交通运输/交通基础

走廊容量和基础设施成本

几乎任何人都可以修建道路。如果由业余爱好者建造，其安全性、耐久性可能会受到质疑，但道路并不难部署。然而，这些道路的管理却远非简单。安全性、效率和合理性是管理道路时需要考虑的因素。要找到一个满足所有这三个标准的管理策略几乎是不可能的，但通常可以通过平衡权衡来找到一个“好”的策略。本节介绍交通管理和运营的基础知识，涵盖从排队理论到交通信号灯的所有内容。这些讨论涵盖了交通运营的基础知识。直到今天，研究人员仍在不断努力完善这些元素。

排队

排队 是研究在需求超过可用容量的特定路段附近交通行为的学科。排队现象可以在各种情况下和交通系统中看到。它的存在是造成驾驶员延误的原因之一。

交通流

交通流 是研究单个驾驶员和车辆在两点之间移动以及他们相互作用的学科。虽然由于无法预测的驾驶员行为，交通流无法以百分之百的确定性预测，但驾驶员倾向于在可以数学表示的合理范围内行驶。三大交通流特征之间已经建立了关系

• 流量
• 密度
• 速度

排队和交通流

排队和交通流 是研究排队事件周围交通流行为的学科。它们融合了前两节学到的概念，并将它们应用于瓶颈。

冲击波

冲击波 是交通拥堵和排队的副产品。它们被定义为两个交通状态之间的过渡区域，这些区域是动态的，这意味着它们通常具有移动的能力。大多数驾驶员可以将冲击波识别为从特定事件开始的刹车灯的传播。

交通信号灯

交通信号灯 是最常见的交通控制类型之一。交通信号灯使用固定或自适应调度，允许交叉路口的部分交通通行，同时迫使其他部分等待，通过一套彩色灯光向驾驶员发出指令。虽然交通信号灯有很多好处，但它们也带来了一系列成本，例如在非高峰时段增加延误。但是，交通信号灯通常被认为是一种在繁忙的交叉路口进行交通控制的公认方式，并且一直在部署使用。

其他研究领域

服务水平

对道路性能进行的基本评估之一是确定其服务水平 (LOS)。这些服务水平，通常从 A 到 F 不等（A 表示性能良好，F 表示性能差），是通过对交通流的三个特征中的任何一个（流量、密度和/或速度）预先确定的阈值来评估的。找到正确的 LOS 通常需要参考表格。

计算流量值以确定 LOS 时，使用以下公式

$v_{p}^{}={\frac {V}{PHF\,*N\,*f_{HV}\,*f_{p}}}\,\!$

其中

• $v_{p}$ = 每车道实际流量
• $V$ = 每小时流量
• $PHF$ = 峰值小时系数
• $N$ = 车道数量
• $f_{HV}$ = 重型车辆系数
• $f_{p}$ = 驾驶员熟悉度系数（通常，通勤者的值为 1，外地驾驶员的值较低）

峰值小时系数为

$PHF=V/(4V_{15})\,\!$

其中

• $V$ = 每小时流量
• $V_{15}$ = 15 分钟峰值流量

重型车辆系数为

$f_{HV}={\frac {1}{1+P_{T}\left({E_{T}-1}\right)+P_{R}\left({E_{R}-1}\right)}}\,\!$

其中

• $P_{T}$ = 卡车比例（小数形式）
• $E_{T}$ = 卡车的小汽车当量（通过表格查找）
• $P_{R}$ = 房车比例（小数形式）
• $E_{R}$ = 房车的小汽车当量（通过表格查找）

类似地，LOS 可以分析走廊的预期速度。下面的公式给出了农村公路的估计自由流速度，该公式基于公路的某些特性

$FFS=BFFS-f_{LW}-f_{LC}-f_{N}-f_{ID}\,\!$

其中

• $FFS$ = 估计自由流速度
• $BFFS$ = 基准自由流速度
• $f_{LW}$ = 车道宽度调整（通过表格查找）
• $f_{LC}$ = 横向净空调整（通过表格查找）
• $f_{N}$ = 车道数调整（通过表格查找）
• $f_{ID}$ = 立交密度调整（通过表格查找）

对于多车道城市高速公路，自由流速度的计算使用类似的公式

$FFS=BFFS-f_{LW}-f_{LC}-f_{M}-f_{A}\,\!$

其中

• $FFS$ = 估计自由流速度
• $BFFS$ = 基准自由流速度
• $f_{LW}$ = 车道宽度调整（通过表格查找）
• $f_{LC}$ = 横向净空调整（通过表格查找）
• $f_{M}$ = 中分带类型调整（通过表格查找）
• $f_{A}$ = 出入口调整（通过表格查找）

横向净空计算如下

$TLC=LC_{R}+LC_{L}\,\!$

其中

• $TLC$ = 总横向净空
• $LC_{R}$ = 行车道右侧到障碍物的横向净空
• $LC_{L}$ = 行车道左侧到障碍物的横向净空

计算出 TLC 后，表格可以提供横向净空调整值。

估计间隙

交通运输运营中一个仍在研究的领域是车辆间间隙的估计。这适用于各种情况，主要涉及车辆在某个交叉路口的到达情况。间隙只能通过基于特定时间或地点发生的几个已知特征的概率进行预测。

预测到达车辆的一个较常用的模型是泊松模型。该模型如下所示：

$P(x)={\frac {\lambda t^{x}e^{-\lambda t}}{x!}}for\quad x=0,1,2,\infty \,\!$

其中

• $P(x)$ = 时间段 t 内有 x 辆车到达的概率
• $\lambda$ = 平均车辆流量或到达率
• $t$ = 计算车辆数量的时间间隔的持续时间
• $x$ = 时间段 t 内到达的车辆数量

其他问题

• 作业
• 其他问题

变量

• $v_{p}$ - 每车道实际流量
• $V$ - 小时流量
• $PHF$ - 峰时系数
• $N$ - 车道数
• $f_{HV}$ - 重型车辆系数
• $f_{p}$ - 司机熟悉度系数（通常，通勤者的值为 1，外地司机的值更低）
• $V_{15}$ - 峰值 15 分钟流量
• $P_{T}$ - 卡车百分比，以十进制表示
• $E_{T}$ - 货车客车当量（通过表格查找）
• $P_{R}$ - 娱乐车辆比例（以小数表示）
• $E_{R}$ - 娱乐车辆客车当量（通过表格查找）
• $FFS$ - 预计自由流速
• $BFFS$ - 基准自由流速
• $f_{LW}$ - 车道宽度调整系数（通过表格查找）
• $f_{LC}$ - 横向净空调整系数（通过表格查找）
• $f_{N}$ - 车道数量调整系数（通过表格查找）
• $f_{ID}$ - 立交密度调整系数（通过表格查找）
• $f_{M}$ - 中分带类型调整系数（通过表格查找）
• $f_{A}$ - 出入口调整系数（通过表格查找）
• $TLC$ - 总横向净空
• $LC_{R}$ - 行车道右侧至障碍物的横向净空
• $LC_{L}$ - 行车道左侧至障碍物的横向净空
• $P(x)$ - 在时间 t 内有 x 辆车到达的概率
• $\lambda$ - 平均车流或到达率
• $t$ - 统计车辆数量的时间间隔
• $x$ - 在时间 t 内到达的车辆数量