交通工程学复习.docx
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交通工程学复习
交通工程学的定义:
是以人(驾驶员、行人和乘客)为主体、以交通流为中心、以道路为基础,将此三方面内容统一在交通系统中进行研究,综合处理道路交通中人、车、路、环境四者之
间的时间和空间关系的学科。
(交通工程学研究目的:
探讨如何安全、迅速舒适经济的完成
交通运输任务。
5E:
工程(engineering)、执法(enforcement)、教育(education)、环境(environment)、能源(energy)
交通工程学的主要研究内容:
交通特性(人、车辆、道路、交通流)、交通调查、交通流理
论、道路的通行能力和服务水平、交通规划、交通事故与安全、交通管理与控制、停车场及服务设施、公共交通、交通系统的可持续发展规划、交通工程的新理论,新方法和新技术。
驾驶员的交通特性主要研究驾驶员的任务、驾驶员的信息处理过程、视觉特性、反应特性、疲劳与饮酒、注意、动态判断、驾驶员的差异、外界因素对驾驶员影响、驾驶员应具备的职业特点暗适应:
由明亮处进入暗处,眼睛习惯、视力恢复,称为暗适应明适应:
由暗处到明亮处,眼睛习惯、视力恢复,称为明适应暗适应,时间较长,通常要3—6min才能基本适应,约30-40min才能完全适应。
而明适应则可在1min内达到完全适应
汽车动力性能指标:
汽车的最高行驶车速、加速能力、爬坡能力
汽车的制动性能包括:
制动效能(即制动距离或者制动减速运动卜制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性
汽车制动性能对交通安全影响:
重大交通事故通常与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑及前轮转向能力有关;发生人身伤亡的交通事故中,在潮湿的路面上,约有1/3与侧滑有关;
在冰雪道路上70%-80%与侧滑有关。
制动距离是指从踏着制动踏板开始到汽车停住(u=0)为止车辆所驶过的距离,它不包括驾
驶员的知觉--反应距离。
技术等级分为高速公路、一二三四级公路和等外公路;行政等级分为国道、省道、县道、乡道和专用道路;城市道路分为快速路、主干路、次干路、支路
交通量:
又叫流量,是指单位时间内,通过道路(或道路某一条车道)指定地点或断面的车辆数
1h的交
流率:
是指在不足1h的时间段内(通常是15min),通过道路(或道路某一条车道)指定地点或断面的车辆数经过等效转换得到的单位小时车辆数交通量和流率的差异:
交通量是通过实际观测或预测得到的值,流率则是通过不足通量的等效转换后得到的等效值高峰小时交通量:
一天中,在交通量呈现高峰的那个小时,称为高峰小时,高峰小时内的交
通量称为高峰小时交通量。
高峰小时交通量占全天交通量之比称为高峰小时流量比(%表示)
第30位最高小时交通量(30HV):
将一年中测得的8760个小时交通量的观测值依大小按
序排列,排在第30位的那个小时交通量。
常作为设计小时交通量高峰小时系数(PHF):
是指高峰小时内的交通量与这小时最大流率的比值
PHF=」、时交通量/该小时的交通流率
高峰小时系数反应的问题:
PHF反映了交通流量变化的特征。
一般来说,PHF值在0.70-0.98
之间,PHF值越接近1.说明流量变化平缓;较低的PHF意味着流量变化大,峰值越明显。
P54-57交通量在时间上的变化:
1.
12个
交通量的季节、月变化:
一年内各月交通量的变化称为月变化,以一年为周期,统计月的交通量,每个月的交通量均不相同。
M(月变系数或月不均匀系数)=AADT/MADT^平均日交通量/月平均日交通量*100%
2.
也称为日变化。
日变化
交通量的周变化:
交通量的周变化是指一周内各天的交通量变化,以周变系数D表示。
D=AADT/ADT^均日交通量/全年某周内各天的平均日交通量
3.交通量的小时变化:
一天24h中,每个小时的交通量亦在不断地变化。
4.
/双向交通量*100%
(不包括停车时间)及其区间距离求得的车速。
(用于也可用于计算道路使用者的成本效益分析)
实际道路状况和交通条件下所能
交通量在1h之内的变化交通量在空间上的变化:
交通量在空间上也是变化的,主要表现在方向分布和车道分布上。
方向分布系数Kd=主要行车方向交通量点速度:
车辆通过特定地点时的瞬时车速行驶车速:
是从行驶某一区间所需时间评价该路段的线形顺适性和通行能力分析,
运行车速:
是指中等技术水平的驾驶员在良好的气候条件、保持的安全车速。
(用于评价道路通行能力和车辆运行状况)行程时间:
指车辆驶过道路某一路段所需的总时间,包括行驶时间和延误时间。
行程速度:
行程车速又称区间车速或综合行程速度,是路段长度与通过该路段的行程时间之
比。
(用以评价道路的通畅程度,估计行车延误情况。
要提高运输效率归根结底是要提高车辆的行程车速。
临界车速:
是指道路达到理论通行能力时的车速,对于选择道路等级具有重要作用。
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)
时间平均车速:
在特定的时间区间内,通过道路某一地点的所有车辆点速度的算术平均值区间平均车速:
指某路段的长度与通过该路段所有车辆的平均行程时间之比中位车速:
也称50%位车速,是指在该路段上在该速度以下行驶的车辆数与在该速度以上行驶的车辆数相等。
85%位车速:
表示所观测的车辆中,有85%的车辆具有这种速度值或在这个速度之下,只有15%的车辆行驶速度高于此值。
常以此速度作为某些路段的最高限制车速
:
指在某一瞬间,单位长度道路上存在的车辆数目:
K=N/L(辆/km)
hd(m/veh):
指在同向行驶的一列车队中,前后相邻两辆车车头之间的距离(或路段中所有车头间距的平均值称为平均车头间距(hs)
ht(s/veh):
在同向行驶的一列车队中,相邻两辆车驶过同一个断面的时间差
P63-64认真看
15%位车速:
表示所观测的车辆中,有15%的车辆行驶在该速度及在此速度以下。
在高速公路和快速道路上为了行车安全,减少阻塞排队现象,要规定最低限制车速。
交通流密度车头间距:
间隔)。
车头时距:
交通流宏观三参数--流量、速度、密度之间的关系:
结合书
2、交通流三参数之间的关系
Qm是Q-V曲线上的峰值。
Vm,即流量达到极大时的速度。
Km(临界密度),即流量达到极大时的密度。
Kj,车流密集到所有车辆无法移动(V=0)时的密度。
Vf,车流密度趋于零,车辆可以畅行无阻时的平均速
Q>Qm,K>Km,v 综上所述: 有格林希尔治的假设所得到的各种模型可以看出: 当交通拥挤;当QWQm,K 掌握可以交通量、速度、密度各自的变化规律,通过这种变化规律为未来的交通需求提供相应的道路工程设施及交通管理控制手段。 速度调查的目的: (1)搜集交通量资料; (2)了解交通量在时间、空间上的变化和分布规律;(3)为交通规划、道路建设、交通控制与管理、工程经济分析等提供必要的依据离散型分布(也称计数分布): 在一定时间间隔内到达的车辆数,或在一定的路段上分布的车辆数,是所谓的随机变量,描述这类随机变量的统计规律用的是离散型分布 连续型分布(时间间隔分布、速度分布): 在一定固定时间的长度内事件发生(如人、车到达某场所)的间隔时间的统计分布排队: 单指等待服务的车辆,不包括正在被服务的车辆排队系统: 既包括等待服务的车辆也包括正在被服务的车辆跟驰理论只研究非自由行驶状态下车队的特性。 非自由行使的状态下车队有三个特性: 制约性、延迟性、传递性 路通行能力: (1)定义: 在一定的道路条件、交通条件、控制条件、环境条件下、道路断面在一定的时间内能够通过的最大车辆数。 车道、路肩、中央带等的宽度, 不同车道中的交通量分布、上下行 (2)影响因素: 道路条件是指公路的几何特征(车道数、侧向净宽,设计速度及平、纵线形和视距等)。 交通条件是指交通特征(交通流中的交通组成、交通量、方向的交通量分布)。 控制条件是指交通控制设施的形式及特定设计和交通规则。 环境条件指横向干扰程度以及交通秩序。 (3)分类: 公路的某组成部分一条车道或一通 基本通行能力: 在理想的道路、交通、控制和环境条件下, 车行道的均匀段或一横断面上,不论服务水平如何,1h所能通过标准车辆的最大辆数 常以高速公路上观测到的最大交通量为基准(理想、理论通行能力) 在所选用的 7是道 亦即道路 可能通行能力: 在实际或预测的道路、交通、控制及环境条件下,一已知公路的某组成部分一条车道或一车行道对上述诸条件具有代表性的均匀段或一横断面上,不论服务水平如何,1h所能通过的车辆的最大辆数7是现实条件道路上的最大交通量(实际通行能力)设计(或实用)通行能力: 在预测的道路、交通、控制及环境条件下,一设计中的公路的某组成部分一条车道或一行车道对上述诸条件具有代表性的均匀段或一横断面上,设计服务水平下,1h所能通过的车辆(在混合交通公路上为标准汽车)的最大数量路规划、设计的依据(实用通行能力)服务水平: 描述交通流内的运行条件以及影响驾驶员和乘客感受的一种质量标准。 在某种交通条件下所提供的运行服务的质量水平服务水平的划分指标: 行车速度和运行时间、车辆行驶时的自由程度(通畅性卜交通受阻 或受干扰的程度,以及行车延误和每公里停车次数等、行车的安全性(事故率和经济损失等);、 行车的舒适性和乘客满意的程度、最大密度,每车道每公里范围内车辆的最大密度、经济性 (行驶费用) 高速、一级公路以车流密度作为主要指标;二、三级公路以延误率和平均运行速度作为主要 指标;交叉口则用车辆延误来描述其服务水平 交通型号控制的分类: 1)按控制范围分: 单点交叉口交通信号控制(点控);主干路交通信号协调控制(线控);区域交通信号系统控制(面控) 2)按控制方法分: 定时控制(单点定周期控制、多段定周期控制)、感应控制(半感应控制、全感应控制)信号相位: 交叉口各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合称为一个信号相位信号周期c是指红、绿、黄信号显示一个循环所用的时间,单位为秒相位差分为相对性位差和绝对相位差。 相对相位差指在各交叉口的周期时间均相同的联动信号系统中,相邻两交叉口同相位绿灯起始时间之差,用秒表示;绝对相位差,在联动信号系 统中选定一个标准路口,规定该路口的相位差为零,其他路口相对于标准路口的相位差 (1)起讫点调查: 又称0D调查,就是在某一出行起点或吸引点交通单元(杏仁、车辆、 货物)的流量流向以及通过路线的调查。 目的: 是为了弄清所研究区域内人和货的交通特性, 车辆出行、居民出行,简 主要包括居民出行调查,流动人口出行调查,机动车出行调查等出行: 指汽车、行人或货物从出发地向目的地的移动。 分别称为称出行境内出行(境内交通): 起讫点均在调查区域内的出行过境出行(过境交通): 起讫点均在调查区域外的出行境间出行: 起讫点只有一个端点在调查区域内的出行 {居民出行一般分家庭出行(HB)和非家庭出行(NHB),前者又分工作出行和非工作出行。 家庭出行是指产生于家庭这一端的出行,而非家庭出行则是指出行端点都不在家庭的出行} 出行生成量: 指家庭出行(HB)中全部家庭端点(起点)的出行量和非家庭出行(NHB)中 起点一端的出行量的总和。 出行吸引率: 指家庭出行(HB)中全部家庭端点(终点)出行量和非家庭出行中终点一端出行量的总和。 生成率(吸引率): 又0D调查统计得出的与土地利用有关的单位出行量。 交通规划预测通常分四个阶段进行: 交通发生预测、交通分布预测、交通方式划分预测、 交通分配预测 (1)交通发生预测: 建立分区产生的交通量与分区土地利用、社会经济特征等变量之间的定量关系,推算规划年分区所产生的交通量。 预测方法: 回归分析法(P139)、聚类分析法。 (2)交通分布预测: 根据现状0D分布量及各区经济增长、土地开发而形成的交通量增长,来推算未来各区之间的交通分布。 预测方法: 增长率法、重力模型法重力模型法: 从现在的0D表选出一个重力模型,用这个重力模型来推算将来的0D表。 重力模型的特点: ①直观上容易理解;②能考虑路网的变化;③特定区的现有0D交 通量为零时,也能预测;④没有人的出行行为;⑤内内交通量无法求出;⑥操作方便。 (3)交通方式划分预测: 把总的交通量分配给各种交通方式。 建立交通方式划分模型的依据是观测到的交通方式划分、居民出行特征和各种交通方式的运营特性。 预测方法: 转移曲线法、函数模型法 (4)交通分配预测: 把前面预测的各区之间不同交通方式的交通量分配到具体的道路上。 需要考虑如下因素: (1)交通方式 (2)行程时间(3)路段上的速度和流量之间的变化关系。 原理: 用户平衡、系统最优预测方法: <1>全有全无分配法: 它是将0D交通需求沿最短径路一次分配到路网上去的方法,也被称为交通需求分配。 顾名思义,全有指将0D交通需求一次性地全部分配到最短径路上。 全无 指对最短径路以外的径路不分配交通需求量。 <2>多路径概率分配法: 根据实际路线费用分布函数提出某条道路的运行费用,并假定出行者 不知道所使用路线的实际费用。 因此给出一个偏差值,调整出行者对这种道路运行费用判断 的不精确性,尽可能将所有的出行均匀地分配到路网上为止 与交通负荷之间的关系,即考虑了交叉口、路段的通行能力限制,比较符合 1)容量限制一一增量加载分配;2)容量限制一一迭代平衡分配 : 广义: 交通运输基础设施建设发展规划、交通运输组织管理规划、生产经 <3>容量限制分配法: 容量限制分配是一种动态的交通分配方法,它考虑了路权(两交叉口间的出行时间)实际情况。 容量限制分配有: 交通规划的定义 营规划等。 狭义: 是经过交通现状的调查,预测未来在人口增长、社会经济发展和土地利用 条件下对交通的需求,制定出相应的交通网络形式,并对拟定的方案进行评价,对选用的方案编制实施建议、进步安排和经费预算的工作过程。 构成交通事故的六要素: (1)车辆: 包括机动车和非机动车 (2)在公用道路上: 公路、城市道路和虽在单位管辖范围但允许社会机动车通行的地方,包括广场、公共停车场等用于公众通行的场所。 指形态发生时的位置 (3)在运动中: 至少有一方的车辆在行驶过程中 (4)发生事态: 碰撞、碾压等 (5)造成事故的原因是人为的: 发生的形态是由于违章 ⑹有后果: 指人、畜的伤亡或车物的损害 具有三个特性,即: 形态性、客观性、公开性 P209-216看 在交通事故原因分析中要考虑哪些因素? 这些因素的具体表现? 书 逗留时间: 一个顾客在系统中停留的时间。 阻塞密度为110辆/km,速度一一密度关系为线性关系。 已知某公路的畅行速度为80km/h, 问: 该路段上期望得到的最大流量是多少? 此时所对应的车速是多少? 路段公路流”屮g自皿心需 当车流量K=10o/2时,cnsri r^=80x(l-1鳥『)=40kiiih 6下表给出了六辆车通过公路上4KM的路段所需的时间。 计算时间平均车速和 g间平均车速,说明为什么区间平均车速想低于时间平均车速? 车辆编号 1 2 3 4 5 6 行程时间/min 2.6 2.4 Z4 2.2 Z1 務 (1)时间平均车速: vi=95J0769kiii/liV2=\-3=lOOkmZbvi=S5.71-129km/hV5=109.09091an/li V6-1142857km/li vf=yvf=10023JIkiivli) * 区间平均车速: rj=—Lj-=99J1034(kin/h) -y- 璋结vj (2)时间平均车速与区间平均车速之闾的关系也可以通过回归分析得到. VJ--k8S96OHr02619vr 同时当速度提高,两者之间的差异就变 从上式可以看出区间平均车速总低于时间平均车速,小,即区间平均车速接近时间平均车速。 X_m 基本公式: p(x)=me (X=0,1,2,・) 离散型分布泊松分布: X! 式中: P(X)—在计数周期t内到达X辆车的概率 m—在观测周期t内的平均到达车辆数,又称为泊松分布的分布参数,m=》宀tA—单位时间内的平均到达率, t—每个计数周期的持续时间, e—自然对数底,取2.71828 例题: 有60辆车随机分布在5km长的道路上,对其中任意500m长的一段,试求: 1.有4辆车的概率;2.有大于4辆车的概率。 解: Q辆车独立而随机的分布在一条道路上,若将这条道路均分为Z段,则一段中包括的平 均车数m为: m=Q/Z 依题知: Q=60,Z=5000/500=10 =1-0.0025-0.0150-0.0450-0.0900-0.1350 =0.7125 单通道排队服务系统(M/M/1系统): 由于排队等待接受服务的通道只有单独一条,也叫单通道 服务系统。 设平均到达率为入,则两次到达的平均间隔时间(时距)为1/入;设排队从单通 道接受服务后出来的系统平均服务率(输出率)为卩,则平均服务时间为1/卩;比率pUP 称为服务强度或交通强度。 当P<1(即入<卩),且时间充分,每个状态都会以非0的概率 反复出现;当P》1(即入>),任何状态都是不稳定的,且排队会越来越长。 要保持稳 定状态,确保单通道排队消散的条件是P<1。 在系统中没有顾客的概率为(即没有接受服务,也没有排队): P0二1-P在系统中有n个顾客的概率为(包括接受服务的顾客与排队的顾客之和): Pn=Pn(1-P) 在系统中的平均顾客数为(平均接受服务的顾客与排队的顾客之和): (耳1)(辆) -Pa n= 1-P— 系统中顾客数的方差: 当P》0.8以后,平均排队长度迅速增加,排队系统变得不稳定,造成系统的服务能力迅速 22 下降。 cr2=P/(1-P)2(PH1) (h/辆或S/辆) d 卩一AA 排队中的平均等待时间: 排队时平均需要等待的时间,统平均消耗时间与平均服务时间之差。 不包括接受服务的时间, 等于排队系 Sd-1 4出卩-jJ (h辆或S辆) 排队系统中平均消耗时间: 是指排队中消耗时间与接受服务所用时间之和。 平均排队长度: 指排队顾客(车辆)的平均排队长度,不包括接受服务的顾客(车辆) q=—=Pn=n-P(卩判(辆) 1—P 例题: 有一停车场,到达车辆是60辆/h,服从泊松分布,停车场的服务能力是100辆/h, 服从负指数分布,其单一的出入道可存6辆车,试问该数量是否合适? 解: 这是一个M/M/1排队系统 兀=60两h1辆0h/ P=/J^=60/1000.系统稳定 因出入道存车辆为6辆,如果超过6辆的概率很小(通常取小于5%),则认为合适,反之则不合适。 p(0)=1——.6=0.4 P (1)=dP(1—cP)=0.69.4=0.24 P(6)=0.66X0.4=0.03 6 p(xA6)=1—瓦p(n)=0.33 0 计算结果表明,排队车辆超过6辆车的概率很小,故可认为该出入道的存车量是合适的。 书P152例题认真看 P81-82
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