交通工程学 17章 芒榭版.docx
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交通工程学17章芒榭版
第1章绪论
1城市道路交通组成:
驾驶员、行人、车辆、道路网络、交通环境
2城市道路交通的基本矛盾:
交通需求与基础设施供给间的矛盾。
解决途径:
增加供给,即进行道路交通建设,提高交通网络容量;减少需求,即交通需求管理,减少出行量。
3智能交通系统(ITS):
(IntelligentTransportSystem或者IntelligentTransportationSystem)是将先进的信息技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系,而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合的运输和管理系统。
第2章人和车辆交通特性
一、驾驶员的交通特性
1视觉给驾驶员提供80%的交通信息,听觉14%,驾驶员通过声音区分汽车构建故障
2驾驶员行车过程,就是感知、判断决策、操纵三个阶段的循环往复。
3视力有静视力,动视力,夜间视力之分。
车速提高33%,视认距降低36%。
4夜间视力受某些因素影响:
位于明亮地方的物体容易被看见,照度增加,视力增大。
5黄昏时间对驾驶员最不利。
原因:
a开灯无用:
开启前灯亦与周围亮度等质,故周边行人车辆发生意外不易发现。
b人的暗适应由明到暗比暗到明慢,远处光线亮近处光线暗,反复光线变化暗适应难以形成。
6驾驶员的视野与行车速度有密切关系,随着汽车行驶速度提高,注视点前移,视野变窄,周界感减少。
行车速度越高,驾驶员越注视远方,视野越窄,注意力随之引向景象中心而置两侧于不顾,形成隧洞视,与引起瞌睡的限制相类似。
7汽车行驶过程中,靠近路边景物相对驾驶员眼睛回转角速度若大于72°/s,景物在视网膜上就不能清晰成像,感到模糊不清,所以车速越高越看不清路边的景物。
因此交通标志设置要与驾驶员有一定距离。
8视野——两眼注视某一目标,注视点两侧可以看到的范围
二、行人的交通特性
1行人交通常用的基本参数为步频,步幅,步速。
三、车辆的交通特性
1最高车速——Vmax是指在无风条件下,在水平、良好的沥青或水泥路面上,汽车所能达到的最大行驶速度。
2行驶阻力——汽车在行驶过程中遇到的阻力有滚动摩阻,坡度阻力,空气阻力,惯性阻力。
3汽车的行驶条件——a驱动力必须大于各项阻力,T>∑R。
b驱动力不能大于轮胎与路面间的附着力。
4汽车的制动距离公式
v:
汽车开始制动时的速度km/h
Φ:
轮胎与路面的附着系数,
i:
道路纵坡度,%,上坡为正,下坡为负。
·
驾驶员从发现障碍物采取制动到生效,需要的时间因人而异,可取1.5~2.0s。
第3章交通量调查
一、交通量
1交通量——指在选定的时间段内,通过道路某一地点、某一断面或某一条车道交通体的数量。
一般不加说明是指机动车交通量,且指来往两个方向的车辆数。
2平均日交通量ADT——将观测期间内统计的交通量总和除以观测总天数,所得平均值即是。
3年平均日交通量AADT——一年内观测的交通量总和除以一年的总天数,所得平均值即是。
AADT=∑Qi/365
4高峰小时交通量——指一天内的高峰期间连续60min的最大交通量,单位为辆/h。
5高峰小时流量比——高峰小时交通量与全天交通量的比值,反应高峰小时流量的集中程度。
6高峰小时系数PHF——高峰小时交通量与高峰小时内某一时段推算的高峰小时流率比值。
7第30小时交通量——指一年内8760个小时交通量按从大到小次序排列,从大到小序号为30的那个小时的交通量。
意义:
第30小时交通量作为设计小时交通量具有统计意义。
保障大部分车辆可以顺利通过,达到99.67%,只有极少数时间堵车,使道路通行能力得到充分利用,交通经济合理。
8月变系数K月——年平均日交通量与月平均日交通量之比。
二、统计交通量的方法
1人工计数法——一个或几个调查人员,在指定的路段或交叉口引道进行调查,工具:
计时器(手表或秒表)、手动计数器(机械或电子)、记录用的记录板、纸笔。
优点:
适用于任何地点,任何情况的交通量调查,机动灵活,易于掌握,精度较高。
可以获得分车种分流向的交通量、交叉口转向处交通量,非机动车或行人交通量,车道使用等多方面资料。
缺点:
需要大量人力,劳动强度大,室外辛苦,较多费用,一般用于短期交通量调查。
是我国目前应用最广的交通量调查法。
2流动车法——观测车法,需要一辆测试车(要低调)。
1名驾驶员,观测记录人员3人,其中1人记录与观测车反向的会车数,1人记录与观测车同向行驶的超车数和被超车数,1人记录观测车往返行驶时间。
调查过程中,测试车一般需要沿着调查路线往返12~16次(即6~8个来回)
qE——路段待测定方向上的单位交通量,辆/h
Xw——与测试车反向(其行驶方向为W)行驶的会车数,辆
YE——测试车在待定方向行驶时,超越测试车的车辆数,辆
ZE——测试车在待定方向行驶时,被测试车超越的车辆数,辆
tE——测试车与待测定车流同方向行驶的行驶时间,min
tw——测试车与待测定车流方向反向行驶的行驶时间,min
3摄影法,对于交叉口交通状况的调查,往往可采用摄影法。
4自动计数法。
自动装置主要由车辆检测器和计数器两部分组成。
检测器主要类型:
气压式,电接触式,光电式,雷达式,磁场式,超声波式,红外线式,视频检测。
三、交通量调查
1公路交通量调查
a连续观测站——设置目的在于获取全年完整的交通量数据,摸清交通量变换规律,求交通量的各种变换系数,供其他仅有局部数据的观测站推算。
每天昼夜连续观测24h,来去车辆不分,合并计数,按小时记录11种车型的绝对数。
b间歇观测站——是连续的辅助。
每月1~3次,
c补充观测站
2城市道路交通量调查,在每个主干路建立连续观测站,在次要道路建立间隙观测站。
3平面交叉口交通量观测
目的:
得到有关交通需求,流向分布,交通组成等方面资料,以便对路口运行效能做出准确评价,提出管理措施或改建方案。
选取:
高峰期间,持续时间1h以上,调查时段多用15min。
方法:
分车种分流向,一般采用人工计数,以停车线作为观测断面。
对于典型的十字交叉路口,一般要24人。
第4章车速调查
一、车速
1地点车速(点车速)——车辆驶过道路某断面时的瞬时速度。
2行驶车速(技术速度)——车辆驶过某段路程的长度与行驶时间之比。
3区间车速(行程车速、综合车速、运送速度)——车辆驶过某段路程的长度与所用的总时间(包括停车损失的时间,但不包括客运车辆在起终点掉头的时间)之比。
2,3是评价道路行车通畅程度与估计行车延误的重要资料。
4设计车速(计算车速)——在道路、交通、气候条件良好情况下仅受道路设计特点控制时所能保持的最大安全车速,是设计道路线形元素最小尺寸依据。
5时间平均车速——车辆通过某断面时,观测时间内地点车速观测值的算术平均值。
km/h
6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全部车辆的车速分布的平均值。
当观测长度一定,其数值为地点车速观测值的调和平均值。
n——行驶该行程L的次数
L——行程长度,km
ti——第i次行程的行驶时间,h
756两点的数学关系
——时间平均车速观测值的方差,km/h
——区间平均车速观测值的方差,km/h
8车速频率分布——是指在同一地点观测到的以某一确定速度行驶的车辆数n,与总的观测车辆数N的比值。
是速度频率变化的情况。
特征地点车速
9中位车速——在该车速以下行驶的车辆数等于在该车速以上行驶的车辆数时的车速。
也称50%车位数。
1085%位车速——指累计频率为85%时相应的横坐标值,即在观测到的车辆总数中,有85%的车辆的地点车速小于这个值。
85%位车速用于确定观测路段的最大限制车速。
1115%位车速——累计频率在15%以下。
用于确定观测路段的最小限制车速,在高速公路上尤为重要。
二、影响车速变换的因素
1驾驶员的影响,车型的影响,环境的影响
2道路的影响:
道路类型、平面线形、纵断面线形、车道数及车道位置、视距、侧向净空、路面条件
3交通条件的影响
交通密度:
交通密度越大,车速越低(超车困难)
交通组成:
快慢车分离比快慢车混合行驶车速高,公路上的慢速车越多,汽车速度越低。
交通管理:
道路渠化能使车速有比较明显的提高,因为车辆各行其道,减少了互相干扰。
三、地点车速调查
1地点车速调查的目的:
a掌握某地点车速分布规律以及速度变化趋势。
b作为改善道路的依据。
c用于交通事故分析。
d判断交通改善措施的成效。
e确定道路限制车速。
f设置交通标志的依据。
2观测地点的选择:
应以取得实际正常的车速为目标。
3调查时间:
应选择非高峰时段。
4调查方法:
a人工测量法。
b道路检测器法。
c雷达仪法。
d光电管法。
e摄影测量法
四、行驶车速及区间车速调查
1行驶车速及区间车速调查目的:
a掌握道路交通现状。
b作为衡量道路上车辆运营经济性的重要参数。
c用作分流和改建的依据。
d评价道路改建及交通管理措施的效果。
2测量行驶时间和行程时间的方法a牌照法。
b流动车法。
c跟车法
第5章交通密度
一、交通密度
1交通密度——单位长度车道上,某一瞬时所存在的车辆数。
一般用辆/(km·车道)表示。
2空间占用率——在单位长度车道上,汽车投影长度占车道长度的百分比
Rs——空间占用率,%
L——观测路段总长度,m
li——第i辆车的长度,m
n——观测路段内的车辆数,辆
用以表示某一时刻车辆占用路段的比例,反应观测路段上的交通负荷程度。
3时间占用率——在道路的观测断面上,车辆通过时间累计值与测定时间的比值。
Rt——时间占用率,%
T——测定时间长
ti——第i辆通过断面所占时间,s
n——测定时间通过断面数,辆
车头间距——同一车道上连续行驶的两辆车,前后两车车头与车头的距离。
平均车头间距——观测路段所有车头间距的平均值。
K——交通密度,辆(km·车道)
——平均车头间距,m。
平均车头间距间接反映道路的交通运行情况。
车头时距——指的是在同一车道上行驶的车辆队列中,两连续车辆车头端部通过某一断面的时间间隔。
车头间距使用平均车头时距来描述的:
平均车头间距=平均车头时距*平均车速
一般为了安全,最短车头时距取2s左右的行程。
即:
极限车头间距=最短车头时距*速度。
二、交通密度调查
1交通密度调查选用路段应长于800m,时段延续5min以上。
2调查方法:
a出入量法。
b摄影法。
3出入量法——是一种测定无出入口路段上两断面之间现有车辆数,计算该路段交通密度的方法。
基本原理:
E(t)=E(t0)+[QA(t)-QB(t)]
初始车辆数的求法:
E(t0)=q+a-b
q——从t0到t1时段内通过B端的车辆数
a——试验车超过其他车的辆数
b——其他车超越试验车的辆数
4摄影法——对观测路段连续拍照,然后在所拍照片上直接数车辆数,选择晴朗天气进行。
a地面高处摄影法:
通常用16mm的动态摄影机置于观测路段附近,能覆盖整个观测路段(50-100m),每隔1秒一个画面,几个摄影机同时观测。
b航空摄影法:
用飞机从1000-1500m空中停留30min向下拍摄
三、交通密度资料的应用
a是研究交通流理论和制定交通控制措施的重要基础数据。
b是划分服务水平的依据,是反映道路上车辆拥挤程度最直观的指标。
c反映了道路交通堵塞状况。
d有利于道路通行能力的研究。
第6章延误
一、延误
1延误——实际旅行时间与驾驶员期望的旅行时间之差,以秒或分计。
造成延误的原因是由于交通干扰以及交通管理与控制措施。
2延误分类
固定延误(交通控制、标志、管理引起)
行程延误(实际与计算时间只差)
停车延误(停车时间,某种原因引起的静止状态所产生)
排队延误(排队时间与不拥挤条件以平均车速通过排队路段的时间差)
引道延误(交叉口引道上实际消耗时间与顺畅时通过的时间差)
控制延误(控制设施引起,对信号交叉口是实际和畅行之差)
3行车延误的影响因素
a驾驶员和行人的影响。
b车辆(车型混杂的车流,大型车越多延误越大)。
c道路条件。
d交通条件(大型车中型车,转向车比例)。
e交通负荷(载荷系数——实际交通量与通行能力比值。
正比)。
f交通管理与控制。
二、行车延误调查
方法:
a跟车法(15km以上,天气良好,考虑高峰);
b输入-输出法(只适合瓶颈路段,长度越短,统计间隔越短,精度越高)。
三、交叉口延误调查
方法:
车牌照法;点样本法。
第7章交通量、速度和密度之间的关系
一、三参数关系
在长度为L的路段上有连续行驶的N辆车,其速度为v。
L路段上的车流密度
N号车通过L路段所用时间
N号车通过断面(出口)的交通量
整理得
Q——交通量,辆/h
v——区间平均速度,km/h
K——密度,辆/km
二、速度-密度关系
1直线关系模型
vf——自由流速度
Kj——阻塞密度(密度达到最大值)
推算交通量:
横纵坐标的乘积。
在车流密度适中的情况下可以用该模型。
2对数关系模型
当车流密度大时用
Vm——最大交通量的速度
3指数模型
当车流密度小时
Km——临界密度(交通量最大的密度)
三、交通量-密度关系
1公式
(二次函数关系)
2特征描述
a当交通密度为零时,流量为零,故曲线通过坐标原点。
b随交通密度增加,流量增大,直至达到道路的通行能力,即曲线C点的交通量达到最大值,对应的交通密度为最佳密度Km;
从C点起.交通密度增加,速度下降,交通量减少,直到阻塞密度Kj,速度等于零,流量等于零;
c由坐标原点向曲线上任一点画矢径。
这些矢径的斜率表示区段平均速度:
通过A点的矢径与曲线相切,其斜率为畅行速度Vt.
对于密度比Km小的点,表示不拥挤情况,而密度比Km大的点,表示拥挤情况。
最佳密度:
K=Kj/2
最大流量:
Q=VfKj/4
最大速度:
V=Vf/2
四、交通量-速度的关系
1公式:
以速度-密度直线模型为基础
得到
2特征描述
a当车流密度和车流量均为较小值时,车速可达到最大值,即Vf,最高点A。
当车流密度增大,交通量也随之增大时,车速逐渐减小,直至达到临界速度Vm,这是交通量最大,为C点。
b当车流密度继续增大,交通量反而减小,车速也减小,直至达到最大密度Kj时形成阻塞,这是车流停驶,交通量与速度均为零,因此速度-交通量曲线通过坐标原点。
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