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1、,交通工程学 Traffic Engineering,本章大纲,交通系统各要素特性及要素之间相关特性2.1 三要素（人、车、路）基本特性2.2 交通量基本特性2.3 行车速度特性2.4 交通流基本特性及其相互关系,2.1 三要素（人、车、路）基本特性,道路交通三要素 人：出行者、规划设计和管理者等；车：小汽车、公共汽车、卡车、摩托车、人力车（自行车、三轮车）；路：道路网（密度、等级、布局），道路线形、道路结构等。,2.1.1 人的交通特性,交通系统中人的组成 出行者：驾驶人、骑车人、乘车人及步行者等，交通需求的产生本源；交通规划、设计与管理者：决定着交通系统的科学性与适应性，受到理念、知识与科
2、技水平的影响；交通系统的决策者：影响着交通的政策与法规以及系统的走向,2.1.1 人的交通特性,驾驶员基本特征 主要通过视觉特性、反应特性与选择特性加以表现。另外驾驶人是交通系统中最活跃的因素之一，是影响交通安全与效率的关键要素。1、职责与要求（道德、素质、技术）2、反应操作过程3、生理、心理特性（视觉、听觉、反应、个性）4、驾驶疲劳,2.1.1 人的交通特性,驾驶人基本特征视觉特性视力：眼睛辨别物体大小、远近等的能力。分为静视力，动视力；随着速度提高而降低；与驾驶人的年龄等生理条件有关，年龄越大动视力 越差（驾驶人学驾驶年龄限制的依据）；视力与亮度有关（眩目，光亮由暗到亮或由亮到暗有一个适应
3、过程）,2.1.1 人的交通特性,驾驶人基本特征视觉特性视野：两眼注视某一目标时注视点两侧可以看到的范围。分动视野和静视野。与车速大小有关，静视野范围最大（设标志牌等的依据），车速越高视野越小，但前方注意点越远；与颜色有关（绿色最小，红色较大，蓝色更大，白色最大）；视野与视力密切相关：最佳视力、清晰视力视锥角10度范围内，标志、信号设在此范围内）,视锥角在3以内 最佳视力 视锥角在10以内 清晰视力 视锥角在20以内 满意视力,2.1.1 人的交通特性,2.1.1 人的交通特性,驾驶人基本特征视觉特性色彩感觉：红色刺激性强，易见性高；禁行信号黄色有最高的明亮度；警告信号绿色温柔、平静，有安全感
4、 通行信号蓝色寒冷感，使人镇静。（标志、信号设置的依据）交通语言的基本元素之一,2.1.1 人的交通特性,驾驶人基本特征反应特性反应：由外界的刺激而产生的知觉行为过程。道路及其环境（线形、宽度、路面质量、交叉口及交通流状况及标志、信号等）影响驾驶人的反应。刺激信息早显信息有提前量信息，驾驶人易判断突显信息外界信息来之突然、易出事故微弱信息刺激信息量小，易造成判断错误先兆信息有先兆，驾驶人易察觉潜伏信息不易直观察觉，易造成判断错误反应时间知觉反应；判断；操作；制动器产生作用；,2.1.1 人的交通特性,驾驶员基本特征个性驾驶员的个性：驾驶人的心理特征。情绪，个性特征；驾驶员个性分类：谨慎稳健型冲
5、动型进攻型,2.1.1 人的交通特性,疲劳影响因素：复杂环境、单调环境疲劳后的表现：生理方面，反应迟钝、动作不准确，动作灵敏度低；心理方面，注意力不集中、思维迟缓、反应慢、情绪急噪等（任何疲劳皆同）兴奋的影响因素：酗酒、争吵、斗殴及外界的强烈刺激等兴奋后的表现：脉搏和呼吸加快，血压升高，注意力不集中等。,驾驶员疲劳特征,2.1.1 人的交通特性,选择的基本行为：影响交通需求的量、时间和空间分布 交通出行与否的选择；目的地选择；交通方式的选择（选择汽车时）；交通路径的选择；出行时刻选择；影响出行选择的要素：综合效用，如时间、费用、体力消耗、舒适度、欲望等；嗜好,驾驶员选择特征,2.1.1 人的交
6、通特性,乘客交通特征乘客的交通需求心理 出于某种目的而出行；希望便捷、省时、省力、舒适、安全等；乘车反应 道路的条件（平整性、线形等）及车厢环境（卫生、整洁及人文环境等）会导致乘客的不同反应；社会影响 纠纷、劳动效率、乘客对公用事业的不满等,2.1.1 人的交通特性,行人交通特征行人交通流特性：步行速度、步行速度与密度基本关系等；行人交通特征及其基本影响因素 影响因素：年龄、性别、出行目的、文化素养、心境、街景、交通状况、生活区域等；交通特征：行人速度(1.01.3/s)、行人空间(0.92.5m2/人)、行人注意力 步行距离：可接受距离（一般越短越好）行人过街问题,2.1.1 人的交通特性,
7、交通规划、设计和管理者特征作用：决定交通系统的合理性、设施建设的科学性及交通系统的有效利用、运营的效率等基本影响因素：基本专业知识与修养、价值观与能力 与交通参与者共同构成“游戏”系统 运营者的利润追求与服务水平的保障等,2.1.1 人的交通特性,交通系统中人的特性（小结）人是交通系统中的最活跃的因素；人是交通需求之源；人是影响交通安全的关键；人是改善交通系统之主；交通系统应以人为本,汽车基本特性,尺寸：设计尺寸（表2-6、2-7）是道路设计和附属设施的设计的依据动力性能：最高车速 加速时间 最大爬坡能力制动性能：制动距离 制动效能稳定性制动器过热？制动方向稳定性侧滑？跑偏？,2.1.2 车辆
8、基本特性,自行车基本特性,基本特性：短程 行进稳定性 动态平衡 动力递减 爬坡性能 制动性能,2.1.2 车辆基本特性,自行车流交通特性 群体性 压缩与膨胀性 离散性 并排行驶 运行轨迹不易控制,道路的交通特性,道路服务性能的好坏体现在量、质、形三方面。（一）路网密度量1、总里程与当量里程（等效里程）2、路网面积密度（路网人口密度、路网车辆密度）3、合理路网密度（并非越大越好）（二）道路结构与道路线形质1、道路结构（路基、路面、桥涵、隧道、附属结构）2、道路等级（高速、一级、二级、三级、四级、等外）3、道路线形（平面、纵断面、横断面，视觉分析）（三）路网布局形1、公路网布局（三角形、并列形、放
9、射形、树叉形）2、城市道路网布局（棋盘形、放射形、环形放射）表 2-10,2.1.3 道路基本特性,2.1.3 道路基本特性,环形放射的道路网布局,2.1.3 道路基本特性,典型的环形放射交通网（莫斯科）,2.1.3 道路基本特性,西安道路网,2.1.3 道路基本特性,重庆市道路网,2.1.3 道路基本特性,道路的功能,由速度及交通量决定 城市快速路 主干道、次干道、支路、生活区道路,2.1.3 道路基本特性,高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路等外公路,国道省道县道,2.2 交通量特性,2.2.1 交通量定义交通量的定义 是指在选定时间段内，通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通实
10、体数 机动车、非机动车、行人等 交通量是一个随机数平均交通量年平均日交通量（AADT）月平均日交通量（MADT）周平均日交通量（WADT）平均日交通量（ADT）,2.2 交通量特性,2.2.2 交通量的时间分布特性1）月变性一年内各月交通量的变化月变系数：年平均日交通量与月平均日交通量之比，也叫月不均衡系数。,2）周变性,一周内各天的交通量变化也称日变化周变系数：年平均日交通量与某周日的平均交通量之比若无全年交通量观测数据，则,2.2.2 交通量的时间分布特性,3）时变性,一天24h中，各个小时内交通量变化特性指标：用某一小时或某一时段交通量占全日交通量之比表示交通量的时变规律 16h（6：0
11、022：00）12h（6：0018：00）占全日交通量之比 18h（4：0022：00）高峰小时,2.2.2 交通量的时间分布特性,3）时变性,高峰小时系数：高峰小时交通量与高峰小时内某一时段的交通量扩大为高峰小时的交通量之比5min 6min10min15minPHF1 越接近1，说明变化越平缓；越小，说明峰值越明显,2.2.2 交通量的时间分布特性,空间分布特性,城乡分布：城市内交通量大，郊区和农村交通量小 路段上的分布：与路段的功能、等级及区位有关（路网交通量分布图）交通量方向分布：方向不平衡性方向分布系数交通量在车道上的分布,2.2.3 交通量的空间分布特性,2.2.2 交通量的时间分
12、布特性,2.2.2 交通量的时间分布特性,设计小时交通量,30位小时交通量：将一年中测得的8760个小时交通量，从大到小按序排列，排在第30位的那个小时交通量。满足绝大多数小时的交通需求，且不造成严重阻塞；避免建成后车流量低，造成浪费。,2.2.4 设计小时交通量及其应用,作为设计小时交通量,设计小时交通量,设计小时交通量系数K30 K 30=30HV/AADT 国外 K30为1218 我国干线公路为0.110.15，平均0.133,2.2.4 设计小时交通量及其应用,设计小时交通量,应用：确定车道数和路幅宽度（多车道公路）；评价道路的服务水平（双车道公路）DHV=AADTKn=DHV/C单W
13、=W1*n 在考虑方向不均系数的情况下，单向设计小时交通量为：,2.2.4 设计小时交通量及其应用,2.3 行车速度特性,2.3.1 基本概念 设车辆行驶速度距离为L，所需时间为t,则车速可表示为：v=L/t,单位:km/h.,2.3 行车速度特性,按L和t的取值不同，车速分为：地点车速 车辆通过某一地点时的瞬时车速行驶车速 行驶某一区间所需时间（不包括停车时间）及其区间距离求得的车速运行车速 中等技术水平的驾驶人在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下所能保持的安全车速，用于评价道路通行能力和车辆运行状况。,2.3.1 基本概念,行车速度特性,行程车速（区间车速）车辆行驶路程与通过该路程所
14、需的总时间（包括停车时间）之比 临界车速 交通流率达到理论通行能力时的车速。设计车速 是指在道路交通与气候条件良好的情况下仅受道路物理条件限制时所能保持的最大安全车速，用作道路线形几何设计的标准。,2.3.1 基本概念,行车速度统计特征,50车速（中位车速，中值车速）85车速15车速 标准偏差,2.3.2 行车速度的统计分布特性,平均车速,时间平均车速 在单位时间内通过道路某断面各车辆的点车速的算术平均值区间平均车速 在某一特定瞬间，行驶于道路某一特定长度内的全部车辆的车速分布的平均值。当观测长度为一定时，其数值为地点车速观测值的调和平均值,2.3.3 时间平均车速和区间平均车速,行车速度统计
15、特征,时间平均车速和区间平均车速的关系,2.3.3 时间平均车速和区间平均车速,驾驶人车辆道路交通条件,2.3.4 车速变化的影响因素,道路类型及等级线形车道数及车道位置视距侧向净空路面,交通量交通组成超车条件交通管理交通的环境影响,2.4 交通密度,定义：某一瞬间内单位道路长度上的车辆数目临界密度 交通量接近或达到道路通行能力时的车流密度最佳密度Km 流量达到最大时的密度阻塞密度Kj 车流密集到所有车辆无法运动时的密度,车头间距与车头时距,车头间距同向行驶的一列车队，相邻两车车头之间的距离车头时距用时间表示车头之间的距离两者的关系,交 通 流 基 本 关 系速 度 与 密 度 关 系 流 量
16、 与 密 度 关 系流 量 与 速 度 关 系连续流与间断流,2.5 交通流特性及其相互关系,交通流基本关系,交通量Q、行车速度V、车流密度K是表征交通流特性的三个基本参数。其基本关系为：Q=K V,Q-K,v-Q,v-K关系曲线（Greenshield),0 Km Kj 0 Qm 密度（辆/km)流量（辆/h),速度（km/h),流量（辆/h）,Qm,0,vm,vi,Kj,Km,速度（km/h),vi,vm,最 大 流 量 Qm临 界 速 度 vm畅 行 速 度 vf最 佳 密 度 Km阻 塞 密 度 Kj,速度与密度的关系,速度与密度的关系,流量与密度的关系（Greenshield模型),作业,已知某公路上畅行车速Vf=80km/h，阻塞密度Kj=105辆/km，速度-密度用直线关系式。求：1.在该路段上期望得到的最大流量。2.此时所对应的车速。,
