V ol 120 N o 11
公 路 交 通 科 技
JOURNA L OF HIGHWAY AND TRANSPORT ATION RESEARCH AND DEVE LOPMENT
2003年2月
文章编号:1002Ο0268(2003) 01Ο0089Ο04
城市道路行程车速影响因素分析
卢 树, 陆化普, 唐忠华, 卢建刚
(清华大学交通研究所, 北京 100084)
摘要:行程车速由行驶车速和路口停车延误共同决定。为了研究行驶车速和路口停车延误的影响因素, 分别在沈阳、大连、杭州进行了调查, 依据调查数据, 应用回归法分析机非干扰状况、车道宽度、车流密度等因素对城市道路上行驶车速的影响, 以及车流密度、路口信号配时对路口停车延误的影响。关键词:行程车速; 行驶车速; 路口停车延误中图分类号:U4911 文献标识码:A
Analysis of Influencing Factors on Urban Travel Speed
LU Shu , LU Hua Οpu , T ANG Zhong Οhua , LU Jian Οgang
(Institute of T ransportation Engineering , Tsinghua University , Beijing 100084, China )
Abstract :The travel speed of vehicles on urban streets is determined by running speed and control delays at intersections jointly. In or 2der to research on the in fluencing factors of running speed and control delay , we organized traffic surveys in cities of Shenyang , Dalian and Hangzhou respectively. By using regression method on the field data , this paper firstly analyzed the quantitative relationships be 2tween running speed and its in fluencing factors , including the disturbance of non Οvehicles , lane widths and flow density. Then similar method is used to analyze the quantitative relationships between control delay and its in fluencing factors , including flow density and signal settings.
K ey words :T ravel speed ; Running speed ; C ontrol delay
行程车速是指车辆行驶里程与通过该里程所需的行程时间(包括停车时间) 的比值, 它受到道路条件和交通条件等多种因素的影响。城市道路上车辆的行程时间可分为路口停车延误和路口停车延误之外的行驶时间两部分, 二者变化机理不尽一致。本文对行驶车速和路口停车延误的影响因素分别进行研究。
本文的研究对象为双向四车道以上的城市主要道路上的小汽车平均行程车速, 不考虑驾驶员特性和车辆特性对车速的影响。1 调查与数据整理
作者在沈阳、大连、杭州分别组织了交通调查。选择双向四车道以上的城市主要道路上的部分路段, 进行以下调查:
(1) 车速调查。驾驶试验小汽车在路段上以正常
收稿日期:2002Ο01Ο14
速度连续往返, 记录起终点之间的路段长度L 、到达
起终点的时刻、路口停车延误d , 并记下在行驶过程中超过的和被超的小汽车数。
(2) 在车速调查同时, 进行路口分时段、分车种、分流向的交通量调查, 如图1所示, 并调查无机非物理隔离路段上的非机动车流量。每次试验车从起点驶出时, 开始调查下游路口的交通量, 直至试验车到达终点。
(3) 记录进口道及路段的几何信息和分时段的路口信号配时。
调查完成后对每条车速调查记录进行如下处理:(1) 行程时间t t 为起终点到达时刻之差; 行驶时间t r =t t -d ; 净超车数y c 为超车数与被超车数之差。同时段的小汽车交通量计为q c ; 标准车交通量计为q , 计算路段单车道交通量q l 和进口道单车道交
作者简介:卢树(1978-) , 女(土家族) , 湖南永顺人, 清华大学土木系交通研究所硕士.
公路交通科技 2003年 第1期
212 车道宽度
本文中车道宽度指小汽车车道宽度, 对大小车混
行道路则取混行车道宽度。根据作者于2001年9月20日、21日对表1中4条道路的调查, 作出路段车流密度Ο行驶车速曲线如图2
所示。
图1 交通调查示意
通量q a , 单位veh/h 。
(2) 计算小汽车平均行程时间t At =t t -y c /q c , 平均行驶时间t Ar =t r -y c /q c , 单位:h 。
(3) 平均行程速度V At =L/t At , 平均行驶速度V Ar =L/t Ar , 单位km/h 。
(4) 路段车流密度ρ=q l /V At , 进口道车流密度
图2 不同车道宽度下的车流密度Ο行驶车速曲线
ρ′=q a /V At , 单位:veh/(km ・lane ) 。
(5) 整理出同时段的车道宽度、绿灯时间、周期, 根据需要计算非机动车道负荷度、对向左转车流量。2 行驶车速影响因素分析
由图2可见, 不同车道宽度下的路段车流密度Ο
行驶车速曲线基本保持平行, 车道宽度越宽, 相同密度下的行驶车速越快。通过对沈阳、大连、杭州3个城市调查数据的多元回归得到, 在其他条件固定时, 车道宽度W 与行驶车速V 之间的函数关系如式(4)
V (w )
本文选择了3个主要的行驶车速影响因素:机非干扰情况、车道宽度、路段车流密度, 分别研究其与行驶车速之间的量化关系。211 机非干扰情况
作者于2001年9月20日上午在沈阳市东北大马路上观泉路至北海街段组织了交通量和车速调查。该道路全程均为双向四车道, 车道宽3185m , 无中心隔离设施。其中, 东站街以东段为绿化带机非隔离; 东站街以西段为标线机非隔离, 两侧非机动车道宽414m , 按照文献[2]中的方法, 计算得到每侧通行能力为5850veh/h , 非机动车道负荷度为非机动车道交通量与通行能力之比。回归得到, 东站街以东段的路段车流密度ρ与行驶车速V p 符合以下关系
(1) V p =-1312ln ρ+6818东站街以西段的路段车流密度ρ、行驶车速V np
与非机动车道负荷度(v/c ) npb 符合以下关系
(2) V np =-1211ln ρ-1512(v/c ) npb +6614为0时, 式(2) 对应的曲线与式
(1) 的曲线在调查数据范围内基本重合。因而, 在其他条件相同时, 有、无机非物理隔离路段上的行驶车速之间符合以下关系
(3) V p -V np =1512(v/c ) npb
npb
=
V w =315-1019w +7613w -13315V w =315
2
(w ≤315) (w >315)
(4)
式中, V w =315表示小汽车车道宽度为315m 时的小汽
车平均行驶车速。
从回归结果来看, 在车道宽度小于标准宽度(315m ) 时, 车道宽度对车速的影响比较明显, 而当车道宽度大于标准宽度时, 车道宽度对车速的影响就十分微弱了, 这与文献[3]的结论一致。
车道宽度影响调查路段
路名十一纬路市府大路西顺城街青年大街
起(终) 点和平北大街和平北大街沈阳路中山路
终(起) 点青年大街太原北街南顺城路十一纬路
表1
机非中心车道车道隔离隔离有有有有
否否否否
数
3333
宽度
[**************]4
213 路段车流密度
当(v/c )
利用式(3) 、(4) 将各城市调查数据中的行驶车速换算为有机非隔离且车道宽度为315m 的路段上的行驶车速, 得到图3至图5。从调查数据来看, 由于城市道路上一般车流密度较大, 车流密度与行驶车速之间呈典型的对数曲线关系。通过多元回归得到, 在其他条件固定时, 路段车流密度ρ与行驶车速V 之间的函数关系如式(5) 所示
90
在单方向车道数多于2条的路段上, 非机动车道
负荷度对机动车行驶车速的影响可能会小一些。
城市道路行程车速影响因素分析 卢 树等
) V (ρ) +301797=V ρ=10-131375ln (ρ(5)
式中, V ρ=10为路段车流密度为10veh/(km ・lane ) 时的小汽车平均行驶车速
。
车延误之间的量化关系。
311 绿信比
在表2所示的3个禁左路口保持周期不变, 每隔半小时改变一次绿信比, 调查不同绿信比下的路口停车延误。调查结果表明, 在车流密度比较稳定的情况下, 路口停车延误随绿信比的提高呈二次曲线趋势降低, 如图7所示。
绿信比影响调查路口
编号城市
1
表2
时段
周期长
120s
路名南三经路南五马路
交叉道路西滨河路和平南大街长春路
日期
沈阳
2001年9月15:00～20、21日
16:30
图3 杭州的车流密度Ο
行驶车速数据汇总
2沈阳
2001年9月15:00～20、21日2001年9月28日
16:3015:00～16:30
120s
3大连胜利路80s
图4 沈阳的车流密度Ο
行驶车速数据汇总
图7 绿信比Ο路口停车延误曲线
分析更多的调查数据后发现, 在直行车流与对向
左转车流共用绿灯信号的情形下, 平均每辆对向左转车需要占用约3s 绿灯时间, 使得直行车流可利用的绿灯时间减少, 从而得到
g =g s -V ol ×3
图5 大连的车流密度Ο
行驶车速数据汇总
(6)
式中, g 为直行车流能够利用的绿灯时间; g s 为实际绿灯时间; V ol 为平均每个周期通过的对向左转车数量(折算成标准车) 。
通过多元回归得到, 在其他条件固定时, 绿信比
g/c 与路口停车延误d 之间的函数关系如式(7)
d g/c =016+140(g/c ) 2-168(g/c ) +
d (g/c ) =
5014 (g/c ≤016) d g/c =016 (g/c >016)
(7)
式中, d g/c =016为绿信比为016时平均路口停车延误。
图6 三市车流密度Ο行驶车速曲线比较
312 进口道车流密度
3 路口停车延误影响因素分析
将沈阳、大连的调查数据汇总为图8、图9, 发现路口延误随进口道车流密度的增加呈二次曲线上升。通过多元回归得到, 在其他条件固定时, 进口道车流密度
ρ′与路口停车延误d 之间的函数关系如式(8)
91
本文选择了2个主要的路口停车延误影响因素:绿信比、进口道车流密度, 分别研究了它们与路口停
公路交通科技 2003年 第1期
ρd ′-017227ρ′
+ρ′=7+010496
) =d (ρ′
2
21626 (
ρ′≥7)
d ′
(8)
4 结论
式中, d lane ) 时ρ′=7为进口道车流密度为7veh/(km ・的平均路口延误
。
本文分析了机非干扰情况、车道宽度、车流密度对
行驶车速的影响, 以及信号配时、车流密度对路口停车延误的影响, 可为道路设计和交通管理者提供参考。此外, 城市道路上行程车速还受到路段长度、车道数、交通秩序、交通组成等因素的影响, 本文中未涉及。
图8 沈阳车流密度Ο路口停车延误数据汇总
图10 二市车流密度Ο路口停车延误曲线比较
参考文献:
[1] D L 鸠洛夫, M J 休伯著. 蒋璜, 等译. 交通流理论[M].北京:
人民交通出版社, 1983.
[2] 国家技术监督局, 中华人民共和国建设部. 城市道路交通规划
设计规范(G B50220Ο95) [S].北京:中国计划出版社, 1995.
[3] 王炜, 过秀成. 交通工程学[M].南京:东南大学出版社,
2000.
图9 大连车流密度Ο路口停车延误数据汇总
92
V ol 120 N o 11
公 路 交 通 科 技
JOURNA L OF HIGHWAY AND TRANSPORT ATION RESEARCH AND DEVE LOPMENT
2003年2月
文章编号:1002Ο0268(2003) 01Ο0089Ο04
城市道路行程车速影响因素分析
卢 树, 陆化普, 唐忠华, 卢建刚
(清华大学交通研究所, 北京 100084)
摘要:行程车速由行驶车速和路口停车延误共同决定。为了研究行驶车速和路口停车延误的影响因素, 分别在沈阳、大连、杭州进行了调查, 依据调查数据, 应用回归法分析机非干扰状况、车道宽度、车流密度等因素对城市道路上行驶车速的影响, 以及车流密度、路口信号配时对路口停车延误的影响。关键词:行程车速; 行驶车速; 路口停车延误中图分类号:U4911 文献标识码:A
Analysis of Influencing Factors on Urban Travel Speed
LU Shu , LU Hua Οpu , T ANG Zhong Οhua , LU Jian Οgang
(Institute of T ransportation Engineering , Tsinghua University , Beijing 100084, China )
Abstract :The travel speed of vehicles on urban streets is determined by running speed and control delays at intersections jointly. In or 2der to research on the in fluencing factors of running speed and control delay , we organized traffic surveys in cities of Shenyang , Dalian and Hangzhou respectively. By using regression method on the field data , this paper firstly analyzed the quantitative relationships be 2tween running speed and its in fluencing factors , including the disturbance of non Οvehicles , lane widths and flow density. Then similar method is used to analyze the quantitative relationships between control delay and its in fluencing factors , including flow density and signal settings.
K ey words :T ravel speed ; Running speed ; C ontrol delay
行程车速是指车辆行驶里程与通过该里程所需的行程时间(包括停车时间) 的比值, 它受到道路条件和交通条件等多种因素的影响。城市道路上车辆的行程时间可分为路口停车延误和路口停车延误之外的行驶时间两部分, 二者变化机理不尽一致。本文对行驶车速和路口停车延误的影响因素分别进行研究。
本文的研究对象为双向四车道以上的城市主要道路上的小汽车平均行程车速, 不考虑驾驶员特性和车辆特性对车速的影响。1 调查与数据整理
作者在沈阳、大连、杭州分别组织了交通调查。选择双向四车道以上的城市主要道路上的部分路段, 进行以下调查:
(1) 车速调查。驾驶试验小汽车在路段上以正常
收稿日期:2002Ο01Ο14
速度连续往返, 记录起终点之间的路段长度L 、到达
起终点的时刻、路口停车延误d , 并记下在行驶过程中超过的和被超的小汽车数。
(2) 在车速调查同时, 进行路口分时段、分车种、分流向的交通量调查, 如图1所示, 并调查无机非物理隔离路段上的非机动车流量。每次试验车从起点驶出时, 开始调查下游路口的交通量, 直至试验车到达终点。
(3) 记录进口道及路段的几何信息和分时段的路口信号配时。
调查完成后对每条车速调查记录进行如下处理:(1) 行程时间t t 为起终点到达时刻之差; 行驶时间t r =t t -d ; 净超车数y c 为超车数与被超车数之差。同时段的小汽车交通量计为q c ; 标准车交通量计为q , 计算路段单车道交通量q l 和进口道单车道交
作者简介:卢树(1978-) , 女(土家族) , 湖南永顺人, 清华大学土木系交通研究所硕士.
公路交通科技 2003年 第1期
212 车道宽度
本文中车道宽度指小汽车车道宽度, 对大小车混
行道路则取混行车道宽度。根据作者于2001年9月20日、21日对表1中4条道路的调查, 作出路段车流密度Ο行驶车速曲线如图2
所示。
图1 交通调查示意
通量q a , 单位veh/h 。
(2) 计算小汽车平均行程时间t At =t t -y c /q c , 平均行驶时间t Ar =t r -y c /q c , 单位:h 。
(3) 平均行程速度V At =L/t At , 平均行驶速度V Ar =L/t Ar , 单位km/h 。
(4) 路段车流密度ρ=q l /V At , 进口道车流密度
图2 不同车道宽度下的车流密度Ο行驶车速曲线
ρ′=q a /V At , 单位:veh/(km ・lane ) 。
(5) 整理出同时段的车道宽度、绿灯时间、周期, 根据需要计算非机动车道负荷度、对向左转车流量。2 行驶车速影响因素分析
由图2可见, 不同车道宽度下的路段车流密度Ο
行驶车速曲线基本保持平行, 车道宽度越宽, 相同密度下的行驶车速越快。通过对沈阳、大连、杭州3个城市调查数据的多元回归得到, 在其他条件固定时, 车道宽度W 与行驶车速V 之间的函数关系如式(4)
V (w )
本文选择了3个主要的行驶车速影响因素:机非干扰情况、车道宽度、路段车流密度, 分别研究其与行驶车速之间的量化关系。211 机非干扰情况
作者于2001年9月20日上午在沈阳市东北大马路上观泉路至北海街段组织了交通量和车速调查。该道路全程均为双向四车道, 车道宽3185m , 无中心隔离设施。其中, 东站街以东段为绿化带机非隔离; 东站街以西段为标线机非隔离, 两侧非机动车道宽414m , 按照文献[2]中的方法, 计算得到每侧通行能力为5850veh/h , 非机动车道负荷度为非机动车道交通量与通行能力之比。回归得到, 东站街以东段的路段车流密度ρ与行驶车速V p 符合以下关系
(1) V p =-1312ln ρ+6818东站街以西段的路段车流密度ρ、行驶车速V np
与非机动车道负荷度(v/c ) npb 符合以下关系
(2) V np =-1211ln ρ-1512(v/c ) npb +6614为0时, 式(2) 对应的曲线与式
(1) 的曲线在调查数据范围内基本重合。因而, 在其他条件相同时, 有、无机非物理隔离路段上的行驶车速之间符合以下关系
(3) V p -V np =1512(v/c ) npb
npb
=
V w =315-1019w +7613w -13315V w =315
2
(w ≤315) (w >315)
(4)
式中, V w =315表示小汽车车道宽度为315m 时的小汽
车平均行驶车速。
从回归结果来看, 在车道宽度小于标准宽度(315m ) 时, 车道宽度对车速的影响比较明显, 而当车道宽度大于标准宽度时, 车道宽度对车速的影响就十分微弱了, 这与文献[3]的结论一致。
车道宽度影响调查路段
路名十一纬路市府大路西顺城街青年大街
起(终) 点和平北大街和平北大街沈阳路中山路
终(起) 点青年大街太原北街南顺城路十一纬路
表1
机非中心车道车道隔离隔离有有有有
否否否否
数
3333
宽度
[**************]4
213 路段车流密度
当(v/c )
利用式(3) 、(4) 将各城市调查数据中的行驶车速换算为有机非隔离且车道宽度为315m 的路段上的行驶车速, 得到图3至图5。从调查数据来看, 由于城市道路上一般车流密度较大, 车流密度与行驶车速之间呈典型的对数曲线关系。通过多元回归得到, 在其他条件固定时, 路段车流密度ρ与行驶车速V 之间的函数关系如式(5) 所示
90
在单方向车道数多于2条的路段上, 非机动车道
负荷度对机动车行驶车速的影响可能会小一些。
城市道路行程车速影响因素分析 卢 树等
) V (ρ) +301797=V ρ=10-131375ln (ρ(5)
式中, V ρ=10为路段车流密度为10veh/(km ・lane ) 时的小汽车平均行驶车速
。
车延误之间的量化关系。
311 绿信比
在表2所示的3个禁左路口保持周期不变, 每隔半小时改变一次绿信比, 调查不同绿信比下的路口停车延误。调查结果表明, 在车流密度比较稳定的情况下, 路口停车延误随绿信比的提高呈二次曲线趋势降低, 如图7所示。
绿信比影响调查路口
编号城市
1
表2
时段
周期长
120s
路名南三经路南五马路
交叉道路西滨河路和平南大街长春路
日期
沈阳
2001年9月15:00～20、21日
16:30
图3 杭州的车流密度Ο
行驶车速数据汇总
2沈阳
2001年9月15:00～20、21日2001年9月28日
16:3015:00～16:30
120s
3大连胜利路80s
图4 沈阳的车流密度Ο
行驶车速数据汇总
图7 绿信比Ο路口停车延误曲线
分析更多的调查数据后发现, 在直行车流与对向
左转车流共用绿灯信号的情形下, 平均每辆对向左转车需要占用约3s 绿灯时间, 使得直行车流可利用的绿灯时间减少, 从而得到
g =g s -V ol ×3
图5 大连的车流密度Ο
行驶车速数据汇总
(6)
式中, g 为直行车流能够利用的绿灯时间; g s 为实际绿灯时间; V ol 为平均每个周期通过的对向左转车数量(折算成标准车) 。
通过多元回归得到, 在其他条件固定时, 绿信比
g/c 与路口停车延误d 之间的函数关系如式(7)
d g/c =016+140(g/c ) 2-168(g/c ) +
d (g/c ) =
5014 (g/c ≤016) d g/c =016 (g/c >016)
(7)
式中, d g/c =016为绿信比为016时平均路口停车延误。
图6 三市车流密度Ο行驶车速曲线比较
312 进口道车流密度
3 路口停车延误影响因素分析
将沈阳、大连的调查数据汇总为图8、图9, 发现路口延误随进口道车流密度的增加呈二次曲线上升。通过多元回归得到, 在其他条件固定时, 进口道车流密度
ρ′与路口停车延误d 之间的函数关系如式(8)
91
本文选择了2个主要的路口停车延误影响因素:绿信比、进口道车流密度, 分别研究了它们与路口停
公路交通科技 2003年 第1期
ρd ′-017227ρ′
+ρ′=7+010496
) =d (ρ′
2
21626 (
ρ′≥7)
d ′
(8)
4 结论
式中, d lane ) 时ρ′=7为进口道车流密度为7veh/(km ・的平均路口延误
。
本文分析了机非干扰情况、车道宽度、车流密度对
行驶车速的影响, 以及信号配时、车流密度对路口停车延误的影响, 可为道路设计和交通管理者提供参考。此外, 城市道路上行程车速还受到路段长度、车道数、交通秩序、交通组成等因素的影响, 本文中未涉及。
图8 沈阳车流密度Ο路口停车延误数据汇总
图10 二市车流密度Ο路口停车延误曲线比较
参考文献:
[1] D L 鸠洛夫, M J 休伯著. 蒋璜, 等译. 交通流理论[M].北京:
人民交通出版社, 1983.
[2] 国家技术监督局, 中华人民共和国建设部. 城市道路交通规划
设计规范(G B50220Ο95) [S].北京:中国计划出版社, 1995.
[3] 王炜, 过秀成. 交通工程学[M].南京:东南大学出版社,
2000.
图9 大连车流密度Ο路口停车延误数据汇总
92