第三章交通流的基本特性第一节概述道路上的行人或运行的车辆构成行人流或车流，人流和车流统称为交通流。
一般交通工程学研究中，有特指时的交通流是针对机动车交通流而言的。
交通流的定性和定量特征，称为交通流特性。
观测和研究发现，由于在交通过程中人、车、路、环境的相互联系和影响作用，道路交通流具有以下三个基本特性。
1．两重性对道路上运行车辆的控制既取决于驾驶员，又取决于道路及交通控制系统。
一方面，驾驶员为避免与其他车辆发生冲突，必然受到道路条件及交通控制系统的制约；另一方面，驾驶员又可以在一定的时空条件下，依据自己的意志自由地改变车速和与其他车辆的相对位置。
2．局限性由于机动车和道路的物理尺寸所限，车辆运行中相互之间可能会相互妨碍。
仅由于道路通行能力的限制和车辆间的相互制约，就有可能引起交通拥挤；另外，车速也是有限的，并因车辆和时空条件而异。
3．时空性由于车速是随机变化的，机动车在时间上和空间上的状态都是不相同的，因此，交通流既是现有时间变化规律，又有其空间变化规律。
道路交通流的以上三个特性进一步说明：道路交通是一个复杂的动态系统。
由这三个特性出发，将道路上的交通流用交通量、速度、密度三个基本参数加以描述。
观测、整理和研究这些参数的变化规律以及它们之问的相互关系，可以为分析道路上的运营状况、交通规则、路网布设、线形设计、运输调度与组织、运力投放与调控以及为现有道路交通综合治理提供起决定作用的论证数据。
第二节交通量的基本特性交通量是指单位时间内，通过道路某一地点或某一断面的实际交通参与者(含车辆、行人、自行车等)的数量，又称交通流量或称流量。
如果不加说明时，通常是指单位时间内通过道路某一地点或某一断面往来两个方向的车辆数，亦称为车流量。
在交通量观测和统计分析及实际应用中，常见的交通量有以下几种：1．平均交通量交通量不是一个静止的量，它是随时间变化的，在表达方式上通常取某一时段内的平均值作为该时段的代表交通量。
如年平均日交通量就是将一年内的交通量总数除以当年的总天数所得出的平均值。
常用的有平均日交通量，还有月平均日交通量，周平均日交通量以及任意期间(依特定分析目的而定)的平均日交通量等。
以上平均交通量可以概括成如下的表达式平均日交通量 (ADT)=1/n{∑Q (3—1)式中 Q i——计算期内各单位时间的交通量；n——计算期内的单位时间总数。
如果计算年平均日交通量(A A D T)时，n为365或366，则年平均日交通量 (AADT)= (3—2)由此类推：月平均日交通量 (MADT)= (3—3)周平均日交通量 (WADT)=∑Qi (3—4)2．高峰小时交通量高峰小时交通量是指一天内的交通高峰期间连续lh的最大小时交通量。
3．第30位小时交通量将一年当中8760h的小时交通量，按大小次序排列，从大到小排列序号为第30位的那个小时的交通量，称为第30位小时交通量。
一年中8760h交通量依大小次序排列，然后计算出每一个小时交通量与年平均日交通量之比值，称为小时交通量系数，以此为纵坐标，以排列次序为横坐标，可以绘制出一年中小时交通量曲线图(图3—1)。
图3—1 一年中小时交通量变化曲线图从图3—1中可以发现，从第1到第30位左右的小时交通量减少的比较显著，即曲线斜率大；而从第30位以后，交通量减少得非常缓慢，曲线较为平直，即曲线斜率小。
据此规律，美国和日本等选取第30位小时交通量为设计小时交通量。
这样使道路设计既满足了99.67％时间内的交通需求，将交通拥挤时间保持在最低限度(只占O.33％)，又大大降低了公路建设费用，经济合理。
第30位小时交通量是国外经验数值，由于我国公路交通组成情况不同于国外，美国、日本等国的交通组成中，小汽车所占比例很高，我国则以中型载货汽车为主，并有白行车、人力车等混合交通。
另外，我国公路的技术状况也不同于国外，因此，在对我国交通量调查的基本数据作了系统处理与分析之后，分析资料表明小时交通量系数曲线的显著变化位置一般在第20位小时交通量附近，这时的系数值偏高，而第30位小时之后的曲线较平缓，考虑技术与经济效益方面的因素，确定设计小时交通量的位数一般取第30位小时，各地可根据当地具体情况，在第20～40位小时交通量之间，选用最为经济合理的位数，作为设计小时交通量的位数。
第三节行车速度特性行车速度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、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。
一、车速的种类和定义设行驶距离为l，所需时间为t，则车速可用l/t形式表示。
按l和t的取值不同，可定义不同的车速：1．地点车速这是车辆通过某一地点时的瞬时车速，因此观测时l取尽可能短，通常以20～25m为宜，用作道路设计、交通管制规划资料。
2．行车速度根据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。
3．运行车速运行车速是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，用于评价道路通行能力和车辆运行情况。
4．行程车速行程车速又称区间车速，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。
行程车速是一项综合性指标，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．临界车速指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。
二、行车速度的统计分布特性行车速度和交通量一样，也是一个随机变量。
研究表明在乡村公路和高速公路路段上，运行车速一般呈正态分布，在城市道路或高速公路匝道口处，车速比较集中，一般呈偏态分布。
表征车速统计分布特性的特征车速常用以下指标：1．中位车速中位车速也称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。
在正态分布的情况下，50％位车速等于平均车速，但一般情况下，两者不等。
2．85%位车速在该路段行驶的所有车辆中，有85％1~’勺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。
3．15％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1．时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速度，这些点速度的算术平均值，即为该断面的时间平均车速.2．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，当观测长度为一定时，其数值为地点车速观测值得调和平均值.四、影响车速变化的因素影响车速的因素很多，主要随驾驶员、车辆、道路、交通及环境等因素的变化而变化，其规律简述如下。
(一)驾驶员的影响汽车行驶速度除与驾驶员的技术高低、开车时间长短有关外，还与驾驶员的个性、年龄、性别和婚姻状态有关。
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、已婚驾驶员开车快。
(二)车辆的影响车型对地点车速有影响。
在我国，小客车车速最快，专用大客车次之，货车最慢。
载货汽车的平均车速按轻型单机货车、中型货车、重型组合车、重型单机货车的次序下降，且随载货总量的增加而下降。
(三)道路的影响驾驶员实际开车速度在很大程度上受道路条件的影响。
诸如：1．道路类型不同类型的道路，其设计行车速度不同、汽车的运行条件不同，因此，其上的实际运行速度也不同。
我国公路上汽车的平均行驶速度为：一级公路：54km／h二级公路：45～52.5km／h三级公路：46.4km／h2．平面线形一般说来，在平曲线上较在直线段上车速要低。
平曲线半径越大，车速越高。
设计车速较低的弯道上，平均车速接近设计车速。
设计车速高的弯道上，平均车速低于设计车速，并接近于在切线段观测到的平均车速。
3．纵断面线形道路的纵断面线形对车速影响显著，并且这种影响对货车比对小客车更明显。
下坡时与运行在平坡直线路段相比，对于货车当纵坡大至5％，对专用大客车和小客车当纵坡大至3％，平均车速都是增加的。
当下坡超过此限度以及在上坡道，各类车辆的车速都降低。
4．车道数及车道位置多于四车道时车行道的特性与四车道设施相似。
四车道公路上，由于行驶时不受对向行车的约束，比双车道和三车道公路上的平均车速高。
当中央有隔离带时这种差异更明显。
三车道上的车速略高于相类似的双车道公路。
在行进市区的道路上，入境车辆的平均车速一般比出境车速高3～6km／h。
多车道的公路上，地点车速由靠中央分隔带的车道向靠路肩的车道依次递减。
5．视距道路上视距若不能满足要求，则车速明显降低。
6．侧向净空在双车道公路上，一般侧向净空受到限制时，平均车速降低2～5km／h，货车比客车所受影响小。
7．路面条件路面由低级发展到高级时，地点车速逐渐增加。
目前，载货汽车在高速公路上行驶，车速可达60～80km／h；在次高级公路上行驶，车速可达40～60km／h；在中级路面上行驶，车速可达30～40km／h。
同一类型路面，其状况的优劣也直接影响车速。
(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。
这是由于交通量越大，超车越困难。
快行车的潜力得不到发挥，所以平均车速下降。
2．交通组成快慢车分离比快慢车混合行驶车速高，在郊区公路上，畜力车越多，汽车车速越低。
在城市道路上，三块板道路比一块板道路上的汽车车速高。
行人，特别是横过街道的行人交通量的太小，对车速很有影响。
3．交通管理道路渠化能使车速有比较明显的提高，这是由于车辆各行其道，减少了相互间的干扰。
此外，交通信号、交通标志、交通设施及交通管理设施都对道路上的行车速度起控制影响作用。
(五)环境的影响季节、气候和地理位置的变化对车辆运行速度有影响。
我国有关部门进行的车速调查表明，在山岭、重丘区公路上，载货汽车的平均运行速度为33．9km／h；在平原、微丘区公路上，平均运行速度为39,9km／h。
白天的平均车速比夜晚高，市区约高1．6km／h，郊区约高3～13km／h。
在临近或穿越村镇、居民区等因素造成交通环境复杂的路段上，车速明显降低。
第四节交通密度一、交通密度的含义及表示方法当交通量为零时，不能说明这时没有车辆，而是有两种情况，一是道路上没有车辆行驶；二是车速为零，有车而不流，这时是阻塞。
