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1、第三章 车速调查,第一节 概 述,一、车速调查的常用术语和定义,1、地点车速：车辆通过道路某一地点(道路某断面)时的车速，亦称瞬时车速。是描述道路某地点交通状况的重要参数，常用于研究制订限制车速、设计车速及交通流理论研究 2行程车速：亦称区间速度，是车辆行驶在道路某一区间的距离与行程时间的比值。3行驶车速：亦称运行车速，是车辆行驶在道路某一区间的距离与行驶时间(即行程时间中扣除因阻滞而产生的停车时间)的比值。4运营车速：车辆在运输路线上的周转速度，即车辆行驶距离与运营时间的比值，,5临界车速：又称最佳速度，指通行能力最大时的车速。从理论上考虑通行能力时采用。6设计车速：在道路几何设计要素具有控
2、制性的特定路段上，具有平均驾驶技术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。设计车速是道路几何设计的基本依据，也是表明道路等级与使用水平的主要指标7时间平均车速：道路某一断面上车速分布的平均值，即断面上各车辆通过时地点车速的算术平均值：8空间平均车速：在给定的路段上，同一瞬间车速分布的平均值。,二、车速调查的目的和意义,地点车速调查的目的：(1)掌握某地点车速分布规律及速度变化趋势；(2)作为交叉口交通设计的重要参数；(3)用于交通事故分析；(4)判断交通改善措施的成效；(5)确定道路限制车速(6)设置交通标志的依据；(7)局部地点如道路弯道、坡度、瓶硕等处的交通改善设计的依
3、据；(8)交通流理论研究中的重要参数。,区间车速调查的目的：,(1)掌握道路交通现状，作为评价道路服务水平的主要指标；(2)路线改善设计的依据；(3)作均衡量道路上车辆运营经济性(时间和车辆耗油)的重要参数：(4)作为交通规划中路网交通流量分配的重要依据；(5)确定交通管理措施及联动交通信号配时的依据；(6)判断道路工程改善措施前后效果对比的重要指标；(7)交通流理论研究中的重要参数。,三、车速调查方法,人工量测法和自动观测法,四、车速资科的整理和分析,车速的频率分布图表；车速的特征值分析如平均车速、车速极差、标准离差、最高频率车速、几种重要的百分位车速等车速分布形态的拟合优度检验车速的时间分
4、布；车速的空间分布；车辆停车延误及原因分析；流量与速度关系分析；坡度上车辆行驶状态分析及车速分布分析；车辆组成与车速分布的关系分析。,第二节 地点车速调查,一、调查地点与时间的确定,了解车速分布特征及变化规律时，一般选择道路平坦顺宜，离交叉口有一定距离，使车速不受道路条件及信号灯控制和行人过街的影响，至于城市道路上，还应注意不受公共汽车停靠站的影响；为了交通安全需实施限制车速时，观测点应设在需限制车速的道路或地点；为检验交通改善设计成交通管理措施的效果时，可选择交通改善地点作车速的前后对比调查；在判断交叉口信号灯设置是否妥善，决定黄灯时间或配置交通标志时，需调查进入交叉口的车速；用于交通事故分
5、析时，应调查交通事故发生地点的车速。,调查时间应与调查目的相对应，具有典型性和代表性。一般均不选择休息日及交通有异常的日子和时间，一般调查最常选用的时间是机动车上午高峰及下午高峰时间，因为这段时间交通量大，矛盾最为突出，有时为了研究非机动车对机动车车速的影响，常选择机动车和非机动车流量均大的时段。特别要指出在进行交通改善前后的对比调查时，调查的时间段前后必须一致，否则会导致错误的结论。,二、调查方法,1人工测速法 方法：最常见的是秒表测速法，即在欲调查的地点，量测一小段距离L，在两端做好标记观测员用秒表测定各种类型车辆经过前后两标记的时间，记录员在标准记录表上记录距离、车型及通过两标记的时间，
6、经整理计算，得到各类车辆的地点车速,2雷达测速法,雷达测速的基本原理是应用多普勒效应。当雷达测速仪瞄准测速车辆时，发射出无线电波，遇车辆后再从车辆反射回来，发射波与反射波的频率差与车辆行驶的速度成正比，从而得到车辆的瞬时车速。,雷达所发射的电波频率为f，发射电波碰到车辆后反射回来的频率为f，车辆运行的速度为v，电波传播速度为c，雷达发射的电波方向与车辆运行方向之间的交角为 式中“十”号表示车辆向接近雷达方向运行，“一”表示车辆远离雷达方向运行,3自动计数器测速,通常使用电感式、环状线圈式和超声波式检测器测量地点车速，均设置在固定测站上，同时测得流量和流速。测量方法：在测速地点取一小段距离(如取
7、5m)，两端均埋设检测器，车辆通过前后两检测器时，即发出信号，并传送给记录仪，记录下车辆通过前后两个检测器的时间，从而算得车速。,4录象法,在拟测车速的地点，量取若干段距离，并做好标记。将录象机设置在视野良好的高处，防止行道树及其它设施的遮挡，将录象机镜头瞄准欲测车速地段，以一定的送片速度进行录象。根据汽车通过测定区间的录象胶卷画画数和画面的间隔时间，即可求得车辆的地点车速。,三、车速抽样,样本的选择必须避免某种偏向样本的各个单元，相互必须完全独立选取数据的地区间应无根本的差别，构成样本所有项目的条件必须一致。,2样本容量,样本量与精度的关系,t：决定置信水平和自由度的t分布,置信水平与精度
8、车速测定值的允许误差E决定于平均车速估计量所要求的精确度，其范围可从 5.0哩h(土80kmh)一 1.0哩h(16kmh)或更小。我国城市道路上车辆行驶速度普遍偏低，根据若干地区实测结果，速度平均标准偏差较小，故建议允许误差E取低值。,如第85%位车速、第15%位车速，则此时最小样本量可由下式确定：,U决定于要求统计类型的常数，对于平均车速，取零；第15%位或第85%位车速，取104；第5%位或第95%位车速取1640,四、地点车速调查数据的整理与分折,1数据整理。列出地点车速频率分布表（1）组距及分组数确定,(2)、组中值组中值（上界值下界值）/2(3)、观测频数(4)、累计频数(5)、观
9、测频率(6)、累计频率,2地点车速频率分布直方图 3累计频率曲线,4地点车速的频率分布特征位,(1)地点车速的平均数当车速未分组时：当车速分组时:,(2)中位车速是指车速测定值按大小次序排列时中间位置的车速,(3)众数出现频率最多的那个地点车速或组中值，称为样本的车速众数。样本的离散特征数:极差 样本标准离差 当地点车速末分组时：当地点车速分组时：,样本的标准差：不分组时 分组时,车速分布中有代表性的n个速度值,第85位车速：在样本中有85的车辆未达到的车速即在累计车速分布曲线中，累计频率为85时的相应车速。因此交通管理中常以此车速作为观测路段的最大限制车速第15位车速：在样本中有15的车辆末
10、达到的车速，即在累计车速分布曲线中，累计频率为15时的相应车速。常以此值作为最低限制车速。第50位车速：即中位车速，当车速的分布呈正态分布时，该车速即是平均车速。,5地点车速正态分布的拟合优度检验,概率密度函数式 标准化密度形式：简记为N(0,1)概率密度函数,似合优度检验,建立原假设H0 选择统计比 确定统计量的临界值根据置信水平和自由度确定统计检验结果 比较 的计算值与临界值。若 xi，则车速服从假设的正态分布否则不接受原假设，至此检验结束,必须使用 统计时应注意的事项：,各组的理论频数不得少于5，如果数组理论总数小于5时，可将相邻若干组合并，直至合并后的理论频教大于5为止，并将合并后的组
11、数作为计算自由度的依据。各组的概率应较小，这意味着分组数K应较大，以保持速度分布的基本形式和分布的连续性。样本量应较大，分组数应在820之间，最小不得少于5组。,五、地点车速数据统计分析实例,例31 上海市北路某断面实测地点车速样本如表36试整理出该车速的频率分布表、频率分布直方图、累计频率曲线，计算速度分布特征值(平均车速、标准离差、85地点车速、15地点车速)，并检验该样本是否拟合正态分布。,解：实测车速分组频数如表37。地点车速频率分布表。绘制地点车速频率分布直方图(图39)。绘制地点车速累计频率曲线(图310)。,地点车速特征值计算。,式中：a中间一组的组中值 b组间距 第i组的组中值
12、,计算变换后的平均值计算变换后的离差：最后还原样本的特征值：,地点车速正态分布的拟合优度检验,自由度计算：把理论频数小于5的组合并，合并后组数为80 自由度82一l5 当显著性水平为0.05，自由度为5时，查x2分布表35得到x511.07，而上表计算总和为2296，故x2X5。表明样本中的地点车速呈正态分布,实际案例,实际案例,数据分组组数:K=1+3.22lgN=7.44,取8组距H=R/K=(55-27)/8=3.5，取4其中：R=Vmax-Vmin第一组的上界值Vmina第一组的下界值第一组的上界值H第二组的上界值第一组的下界值第二组的下界值第二组的上界值H,实际案例,数据分析表,实际
13、案例,计算时间平均车速,实际案例,绘制速度频数分布曲线,实际案例,绘制速度累积频数分布曲线,数据处理的其他应用,区间车速数据处理计算速差比 r=(V-Vi)/V绘制速差比曲线图:以每小时的时间间隔为横坐标，其对应的速差比为纵坐标，将各点连成曲线,六、地点车速的影响因素分析,1车型对车速的影响 某道路交通流量的组成为小汽车占43，中型车占36大型铰接公共汽车及拖挂车占2l。按此比例进行实地抽样，测得各种车辆在自由行驶状态下的车速，整理成表311。,计算各种车型及总样本的平均车速及标准离差，并检验是否服从正态分布，其结果如表 312。,作大车、中车t小车及总样本的车速正态分布图311,2坡度对地点
14、车速的影响,上海市共和新路旱桥北坡i325，今选取坡道上四个断面，它们分别是坡长L0、L60m、L120m、L180m，观测重型车辆在不受其它任何因素阻碍时，上坡车辆在以上四个断面上的地点车速。要求分析坡道上地点车速的变化情况。观测样本数n62辆；重型车辆的百分数：4t货车占21，大于8t货车占161各断面实测到的地点车速经整理后，列表于下，见表313：,坡道1：各断面车速频率直方图见图312：,3平曲线对车速的影响,R50m,第三节 区间车速和平均车速调查,一、区间车速和行驶车速调查分析,(1)为了解道路交通现状或交通改善方案的效果而作的车速调查。只要在选定路段内测量车辆行驶于该路段的时间和
15、延误即可，无需同时调查影响因素。(2)用于研究路段交通改善方案而进行区间车速调查。这种调查需要考虑诸因素对车速的影响，因此第一步必须对路段的交通情况作定性分析，分析影响路段车速的主要因素，然后确定调查内容及方法，组织观测人员并编制经费预算。(3)为建立车速模型、进行理论研究而进行车速调查.这类调查一般希望选择典型地段，如欲建立流量与车速的关系模型，则选择车型较单一，其它干扰因素较少的路段，在同一时段调查流量与速度，以便找出规律。,二、调查方法,1汽车牌照号码登记法 原理：在调查路段的起终点设置观测点，观测人员记录通过观测点的车辆类型、牌照号码(后三位数字)、各辆车的到达时间。测完后，将两处的车
16、型及牌照号码进行对照，选出相同的牌照号码，计算通过起终点断面的时间差即为行程时间，路段距离除以行程时间，得到行程车速。调查人员及工具的配备：起终点断面各配两名观测员，一名观测车型、牌照号码及经过本断面的时间，另一名记录观测时只需配备秒表即可。,调查记录表格如下：,适用场合：路段上无主要交叉口，单向一车道或流量不很大的单向两车道公路，路段长度不宜越过500m，路段上的交通情况不太复杂牌照法的主要优点：取样速度快，室外工作时间短，能较准确地测得不同时段的平均行程车速及名种车辆类型的平均行程车速、通过断面的单向交通量及车头时距，有利于交通工程中的微观分析。牌照法的主要缺点：所测得的只是起终点间的行程
17、时间，无法知道车辆在行驶过程中的延误及交通阻滞情况，,2试验车跟车测速法,测速前的准备工作：用12000或比例更大的地形图。量测路段全长及各变化点之间的距离，如交叉口、道路断面宽度变化点、小半径弯道的起终点、陡坡的起终点、隧道口、桥梁起终点等，进行路段编号，然后至现场踏勘，按图上各点在实地做好标记，并补充地形图上遗漏的地物特征点。准备好测试车，测试车的性能应能跟踪道路上行驶的车辆；配备两名观测人员，并携带秒表及记录表格等。测试方法：测速时，测试车辆应紧跟车队行驶，一般不容许超车，除非道路上遇到特别慢的车辆，如大型重载货车、即将进入停客站的公共汽车、拖拉机等，此时可超越。车内测试人员必须熟记预先
18、在道路上做的各个标记，并注意观测沿途的交通情况。当车辆从起点出发时，打开秒表，每经过一次标记，立即读出经过标志的时刻。当试验车遇到阻塞或严重减速时，应记录减速次数或停车延误时间及原因。,注意事项：跟车测速次数一般要求往返68次，每次往返时间应尽量小于40 min。在道路条件好、交通顺畅的市郊道路，路线长度以不超过15km为宜；市区边缘道路，路线长度以小于10km为宜；市中心区道路，一般交通繁忙，车速低，并受到交叉口信号灯的管制，路线长度应小于5km。跟车测速法的主要优点是：方法简单，能测到全程及各路段的行程时间、行驶时间、延误时间、沿途交通状况及交通堵塞原因等；所需的观测入员少，劳动强度小；适
19、用于交通量大、交叉口多、路线上交通较复杂的道路。跟车测速法的主要缺点是：测量次数不可能多，相对于某一时段(如高峰小时)只能得到2次。至多3次，所测车速可以作为宏观控制，但难于用作微观分析；用于建立模型等此法尚感不足。当路段交通流量少时，车辆难于形成车流，往往发生测试车无车流可跟，测试中经常处于非跟踪状态，最后测得的车速常受到测试车性能及驾驶员习惯的影响，不能完全代表道路上车流的车速,3五轮仪测速法：,五轮仪是测过车速的专用仪器，与速度分析仪同时使用。测速时将五轮仪装置于试验车之后，成为试验车以外另加的一个轮子，故名五轮仪。当测试车行驶时，五轮仪的轮子亦与地面接触转动。在五轮仪的轮轴上设有光电装
20、置，其作用是将车轮转动速度转换成电信号，输入速度分析仪，此时记录仪能自动记下行驶距离、行驶时间、行程车速。例如测试车在路段起点时，观测仪打入信号，当车辆行驶到第一个标记时再打入信号，则速度分析仪就能记下从起点到第一个标记时两点间的距离、行程时间和平均行程车速。,4、光感测速仪,也是一种测量车速的专用仪器，这种仪器是由光电探测器和光谱屏幕两个主要部件所组成。测速时，将光感测速仪贴在试验车车箱外壳，光电探测器对准地面，随着车辆行驶，在光电屏幕上产生不同频率的电信号，频率的高低与车速成正比。如果再配置一台微型计算机且与之连机，则可以直接打印出速度曲线、行驶时间、行驶距离等。这种仪器的测速范围在320
21、0kmh之间。,5浮动车测速法,流量计算：行程时间计算 车流平均行程车速计算,主要优缺点：,优点；用较少的人力在较长路段上同时观测行程车速和流量；内业工作量小，适用于路线上无交叉口、道路两侧很少有车辆插入、车流均匀稳定的情况。国外使用这种方法已十分普遍，我国在公路和城市道路的段流量和车速调查中也常使用。缺点：测量精度较低，不宜用于城市中交叉口间距短或全线道路交通条件不一致的情况。,6、基于GPS得车速调查法：,（1）时间平均车速（2）区间平均车速,三、样本量确定,各种行程车速变动范围及各种精度要求时的样本量近似值 平均行程车速估计量的允许误差取值随观测目的而定交通运输规划及公路运输所需的观测，
22、允许误差取值范围在土5080 kmh间。交通管理、趋向分析和经济评价所需的观测，允许误差取值范围在3.5一65kmh间。工程“前后”对比观测，允许误差的取值范围在 20 50kmh间。,四、调查数据分析,1“前后”对比分析 u检验：不同条件的两次抽样都属大样本，即观测值不少于30个，u检验适用于用“牌照法”测速,t检验,显著水平的正常范围在0.01到0.1间，选用的005；自由度 如果“测试车”的方法测速，样本量一般均用6次或略大于6次，此时采用t检验。,某城市道路上交通流量大，车辆组成混杂，沿线有两处瓶颈，致使交通拥挤。现采用了拓宽瓶颈的工程措施，使全线交通有所改善。经用“实验车”实测拓宽工
23、程前后的行程车速列于表322，试判断该道路拓宽措施实施前、后的平均行程车速提高是否显著?,解：设拓宽前后的总体呈正态分布，且：计算拓宽前后样本的行程车速的平均值及标准离差：统计量,检验临界值,查表得：,2道路路线及路网的车速特征分析,整理出路线行程车速、停车延误、行驶车速的图表，如图314、表323。,道路行程车速的时间分布特征,速差比y值为正时，全天平均行程车速较时段的行程车速高，y为负时，全天平均行程车速较时段行程车速低。标准离差表示全天车速变动的波动程度,路线上车辆行驶延误分析,道路网上行程车速分布,道路网上车速综合分析,路线情况：全天平均行程车速、全天平均行驶车速、高峰小时行程车速、延
24、误率(延误总行程时间)、全线各路段平均车速及占路线总长度的比例，沿线交叉口数；交叉口情况：交叉口平均车速、交叉口平均受阻时间，交叉口分级车速所占比例。,车辆行驶等时线,车速、流量、道路条件综合分析图,路网车速分成四级：I级 30kmk H级 2530kmh HI级1525kmh VI级 I 5kmh 道路条件分为二类：一块板、二块板、三块板交叉口节点流星分为若干等级：高峰小时机动流量；1000辆h 5001000辆h高峰小时非机动车流星：l 50D0辆h 1000015000辆h,3交通流理论分析，包活车速与流量及其它因素分析。,(1)空间平均车速与地点平均车速之间的关系,(2)车速与流量之间的关系,常用的有:线形模型;折线模型;美国公路局模型中国常用回归分析法:,求车速和流量之间关系的步骤:,(3)车速与多种因素的关系,在测量车速的同时，同步测量若干因素，分析并建立数学模型 多元回归模型:,
