交通流理论统计分布
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
本章交通流理论的内容
(1) 交通流的统计分布特性; (2) 排队论的应用; (3) 跟驰理论; (4) 交通流的流体力学模拟理论;
第二节 交通流的统计分布特性
一、交通流统计分布的含义与作用
在建设或改善交通设施,确定新的交通管理方案 时,均需要预测交通流的某些具体特性,并且常 希望能用现有的或假设的有限数据作出预报。如 在信号灯配时设计时,需要预测一个信号周期到 达的车辆数;在设计行人交通管制系统时,要求 预测大于行人穿越时间的车头时距频率。交通流 特性的统计分布知识为解决这些问题提供了有效 的手段。
(1) 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。
(2) 基本公式:
Pk
(t)k
k!
et
式中: Pk ——在计数间隔 t 内到达 k 辆车的概率;
——平均到达率(辆/s);
t ——每个计数隔持续的时间(s);
若令 t m ,则 m 为在计数间隔 t 内平均到达的
E(x2 ) k 2 ()k e e k ()k1 e (k 1) 1 ()k1
40年代,由于二战的影响,交通流理论的发展不多。 50年代,随着汽车工业和交通运输业的迅速发展,交通量、 交通事故和交通阻塞的骤增, 交通流中车辆的独立性越来越 小,采用的概率论方法越来越难以适应,迫使理论研究者寻 求新的模型,于是相继出现了跟驰(Car Following)理论、 交通波(Traffic Wave Theory)理论(流体动力学模拟)和 车辆排队理论(Queuing Theory)。这一时期的代表人物有 Wardrop、Reuschel、Pipes、Lighthill、Whitham、Newel、 Webster、Edie、Foote、Herman、Chandler等。
车辆的到达在某种程度上具有随机性,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(空间)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时间间 隔的统计特性,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。
1990年美国Adolf D.May出版了《Traffic Flow Fundamentals》 1996年,美国联邦公路局(The Federal Highway Administration,FHWA)出版了《Monograph on Traffic Flow Theory》。主编Nathan H.Gartner,Carroll Messer, Ajay K.Rathi等。涉及的内容包括:交通流特性、人的因素、 车辆跟驰模型、连续流模型、宏观交通流模型、交通影响模型、 无信号交叉口理论、信号交叉口交通流理论、交通模拟和交通 分配。
交通流理论的发展历程
1959年12月,交通工程学应用数学方面学者100多人在底特律 举行首届交通流理论国际研讨会,并确定每三年召开一次。从 此,交通流理论的研究进入了一个迅速发展的时期。
1975年丹尼尔(Daniel I.G)和马休(marthow,J.H)汇集了各方面 的研究成果,出版了《交通流理论》一书,较全面、系统地阐 述了交通流理论的内容及其发展。
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。
交通流理论的发展历程
20世纪30年代才开始发展,最早采用的是概率论方法。1933 年,金蔡(Kinzer.J.P)论述了泊松分布应用于交通分析的可能 性;1936年,亚当斯(Adams.W.F)发表了数值例题;格林希 尔茨(Greenshields)发表了用概率论和数理统计的方法建立 的数学模型,用以描述交通流量和速度的关系。
车辆数,m 又称为泊松分布的参数。
复习波松分布
波松定理
Pk P(xn k ) Cnk pnk (1 pn )nk , k 1,2, , n
设npn 0,为常数,则有
lim
n
P(
xn
k)
( ) k
k!
e ,
k 1,2, , n
Pk
n! ( )k (1
第一节 概述
什么是交通流?认识交通流! 交通工程中把在道路上通行的人流和车流统称为交 通流(Traffic Flow),一般指车流。
什么交通流理论?
各种交通现象 交通规律 形成机理
规划
设计
营运
数学
管理
物理学
交通流理论
力学
作为交通工程学理论基础的交通流理论是运用物理学和数学的
方法来描述交通特性的一门边缘科学,它用分析的方法阐述交 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
k!(n k)! n
)nk
n
n(n 1)(n 2) (n k 1) ( )k (1 )n (1 )k
k!
n
n
n
k
k!
1 (1
1 ) (1 n
2) n
(1
k n1) (1
)n (1
n
)k
n
lim
n
P1
k
e , P2
2
k(k 1)
e
k
1
P1
,
, 有Pk 1
k 1 Pk
2、均值和方差
M
E(x)
k Pk
k 0
k
k 0
( ) k
k!
e
e
k 1
()k 1 e e
(k 1)!
D E(x2 ) [E(x)]2
P
(
xn
k)
k
k!
e
1
e
1
波松分布定义:若Pk P(x
k ) k e ,
k!
性质:
0,则称: x ~ ()
1、递推公式
若x ~ (),则由P(x k) ()k e ,
k!
k
1,2,
, n 得P0
0
0!
e
e ,则