交通特性课件.pptx

1、 驾驶员是交通系统中最活跃的因素之一，是影驾驶员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。响交通安全与效率的关键要素。 驾驶员的交通特性主要通过视觉特性、反应特驾驶员的交通特性主要通过视觉特性、反应特性与选择特性等加以表现。性与选择特性等加以表现。q驾驶员的职责和要求驾驶员的职责和要求q驾驶员的反应和操纵特性驾驶员的反应和操纵特性q驾驶员的视觉特性驾驶员的视觉特性q驾驶员的心理和个性特性驾驶员的心理和个性特性q驾驶员的选择特性驾驶员的选择特性q驾驶疲劳驾驶疲劳1、视力：眼睛辨别物体大小的能力。分静视力，动视力。 速度影响；年龄影响；亮度影响。 驾驶员的视力和年龄限制。2、视

2、野：眼球注意一点所能看见的空间范围。分动视野与静视野。 车速影响；注视点影响； 颜色影响（绿色视野最小，红色较大，兰色更大，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、信号应设在此范围内。 3、色觉：驾驶员对不同颜色的辨认和感觉。 红色刺激性强，易见性高；黄色有最高的明亮度；绿色温柔、平静，有安全感（标志、信号设置的依据）。简单反应时间：面对一种刺激只需做出一种反应动作所需要的时间。复杂反应时间：面对两种或两种以上的刺激需判断不同的情况分别做出不同的反应动作需要的时间。反应时间的影响因素：l刺激物的个数RT=Klog2(n+1)RT:反应时间 n:刺激物的个数

3、 K：常数l刺激物的种类：触觉视觉听觉嗅觉l刺激物的背景l刺激时间的长短 t1 t2 t3 发现红灯 开始踩制动踏板 出现最大制动力 车辆停止t1:制动反应时间 t2：过渡时间 t3：持续制动时间T t1 t2 t3例：v=36km/h=10m/s若t10.57 s1=5.7m t10.79 s1=7.9m 交通出行 出发时间 交通方式 交通路径 目的地 n驾驶疲劳：指驾驶员在长时间操作中，由于种种驾驶疲劳：指驾驶员在长时间操作中，由于种种原因引起的生理机能和心理机能失调（即在生理原因引起的生理机能和心理机能失调（即在生理或心理上产生了疲劳），从而导致驾驶机能失调。或心理上产生了疲劳），从而导

4、致驾驶机能失调。n疲劳影响因素：睡眠、家庭情况、车内外环境、疲劳影响因素：睡眠、家庭情况、车内外环境、运行条件、驾驶员条件。运行条件、驾驶员条件。 n 疲劳后的表现：疲劳后的表现：生理方面生理方面反应迟钝、动作不反应迟钝、动作不准确，动作灵敏度低；准确，动作灵敏度低；心理方面心理方面注意力不集注意力不集中、思维迟缓、反应慢、情绪急噪等（任何疲劳中、思维迟缓、反应慢、情绪急噪等（任何疲劳皆同）皆同） n 疲劳驾驶的预防措施：疲劳驾驶的预防措施：p15q 乘客的交通需求心理：出于某种目的而出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。行，希望便捷、省时、省力、舒适、

5、安全等。 q 乘车反应：道路的条件（平整性、线形等）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。导致乘客的不同反应。 v 行人交通流特性：步行速度、步行速度与行人交通流特性：步行速度、步行速度与密度的基本关系。密度的基本关系。 v 行人交通特征及其基本影响因素：年龄、行人交通特征及其基本影响因素：年龄、性别、出行目的、文化素养、心境、街景、交性别、出行目的、文化素养、心境、街景、交通状况、生活区域等。通状况、生活区域等。 v 交通特征：行人速度交通特征：行人速度(1.01.3/s)、行人空、行人空间间(0

6、.92.5m2 /人人) 、行人注意力。、行人注意力。v步行距离：可接受距离（一般越短越好）步行距离：可接受距离（一般越短越好）影响公交中途站间隔距离的设置。影响公交中途站间隔距离的设置。v交通规划、设计、管理与运营者的作用：决定交通交通规划、设计、管理与运营者的作用：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。利用、运营的效率等。 v基本影响因素：基本影响因素： 基本专业知识与修养、价值观与能力；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与交通参与者共同构成“游戏游戏”系统系统 ； 运营者的利润追求与服

7、务水平的保障等。运营者的利润追求与服务水平的保障等。v特性：目标的不同导致交通行为的差异。特性：目标的不同导致交通行为的差异。n人是交通系统中的最活跃的因素；人是交通系统中的最活跃的因素； n人是交通需求之源；人是交通需求之源； n人是影响交通安全之关键；人是影响交通安全之关键； n人是改善交通系统之主；人是改善交通系统之主； n交通系统应以人为本。交通系统应以人为本。2.2.1 汽车的基本特性汽车的基本特性 2.2.2 智能汽车的性能智能汽车的性能 2.2.3 自行车流的交通特性自行车流的交通特性 n 设计车辆尺寸：设计车辆尺寸：与车辆的类别相关，车辆的与车辆的类别相关，车辆的长、宽、高及轴

8、距。（影响道路的几何设计与长、宽、高及轴距。（影响道路的几何设计与资源分配）资源分配）n 动力性能动力性能：最高车速、起动性能、加速性能、：最高车速、起动性能、加速性能、爬坡性能、排队车流物理特性。（影响道路的爬坡性能、排队车流物理特性。（影响道路的几何设计与通行能力）几何设计与通行能力）n 制动性能制动性能：制动距离、制动减速度、制动效：制动距离、制动减速度、制动效能的恒定性和制动方向稳定性。（影响汽车的能的恒定性和制动方向稳定性。（影响汽车的行驶安全）行驶安全）机动车、非机动车和行人的起动性能和加速性能的比较s(m)ta3a2a10机 动 车非 机 动 车行 人图 9 绿 初 交 通 流

9、的 运 行 状 态距离时间v潮汐性潮汐性v群体性群体性v离散性离散性v灵便性灵便性v赶超性赶超性v不易控制性不易控制性道路交通系统的设计应考虑机非分离解决方案：适用于自行车流量大的交叉口渠化岛方案解决方案：适用于自行车流量大的交叉口渠化岛方案2.3.1 道路的组成特性2.3.2 道路交叉口的交通特性2.3.3 路网密度2.3.4 道路网布局p 横断面组成：主要是行车道、路肩、分隔带、爬坡车道和变速车道、紧急停车带、错车道、慢车道、人行道，另外还有边沟、挡墙、盲沟等附属部分。p 道路的线形和视距：平面线形、视距、超高和加宽、纵面线形、平纵线形组合。p 路面：路面的构成（垫层、基层、表层）、路面的

10、强度、稳定性、平整度和粗糙度。p 交叉口的类型：平交（十字型交叉、T型交叉、Y型交叉、错位交叉、环形交叉）；立交（简单立交、互通式立交）。p 冲突点和交织点：冲突合流与分流如何减少冲突点的个数？p 路网密度的定义：区域的道路总长比该区域的总面积。p 路网密度的设置依据：道路网密度的大小应与一定的经济发展水平相当，与所在区域内的交通需求相适应，应使道路建设的经济性和服务水平，道路系统的社会效益、经济效益、环境效益得到兼顾和平衡。 p 城市道路网密度、间距的选取原则: 道路网密度、间距与不同等级道路的功能、要求相匹配； 道路网密度、间距与城市不同区域的性质、人口密度、就业密度相匹配。中国和发达国家

11、的高速公路发展比较（2002年）类别快速路主干路次干路支路合计规划指标（大城市）0.40.50.81.21.21.434重庆城区（2001年）0.57 1.10 1.00 1.984.65重庆城区的道路网指标单位：（km/km2）l道路网布局的意义：路网布局的好坏对整个运输系统的效率有很大影响，良好的路网布局可以大大提高运输系统的效率，增加路网的可达性，节约大量的投资，节省运输时间和运输费用达到良好的经济效益、社会效益与环境效益。l公路网布局形式：三角形、棋盘形、并列形、放射形、扇形、树叉形、条形等。l城市道路网布局形式：棋盘形(方格形)、带形、放射形、放射环形、混合形等。三角形三角形放射形放

12、射形并列形并列形树叉形树叉形环加放射状网络环加放射状网络棋盘状网络棋盘状网络带型带型2.4.1 交通流概述2.4.2 交通量 2.4.2.1 交通量的基础知识 2.4.2.2 交通量的时变性 2.4.2.3 交通量的空变性 2.4.2.4 交通量的构成特性 2.4.2.5 设计小时交通量2.4.3 车速 2.4.3.1 车速的相关定义 2.4.3.2 车速的统计分布特性2.4.4 交通密度 2.4.4.1 密度的相关定义 2.4.4.2 车辆间的关系特征2.4.5 交通流三参数的关系(重点)n1iin1Ql交通量：特定时刻（高峰、低峰）、单位时间内通过某地点或断面的交通实体数（人、车或物）。l

13、平均日交通量（辆/d）： l交通量的分类：按交通类型分，有机动车交通量、非机动车交通量和行人交通量。l 交通量的特性：交通量的时间分布特性；交通量的空间分布特性；交通量的构成特性。l交通量的构成：交通量中各种交通工具（机动车、非机动车、客车、货车；大、中、小客货车；公交车、出租车、摩托车等）所占的数量和比重。l高等级公路：大中小客车、大中小货车、集装箱车。l一般公路：混合交通，大中小货车、大中小货车，大小拖拉机、三轮车、摩托车、轻骑、助力车、自行车、板车、畜力车。l城市道路：混合交通。 城市混合交通欧洲高速公路50250200150100小时时位交通量（辆）2000400600800设计小时交

14、通量50250200150100小时时位比值K（）50101520K为第30位小时交通量与年平均日交通量之比，一般在1218之间。l第30位年最高小时交通量（30HV）：将一年中所有8760小时的小时交通量按由大到小的顺序排列时其第30位的小时交通量，又称为设计交通量。l道路在规划期内满足绝大多数小时车流能顺利通过，不造成严重阻塞，同时避免建成后车流量很低，造成投资浪费，第30位最高小时交通量是最合适的，阻塞的概率30/8760（24365）0.34。（美国）l统计方法：地点车速分布直方图；车速频率分布图；累计频率分布图。l高速公路或一般公路：运行车速一般呈正态分布；l城市道路或高速公路匝道处

15、：运行车速一般呈偏态分布，如皮尔逊分布。l累计频率分布图：中位车速、85位车速、15位车速。 2.4.5.1 交通流三参数基本关系交通流三参数：交通量Q、行车速度V、车流密度K从车流密度公式可以导出三参数的关系:VQtLtNLNKVKQ 交通流三参数基本关系：2.4.5.1 交通流三参数基本关系交通流三参数基本关系将三维空间曲线投影到二维空间流量（辆/h）o流量（辆/h）速度（km/h）密度（辆/km）QmKmVmQmKjVftg=Qm/Km=Vmoo不拥挤区拥挤区不拥挤区拥挤区五个基本特征变量：最大流量Qm临界速度Vm畅行车速Vf最佳密度Km阻塞密度Kj 2.4.5.2 2.4.5.2 速度

16、与密度的关系速度与密度的关系 格林希尔茨模型（速度密度线形模型）： )1(jKKfVV当K0时，VVf，车辆可以自由行驶；当KKj时，V0，车辆停滞；可以通过速度密度图说明流量的变化，即 VKQ 2.4.5.3 2.4.5.3 流量与密度的关系流量与密度的关系根据格林希尔茨模型公式和三参数基本关系式可导出： )1(jKKfKVQ当K由0逐渐增大到Km时，流量逐渐增大，属于不拥挤区；当KKm时，流量为最大；当K由Km逐渐增大到Kj，流量逐渐减小，属于拥挤区。 2.4.5.4 2.4.5.4 流量与速度的关系流量与速度的关系根据速度密度线形关系模型： 在拥挤区，随Q增大， V增大；在不拥挤区，随Q

17、增大， V降低。)(2fVVjVKQ)1(fVVjKK将上式代入三参数基本关系式： 2.4.5.5 2.4.5.5 小结小结Qm、Km、Vm是划分交通拥挤得重要特征值：q 当QQm，KKm，VVm，交通拥挤；q 当QQm，KKm，VVm，交通不拥挤；q 当 Q Qm ，？流量（辆/h）o流量（辆/h）速度（km/h）密度（辆/km）QmKmVmQmKjVftg=Qm/Km=Vmoo不拥挤区拥挤区不拥挤区拥挤区例1：在一条24km长的公路段起点断面上，在5min内测得60辆汽车，车流量是均匀连续的，车速V30km/h，试求交通量Q，车头时距ht，车头间距hs，密度K以及第一辆车通过该路段所需的时

18、间t。例2：设车流速度密度关系为V881.6K，如限制车流的实际流量不大于最大流量的0.8倍，求速度的最低值和密度的最高值？（假定车流的密度K最佳密度Km）。例3：在交通流模型中，假定速度V和密度K之间的关系式为V=a(1-bK)2， 试依据两个边界条件，确定系数a、b值，并导出速度与流量、速度与密度的关系式。例1：hh/72060/5605min06Q辆辆辆交通量辆5s/h辆7203600sQ3600sht车头时距辆42m/5*3.630h3.6Vh距车头ts间/km24421000h/1000s辆密度KhVL13030/t第一辆车通过时间例2：当Q= 0.8 Q m时，由88K-1.6K2

19、= 0.8 Q m得，K=15.2或39.8，取非拥挤区的K*=15.2(辆/km).在非拥挤区，速度得最低值对应于密度的最高值，因此V*=88-1.6 V*=63.68（km/h）。 流量（辆/h）QmQ=88K-1.6K2o0.8Qm27.5密度（辆/km）551210解 由题意可知：当K0时，VVf88km/h；当V0时，K=Kj=55辆/km。则Vm44 km/h，Km =27.5辆/km，QmKm Vm1210辆/h。由Q=VK和V881.6K，得Q88K-1.6K2，见上图。l解 由两个边界条件可知：当K0时，VVf，则a= Vf ；l当V0时，K=Kj,b=1/Kj。l所以速度与密度关系为：V=a(1-bK)2= Vf(1-K/Kj)2l由Q=VK，即K=Q/V和V= Vf(1-K/Kj)2即可求出速度与流量的关系。