交通特性.ppt

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1、第二章 交通特性,2-1人车路基本特性 2-2交通量特性 2-3行车速度特性 2-4交通密度特性,交通特性分析,交通特性分析是交通工程的一个基本部分,是进行合理的、科学的交通规划、设计、运营、管理的前提和基础。 人 车 路,交通中的人包括：驾驶员、行人、乘客。,人是交通系统的最主要部分，驾驶员是人中最重要的。在道路交通要素中，驾驶员具有特别重要的作用。 充分认识和掌握驾驶员的交通特性，对于保证交通运输的正常运行，人民生命财产的安全是十分重要的。 目的：车辆适合操纵、标志便于识别、道路宜于驾驶、规划合理、驾驶员身体、心理、技术、责任心要求高。,驾驶员的交通特性 感觉、知觉与信息处理,驾驶员在驾驶

2、车辆过程中，首先通过自己的感官(主要是眼、耳)从外界环境接受信息，产生感觉(视觉和听觉)，然后通过大脑一系列的综合反应产生知觉，知觉才能判断物体的性质。在知觉的基础上，形成所谓“深度知觉”，如目测距离、估计车速和时间等。最后，驾驶员凭借这种“深度知觉”形成判断，从而指挥操作。 1.感觉：感觉是对客观物体个别属性的反应。视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉、动觉、平衡觉等。 2.知觉：知觉是对事物的综合认识。是可以理解物体和现象之间联系的过程。 3.信息处理 感知：驾驶员通过感觉器官来感知行车的环境、条件和信息。如道路线形、交通标志、其他人、车状况等。 判断决策：驾驶员在感知信息的基础上，结合驾驶经验和

3、技能，经过分析，作出判断，确定有利于汽车安全顺畅地行驶的措施。 操纵：驾驶员依据判断决策所做出的实际反应和行动。具体指手、脚对汽车实施的控制，如、加速、制动、转向等。,驾驶员的交通特性 视觉,视觉给驾驶员提供80%的交通信息。 视觉器官：眼睛。 外界刺激经过视觉器官在大脑中所引起的生理反应，叫做视觉。 视力：眼睛辨别两物点之间最小距离的能力称为视力。视力可分为静视力、动视力、夜间视力。顾名思义，静视力即人体静止时的视力。（离视力图表5m） 我国驾驶员体检时要求视力两眼各为0.7以上,或两眼裸视力不低于0.4，但矫正视力必须达到0.7以上,无红、绿色盲。 动视力是汽车运动过程中驾驶员的视力。动视

4、力随速度的增大而迅速降低。同时，动视力还与驾驶员的年龄有关，年龄越大，动视力下降的幅度越大。 视力还与亮度、色彩等因素有关,特别是夜间视力。 视力适应 视力从暗到亮或从亮到暗要有一个适应过程。由明处到暗处，眼睛习惯，视力恢复，叫暗适应。由暗处到明处，眼睛习惯，视力恢复，叫明适应。 由暗处到亮处，瞳孔收缩时间约3s；而由亮处到暗处，瞳孔放大约需6s或更长。,光过渡段,光格栅,耀眼：视野内有强光照射，颜色不均匀，使人的眼睛产生不舒适感，形成视觉障碍，这就是耀眼。夜间行车，对向来车的前灯强光照射，最易使驾驶员产生耀眼现象。耀眼是由眩光产生的。 色视觉 颜色有三个属性：色相、明度、彩度。 色相：反映各

5、种具体色彩面貌的属性。色相决定于物体反射光的波长，是颜色本质方面的特性。红、黄、蓝为三原色。 明度：彩色的明暗程度。 彩度：颜色的纯度。 色感：不同颜色对驾驶员产生不同的生理心理作用。红色刺激性强，易见性高，使人产生兴奋、警觉；黄色光亮度最高；反射光强度最大，易唤起人们的注意；绿色光比较柔和，给人以平静、安全感。交通工程中将红色光作为禁行信号，黄色光作为警告信号，绿色光作为通行信号。交通标志的色彩配置也是根据不同颜色对驾驶员产生不同的生理、心理反应而确定的，红/黄色最能唤起人们的注意，所以我国把警告标志定为黄底黑色图案。,视野 两眼注视某一目标，注视点两侧可以看到的范围称为视野。 视野受到视力

6、、速度、颜色、体质等多种因素影响。静视野范围最大。随着车速增大,驾驶员的视野明显变窄，注视点随之远移，两侧景物变模糊。而且时间越久，注意力越集中于中间，忽视两侧。,驾驶员的交通特性,视觉敏锐条件视觉对视野范围内的物体感知的敏锐程度不同。3050的锥体内，视觉最敏锐；5060的锥体内，视觉十分敏锐；100120的锥体内，视觉清晰；在200的锥体内，有满意的视觉。错觉 错觉是对外界事物的不正确的知觉。错觉可能是生理和心理原因引起的。,这些竖线是倾斜的吗？,虚的三角形是否显得比背景还要白？,驾驶员的交通特性反应,反应是由外界因素的刺激而产生的知觉行为过程。它包括驾驶员从视觉产生认识后，将信息传到大脑

7、知觉中枢，经判断，再由运动中枢给手脚发出命令，开始动作。 反应时间是驾驶员感知信号，经过辨认、判断、采取动作并使动作发生效果需要的时间。 反应时间是控制汽车行驶性能量最重要的要的因素。反应时间的长短取决于交通量、其他车的速度等以及驾驶员的素质、个性、年龄、对反应的准备程度以及工作经验等。 驾驶员开始制动前最少需要0.4s知觉反应时间,产生制动效果需0.3s时间,共计0.7s。根据美国各州公路工作者协会规定,判断时间为1.5s,作用时间为1s,故从感知、判断、开始制动到制动发生效力全部时间通常按2.53.0s计算。道路设计中以此作为制动距离的基本参数。,驾驶员的交通特性,注意 对既定目标产生方向

8、性意识。 对驾驶员来说，重要的不是看见目标，而是要了解看见的目标。注意可分为有意注意和无意注意。驾驶员应当有分配注意力的能力，有注意力的灵活性。 在单一环境中开车，注意力衰减得快。 驾驶疲劳是指由于驾驶作业引起的身体上的变化、心理上的疲劳及客观测定驾驶机能低落的总称。影响驾驶疲劳的原因有： 1、驾驶员生活情况 2、车内外环境 3、驾驶员自身特性,驾驶员的交通特性,饮酒与驾驶 酒后驾车多恶性事故。 捷克斯洛伐克的莫斯曾做过比较试验，当血液中酒精浓度在0.03%0.09%时，其事故发生率比不饮酒者增加7倍。当酒精浓度在0.1%0.14%时，其事故率为不饮酒者的32倍。当酒精浓度为0.15%时，事故

9、率竟增加128倍。 动态判断 动态判断主要讨论动态条件下对距离和速度的知觉。这种知觉对驾驶员正确估计自己、避免事故有很大意义。 视线移动速度和视线方向 判断行车速度,驾驶员的交通特性,驾驶员的差异 1、性别差异 2、年龄差异 3、气质差异 气质是人典型的、稳定的心理特点。这些心理特点以同样的方式表现在各种各样的活动中，不以活动的内容、目的和动机为转移。 古希腊著名医生希波克拉特认为人体内有四种体液：血液、粘液、黄胆汁和黑胆汁。四种气质为：血液质、胆汁质、粘液质、抑郁质。 影响驾驶员的外界因素道路条件、车辆条件、环境影响。,驾驶员的职业特点,(1)动机：驾驶员因出于某种原因(如赶飞机航班等)或需

10、要(如出租司机为了多载旅客等)而争抢速度、节省时间。这时,往往存在诱发事故的隐患。 (2)素养：素养是一个人的内在素质和涵养,包括遵纪守法、珍惜生命、关怀他人等。 (3)注意力：沿路的非交通活动、同伙伴讲话、自身烦恼,都可能分散驾驶员和行人的注意力。 (4)智力：由于先天和自身体质的原因,各个驾驶员对行车速度、视距以及行驶中产生的其他信息的反应准确性和判断能力是不一样的。 (5)情绪：急躁和愤怒,往往导致以超过允许的安全速度行车,形成不必要的或危险的交织和超车、闯红灯或闯停驶标志、跟驰距离不足、不遵守交通规则乱穿道路等。 (6)成熟性：不成熟的驾驶员,主要是青年人,希望炫耀、侥幸、冒险、求剌激

11、,往往造成事故。 (7)知识性：是指根据过去的经验、培养的技术、习惯和对交通环境正确地做出反应的能力。 (8)条件反应：习惯产生条件反应,如保持速度,遵循车道线等。条件反应有时对安全行车有利,有时则不利。,乘客交通特性,乘客的交通需求心理 人们总是抱着某种目的(如上班、上学、购物、公务、社交、娱乐等)才去乘车的，为乘车而乘车的旅客几乎是没有的。乘车过程本身意味着时间、体力、金钱的消耗。因此，人们在乘车过程中总是希望省时、省钱、省力，同时希望安全、方便、舒适。 道路设计、车辆制造、汽车驾驶、交通管理等都应考虑到乘客的这些交通心理要求。,乘客交通特性：乘车反应,汽车在弯道上行驶，当横向力系数大于0

12、.2时，乘客有不稳定之感；当横向力系数大于0.4时，乘客感到站立不住,有倾倒的危险。汽车如果由直线直接转入圆曲线，并且车速较快，乘客就感到不舒服。 道路路面开裂、不平整，引起行车振动强烈，乘客受颠簸之苦，厉害时使人感到头晕、恶心、欲呕吐。 在山区道路上或陡边坡或高填土道路上行车，乘客看不到坡脚，易产生恐惧心理。如果在这种路段的路肩上设置护栏或放缓边坡，就可消除乘客的不安全心理。 乘车时间过长，容易产生烦躁情绪。为此，路线的布设应考虑到美学要求，尽量将附近的自然景物、名胜古迹引人驾驶员和乘客的视野，使乘客在旅途中能观赏风光、放松精神、减轻疲劳感。,心理空间,每个旅客都有一定的心理空间要求。 心理

13、空间是指人们在自己周围划出的，确定为自己领域的不可见区域。当个人的心理空间遭到外界不该闯入的人或物的侵袭时，人的心理会感到压力、厌恶、排斥。乘车拥挤不但消耗人的体力，而且给乘客心理上造成额外的压力。,出行容忍时间,城市居民对日常出行时间的容忍性是有一定限度的。 不同出行目的出行容忍时间(min),乘客特性：社会影响,乘车安全性、舒适性、满意性不仅对乘客个人的生理、心理有影响，同时可能对社会也产生预想不到的影响。上下班时间过长，多次换乘，过分的拥挤给职工造成旅途疲劳、心理压力、情绪烦躁,从而产生下列情况： 容易引起乘客纠纷,发生过激行为； 使职工过分疲劳,劳动效率降低； 影响家庭和睦； 引起居民

14、对公交服务系统的不满； 影响居民对社会生活和公共事业的态度,或对政府产生不满。 在世界范围内，现代大城市的交通拥挤日益成为一个令人关注的社会问题。,行人的交通特性,行人交通特征及相关因素,车辆交通特性,小汽车、公共汽车、卡车、摩托车、自行车,1902年，袁世凯从香港买了这辆车献给慈禧太后，这也是中国第一辆进口的汽车。,汽车的主要技术参数,尺寸参数、质量参数和性能参数 尺寸参数：公路工程技术标准(JTJ0011997),城市道路设计规范(CJJ371990),质量参数 包括汽车的整车整备质量、载客量或装载质量、自身质量利用系数和轴荷分配 性能参数 包括动力性、燃油经济性、最小转弯半径、通过性、操

15、纵稳定性、制动性和舒适性,汽车的动力性能,最高车速Vmax：是指在良好的水平路段上，汽车所能达到的最高行驶车速(Km/h)。 加速时间t：分为原地起步加速时间和超车加速时间。原地起步加速时间是指汽车由第I|档起步，以最大的加速度逐步换至高档后达到某一预定的距离或车速所需要的时间。超车加|速时间大多是用高档或次高档由30Km/h，或40km/h全力加速至某一高速度所需的时间来表示。 爬坡能力 指汽车满载时I档在良好的路面上的最大爬坡度imax(%)表示。,汽车的制动性,制动效能 即制动距离或制动减速度。制动距离公式为：,式中：V汽车制动开始时的速度(km/h)； i 道路纵坡度(%)，上坡为正，

16、下坡为负； 轮胎与路面之间的附着系数。,汽车的制动性,制动效能的稳定性 制动过程实际上是汽车行驶的动能通过制动器转化为热能。所以温度升高后，能否保持在冷状态时的制动效能，对于高速时制动或长下坡连续制动都是至关重要的。 制动时汽车的方向稳定性 方向稳定性是指制动时不产生跑偏、侧滑及失去转向能力的性能。制动跑偏与侧滑，特别是后轴侧滑是造成事故的主要原因。,世界上第一辆汽车(奔驰1号车),“大红旗“-红旗CA770高级轿车，它的设计充满东方神韵，整体造型庄重尊贵、气度宏大。最高车速165公里每小时，是1965年研制成功的。,道路基本特性,量 质 形数量是否充足； 道路结构和数量能否保证安全快速行车；

17、 路网布局、道路线形是否合理。,道路特性,路网密度 道路结构 道路线形 道路网布局 城市路网：棋盘形、带形、放射形、放射环形 有学者提出(自由型、综合型) 公路网：放射形、三角形、并列形、树杈形,2-2 交通量特性,是指在选定时间段内,通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通实体数。 按交通类型分，有： 机动车交通量 非机动车交通量 行人交通量 一般不加说明则指机动车交通量，且指来往两个方向的车辆数。 交通量是一个随机数，不同时间、不同地点的交通量都有变化。 交通量随时间和空间而变化的现象，称之为交通量的时空分布特性。,交通量的表达方式,平均交通量= 年平均日交通量(AADT) 月平均日交

18、通量（MADT）周平均日交通量（WADT）,小时交通量：一小时内通过观测断面的车辆数。 高峰小时交通量（Peak Hour Flow，PHF）：一天内的高峰期间连续60min的最大交通量。 所谓第30位最高小时交通量就是将一年中测得的8700个小时交通量，从大到小按序排列，排在第30位的那个小时交通量。 研究表明，第30位小时交通量与年平均日交通量之比的K值十分稳定。据国外观测，按道路类别及所在地区不同，K值分布在12%18%范围内。 选择适当的小时交通量作为设计小时交通量。根据美国的研究认为第30位最高小时是最合适的。,交通量的空间分布,一、城乡分布 二、在路段上的分布 三、方向分布 四、车

19、道分布,地域分布,1997年东、中、西部地区国道交通量,城乡分布,一般说来，城市道路的交通量大于农村公路的交通量。我国广大农村公路上交通量很小，甚至国道某些线路上交通量也不大，而大城市出入口干道一般大于5000辆/d，城市道路交通量就更大，如武汉的航大路日最大交通量达21300辆，北京崇文门的日交通量达27871辆，自行车为108306辆/d，南京市中央路小汽车为33620辆/d。 由于路网上各路段的等级、功能、所处的区位不同，在同一时间内，路网上各路段的交通量有很大不同。一般我们用路网交通量分布图来表示交通量在各路段上的分布。,方向分布：方向分布系数KD,Kd=（主要行车方向交通量/双向交通

20、量）100% 我国公路的方向分布系数,车道分布,多车道道路上,因非机动车的数量,车辆横向出入口的数量的不同，各条车道上交通量的分布也是不等的。 在交通量不大的情况下，一般右侧车道的交通量比较大，随着交通量增大，左侧的比重也增大。,交通量的时间分布,一、月变化 二、周变化 三、一日内的时变化 四、高峰小时内交通量的变化,月变化,一年内各月交通量的变化称为月变化 。 年平均日交通量与月平均日交通量之比，称为交通量的月变化系数(或称月不均衡系数，月换算系数)，以K月表示。,例：某测站测得各月的交通量及全年的累计交通量如表，试计算各月的月平均日交通量与月变系数(K月)。 月平均日交通量与月变系数计算表

21、,解:首先计算年平均日交通量:AADT= 2415(辆/d) 再计算月平均日交通量及月变系数:1月份MADT= 2122(辆/d) K 月= 1.14 其余类推，结果如表第三、第四行。 从表可知，二月份的月变化系数最大，为1.58。说明气候寒冷与春节对出车影响较大，故二月为一年交通量最少的一个月。,周变化,周变化是指一周内各天的交通量变化，因此也称周日变化。,日交通量系数Kd定义为:年平均日交通量除以某周日的平均交通量。 某周日的平均日交通量等于全年所有该周日的交通量除以全年该周日的总天数。,一日内的时变化,交通量的日变图。亦有采用直方图表示的，以某一小时或某一时段交通量占全日交通量之比表示交

22、通量的时变规律。 常用的有16个小时(6:0022:00)或12个小时(6:0018:00)，亦有用18小时(4:0022:00)交通量占全日交通量之比及高峰小时占全日交通量之比作为特征变化系数。,在城市道路上，交通量时变图一般呈马鞍形，上下午各有一个高峰，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。 高峰小时交通量占该天全天交通量之比称为高峰小时流量比(以%表示) 。,高峰小时内交通量的变化,高峰小时系数（PHF）：就是高峰小时交通量与高峰小时内某一时段的交通量扩大为高峰小时的交通量之比。类似地还有PHF5， PHF6，PHF10等表示的高峰小时系数。,由

23、上表知8:258:30为最高5min，故 PHF5= 1346/(12012)=0.93 最高15min交通量为8:208:35，故 PHF15= 1346/(3464)=0.97,DHV设计小时交通量（辆/h）； K设计小时交通量系数（%）； n车道数； C1每一车道设计通行能力（辆/h）； AADT规划年度的年平均日交通量（辆/d）；（预测所得！） W路幅宽度（m）； W1一条车道宽度（m）；,计算车道数和路幅宽度,考虑方向不均匀时单向设计小时交通量,DDHV=AADT设计车道数：,2-3 行车速度特性,车速既是道路规划设计中的一项重要控制指标，又是车辆运营效率的一项评价指标，对于运输经济

24、、安全、迅捷、舒适具有重要意义。了解和掌握各道路上行车速度及其变化规律是正确进行道路网规划、设计、运营、管理的基础。 行驶距离为s，所需时间为t，则车速可用v=s/t表示。,车速基本定义,1、地点车速（Spot speed） 这是车辆通过某一断面时的瞬时车速。因此观测时L取尽可能短，通常以2025m为宜，用做道路设计、交通管制、交通规划资料。2、行驶车速（技术速度）(Running speed) 这是从行驶某一区间所需时间(不包括停车时间)及其区间距离求得的车速。用于评价该路段的线形顺适性和通行能力分析，也可用于计算道路使用者的成本效益分析。在公共交通业务中，又叫技术车速。,3、运行车速（Op

25、rating speed）：中等水平的司机在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下所能保持的安全车速。4、行程车速（Overall speed）：又称区间车速、综合车速、运送车速，是车辆行驶路程与通过该路程所需的总时间（包括停车时间）之比。是一项综合性指标，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。,5、临界车速（Critical speed）：道路理论通行能力达到最大时的车速。对于选择道路等级具有重要作用。6、设计车速（Design speed）：在道路交通与气候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

26、准。,二、车速统计分布特性,车速时随机变量 正态分布 偏态分布 对行车速度进行统计分析，一般要借助于车速分布直方图和车速频率、累计频率分布曲线。,速度频数分布曲线（直方图）,累计频率分布曲线,平均车速 车速标准差与平均标准误差 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 在该路段行驶的所有车辆中，有85%的车辆行驶速度在此速度以下，只有15%的车辆行驶速度高于此值，交通管理部门常以此速度作为某些路段的限制车速。 15%位车速与速率波动幅度 意义同前。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，要规定低速限制，因此

27、15%位车速测定是非常重要的。,85%位车速与15%位车速之差反映了该路段上的车速波动幅度，同时车速分布的标准偏差S与85%位车速和15%位车速之差存在着下列近似关系：,三、时间平均车速与区间平均车速,在单位时间内测得通过道路某断面各车辆的点车速，这些点速度的算术平均值，即为该断面的时间平均车速：,时间平均车速（km/h）；Vi第i辆车的地点车速（km/h）； n单位时间内观测到的车辆总数（辆）。,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的全部车辆的车速分布的平均值。 当观测长度一定时，其数值为地点车速的调和平均值。,区间平均车速（m/s）； s 路段长度（m/s）； ti 第i

28、辆车的行驶时间（s）； n 车辆行驶于路段长度s的次数； Vi 第i辆车的行驶速度（m/s）。,二者的数学关系：,t时间平均车速观测值的均方差； s区间平均车速观测值的均方差；（1） ， 当且仅当所有车辆速度相同时：（2）随V的增加，二者的差值减小。,例：设有3辆汽车，分别以20，40，60km/h的速度，通过路程长度为10km的路段，试求时间平均车速和区间平均车速。 解：按公式：,时间平均车速与区间平均车速之间的关系也可通过回归分析得到，即： Vs=-1.88960+1.02619Vt 可以看出，当速度提高，两者之间的变异就变小，即区间平均车速接近于时间平均车速。,影响车速变化的因素,主要因

29、素有驾驶员、车辆、道路、交通及环境等 一、驾驶员的影响 驾驶员的技术高低、开车时间的长短、驾驶员的个性、年龄、性别和婚姻状况。一般而言，开长途的比本地出行的开得快；车上无乘客时比有乘客时开得快；青年驾驶员、男性驾驶员、单身驾驶员，一般比中年驾驶员、女性驾驶员、已婚驾驶员开得快。 二、车辆的影响 车型。在我国，小客车车速最快，专用大客车次之，货车最慢。 运货量； 车的新旧。,三、道路的影响,1、道路类型 2、平面线型 3、纵断面线型 4、车道数及车道位置 5、视距 6、侧向净空 7、路面条件,四、交通条件的影响 1、交通量 交通量越大，交通密度越大，车速越低。 2、交通组成 快慢车分离比快慢车混

30、合行驶车速高。在城市道路上，三块板道路比一块板道路上的车速高。横过街道的行人交通量的大小，对车速也很有影响。 3、超车条件 4、交通管理 例如：北京前门大街实行线控后比线控前行驶速度有明显提高，小汽车速度提高了19.5%。 5、交通环境 时间、气候和地理位置的变化对车速有影响。,2-4 交通密度特性,在单位长度车道上，某一瞬时所存在的车辆数，一般用K辆(km车道数)表示 K车流密度（辆/km）； N单车道路段内的车辆数（辆）； L路段长度（km） 。,Q单车道上的交通量(辆/h)；区间平均车速(km/h)。,车头间距与车头时距,车头间距：相临两辆车头之间的距离。路段中所有车头间距的平均值称为平

31、均车头间距。hs(m/辆)hs=1000/K,车头时距：相临两辆车头之间的时间间隔。平均车头时距：ht(s/辆)ht=3600/Q,交通密度资料的应用,是研究交通流理论和制定交通控制措施的重要基础数据。 是划分服务水平的依据，是反映道路上车流拥挤程度的最直观的指标。 可以反映路上交通堵塞状况。当交通堵塞时，交通流量和车流速度都为零，只有车流密度可以反映交通堵塞时的状况。 交通密度对道路通行能力的研究十分有用。,德国：将交通密度K作为划分快速干道服务水平的标准，将交通密度分为5个区：区K为010辆/km,区K为1020辆/km,区K为2030辆/km,区K为3040辆/km,区K大于40辆/km。交通密度区范围内，车流稳定，超出此区则车流不稳，故区作为设计范围。 美国：对服务水平亦提出密度指标：对高速公路，级K19辆/km，级K32辆/km，级K48辆/km，级K67辆/km，级K107辆/km,作业,习题 2-12-4 下次课交。,