交通運輸/交通基礎

走廊容量和基礎設施成本

幾乎任何人都可以修建道路。如果由業餘愛好者建造，其安全性、耐久性可能會受到質疑，但道路並不難部署。然而，這些道路的管理卻遠非簡單。安全性、效率和合理性是管理道路時需要考慮的因素。要找到一個滿足所有這三個標準的管理策略幾乎是不可能的，但通常可以透過平衡權衡來找到一個“好”的策略。本節介紹交通管理和運營的基礎知識，涵蓋從排隊理論到交通訊號燈的所有內容。這些討論涵蓋了交通運營的基礎知識。直到今天，研究人員仍在不斷努力完善這些元素。

排隊

排隊 是研究在需求超過可用容量的特定路段附近交通行為的學科。排隊現象可以在各種情況下和交通系統中看到。它的存在是造成駕駛員延誤的原因之一。

交通流

交通流 是研究單個駕駛員和車輛在兩點之間移動以及他們相互作用的學科。雖然由於無法預測的駕駛員行為，交通流無法以百分之百的確定性預測，但駕駛員傾向於在可以數學表示的合理範圍內行駛。三大交通流特徵之間已經建立了關係

• 流量
• 密度
• 速度

排隊和交通流

排隊和交通流 是研究排隊事件周圍交通流行為的學科。它們融合了前兩節學到的概念，並將它們應用於瓶頸。

衝擊波

衝擊波 是交通擁堵和排隊的副產品。它們被定義為兩個交通狀態之間的過渡區域，這些區域是動態的，這意味著它們通常具有移動的能力。大多數駕駛員可以將衝擊波識別為從特定事件開始的剎車燈的傳播。

交通訊號燈

交通訊號燈 是最常見的交通控制型別之一。交通訊號燈使用固定或自適應排程，允許交叉路口的部分交通通行，同時迫使其他部分等待，透過一套彩色燈光向駕駛員發出指令。雖然交通訊號燈有很多好處，但它們也帶來了一系列成本，例如在非高峰時段增加延誤。但是，交通訊號燈通常被認為是一種在繁忙的交叉路口進行交通控制的公認方式，並且一直在部署使用。

其他研究領域

服務水平

對道路效能進行的基本評估之一是確定其服務水平 (LOS)。這些服務水平，通常從 A 到 F 不等（A 表示效能良好，F 表示效能差），是透過對交通流的三個特徵中的任何一個（流量、密度和/或速度）預先確定的閾值來評估的。找到正確的 LOS 通常需要參考表格。

計算流量值以確定 LOS 時，使用以下公式

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

其中

• $v_{p}$ = 每車道實際流量
• $V$ = 每小時流量
• $PHF$ = 峰值小時係數
• $N$ = 車道數量
• $f_{HV}$ = 重型車輛係數
• $f_{p}$ = 駕駛員熟悉度係數（通常，通勤者的值為 1，外地駕駛員的值較低）

峰值小時係數為

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

其中

• $V$ = 每小時流量
• $V_{15}$ = 15 分鐘峰值流量

重型車輛係數為

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

其中

• $P_{T}$ = 卡車比例（小數形式）
• $E_{T}$ = 卡車的小汽車當量（透過表格查詢）
• $P_{R}$ = 房車比例（小數形式）
• $E_{R}$ = 房車的小汽車當量（透過表格查詢）

類似地，LOS 可以分析走廊的預期速度。下面的公式給出了農村公路的估計自由流速度，該公式基於公路的某些特性

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

其中

• $FFS$ = 估計自由流速度
• $BFFS$ = 基準自由流速度
• $f_{LW}$ = 車道寬度調整（透過表格查詢）
• $f_{LC}$ = 橫向淨空調整（透過表格查詢）
• $f_{N}$ = 車道數調整（透過表格查詢）
• $f_{ID}$ = 立交密度調整（透過表格查詢）

對於多車道城市高速公路，自由流速度的計算使用類似的公式

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

其中

• $FFS$ = 估計自由流速度
• $BFFS$ = 基準自由流速度
• $f_{LW}$ = 車道寬度調整（透過表格查詢）
• $f_{LC}$ = 橫向淨空調整（透過表格查詢）
• $f_{M}$ = 中分帶型別調整（透過表格查詢）
• $f_{A}$ = 出入口調整（透過表格查詢）

橫向淨空計算如下

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

其中

• $TLC$ = 總橫向淨空
• $LC_{R}$ = 行車道右側到障礙物的橫向淨空
• $LC_{L}$ = 行車道左側到障礙物的橫向淨空

計算出 TLC 後，表格可以提供橫向淨空調整值。

估計間隙

交通運輸運營中一個仍在研究的領域是車輛間間隙的估計。這適用於各種情況，主要涉及車輛在某個交叉路口的到達情況。間隙只能透過基於特定時間或地點發生的幾個已知特徵的機率進行預測。

預測到達車輛的一個較常用的模型是泊松模型。該模型如下所示：

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

其中

• $P(x)$ = 時間段 t 內有 x 輛車到達的機率
• $\lambda$ = 平均車輛流量或到達率
• $t$ = 計算車輛數量的時間間隔的持續時間
• $x$ = 時間段 t 內到達的車輛數量

其他問題

• 作業
• 其他問題

變數

• $v_{p}$ - 每車道實際流量
• $V$ - 小時流量
• $PHF$ - 峰時係數
• $N$ - 車道數
• $f_{HV}$ - 重型車輛係數
• $f_{p}$ - 司機熟悉度係數（通常，通勤者的值為 1，外地司機的值更低）
• $V_{15}$ - 峰值 15 分鐘流量
• $P_{T}$ - 卡車百分比，以十進位制表示
• $E_{T}$ - 貨車客車當量（透過表格查詢）
• $P_{R}$ - 娛樂車輛比例（以小數表示）
• $E_{R}$ - 娛樂車輛客車當量（透過表格查詢）
• $FFS$ - 預計自由流速
• $BFFS$ - 基準自由流速
• $f_{LW}$ - 車道寬度調整係數（透過表格查詢）
• $f_{LC}$ - 橫向淨空調整係數（透過表格查詢）
• $f_{N}$ - 車道數量調整係數（透過表格查詢）
• $f_{ID}$ - 立交密度調整係數（透過表格查詢）
• $f_{M}$ - 中分帶型別調整係數（透過表格查詢）
• $f_{A}$ - 出入口調整係數（透過表格查詢）
• $TLC$ - 總橫向淨空
• $LC_{R}$ - 行車道右側至障礙物的橫向淨空
• $LC_{L}$ - 行車道左側至障礙物的橫向淨空
• $P(x)$ - 在時間 t 內有 x 輛車到達的機率
• $\lambda$ - 平均車流或到達率
• $t$ - 統計車輛數量的時間間隔
• $x$ - 在時間 t 內到達的車輛數量