内蒙古农业大学：《交通工程学》课程实验大纲（交通调查与数据分析大纲）

交通调查与数据分析大纲 一、交通调查的定义 1. 交通调查是指 种用客观的数值，测定道路交通流以及与其有关现象的 片断，并进行分析的工作 2.目的：为了向交通、道路、城市规划等管理、建设部门提供用于改善道 路交通的实际参考资料。 二、交通调查的主要内容 交通量调查 速度调查 3. 交通流密度调查 延误调查 三、交通调查的基本要求 交通调查总是在对应于某些条件下进行的，这些条件在调查中必 须予以注明有一定的实测精度。 第一部分：交通调查 1.1交通量调查 一、交通量调查的目的 3.预测交通量的发展趋势 4. 为道路规划、建设及交通管理与控制提供交通流量、流向数据 5.评价交通管理措施的使用效果 6.评价道路交通安全程度 合理安排交通运营计划、确定交通管制措施 8. 在交通研究中通过交 量调查掌握交通实态 9.用于推算道路的通行能力及道路运输成本和效益 二、交通量调查的种类 特定地点的交通量调查：以研究交通管理，信号控制为主要目的，调查特定 地点（交叉口、无平面交叉路段、设施的出入口）的交通量 区域交通量调查：以掌握某一区域的交通量的大小及变化为目的，在区域内 各不同的交叉口及各不同进行的交通量调查，以掌握该区交通流量的分配形式和 交通量的常年变化的规律。 小区交通量调查：为校核商业中心区等特定地区、城市和城市圈等区域的出 入交通量。 过滤线（核对线）交通量调查：为了校核调查数据的可靠性 三、交通量调查的方法 调查地点的选择应根据调查的目的来确定，一般可选择下列地点： 。不受平面交叉口交通影响的路段 ● 叉口各入口停车线外 交通设施的出入口处（道路收费口及停车场出入口等处 特定地点，如分界线、桥梁、不规则交叉口等处 调查时间也应根据调查目的与方法确定，一般有以下几种选择： ·常年观测，每年观测365天，每天观测24小时

交通调查与数据分析大纲 一、交通调查的定义 1. 交通调查是指一种用客观的数值，测定道路交通流以及与其有关现象的 片断，并进行分析的工作. 2. 目的:为了向交通、道路、城市规划等管理、建设部门提供用于改善道 路交通的实际参考资料。 二、交通调查的主要内容 1. 交通量调查 2. 速度调查 3. 交通流密度调查 4. 延误调查 三、交通调查的基本要求 交通调查总是在对应于某些条件下进行的，这些条件在调查中必 须予以注明有一定的实测精度。 第一部分：交通调查 1.1 交通量调查 一、交通量调查的目的 3. 预测交通量的发展趋势 4. 为道路规划、建设及交通管理与控制提供交通流量、流向数据 5. 评价交通管理措施的使用效果 6. 评价道路交通安全程度 7. 合理安排交通运营计划、确定交通管制措施 8. 在交通研究中通过交通量调查掌握交通实态 9. 用于推算道路的通行能力及道路运输成本和效益 二、交通量调查的种类 特定地点的交通量调查：以研究交通管理，信号控制为主要目的，调查特定 地点（交叉口、无平面交叉路段、设施的出入口）的交通量。 区域交通量调查：以掌握某一区域的交通量的大小及变化为目的，在区域内 各不同的交叉口及各不同进行的交通量调查，以掌握该区交通流量的分配形式和 交通量的常年变化的规律。 小区交通量调查：为校核商业中心区等特定地区、城市和城市圈等区域的出 入交通量。 过滤线（核对线）交通量调查：为了校核调查数据的可靠性。 三、交通量调查的方法 调查地点的选择应根据调查的目的来确定，一般可选择下列地点： ⚫ 不受平面交叉口交通影响的路段 ⚫ 交叉口各入口停车线处 ⚫ 交通设施的出入口处（道路收费口及停车场出入口等处） ⚫ 特定地点，如分界线、桥梁、不规则交叉口等处 调查时间也应根据调查目的与方法确定，一般有以下几种选择： ⚫ 常年观测，每年观测 365 天，每天观测 24 小时

·抽样观测，用抽样方式在全年内选择实测日期，然后对抽样日作全天观 中时段：16h观测：上午6时~下午10时：12h观测：上午7时~下 午7时。 ·高峰小时观测，用于了解早晚高峰小时的交通量变化情况，应选择包括 高峰小时在内的连续3小时进行观测。 为使交通量资料有广泛的使用价值， 还对调查记数时段作规定。例如，为了 使常年观测资料在数据处理时能同时得到每日高峰小时交通量及 小时内短时段 交通量变化形式，一次测量记录时间应短于1。测时时段越短描述交通量波动 形式越真实，但这会大大增加测记及数据分析工作量。考虑对实测数据的精度要 求，一般选定15min为一时段，有特殊需要时可缩短至5min或3min。 交通量调查的常用方法有：人工法、流动车法、自动计数法和照相法。 )人工观测法 在选定的地点及时间，按规定的测时时段由测量人员计测和记录通过实测断 面为车辆数。 可分行车方向、车道、车种进行，也可对整个道路的全部车辆进行测量。 仪器：秒表、计数器。特点：简单、 易行，需要人力多，长时间易疲劳、不 易保持精度。 (2)机动车交通量观测表 英国运输与道路研究宝的华德鲁勃(wardrop)和查尔斯沃斯(Charlesord)在 1992年提出来的。 工具与 人员 观测车 辆，驾驶员 观测记录人员3名。其中 人记录与观测车反向行驶的会车数，1人记录与观测车间向行驶的超车数和被起 车数，另1人记录观测车顺向行驶时间和反向行驶时间。当交通量较小时，可以 减少观测记录人员。 行程为周定定路段的已知距离。总的行驶时间，根据美围国家城市运输委员 △的奶定 主要道路为19min/km,次要道路为6in/km。 一般往返12-16次， 即可得到满意的结果 测观路段上往返方向上的交通量为： g.=X+-Zx60 (4-1) q6=X+-2x60 (4-2 平均行驶时间1为： ir =t-Y-Z

⚫ 抽样观测，用抽样方式在全年内选择实测日期，然后对抽样日作全天观 测。 ⚫ 当以每天部分时间的实测交通量换算成全天交通量时，应选择交通量集 中时段； 16h 观测：上午 6 时～下午 10 时； 12h 观测：上午 7 时～下 午 7 时。 ⚫ 高峰小时观测，用于了解早晚高峰小时的交通量变化情况，应选择包括 高峰小时在内的连续 3 小时进行观测。 为使交通量资料有广泛的使用价值，还对调查记数时段作规定。例如，为了 使常年观测资料在数据处理时能同时得到每日高峰小时交通量及小时内短时段 交通量变化形式，一次测量记录时间应短于 1h。测时时段越短描述交通量波动 形式越真实，但这会大大增加测记及数据分析工作量。考虑对实测数据的精度要 求，一般选定 15min 为一时段，有特殊需要时可缩短至 5min 或 3min。 交通量调查的常用方法有：人工法、流动车法、自动计数法和照相法。 ⑴人工观测法 在选定的地点及时间，按规定的测时时段由测量人员计测和记录通过实测断 面为车辆数。 可分行车方向、车道、车种进行，也可对整个道路的全部车辆进行测量。 仪器：秒表、计数器。特点：简单、易行，需要人力多，长时间易疲劳、不 易保持精度。 ⑵机动车交通量观测表 英国运输与道路研究宝的华德鲁勃(wardrop)和查尔斯沃斯(Charlesord)在 1992 年提出来的。 工具与人员配备：观测车一辆，驾驶员 1 人，观测记录人员 3 名。其中 1 人记录与观测车反向行驶的会车数，1 人记录与观测车间向行驶的超车数和被超 车数，另 1 人记录观测车顺向行驶时间和反向行驶时间。当交通量较小时，可以 减少观测记录人员。 行程为固定定路段的已知距离。总的行驶时间，根据美国国家城市运输委员 会的规定，主要道路为 19min/km，次要道路为 6min/km。一般往返 12—16 次， 即可得到满意的结果。 测观路段上往返方向上的交通量为： ( ) 60 + + − = E W E W W W t t X Y Z q （4-1） ( ) 60 + + − = E W W E E E t t X Y Z q （4-2） 平均行驶时间 t 为： W W W W W q Y Z t t − = −

(4-3 4=1e-上-Zg d (4-4 则平均车速为： =60L (4-3) VE= 60L ig (4-4) 该方法的优缺点 优点：可同时测得行程速度与流量，内业工作量小：缺点：道路沿途有交叉 口、或交叉口间距短、交通流不稳定等情况下不宜采用，另，观测精度低。 注意： 观测车的车速尽可能接近车流的平均速度 当交通量很小时，则应接近调查路段的限制车速： ·对于多车道的情况，最好变换车道行驶。 ·要尽可能使超车数与被超车数接近平衡，特别当交通量不高时更应如 此 (3)自动计测法 分为：气动式：地磁式：电磁式：超声波式：红外线式摄影法 四、交通量调查资料整理 根据对道路交通流量的长年连续观测，可以整理出如下成果： 绘制小时交通量排序曲线图，用于确定道路设计小时交通量 交通量变化特征参数及其分析图(1)计算年平均日交通量，画出交通量 的历年变化图：（②）计算月平均日交通量及月变系数。绘制一年中各月 交通量变化图：（③）计算一周中各日的平均交通量及周变系数，绘制交 通量周变图：(4)整理一天中各小时的交通量，绘制流量时变图，计算 高峰小时交通量、及昼间流量比、高峰小时系数等；（⑤）计算路段方向 不均匀系数 3.交通量构成分析通常，可以以将交通量中的车辆构成分为客车与货车 车辆中各种车型的比例，了解交通流的构成特点。 对城市道路网交通量观测，除可以整理出以上几项成果以外，还可以整理以 下内容： 4.不同性质道路的变化规律及其特征参数值： 5. 不同性质交叉口的流量变化及流量分布图： 6.整个路网高峰小时流量分布图、机动车流量高峰与自行车流量高峰形成 时间的间隔大小等

（4-3） E E E E E q Y Z t t − = − （4-4） 则平均车速为： W W t L v 60 = （4-3） E E t L v 60 = （4-4） 该方法的优缺点 优点：可同时测得行程速度与流量，内业工作量小；缺点：道路沿途有交叉 口、或交叉口间距短、交通流不稳定等情况下不宜采用，另，观测精度低。 注意： ⚫ 观测车的车速尽可能接近车流的平均速度， ⚫ 当交通量很小时，则应接近调查路段的限制车速： ⚫ 对于多车道的情况，最好变换车道行驶。 ⚫ 要尽可能使超车数与被超车数接近平衡，特别当交通量不高时更应如 此。 （3）自动计测法 分为：气动式；地磁式；电磁式；超声波式；红外线式摄影法 四、交通量调查资料整理 根据对道路交通流量的长年连续观测，可以整理出如下成果： 1. 绘制小时交通量排序曲线图，用于确定道路设计小时交通量。 2. 交通量变化特征参数及其分析图(1)计算年平均日交通量，画出交通量 的历年变化图；(2)计算月平均日交通量及月变系数。绘制一年中各月 交通量变化图：(3)计算一周中各日的平均交通量及周变系数，绘制交 通量周变图；(4)整理一天中各小时的交通量，绘制流量时变图，计算 高峰小时交通量、及昼间流量比、高峰小时系数等；(5)计算路段方向 不均匀系数。 3. 交通量构成分析 通常，可以以将交通量中的车辆构成分为客车与货车 车辆中各种车型的比例，了解交通流的构成特点。 对城市道路网交通量观测，除可以整理出以上几项成果以外，还可以整理以 下内容： 4. 不同性质道路的变化规律及其特征参数值； 5. 不同性质交叉口的流量变化及流量分布图； 6. 整个路网高峰小时流量分布图、机动车流量高峰与自行车流量高峰形成 时间的间隔大小等

1.2速度调查 车速调查的目的一般为掌握某地点的车速变化实态及根据对同一地点的周 期性调查，掌握车速变化的发展趋势，具体如下： ·为交通管理与控制及交通规划提供速度资料 ●进行事前事后调查，以判断改善交通措施的效果 ●为事故分析提供速度资料 ·用于决定道路的几何设计要素 ·用于其它交通研究 一、地点车速调查 1、地点 (1)一般速度调查时应洗盗视野条件好的道路直线段，并应洗在无特殊交通 标志无交通信 无公交站台和不受道路交叉影响的道路区间部分： (2)当为确 定信号控制而调查速度时，调查地点应选在控制对象范围内，并应选择不受共 信号影响的地点。（③）当判断交通措施效果而进行事前、事后调查时，事前事 后调查应选择同一位置：(4)对事故多发地区进行调查时，应调查进入该区时的 速度，调查地点应不受其它因素影响。另外为使调查结果不受调查本身的影内， 在选择调查地点时还应注意测量仪器及观测人员应不吸引驾驶人员注意，并且不 引起围观 2、调查时间的选择 应选择非高峰小时的路段，事前、事后调查应选择相同的时段，速度调查还 应避开交通异常时间，如节假日及天气恶劣的时间。 3、样本 (1)应选择交通流在畅通条件下具有代表性的随机样本；（②）当车流为一车 队行进时，应选择头一辆的车速，而跟随的车速在没有超车的情况下，按前一辆 车速行驶，其速度受到限制，没有代表性：(3)在车流中货车出现比率大时，应 选择卡车作为速度观测：（④）避免大部分在高速车辆中选择样本。 4、调查方法 人工、雷达、检测器 人工法：观测路段的长度与车速有关，为便于观测读数，车辆经过t段的时 间不应少于1.5s,最好在2s左右。选择1时根据交通流的平均速度建议为：当 平均车速小于40km/h时、1最小值为25m:4060km/h时，为50m,大于65km/h 时，为75m。 5、数据处理 (1)绘制速度频率分布曲每 其步骤如下 找出这批数据中的最大车速与最小车速。 将所有数据从大到小按顺序排列并分组，各组的分级间隔可按下式估算： H=1+332gn

1.2 速度调查 车速调查的目的一般为掌握某地点的车速变化实态及根据对同一地点的周 期性调查，掌握车速变化的发展趋势，具体如下： ⚫ 为交通管理与控制及交通规划提供速度资料 ⚫ 进行事前事后调查，以判断改善交通措施的效果 ⚫ 为事故分析提供速度资料 ⚫ 用于决定道路的几何设计要素 ⚫ 用于其它交通研究 一、地点车速调查 1、地点 (1)一般速度调查时应选资视野条件好的道路直线段，并应选在无特殊交通 标志无交通信号、无公交站台和不受道路交叉影响的道路区间部分；(2)当为确 定信号控制而调查速度时，调查地点应选在控制对象范围内，并应选择不受共它 信号影响的地点。(3) 当判断交通措施效果而进行事前、事后调查时，事前事 后调查应选择同一位置；(4)对事故多发地区进行调查时，应调查进入该区时的 速度，调查地点应不受其它因素影响。另外为使调查结果不受调查本身的影内， 在选择调查地点时还应注意测量仪器及观测人员应不吸引驾驶人员注意，并且不 引起围观. 2、调查时间的选择： 应选择非高峰小时的路段，事前、事后调查应选择相同的时段，速度调查还 应避开交通异常时间，如节假日及天气恶劣的时间。 3、样本 (1)应选择交通流在畅通条件下具有代表性的随机样本; (2)当车流为一车 队行进时，应选择头一辆的车速，而跟随的车速在没有超车的情况下，按前一辆 车速行驶，其速度受到限制，没有代表性；(3)在车流中货车出现比率大时，应 选择卡车作为速度观测；(4)避免大部分在高速车辆中选择样本。 4、调查方法 人工、雷达、检测器 人工法: 观测路段的长度与车速有关，为便于观测读数，车辆经过 t 段的时 间不应少于 1.5s，最好在 2s 左右。选择 l 时根据交通流的平均速度建议为：当 平均车速小于 40km/h 时、l 最小值为 25m；40~60km/h 时，为 50m，大于 65km/h 时，为 75m。 5、数据处理 （1）绘制速度频率分布曲线 其步骤如下： 找出这批数据中的最大车速与最小车速。 将所有数据从大到小按顺序排列并分组，各组的分级间隔可按下式估算： n R H 1+ 3.32lg =

式中：R一最大车速与最小车速之差 一观测次数，即数据个数。 算出各组的次数（即车辆出现次数）和相对频率。 绘制速度频率分布曲线和速度累积频率分布曲线图 (2)找出最多速度与百分速度。 85%位速度 50%位速度 15%位速度 (3)计算平均速度 (4)计算标准偏差 (5)确定平均车速的波动范围 二、区间速度调查 1、调查的区间与时间的选择 调查区间与时间均应根据调查目的进行选定，()调查区间的选择：对于 般目的的调查，选定主要交又口之间无大量出入车辆路段，且区间起终点应选在 无交通阳寒外，当为通管理目的时应在拟定管钱地区洗择，当为平价容通措前 效果 应采取措施前后，均进行调查且事前、事后调查应选择相同的路段 可分上、下午高峰与白天和夜晚非高峰等四个时段，每次应连续Ih以上， 尽量避开节、假日及天气不良时间。而在进行事前、事后调查时应选择相同季节， 相同周日及相同天气条件。 2、调查方法 流动车法 同交通量调查 车辆牌号对照法此法为在拟调查区间的两端点设置调查人员，记录通 过车辆的车辆号码和其通过断面的时刻，然后通过始、终点记记录对照 后即可得出某一车辆通过该区间的时间。并由此算出该本通过区间的平 均速度 ● 一般牌照法：人工观测或图象识别观测 注意：可与交通量观测同时进行，必须连续观测，注意力集中，劳动强度大， 且不适应于测行驶速度，不适用于沿途有交叉口的情况。 3、数据的整理和分析 (1)将车辆通过起、止观测截面的号码一一对应，并计算出车辆通过起、止 截面的时间差即行程时间 (2)计算每辆车的车速： (3)计算区间平均车速： (4)计算行程速度标准差： (5)计算平均行程时间： (6) 计算行程时间标准差 (7)根裙 一条道路上各区间路段的观测、计算结果，可以汇总出整条道路按 里程分区段的速度分布表和分布柱状图，从表和图上可清楚地看出道路交通流的 运行情况

式中：R——最大车速与最小车速之差 n——观测次数，即数据个数。 算出各组的次数(即车辆出现次数)和相对频率。 绘制速度频率分布曲线和速度累积频率分布曲线图 （2）找出最多速度与百分速度。 85％位速度 50％位速度 15％位速度 （3）计算平均速度 （4）计算标准偏差 s （5）确定平均车速的波动范围 二、区间速度调查 1、调查的区间与时间的选择 调查区间与时间均应根据调查目的进行选定．(1)调查区间的选择 ：对于一 般目的的调查，选定主要交又口之间无大量出入车辆路段，且区间起终点应选在 无交通阻塞处；当为交通管理目的时应在拟定管辖地区选择；当为评价交通措施 效果时，应采取措施前后，均进行调查且事前、事后调查应选择相同的路段。 可分上、下午高峰与白天和夜晚非高峰等四个时段，每次应连续 1h 以上， 尽量避开节、假日及天气不良时间。而在进行事前、事后调查时应选择相同季节， 相同周日及相同天气条件。 2、调查方法 ⚫ 流动车法 同交通量调查 ⚫ 车辆牌号对照法 此法为在拟调查区间的两端点设置调查人员，记录通 过车辆的车辆号码和其通过断面的时刻，然后通过始、终点记记录对照 后即可得出某一车辆通过该区间的时间。并由此算出该本通过区间的平 均速度。 ⚫ 一般牌照法：人工观测或图象识别观测。 注意：可与交通量观测同时进行，必须连续观测，注意力集中，劳动强度大， 且不适应于测行驶速度，不适用于沿途有交叉口的情况。 3、数据的整理和分析 (1)将车辆通过起、止观测截面的号码一一对应，并计算出车辆通过起、止 截面的时间差即行程时间 (2) 计算每辆车的车速； (3) 计算区间平均车速； (4) 计算行程速度标准差； (5) 计算平均行程时间； (6) 计算行程时间标准差； (7) 根据一条道路上各区间路段的观测、计算结果，可以汇总出整条道路按 里程分区段的速度分布表和分布柱状图，从表和图上可清楚地看出道路交通流的 运行情况

个时 1停车到 停两次的车辆 D 停 次的车辆 有延误但不停的车辆 E D 无阻车辆 B 引道延误段 的品南 1.3交通流密度调查 车流密度调查的目的： ·车流密度是描述交通特性的重要参数之一 ·车流密度表示了道路空间上车辆的密集程度，是反映道路车辆拥挤程度 的最直观指标 ● 应用车流密度参数能预测可能发生车辆阻塞的路段，检验和设计交通控 制系统，制定交通管理措施，并可用其进行通行能力的研究 常用的车流密度调查方法有 ● 出入流量法复杂 ● 摄影法：简单 ·根据流量、速度与密度三者间的关系推求车流密度 定点观测 这种方法是通过在某一观测点量测车速与车流量数据，根据这些数据计算车 流密度。在拟观测的公路路段上，选取100m长的路段，标上记号，若为双车道 时，可将观测人员分为四组，每组四人.分别记录通过观测路段两端的车辆牌号 与交通量，测毕分别整理计算 1.4延误调查 延误：由于交通摩阻与交通管制引起的行驶时间损失，以秒s)或分(min)计 固定延误：由交通控制装置、交通标志等引起的延误。它与交通流状态和交 通干扰无关， 主要发生在交叉路口 停车征 误：刹住车轮及车辆停止不动的时间，等于停车时间。其中包括车辆 由停车到启动时驾驶员的反应时间. 行驶延误：行驶时间与计算时间之差。计算时间是按相应于不拥挤车流的道 路上，以平均车速通过调查路线计算的. 排队延误：排队时间与畅行车速通过排队路段的时间之差。排队时间是指车 辆第一次停车到越过停车线的时间。排队路段是第一次停车断面到停车线的距 引道延误：引道时间与车辆畅行车速驶过排队路段的时间之差。在入口引道 上，从车辆因前方信号或已有排队车辆而开始成谏行驶之断面至行车线的距离 引道延误段。车辆受阻排队通过引道延误段的时间，叫引道时间。 图4-1引道延误示意图 延误调查的目的： ·评价道路交通堵塞程度

1.3 交通流密度调查 车流密度调查的目的： ⚫ 车流密度是描述交通特性的重要参数之一 ⚫ 车流密度表示了道路空间上车辆的密集程度，是反映道路车辆拥挤程度 的最直观指标 ⚫ 应用车流密度参数能预测可能发生车辆阻塞的路段，检验和设计交通控 制系统，制定交通管理措施，并可用其进行通行能力的研究 常用的车流密度调查方法有 ⚫ 出入流量法:复杂 ⚫ 摄影法:简单 ⚫ 根据流量、速度与密度三者间的关系推求车流密度 定点观测 这种方法是通过在某一观测点量测车速与车流量数据，根据这些数据计算车 流密度。在拟观测的公路路段上，选取 100m 长的路段，标上记号，若为双车道 时，可将观测人员分为四组，每组四人．分别记录通过观测路段两端的车辆牌号 与交通量，测毕分别整理计算。 1.4 延误调查 延误：由于交通摩阻与交通管制引起的行驶时间损失，以秒(s)或分(min)计. 固定延误：由交通控制装置、交通标志等引起的延误。它与交通流状态和交 通干扰无关，主要发生在交叉路口. 停车延误：刹住车轮及车辆停止不动的时间，等于停车时间。其中包括车辆 由停车到启动时驾驶员的反应时间. 行驶延误：行驶时间与计算时间之差。计算时间是按相应于不拥挤车流的道 路上，以平均车速通过调查路线计算的. 排队延误：排队时间与畅行车速通过排队路段的时间之差。排队时间是指车 辆第一次停车到越过停车线的时间。排队路段是第一次停车断面到停车线的距 离. 引道延误：引道时间与车辆畅行车速驶过排队路段的时间之差。在入口引道 上，从车辆因前方信号或已有排队车辆而开始减速行驶之断面至行车线的距离叫 引道延误段。车辆受阻排队通过引道延误段的时间，叫引道时间。 图 4-1 引道延误示意图 延误调查的目的： ⚫ 评价道路交通堵塞程度 引道延误段 无阻车辆 有延误但不停的车辆 停一次的车辆 停两次的车辆 停车线 E E E F D D D C C B B A 在交叉口引 道上的距离 时间 C

●探求行车延误的发展趋势 ·评价道路的服务质量 ●用作道路改建的依据 交通运 ·进行经济分析 ·进行前后对比研究 ●用作交桶管制的依据 延误的调查方法有 点样本法 ●抽样追踪法 ·交通调查 第二部分：数据统计： 2.1交通流理论 交通流理论是交通工程学理论的基础。它用分析的方法（物理学和数学的方 法)阐述交通现象及其机理，使我们能更好地理解交通现象及其本质，并使城市 道路与公路的规划设计和营运管理发挥最大的功效。比如交通流理论中研究速度 变化的规律，比如它与流量与密度变化的规律，对认识速度变化干什么，认识速 度与能力，认识速度与管理办法的关系是非常重要的。同时在交通流里边也有揭 示车辆与车辆之间运行的相互运行关系的数学模型，对我们运用现代的检测与控 制手段去自动地控制车队的运行，也就是现在在ITS智能交通系统中经常谈到的 自动高速公路，AS。另外在高速公路的管理与控制中，也经常用到一些控制模 型，也来源于交通流理论中提供的统计分布模型。在收费站的设计中，要考虑多 少个车道，每一个车道开多少个时间，每一个收费员的作业标准，那么它的依据 来自于交通流理论中的排队论及其应用。同样，停车场的收费与管理，也要用到 排队论。所以交通流理论是我们管理与设计中所需要的最基本的理论 交通流理论研究的内容 交通流理论是发展中的科学，根据其定义，它所涉及到了范围非常广泛，根 据国外一些关于交通流理论的专著：《交通流理论专著》(Monograph on Traffic Flow Theory)1975版和1996年版的研究内容以及阿道夫.梅(May,Adolf D.)的 《交通流理论》(Traffic Flow Fundamentals)I990年版研究内容，可以把交通流 理论研究内容划分为如下10部分： (I)交通流特性(Traffic Stream Characteristics)研究表示交通流特性的 三个参数：流量、速度和密度的调查方法、分布特性及三者相互关系的模型： (2)人的因素(Humam Facters)研究驾驶员在人、车、路、环境中的反应 及其对交通行为的影响： (3)车辆跟驰理论(Car Following Models)研究车辆的跟驰行为、交通的

⚫ 探求行车延误的发展趋势 ⚫ 评价道路的服务质量 ⚫ 用作道路改建的依据 ⚫ 交通运输规划 ⚫ 进行经济分析 ⚫ 进行前后对比研究 ⚫ 用作交通管制的依据 延误的调查方法有 ⚫ 点样本法 ⚫ 抽样追踪法 ⚫ 交通调查 第二部分：数据统计： 2.1 交通流理论 交通流理论是交通工程学理论的基础。它用分析的方法（物理学和数学的方 法）阐述交通现象及其机理，使我们能更好地理解交通现象及其本质，并使城市 道路与公路的规划设计和营运管理发挥最大的功效。比如交通流理论中研究速度 变化的规律，比如它与流量与密度变化的规律，对认识速度变化干什么，认识速 度与能力，认识速度与管理办法的关系是非常重要的。同时在交通流里边也有揭 示车辆与车辆之间运行的相互运行关系的数学模型，对我们运用现代的检测与控 制手段去自动地控制车队的运行，也就是现在在 ITS 智能交通系统中经常谈到的 自动高速公路，AHS。另外在高速公路的管理与控制中，也经常用到一些控制模 型，也来源于交通流理论中提供的统计分布模型。在收费站的设计中，要考虑多 少个车道，每一个车道开多少个时间，每一个收费员的作业标准，那么它的依据 来自于交通流理论中的排队论及其应用。同样，停车场的收费与管理，也要用到 排队论。所以交通流理论是我们管理与设计中所需要的最基本的理论。 交通流理论研究的内容 交通流理论是发展中的科学，根据其定义，它所涉及到了范围非常广泛，根 据国外一些关于交通流理论的专著：《交通流理论专著》（Monograph on Traffic Flow Theory）1975 版和 1996 年版的研究内容以及阿道夫.梅（May, Adolf D.）的 《交通流理论》（Traffic Flow Fundamentals）1990 年版研究内容，可以把交通流 理论研究内容划分为如下 10 部分： （1）交通流特性（Traffic Stream Characteristics） 研究表示交通流特性的 三个参数：流量、速度和密度的调查方法、分布特性及三者相互关系的模型； （2）人的因素（Humam Facters）研究驾驶员在人、车、路、环境中的反应 及其对交通行为的影响； （3）车辆跟驰理论（Car Following Models）研究车辆的跟驰行为、交通的

稳定性和加速度干扰等数学模型： (4)连续流模型(Continuous flow models)利用流体力学理论研究交通流 三个参数之间的定量关系，并根据流量守恒原理重点研究交通流理论 (S)宏观交通流模型(Macroscopic Flow Models)在宏观上（即在网络尺 度上)研究流量、速度、密度的关系，重点研究路网上不同位置（相对于城市中 心而言)的交通流特性。 (6)交通影响模型(Traffic Impact Models)研究不同交通管制上的交通影 响，包括交通安全、燃料消耗和空气质量等： (7)无信号交叉口理论(Unsignalized Intersection Theory)主要利用数理统 计和排队论研究无信号交叉口车流的可插间隙和竞争车流之间的相互作用。 (8)信号交叉口交通流理论(the Theory of Traffic Flow at Signalized Intersectons)研究信号交叉口对车流的阻滞理论、包括交通状态分析、稳态理论、 定数理论和过渡函数曲线等： (9)交通模型(Traffic Simulation)研究模拟技术在交通流分析中的应用， 介绍交通流模型模型的种类和建模步骤： (10)交通分配(Traffic Assignment)研究交通分配的基本理论和方法以及 这些理论和方法的应用。 2.2交诵流的统计分布特性 交通流统计分布特性有何意义，并介绍两类重要的分布：离散型分布和连续 型分布。 一、交通流统计分布的含义与作用 交通的到达在某种程度上具有随机性，交通流的到达看作概率变化的过程， 符合概率论与数理统计有关规律与模型。描述这种随机性的统计规律有两种方 法。一种是以概率论中的离散型分布为工具，考察在一段固定长度的时间内到达 某场所的交通数量的波动性：另一种是以概率论中的连续型分布为工具，研究上 述事件发生的间隔时间的统计特性如车头时距的概率分布。 描述车速和可穿越空档这类交通特性时，也用到连续分布理论。在交通工程 学中，离散型分布有时亦称计数分布：连续型分布根据使用场合的不同而有不同 的名称，如间隔分布、车头时距分布、速度分布和可穿越空档分布等等。 二、离散型分布 在一定的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 谓的随机变数，描述这类随机变数的统计规律用的是离散型分布。 1.泊松分布 在计数间隔t内到达k辆车的概率

稳定性和加速度干扰等数学模型； （4）连续流模型（Continuous Flow Models）利用流体力学理论研究交通流 三个参数之间的定量关系，并根据流量守恒原理重点研究交通流理论； （5）宏观交通流模型（Macroscopic Flow Models）在宏观上（即在网络尺 度上）研究流量、速度、密度的关系，重点研究路网上不同位置（相对于城市中 心而言）的交通流特性。 （6）交通影响模型（Traffic Impact Models）研究不同交通管制上的交通影 响，包括交通安全、燃料消耗和空气质量等； （7）无信号交叉口理论（Unsignalized Intersection Theory）主要利用数理统 计和排队论研究无信号交叉口车流的可插间隙和竞争车流之间的相互作用。 （8）信号交叉口交通流理论（the Theory of Traffic Flow at Signalized Intersectons）研究信号交叉口对车流的阻滞理论、包括交通状态分析、稳态理论、 定数理论和过渡函数曲线等； （9）交通模型（Traffic Simulation）研究模拟技术在交通流分析中的应用， 介绍交通流模型模型的种类和建模步骤； （10）交通分配（Traffic Assignment）研究交通分配的基本理论和方法以及 这些理论和方法的应用。 2.2 交通流的统计分布特性 交通流统计分布特性有何意义，并介绍两类重要的分布：离散型分布和连续 型分布。 一、交通流统计分布的含义与作用 交通的到达在某种程度上具有随机性，交通流的到达看作概率变化的过程， 符合概率论与数理统计有关规律与模型。描述这种随机性的统计规律有两种方 法。一种是以概率论中的离散型分布为工具，考察在一段固定长度的时间内到达 某场所的交通数量的波动性；另一种是以概率论中的连续型分布为工具，研究上 述事件发生的间隔时间的统计特性如车头时距的概率分布。 描述车速和可穿越空档这类交通特性时，也用到连续分布理论。在交通工程 学中，离散型分布有时亦称计数分布；连续型分布根据使用场合的不同而有不同 的名称，如间隔分布、车头时距分布、速度分布和可穿越空档分布等等。 二、离散型分布 在一定的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 谓的随机变数，描述这类随机变数的统计规律用的是离散型分布。 1．泊松分布 在计数间隔 t 内到达 k 辆车的概率

B=(in) e,k=012, (5-1) λ一一平均到达率（辆/s) t一一每个计数间隔连续的时间(s) e——自然对数的底，取值为2.71828， 若令入t为在计数间隔（观测周期）t内平均到达的车辆数，称为泊松分 布的分布参数，则(5-1)可写为： p(mye 当m为已知时，应用此式可求出在计数间隔t内恰好有k辆车的概率。 (2)适用条件：车流密度不大，其他外界干扰因素基本上不存在，即车流 是随机的 除此之外，还可计算出概率值。 (3)递推公式： P(0)=e-m +)P肉 (4)分布的均值M和方差D都等于入t 当观测数据的方差和均值之比近似等于1时，泊松分布适用。即。* 是判 别的依据。 用泊松分布来拟合观测数据时，参数m可以按下式进行计算： m=观测的总车辆数_ 。j= 总计间猫数 式中：g一一观测数据分组数： fj一一计算间隔t内到达kj辆车（人）这一事件发生的次（频）数： kj一一计数间隔t内的到达数或各组的中值： 一一观测的总计间隔数。 而泊松分布的方差可以用以下公式拟合： S2= L之k,-m=N- N-1台 1(k,-m'f (5)应用举例 例1：设60辆车随机分布在4Km长的道路上，求任意400米路段上有4辆

, 0,1,2,. ! ( ) = = − e k k t P t k k   （5-1） λ——平均到达率（辆/s） t——每个计数间隔连续的时间（s） e——自然对数的底，取值为 2.71828。 若令 m=λt 为在计数间隔（观测周期）t 内平均到达的车辆数，称为泊松分 布的分布参数，则（5-1）可写为： m k k e k m P − = ! ( ) 当 m 为已知时，应用此式可求出在计数间隔 t 内恰好有 k 辆车的概率。 （2）适用条件：车流密度不大，其他外界干扰因素基本上不存在，即车流 是随机的 除此之外，还可计算出概率值。 （3）递推公式： m P e − (0) = ( ) 1 ( 1) P k k m P k + + = （4）分布的均值 M 和方差 D 都等于λt 当观测数据的方差和均值之比近似等于 1 时，泊松分布适用。即  1 D M 是判 别的依据。 用泊松分布来拟合观测数据时，参数 m 可以按下式进行计算： N k f f k f m g j j j g j j g j j j    = = = = = = 1 1 1 总计间隔数 观测的总车辆数 式中：g——观测数据分组数； fj——计算间隔 t 内到达 kj 辆车(人)这一事件发生的次(频)数； kj——计数间隔 t 内的到达数或各组的中值； N——观测的总计间隔数。 而泊松分布的方差可以用以下公式拟合： j g i i N i i k m f N k m N S   = = − − − = − = 1 2 1 2 2 ( ) 1 1 ( ) 1 1 （5）应用举例 例 1：设 60 辆车随机分布在 4Km 长的道路上，求任意 400 米路段上有 4 辆

及4辆车以上的概率。 解：把公式(5-1)中的t理解为计算车辆数的空间间隔，则本例中在空间 上的分布服从泊松分布 t=400m,λ=60/4000辆/m,m=入t=6辆 例2：某信号灯交叉口的周期C=97s,有效绿灯时间g=44s,在有效绿灯 时间内排队的车流以s=900(辆/h)的交通量通过交叉口，在有效绿灯时间外到 达的车辆要停车排队。设信号灯交叉口上游车辆的到达率q=369(辆/h),且服 从泊松分布，求到达车辆不致两次排队的周期数占周期总数的最大百分比。 2.二项分布 用于车辆比较拥挤、自由行驶机会不多的车流情况的到达分布 (1)基本公式： P=c学r0-白r=02n (5-2) 式中：P(k)一在计数间隔t内到达k辆车的概率； 从n辆车中取出k辆车的组合： H =(n-k)! 入一一平均到达率（辆/s) t一一每个计数间隔连续的时间(s) 一一正整数，是观测周期内可能到达的最大车辆数，可根据最大流率求出。 常记P=m,。称为分布的参数，DL,在交叉口的交通流的快江 常代表转向车流占整个车流的比例。 (2)递推公式 P(0)=(I-p)" Pk+D=P k+11-p (3)适用条件：车辆比较拥挤、自由行驶机会不多的车流，车辆自由行驶 的机会减少。 (4)分布的均值M和方差D分别为： M=np.D=np(1-p) P,m可按下列关系式估算(n值计算结果取整》 p=(m-S2)/m n=mlp=(m-S2) 由于二项分布的均值大于方差，如果观测数据计算出的样本均值与方差之比

及 4 辆车以上的概率。 解：把公式（5-1）中的 t 理解为计算车辆数的空间间隔，则本例中在空间 上的分布服从泊松分布 t=400m，λ=60/4000 辆/m，m=λt=6 辆 例 2：某信号灯交叉口的周期 C =97s，有效绿灯时间 g =44s，在有效绿灯 时间内排队的车流以 s=900（辆/h）的交通量通过交叉口，在有效绿灯时间外到 达的车辆要停车排队。设信号灯交叉口上游车辆的到达率 q=369（辆/h），且服 从泊松分布，求到达车辆不致两次排队的周期数占周期总数的最大百分比。 2．二项分布 用于车辆比较拥挤、自由行驶机会不多的车流情况的到达分布。 （1）基本公式: k n n t n t P k c k k n k n ( ) = ( ) (1− ) , = 0,1,2,.,   − （5-2） 式中：P（k）一在计数间隔 t 内到达 k 辆车的概率； 从 n 辆车中取出 k 辆车的组合： !( )! ! k n k k c k n − = λ——平均到达率（辆/s） t——每个计数间隔连续的时间（s） n 一一正整数，是观测周期内可能到达的最大车辆数，可根据最大流率求出。 通常记 n t p  = ，p 称为分布的参数，p<1，在交叉口的交通流的状况描述中， 常代表转向车流占整个车流的比例。 （2）递推公式 n P(0) = (1− p) ( ) 1 1 ( 1) P k p p k n k P k  −  + − + = （3）适用条件：车辆比较拥挤、自由行驶机会不多的车流，车辆自由行驶 的机会减少。 （4）分布的均值 M 和方差 D 分别为： M = np, D = np(1− p) p,n 可按下列关系式估算（n 值计算结果取整） / /( ) ( )/ 2 2 2 n m p m m S p m S m = = − = − 由于二项分布的均值大于方差，如果观测数据计算出的样本均值与方差之比