第二、三讲+交通流特性

第二讲 交通流理论回顾

2-1交通流-车流和行人流 2-2交通流理论的发展 2-3交通流理论研究的内容 2-4交通流理论的知识体系 2-5交通流理论的发展趋势

2-1交通流理论

交通流理论：研究交通流 随时间和空间变化规律的 理论——模型和方法体系 交通流理论是研究交通流 特性随时间和空间变化规 律的理论 交通流理论是交通规划、 交通控制、交通设计、交 通管理的研究基础

Traffic flow theory: The description 交通流理论:运用物理学与数学 of traffic behavior by application of 的理论来描述交通行为特性— the laws of physics and TRB报告《交通流理论》P1。 mathematics.

交通流理论也是汽车制造、交 通规划与管理、道路设计与建 设、交通环境保护、交通事故 预防等学科的理论基础。

2-2交通流理论的发展

按照时间顺序：可以分为三个阶段(1)萌芽 阶段1930s、(2)发展阶段1950s、(3)形成 阶段1960s; 史称如下三个阶段

创始阶段：从汽车(交通工程)诞生——第二次世 界大战结束 快速发展阶段：第二次世界大战结束——20世纪50 年代末 稳定发展阶段：20世纪50年代末——

汽车诞生前的运输没有车 轮的交 通时代

骆驼编 队运输

汽车诞生前的运输印度大 象搬运

没有车 轮的交 通时代

爱斯基摩犬 拉雪橇运输

车辆运输和汽车的诞生马车旅 客搬运

车辆运 输的交 通时代 和汽车 的诞生

德国卡 尔.本茨

一、交通流理论的发展过程创始阶段从交通工程(汽车)诞生——第二次世界大战结束

汽车工业发展

城市道路建设

交通量迅速增长

交通事故上升

研究背景交通工程学刚刚诞生，需要建立交通工程学的基本理 论体系，探索道路交通的基本规律

代表性人物格林希尔茨(Bruce D. Greenshields)

研究手段大量现场调查与观测 利用概率论与数理统计，建立模型

代表性成果交通流与速度的关系模型

快速发展阶段第二次世界大战结束——20世纪50年代末

汽车数量猛增

道路建设加快

交通规划

交通控制

战后经济恢复期(50年代),为了解决就业问题，通过道路建设 带动汽车.建材. 钢铁. 石油. 玻璃等行业的发展

研究背景汽车拥有量大幅度增加，交通规划、交通控制开始发展， 需要交通流理论进行支撑

代表性人物沃尔卓普(Wardrop) 韦伯斯特(Webster)等一批学者

研究手段大量现场调查与观测 运筹学、物理学模型

代表性成果车辆跟弛理论 交通波动理论 随机排队理论等

稳定发展阶段20世纪50年代末—— 交通拥挤 交通问题 交通事故 交通污染

研究背景汽车普及，交通问

题日趋严重，希望缓解城市交通拥 挤问题

代表性人物梅(May)、赫尔曼(Herman)纽威尔(Newell)等

研究手段调查与观测 网络理论、人工智能理论(神经网络、元胞自动机)、计算 机仿真(管理学、物理学、数学)

代表性成果

交通产生理论——交通需求分析 交通流特征 ——道路通行能力 交通供给理论 交通平衡理论——路网交通流调度(分配) 交通模拟理论——计算机模拟再现、辅助决策

交通流理论的发展

按照研究对象可以分为：

(1)单车运动特性； (2)道路多车运动特性(单一路段或单一交叉口 等交通设施)、 (3)路网多车运动特性(一条道路、局部道路网 络)。(1)传统交通流理论(传统方法); (2)现代交通流理论(现代方法)。

按照研究手段和方法可以分为：

2-3交通流理论研究的内容

交通流特性( Traffic Flow Characteristics ):

车头时距( Time Headway ) 交通量(Traffic Flow Rate、Traffic Volume) 车头间距( Distance Headway ) 密度(Density) 车道占有率(Occupancy) 速度( Speed )

2-3交通流理论研究的内容

交通流模型( Traffic Flow Model ):(驾驶)人员的因素模型(Human Factors) 车辆跟驰模型(Car Following) 连续流模型(Continuous Flow) 无信号控制交叉口模型(Unsignalized Intersection) 信号控制交叉口模型(Signalized Intersection) 宏观交通流模型(Macroscopic Flow) 交通影响模型(Traffic Impact) 道路通行能力(Highway Capacity)

2-4交通流理论的知识体系交通流具有时间、空间两个基本变量，同时还 受其它随机因素影响，变化规律非常复杂。空间

时间短时间 较长时间 长时间

点(段) 微观 中观 宏观

路段 中观 中观 宏观

路网 宏观 宏观 宏观