道路和交通特点。与高速公路相比，城市快速路的交通控制和调节更为复杂，需与城市干道的交通控制系统相互协调，实现信息交换，作为一个整体来优化控制方案，以达到最佳控制效果。提供交通信息是交通控制的一项重要内容，应与其它的控制和管理措施综合考虑，协调实施，制定集成交通信息支撑的交通控制管理策略。道路上的异常状态是指由异常事件引起的不正常交通流状态，包括交通事故、车辆抛锚、货物洒落、异常天气以及因道路施工引起的路段部分堵塞等。由于快速路流量大、车速高，异常事件容易
32、引起严重的交通堵塞，在交通监控系统的设计中必须考虑异常事件的处理，制订专门的异常交通控制管理策略。 1.6XX城市快速路横断面设计车道宽度的确定主要是为了保证汽车在道路中行驶的安全性和行车时的舒适度，根据交通状况的需求、行驶车速、和汽车的大小来确定不同车辆在各个行驶速度下素需要的的宽度。由此XX市将快速路红线的宽度设定在60米至80米。对城市中心区的交通集散是XX快速道路功能的基本要求, 主要的交通服务对象为客运交通,快速路的环路以及其以内即市区 图14 XX快速路图例 禁止大货图车进入, 以客车和小汽车为主要交通组成, 确定大车道与小车道的宽度, 因为城市快速环路的设定速度为 80 km/h
33、,由于小汽车专用道在原城市道路设计规范中的规定是不论小汽车的行驶速度高低, 单一车道的宽度都为 3.5 米 ,目前国内许多城市拟减小这一宽度, 而最终上是以降低车辆行驶速度来实现车道宽度的缩减,个人认为，为了确保车辆在快速路上的行驶安全, 特别是在全部封闭的环路上的行车, 一般情况下靠在中央带的车道车速都很快,这一点与一般道路网中的主干路不同。 这一点与在高速公路上的行驶情况极为相似, 驾驶员在超车过程中,会为了避免与中央带设施发生碰撞,往往会在行车过程中出现精神紧张的情况，驾驶过程中会下意识去远离中央分隔带,这样必然导致车辆靠近或占用第二车道的情况出现。 从而导致了驾驶过程中的自由度, 与此
34、同时道路的通行能力也随之降低。 为了能够确保行驶车辆的快速与安全的要求,小车道的宽度不能低于为 3.5米的规定是非常必要的。大车道单车道的宽度按规定应为3.75米。车道数根据其他国内已建快速环路的城市的运行情况的经验,定位46车道,4年以内就会达到饱和状态,这导致的结果是在迫不得已的情况下以缩减车道宽度的方法来达到增加车道数的目的,从而使得道路的服务水平大大降低,由于主路外侧车道的通行能力会由于车辆出、入车辆加减速的影响。XX到塘沽的快速走廊按照双向 8 车道的指标进行设计建设,当红线宽度由于地形原因限制而不能到6米时, 将采用以高架与地面辅道形式, 高架仍然按照双向 8 车道来进行设计,然后
35、考虑两侧车道的预留,一般情况下, 地面辅道的设计主要按照单向 2 车道与非机动车道组成, 宽度8 12 米。第二章 交通流特性2.1交通流特性的研究内容在道路上行驶的车辆，因为车辆类型、行驶路线、出行目各有不同，它的运行状态也会随着交通环境、道路条件和驾驶员的特点而发生不同变化。虽然这样的变化具有不确定和复杂性，但是经过大量的交通调查与数据分析，每种运行状态也存在着一定的规律。交通流运行状态的定性定量特征称为交通流特性。交通流特性的研究范围广泛，可以大体分为以下四部分: 交通流微观特性:即单车的跟驶行为； 交通流宏观特性:包括流量、车速、密度各自的特性以及流量、车速、密度三者之间的关系； 混合
36、交通流特性； 交汇地段的交通流特性:包括交叉口、合流区间、分流区间及交织区的交通流特性。【2】目前国内对于交通流特性的认识与研究仍然较比较薄弱落后，我国城市快速路的建设发展比较晚而且网络化建设相对薄弱，对其交通流特性的研究更是较国外一些道路系统发达的国家少之又少。道路通行能力的研究过程中，三大参数之间的关系研究是一个不可或缺的部分。2道路上的行人或运行的车辆构成行人流或者车流，行人流或车流通称为交通流。没有特指时交通流一般指机动车流。交通流运行状态的定性、定量特征称为交通流特性，用以描绘交通流特性的一些物理量称为交通流参数，参数的变化规律即反应交通流的基本性质。交通流的基本参数有三个：交通流量
37、、速度和密集度，也称为交通流三要素。常用的参数还有车头时距、车头间距等。(1)交通量流量是指在单位时间内，通过道路某一点、某一断面或某一条车道的交通实体数（对于机动车流而言就是车辆数）。流量可以通过定点调查直接获得，流量和车头时距有以下关系： （2-1）式中：q流量（veh/h）； T观测时段长度； N观测时段内的车辆数。观测时段长度和车头时距有如下关系： （2-2）式中：h第辆车的车头时距。将式（2-2）代入式（2-1），就得到流量和平均车头时距之间的关系： （2-3） 式中：平均车头时距。将不足1h的观测时间内（如15min或45min）观测到的交通量换算为1h的车辆数称为当量小时流率，简
38、称流率，可按下式计算：流率=n 分钟内观测到的车辆数60/n这里n为观测时间。(2)速度1).地点车速（也称为即时速度、瞬时速度）地点速度u为车辆通过道路某一点时的速度，公式为： （2-4）式中分别为时刻的车辆位置。雷达和微波调查的速度非常接近此定义。地点车速的近似值也可以通过小路段调查获得。2)平均速度时间平均速度就是观测时间内通过道路断面所有车辆地点速度的算术平均值： （2-5）式中：第i量车的地点速度； N观测的车辆数。区间平均速度，有两种定义：一种定义为车辆行驶一定距离D于该距离对应的平均行驶时间的商： （2-6）式中：车辆i行驶距离D所用的行驶时间。 （2-7）式中：车辆i行驶距离D
39、的行驶速度。式中（2-6）适用于交通量较小的条件，所观察的车辆具有随机性。是（2-6）进行如下变形： （2-8）此式表示区间平均速度是观测路段内所有车辆行驶的调和平均值。区间平均速度也可以用行程时间和行程速度进行定义和计算。行驶时间与行程时间的区别在于行驶时间不包括车辆的停车延误时间，而行程时间包括停车时间，为车辆通过D的总时间。行驶速度和行程速度则分别为对应于行驶时间和行程时间的车速。区间平均速度的另一种定义为某一时刻路段上所有车辆地点车速的平均值。可通过沿路段长度调查法得到：以很短时间间隔对路段进行两次（或多次）航空拍摄，据此得到所有车辆的地点车速（近似值）和区间平均速度，公式如下： （2
40、-9） （2-10）式中：第i辆车平均速度 两张照片的时间间隔 在间隔内，第i辆车行驶的距离。研究表明，这种方法获得的速度观测值的统计分布与实际速度的分布是相通（3）时间平均速度和区间平均速度的关系对于非连续交通流，例如含信号控制交叉口的路段或严重拥挤的高速公路上，区分这两种平均速度尤为重要，而对于自由流，区分这两种品均速度的意义不大。当道路上车辆的速度变化很大时，这两种平均速度的差别非常大。 (3)密集度密集度包括占有率和密度两种含义。（1）占有率占有率o即车辆的时间密度集度，就是在一定的观测时间T内，车辆通过检测器时所占用的时间与观测总时间的比值。对于单个车辆来说，在检测器上花费的时间是由
41、单个车辆的速度、车速和检测器本身的长度d决定的： (2-11)将上式第二项的分子分母同时乘以N，再将式（2-1）和（2-11）代入可得： （2-12）将基本公式： （2-13）代入式（2-12）： （2-14）其中T是车头时距的总和，K为密度。将上式第一项的分子分母同时除以N得： （2-15） 如果假定车身长度取定值了，那么上式可简化为： （2-16）式中：车身长度于检测器长度之和。由于单个检测器的长度d是恒定的，如果假定车辆长度也相同，那么该是表明占有率与密度是成正比的，因此可得到如下的区间平均速度计算公式： （2-17）交通工程中还引用空间占用率来表示交通流状态。空间占有率是指一定路段上车
42、辆总长度与路段总长度之比。（2）密度交通密度k代表车辆的空间密集度，就是某一瞬间单位道路长度存在的车辆数，即：密度只能通过沿路段长度调查法即航拍照片来获得：根据图上量得的距离和车辆书计算得出。若记为第i辆车的前车的车头时距，则： （2-18）式中：第i辆车与前辆车的车头时距； 第i辆车的车速。那么平均密度如下： （2-19）或者 （2-20）式中：平均交通密度； N记录的车头间距数。 式（2-20）说明平均交通密度等于各股交通流密度的调和平均值。2.2 交通调查交通流特性研究是通过大量的现场观测，来分析交通流运行的基本规律，所以具有大量的能够反映实际交通流运行状况的数据是这一工作的前提和保证。
43、现场调查数据的好坏关系到后续工作是否能顺利进行以及研究成果是否能反映交通流的实际规律，而调查地点的选择、调查方法的运用则是影响调查数据质量的重要因素。城市交通的影响因素很多，由于管理、交通事故、自然堵塞和施工养护等原因，往往会使交通发生骤然的变化，对于这些情况在调查前或调查中应予以足够的重视，以免观测的交通流数据不能反映道路上实际的交通状况。2.2.1调查地点由于本论文涉及的是城市快速道路基本路段交通流特性的研究，选择的观测地点应位于快速道路的基本路段上。美国通行能力手册(HCM)中对高速公路基本路段的定义为不受匝道附近的合流、分流以及交织流影响的高速公路路段。具体位置为进口匝道的上游150米
44、，下游750米，出口匝道的上游750米，下游150米以外的路段，如图21所示。图21 美国通行能力手册中规定的基本路段示意图本论文借鉴美国对高速公路基本路段的定义，把调查地点尽量选择在不受或少受交织区及出入口匝道影响，所以本次调查地点选择在XX大道的起点大沽南路与外环线交口即津沽桥南侧的道路断面，其设计行车速度为80km/h，路肩宽度内侧为0.75米，外侧为2.5米，路面宽度为4*3.75米(单向)，纵坡较小，具有良好的线形和视距条件。2.2.2调查方法在道路系统的选定点或选定路段，为了收集有关车辆运行状况的数据而进行的调查分析工作称为交通调查。交通调查对搞好交通规划、道路设施建设和交通管理等
45、都是十分重要的，主要有一下五种调查方法： 定点调查 小距离调查（距离少于10m） 沿路段长度调查 浮动观测车调查 ITS区域调查由于时间和资源条件的限制，本次XX大道的调查方法主要采用定点调查中的人工调查法和摄像机调查法。所以主要介绍一下本次调查所运用到的定点调查的分类和方法 这次调查主要运用了定点调查中的人工调查以及机械调查中的摄像机调查。所谓人工调查方法就是事先选出一个观测点，然后用计时器记录通过该记录点的所有观测任务内的车辆数。摄像机调查是将摄像设备安装在观测地点便于拍摄的高处，对准观测点，并每隔一个单位时间段时间，如15秒30秒、45秒或60秒，设置摄像机每隔这一确定时间段拍摄照片一次，然后再根据摄像机拍回的照片上车辆位置的变化，数出记并录出不同方向上交通量辆。通过此种方法调查可以得到十分完善的交通数据，例如如交通量、车流方向、速度、车头时距等各方面数据。但是这种方法也有它的不足
