第二节交通流理论
一、机动车交通
机动车交通是城市道路交通的主体。

国外城市中的机动车大多是小汽车，车种较为单一，在一定的路段上车速基本相同，交通流相对比较简单。

我国城市的机动车车种复杂，车速、性能差异较大，交通流比国外城市要复杂得多。

1.机动车流速度、流量和密度关系
(1)基本关系式
如果车流中所有车辆均以相同的车速通过某一段路程，则有下列关系:
式中:K为交通密度(辆/公里)；Q为交通量 (辆/小时)；V为车速(公里/小时)。

公式也经常写作：
(2)车速与密度的关系
Vf为自由车速，Kj为当车速为零时的阻塞密度。

由上式及图可知，当密度逐渐增大则车速逐渐减小，当达到阻塞密度Kj时，车速为零，交通停顿。

(3)交通量与密度的关系
Ko称为最佳密度。

由图可知，在Ko之前，交通量随密度的增加而增加，而在Ko之后，交通量将随密度的增加而减少。

(4)交通量与车速的关系
Vo称为最佳车速。

由图可知在Vo之前，交通量随车速的增加而增加，而在Vo之后，交通量将随车速的增加而减少。

综上所述，将Q-K, Q-V及V-K关系图作于同一平面上，如上图，全面分析可知:
(1)当密度很小时，交通量亦小，而车速很高(接近自由车速)。

(2)随着密度逐渐增加，交通量亦逐渐增加，而车速逐渐降低。

当车速降至Vo时，交通量达到最大此时的车速称为临界车速，密度Ko称为最佳密度。

(3)当密度继续增大(超过Ko)，交通开始拥挤，交通量和车速都降低。

当密度达到最大(即阻塞密度凡)时，交通量与车速都降至为零，此时的交通状况为车辆首尾相接，堵塞于道路上。

(4)最大流量Qmax、临界车速Vo和最佳密度Ko是划分交通是否拥挤的特征值。

当Q＞Qmax，K＞Ko，V＜Vo时交通属于拥挤；当Q≤Qmax，K≤Ko，V≥Vo时，交通属于畅通。

由上述三个参数间的量值关系可知，速度和容量 (密度)不可兼得。

因此，为保证高等道路(快速路、主干路)的速度，应对其密度加以限制 (如限制出入口、封闭横向路口等)。

国外多以交通密度作为衡量高等级道路运营服务质量的主要指标之一，而一般性道路着重考虑满足较大交通容量，对速度则不能有过高要求。

于是在道路设计、交通控制与管理各方面均与高等级道路有所不同。

2.机动车道通行能力与服务水平作为道路交通基础工作，通行能力与交通量适应性分析，可以确定道路建设的合理建设规模研究并可为道路网规划、道路工程可行性道路建设、建设需评估等方面提供更为科学的依据。

2.机动车道通行能力与服务水平
通行能力定义:
道路通行能力是道路能够疏导或处理交通流的能力。

在日本道路通行能力定义为:在一定时间内能通过道路某截面的最大车辆数。

美国曾定义:一定时段和通常的道路、交通与管制条件下，能合情合理地希望车辆或人通过道路或车行道的一点或均匀路段的最大流率，通常以辆/h或人//h来表示。

通行能力定义:
我国定义为:道路通行能力是指道路上某一车道或某一断面处，单位时间可能通过的最大交通量(车辆或行人)数，用辆/h或用辆/昼夜表示。

亦称道路容量、交通容量或简称容量。

通行能力影响因素:
(1)道路条件，是指街道或公路的几何条件，包括交通设施的种类、性质及其形成的环境，每个方向车道数、车道和路肩宽度、侧向净空以及平面纵面线形等。

通行能力影响因素:
(2>交通条件，性如设计速度;是指使用道路的交通流特客车、货车、大车、交通组成和分布;车道中交通流量、方向分布等。

小车等流向及
(3)管制条件，是指道路管制设施装备的类型种类管理体制的层次，交通信号的位置、配时等影响通行能力的关键性管制条件，其他还有停车让路标志、车道使用限制转弯禁止等措施。

(4)其他条件，有气候、温度、地形、风力、心理等因素。

但其中直接影响通行能力的主要因素有:车行道宽度及侧向净空，车道数量、交通组成、驾驶员特性、道路纵坡横向干扰与视距等。

通行能力分类:
根据通行能力的性质和使用要求，将其划分为基本通行能力、可能通行能力和实际通行能力。

道路路段通行能力:
<1)基本通行能力是指道路与交通处于理想情况下，每一条车道(或每一条道路)在单位时间能够通过的最大交通量。

这是一种理想状态下的通行能力，亦称理论通行能力。

作为交通的理想条件，主要是车辆组成为单一的标准型汽车，在一条车道上相同的速度，连续不断地行驶，各车辆之间保持与车速相适应的最小车头间隔，且无任何方向的干扰。

在这样理想的条件下，建立的车流计算模式，所得出的好大交通通过量，即基本通行能力。

(1)基本通行能力
C=3600/to
式中t。

为平均车头时距。

基本通行能力C(辆/小时)在理论上也可用车头间距与车速的关系来确定，即用车流保持同一车速v(公里/小时)时的最小安全车头间距H(米)来计算:
C=1000V/H
(2>可能通行能力
是在实际的道路和交通条件下，单位时间内通过道路上某一断面的最大可能交通量。

计算可能通行能力是以基本通行能力为基础，考虑到实际的地形、道路和交通状况，确定期修正系数，再以此修正系乘以前述的基本通行能力，即得实际道路、交通在一定环境条件下
的可能通行能力。

(3)实用通行能力
设计通行能力或称实际通行能力，是指道路根据使用要求的不同，按不同服务水平条件下所具有的通行能力，也就是要求道路所承担的服务交通量，通常作为道路规划和设计的依据。

考虑到实用通行能力不能充分客观地表达出交通状态与通行能力的关系，有人以“服务流量”代替实用通行能力，同时提出了“服务等级”和“服务流量”的概念。

服务流量(Service V olume)指在一定的服务水平的行车条件下，单位时间通过一条车道某一断面的最多的车辆数。

服务水平定义：
道路服务水平又称服务等级，是指道路使用者从道路状况、交通条件、道路线型、景观与环境方面可得到的服务质量或服务的满意程度。

美国等国家把服务水平分为六级。

A级，自由状态的车流。

行驶通畅，车速基本不受限制，路上没有或少有耽搁，车速高，流量低，车流密度低。

B级，稳定状态的车流。

车速开始受到交通条件的限制，但司机还可以自由选择合理的车速和行驶车道。

这一级的低限(最低车速、最大流量)常作为郊区公路设计的服务流量标准。

D级，车流趋向于不稳定。

流量稍有变动或车流偶尔受阻，运行车速已有相当水平下降。

司机操纵的自由、舒适和方便性受到很大制约。

这一级服务水平短时间内尚可忍受。

E级，不稳定状态的车流。

车辆时停时开，车速很少超过50 km/h，流量接近或达到道路本身的容量。

F级，阻滞状态的车流。

车流流动已属勉强，车速低.流量小于道路容量，出现车辆排队现象以致完全阻塞。

二、自行车交通
特点
机动灵活、准点方便、速度可快可慢、节能、无污染、费用少;人均占用的道路面积比公共交通上均占用的面积多10倍。

受体力和安全因素的制约。