第二章第二章 交通系统基本特征交通系统基本特征 人、车、路、交通流人、车、路、交通流2.1 2.1 人的基本特征人的基本特征2.2 2.2 车辆特征车辆特征2.3 2.3 道路基本特征道路基本特征2.4 2.4 交通流基本特征交通流基本特征上海工程技术大学汽车工程学院2.1 2.1 交通系统中人的基本特征交通系统中人的基本特征驾驶员基本特征驾驶员基本特征非驾驶员基本特征非驾驶员基本特征2.12.1交通系统中人的基本特征交通系统中人的基本特征2.1.12.1.1驾驶员基本特征驾驶员基本特征 驾驶员是交通系统中最活跃的因素驾驶员是交通系统中最活跃的因素之一，之一，是影响交通安全与效率的关键要素。是影响交通安全与效率的关键要素。 主要通过主要通过视觉特性视觉特性、反应特性反应特性与与选择特性选择特性加以表现。加以表现。视觉特性视觉特性n视力：静视力，动视力（随着速度提高，而视力：静视力，动视力（随着速度提高，而降低）降低）。 与驾驶员的年龄等生理条件有关，年龄越与驾驶员的年龄等生理条件有关，年龄越大动视力越差（驾驶员学驾驶年龄限制的依据）大动视力越差（驾驶员学驾驶年龄限制的依据）； 视力与亮度有关（眩目，光亮由暗到亮或视力与亮度有关（眩目，光亮由暗到亮或由亮到暗有一个适应过程）由亮到暗有一个适应过程）视觉特性（续）视觉特性（续）n视野：眼球注意一点所能看见的空间范围。视野：眼球注意一点所能看见的空间范围。也有动视野与静视野之分，动视野比静视野越也有动视野与静视野之分，动视野比静视野越宽宽1515度。度。 与车速大小有关，静止时视野范围最大（设标与车速大小有关，静止时视野范围最大（设标志牌等的依据），车速越高视野越小，但前方志牌等的依据），车速越高视野越小，但前方注意点注意点越远；越远； 与颜色有关（绿色视野最小，红色较大，兰色与颜色有关（绿色视野最小，红色较大，兰色更大，白色最大）；更大，白色最大）； 视野与视力密切相关：最佳视力、清晰视力视视野与视力密切相关：最佳视力、清晰视力视锥角锥角1010度范围内度范围内. .视觉特性（续）视觉特性（续）n色彩感觉：色彩感觉：红红刺激性最强，易见性最高，因此交通刺激性最强，易见性最高，因此交通中将红色光作为禁行信号中将红色光作为禁行信号黄黄最高的明亮度，反射光的强度最大最高的明亮度，反射光的强度最大（红黄两色称为前进色），黄色光作为警告（红黄两色称为前进色），黄色光作为警告信号信号绿绿温柔、平静、有安全感，绿色光作为温柔、平静、有安全感，绿色光作为通行信号通行信号蓝蓝安静、缓和，蓝色牌面作为交通的指安静、缓和，蓝色牌面作为交通的指示标志示标志交通安全对策反反反反光光光光材材材材料料料料的的的的运运运运用用用用交通安全对策反光材料及标识的运用降降低低行行驶驶速速度度交交通通安安全全对对策策交通标志与广告交通标志与广告反应特性反应特性n刺激信息：道路及其交通环境影响驾驶员的反刺激信息：道路及其交通环境影响驾驶员的反应（线形、宽度、路面质量、交叉口及交通流应（线形、宽度、路面质量、交叉口及交通流情况与标志、信号等），大致可分为：情况与标志、信号等），大致可分为： - -早显信息早显信息有提前量信息，驾驶员易判断有提前量信息，驾驶员易判断 - -突显信息突显信息外界信息来之突然、易出事故外界信息来之突然、易出事故 - -微弱信息微弱信息刺激信息量小，易造成判断错误刺激信息量小，易造成判断错误 - -先兆信息先兆信息有先兆，驾驶员易察觉有先兆，驾驶员易察觉 - -潜伏信息潜伏信息不易直观察觉，易造成判断错误不易直观察觉，易造成判断错误驾驶员疲劳与兴奋驾驶员疲劳与兴奋n疲劳影响因素：疲劳影响因素：复杂环境、单调环境复杂环境、单调环境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（任何疲中、思维迟缓、反应慢、情绪急噪等（任何疲劳皆同）劳皆同）n兴奋的影响因素：兴奋的影响因素：酗酒、争吵、斗殴及外界的酗酒、争吵、斗殴及外界的强烈刺激等强烈刺激等n兴奋后的表现：兴奋后的表现：脉搏和呼吸加快，血压生高，脉搏和呼吸加快，血压生高，注意力不集中等。注意力不集中等。视距不良的道路交叉视距不良的道路交叉驾驶员选择特性驾驶员选择特性n选择的基本行为：影响交通的需求量与时间和选择的基本行为：影响交通的需求量与时间和空间分布空间分布 - -交通出行与否的选择交通出行与否的选择 - -目的地选择目的地选择 - -交通方式的选择（选择汽车时）交通方式的选择（选择汽车时） - -交通路径的选择交通路径的选择 - -出行时刻选择出行时刻选择n影响出行选择的要素：综合效用，如时间、费影响出行选择的要素：综合效用，如时间、费用、体力消耗、舒适度、欲望等；嗜好用、体力消耗、舒适度、欲望等；嗜好交通关联信息提供交通关联信息提供道路上的实时交通信息显示标志牌道路上的实时交通信息显示标志牌交通管理信息服务系统停车场诱导突发事故时交通管制信息提供系统突发事故时交通管制信息提供系统事故影响下驾驶员出口匝道选择示意提供异常事件信息条件下高速道路上驾驶员的路径选择行为驾驶员的绕行现象驾驶员的绕行现象 在得知前方某处路段发生事故的情况下，有44. 1% 的驾驶员选择了先离开高速道路在下一入口再进入高速道路，以避开事故路段。驾驶员的绕行现象：驾驶员的绕行现象：2.12.1交通系统中人的基本特征交通系统中人的基本特征2.1.12.1.1驾驶员基本特征驾驶员基本特征2.1.22.1.2非驾车出行者基本特征非驾车出行者基本特征包括乘车出行、自行车出行、步行等包括乘车出行、自行车出行、步行等2.1.22.1.2非驾车出行者基本特征非驾车出行者基本特征n乘客的交通特征乘客的交通特征 - -乘客的交通需求心理：出于某种目的而出行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；，希望便捷、省时、省力、舒适、安全等； - -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）会导及车厢环境（卫生、整洁及人文环境等）会导致乘客的不同反应；致乘客的不同反应；2.1.22.1.2非驾车出行者行为（续）非驾车出行者行为（续）n行人交通特征及其基本影响因素行人交通特征及其基本影响因素交通特征：交通特征：行人速度行人速度(1.0(1.01.3m/s)1.3m/s)、行人空间、行人空间(0.9(0.92.5m2.5m2 2 / /人人) ) 、行人注意力、行人注意力因素：因素：年龄、性别、出行目的、文化素养、心年龄、性别、出行目的、文化素养、心境、街景、交通状况、生活区域等；境、街景、交通状况、生活区域等；行人入地行人入地让行人让行人“上天入地上天入地”行人行人“上天上天”（1 1）让行人让行人“上天入地上天入地”行人上冰天让行人上天入地让行人上天入地交通流渠化需完善交通流渠化需完善(2)(2)交叉口内部的积水交叉口内部的积水交叉口内部的积水交叉口内部的积水危危险险的的行行人人道道导向障碍物的盲道夹缝中等待过街的行人夹缝中等待过街的行人绿化与交通绿化与交通交交通通设设施施如如何何以以人人为为本本问问题题行行人人横横道道上上的的障障碍碍物物改善行人交通的设计改善行人交通的设计（上海延安路）（上海延安路）关于修建行人天桥或地道关于交通系统中人的特性及其关于交通系统中人的特性及其影响的小结影响的小结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 2.2 车辆的特征车辆的特征n车辆的类别：车辆的类别：汽车、自行车汽车、自行车n车辆的几何条件车辆的几何条件 - -长、宽、高及轴距（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车辆的动力性能车辆的动力性能（影响道路的通行能力）（影响道路的通行能力） - -启动性能；启动性能；- -加速性能；加速性能；- -爬坡性能爬坡性能 - -排队车流物理特性排队车流物理特性智能汽车 1991年运运输输省省先进安全汽车ASV计划，开发出防止瞌睡驾驶等的警报系统、提供堵车/交通事故/路面状况等交通情报的汽车导航系统、车间距警报系统、事故发生时自动报警系统等20个项目、88项实用化技术，1998年底实际装有ASV的车间距自动维持驾驶系统、防止瞌睡系统、轮胎气压报警系统等技术的车辆已达到591288台。智能化汽车智能化汽车自行车流的交通特性离散性；离散性；压缩与膨胀性压缩与膨胀性灵便性（关于选择自行车的解释）灵便性（关于选择自行车的解释）非机动车大交通量的渠化问题非机动车大交通量的渠化问题非机动车大交通量的渠化问题非机动车大交通量的渠化问题（不成功例）（不成功例）（不成功例）（不成功例）适用于适用于自行车流量大自行车流量大的交叉口渠化岛方案的交叉口渠化岛方案（唐山市模式）（唐山市模式）唐山实例唐山实例唐山实例唐山实例2.1.32.1.3道路基本特征道路基本特征道路构造道路构造道路构造道路构造- - - -路基、路面、线形：交通量、速度、载运量等；路基、路面、线形：交通量、速度、载运量等；路基、路面、线形：交通量、速度、载运量等；路基、路面、线形：交通量、速度、载运量等；- - - -几何构造：红线、横断面、车道宽、坡度、转弯半几何构造：红线、横断面、车道宽、坡度、转弯半几何构造：红线、横断面、车道宽、坡度、转弯半几何构造：红线、横断面、车道宽、坡度、转弯半径等、节点间距、车道数径等、节点间距、车道数径等、节点间距、车道数径等、节点间距、车道数道路功能道路功能道路功能道路功能（速度及交通量决定）（速度及交通量决定）（速度及交通量决定）（速度及交通量决定）- - - -高速道路（高速公路、城市快速道路）主干道、次高速道路（高速公路、城市快速道路）主干道、次高速道路（高速公路、城市快速道路）主干道、次高速道路（高速公路、城市快速道路）主干道、次干道、支路、生活区道路干道、支路、生活区道路干道、支路、生活区道路干道、支路、生活区道路一块板道路一块板道路两块板道路断面两块板道路断面三块板道路三块板道路难以充分利用难以充分利用道路断面问题道路断面问题延安路高架延安路高架实例实例漕溪路立交漕溪路立交2.32.3道路基本特征（续）道路基本特征（续）道路网络（网络与文化、历史）道路网络（网络与文化、历史）道路网络（网络与文化、历史）道路网络（网络与文化、历史）- - - -道路网与交通网的不统一性与统一性；道路网与交通网的不统一性与统一性；道路网与交通网的不统一性与统一性；道路网与交通网的不统一性与统一性；- - - -道路网络对交通的影响：节点间距、车道数、网络道路网络对交通的影响：节点间距、车道数、网络道路网络对交通的影响：节点间距、车道数、网络道路网络对交通的影响：节点间距、车道数、网络的空间分布、网络的密度、不同功能道路的匹配性、的空间分布、网络的密度、不同功能道路的匹配性、的空间分布、网络的密度、不同功能道路的匹配性、的空间分布、网络的密度、不同功能道路的匹配性、网络的形状等网络的形状等网络的形状等网络的形状等网络形状棋盘状网络棋盘状网络环加放射状网络环加放射状网络串串状状网网络络道路网络与交通网络道路网络道路网络交通网络交通网络交通流的基本概念交通流的基本概念：行人流、自行车流、机动车流；交通流具有约束（控制与管理）与自由（交通参与交通参与者选择行为者选择行为）的双重性双重性、车辆/道路及其他交通影响的局限性局限性、时空变化性变化性交通流特征参数交通流特征参数：交通流量、交通密度、速度（地点速度、空间速度、时间速度）、车头时距、车头空距2.42.4交通流基本特征交通流基本特征2.4.1 2.4.1 交通特征参数的定义交通特征参数的定义1 1、交通量交通量Q Q（Traffic volumeTraffic volume）：指在特定时间段内指在特定时间段内通过道路上某一地点的车辆或行人数通过道路上某一地点的车辆或行人数。2 2、交通密度交通密度K (Traffic density)K (Traffic density)在单位长度路在单位长度路段上，一个车道上某一瞬时的车辆数。段上，一个车道上某一瞬时的车辆数。 密度也有动静态之分（随时间变化）密度也有动静态之分（随时间变化）3 3、行车速度（、行车速度（v=s/tv=s/t）（1 1）地点车速）地点车速(Spot speed)(Spot speed)车辆通过道路某一地点时的车速。（2 2）行驶车速（）行驶车速（Running speedRunning speed）车辆行驶的距离除以行驶时间（不包括停止时间），可用于道路设计。（3 3）行程车速（）行程车速（Overall speedOverall speed）车辆行驶的距离除以行程时间（包括停止时间），可用于评价分析道路的交通质量。（4 4）运行速度（）运行速度（Operating speedOperating speed）指中等技术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。（5 5）临界车速（）临界车速（Critical speedCritical speed）指道路理论通行能力达到最大时的车速。（6 6）设计车速（）设计车速（Design speedDesign speed）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。4 4、时间平均车速（、时间平均车速（Time mean speedTime mean speed）道路上某一道路上某一断面车速分布的平均值，即断面上各车辆的地点车速断面车速分布的平均值，即断面上各车辆的地点车速的算术平均值。的算术平均值。5 5、空间平均车速（空间平均车速（Space mean speedSpace mean speed）在给定的在给定的路段上，在同一瞬间，车速分布的平均值。路段上，在同一瞬间，车速分布的平均值。v vi i第第i i辆车在辆车在AAAA断面的瞬时车速断面的瞬时车速（m/sm/s）s si i第第i i辆车在辆车在tt时间内行驶的距离时间内行驶的距离7 7、平均车头时距与平均车头空距、平均车头时距与平均车头空距6 6、车头时距与车头空距、车头时距与车头空距车头空距（车头空距（Time headwayTime headway）在同向行驶的一列车在同向行驶的一列车队中，两连续车辆车头间的距离，称为车头空距。队中，两连续车辆车头间的距离，称为车头空距。车头时距车头时距(Space headway)(Space headway)在同向行驶的一列车队在同向行驶的一列车队中，两连续车辆的车头到达道路某断面的时间间隔。中，两连续车辆的车头到达道路某断面的时间间隔。（1 1）平均车头时距）平均车头时距 h ht t（2 2）平均车头空距）平均车头空距 h hs s（3 3）二者之间的关系）二者之间的关系t t时间时间t距距离离sL L时间平均速度时间平均速度vt =(vi)/n断面断面A空间平均速度空间平均速度vs =(si)/(nt t )车头时距车头时距车头车头空距空距1 12.4.2 2.4.2 交通流特征参数间的基本关系交通流特征参数间的基本关系1 1、交通流基本模型、交通流基本模型 K=Q / Vs s 速度与密度的基本关系速度与密度的基本关系 Vs s=Vf(1-K/Kf) 自由车速Vf：当密度接近于零时的空间车速； 阻塞密度Kf：车速接近于零时的密度。2.4.2 2.4.2 交通流特征参数间的基本关系交通流特征参数间的基本关系 流量与密度的关系：流量与密度的关系： Q=VQ=Vf f(K-K(K-K2 2/K/Kf f) ) 流量与速度的关系：流量与速度的关系： 1 1 1 1）连续流：）连续流：）连续流：）连续流：道路上行驶的交通流不因外界因素干扰而道路上行驶的交通流不因外界因素干扰而道路上行驶的交通流不因外界因素干扰而道路上行驶的交通流不因外界因素干扰而停驶的流动体；停驶的流动体；停驶的流动体；停驶的流动体；连续流的排队与离驶：连续流的排队与离驶：连续流的排队与离驶：连续流的排队与离驶：到达曲线与排放曲线（延误到达曲线与排放曲线（延误到达曲线与排放曲线（延误到达曲线与排放曲线（延误与排队现象）；与排队现象）；与排队现象）；与排队现象）；2.4.3 2.4.3 连续流与间断流特征连续流与间断流特征时间累计车辆数2 2 2 2）间断流：）间断流：）间断流：）间断流：道路上行驶的交通流因外界因素，如道道路上行驶的交通流因外界因素，如道道路上行驶的交通流因外界因素，如道道路上行驶的交通流因外界因素，如道路交叉口、标志或信号的原因，而停驶中断的流动路交叉口、标志或信号的原因，而停驶中断的流动路交叉口、标志或信号的原因，而停驶中断的流动路交叉口、标志或信号的原因，而停驶中断的流动体；体；体；体；间断流的到达与离驶间断流的到达与离驶间断流的到达与离驶间断流的到达与离驶时间累计车辆数