第三章交通流特性ppt课件.ppt

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1、第三章交通流特性交通流可分为两种情况运载工具通过交通网的节点，或在线路或通道上通行的运载工具数接近或超出其通行能力时，交通流受到阻滞，运载工具的运行出现排队和等待，交通流处于非稳态流状态。其特性可用排队长度和等待（延误）时间来表征。运载工具在交通运输网内运行时，可类比于气体或液体分子在介质内的流动，称作交通流。在交通运输网的线路或通道上行驶，运载工具依次鱼贯而行，较少受到外界因素的干扰，交通流处于稳态流动状态。通常可用交通流三要素表征：速度、交通量和交通密度本章首先介绍交通流的三个基本要素，分析其相互关系。然后，介绍利用时间-空

2、间图分析和估算交通运输工程设施通过能力的基本方法。再次，介绍应用排队论分析和估算排队长度和延误时间的基本方法。最后，讨论如何考虑交通运输设施应具有的合理服务水平。第一节交通流要素一、速度速度——单位距离内行程时间的倒数，是车辆运行效率的简单度量指标。影响速度的因素：车辆本身的性能、驾驶员的行为、环境条件、交通密度、交通流速率。表征稳态交通流特性的三个基本要素：速度、交通量和交通密度。瞬时速度：车辆在行驶过程中某一瞬间（通常为几秒钟）的速度。行驶速度：车辆不受耽搁地连续行驶，驶经某一段路程所用去的时间称为行驶时间，路程与行驶时间之

3、比。巡航速度：飞机以匀速飞行（或称定常飞行）的速度。技术速度：当行驶时间包括起动和制动时的加速和减速时间，行程与该行驶时间之比。平均运行速度：路程与总行程时间之比，总行程时间包括行驶时间、起终点或途中的加速和减速时间、行驶途中的耽搁时间。平均速度标准差式中：υi——第i级车辆速度；ni——第i级速度中的车辆数；m——速度级的数目。通常对速度的分布可以采用正态分布的假设。分布的中心以均值表示，而个别车辆速度的离散性用标准差表示二、交通量时间-空间图：各个车辆在不同时刻的行驶轨迹。车头时距h：图中，同一地点相继车辆经过的时间间隔。交

4、通量q——单位时段内通过线路或通道上某断面的车辆数，可用下式表示：式中：T——时段（小时，天，……）；n——车辆数。平均车头时距ha进而得到即，交通量为平均车头时距的倒数。交通量是衡量交通运输设施产量的一项指标，是对交通运输设施的需求同交通流相互作用的结果。三、交通密度平均车头间距sa式中：S——车头间距（某瞬间相继车辆的空间间距）；L——路段长度。交通密度（或称交通集度）k——某瞬间单位线路长度L上的车辆数n。进而可得，即交通密度为平均车头间距的倒数。四、交通量-速度-交通密度（q-va-k）的关系如果在交通流中各车辆的行驶

5、速度相同，也即则在T时段或L长度内通过的车辆数n为：所以也即，交通量为交通密度同速度的乘积。将车辆按速度分组，对于每组速度的车辆则总的交通量为式中：m——速度分组数；vas——平均车速，即各组车速vi乘以该组车辆的密度占总密度的比例（权数）。由此上式即为表征交通流特性的基本关系式。①平均速度-交通密度（Va-k）关系图对于大多数运输方式来说，平均速度Va随交通密度k增加而下降。也即，平均速度可表示为交通密度的递降函数。其边界条件为：式中：vf——交通密度为零时的速度，称作自由流速度；kj——交通堵塞时的交通密度。各种交通运输方式

6、的关系式，可通过观测确定。对于道路交通，可用线性函数表示为：②交通量-交通密度（q-k）关系图上述函数式代入基本关系式后，可得到k＝0和k＝kj时，q＝0；当k在0和kj之间时，q为正值。因此，q必有一最大值：当k＝km时，q＝qm，此最大交通量称为通行能力（或者称作通过能力或容量）。曲线上任一点（k，q）与原点的连线，即为该点的平均速度va。所以，此图可把q、k和va三者相关联，可称作交通流特性基本关系图。③平均速度-交通量（Va–q）关系图除了最大交通量qm以外，相应于每一个交通量，可以有两种速度。速度2——低于Vm，此种交

7、通流称为强迫流速度1——高于最大交通量qm处的平均速度Vm，处于这种状态的交通流称作自由流。对于定时行驶的交通运输方式（车辆的速度由调度人员控制），则可能出现上下两部分曲线上任意一点的情况。对于不定时行驶的交通运输方式（车速由车辆自控），Va-q关系曲线只有上半部有实际意义。一、定义通行能力——在一定速度要求下的最大交通量。它是一定时段内通过线路某断面的最大车辆数，反映了交通运输设施的“生产能力”，所以又称作通过能力或容量。第二节通行能力分析分析和估算设施的通行能力的主要用途为：(1)评价现有设施满足交通运输需求的程度，以判别是

8、否需要进行改善，并评价各项改善措施的改善效果；(2)设计有关交通运输设施时，确定满足预期交通需求和服务水平要求所需的设施规模或尺寸。交通量与通行能力的区别：前者是交通运输设施上实际发生的交通状况，后者则是该交通运输设施潜在的最大可能的能力。二、分析方法对于道路的