交通/道路基礎

走廊容量和基礎設施成本

幾乎任何人都可以修建道路。如果由業餘愛好者完成，其安全性耐用性可能會受到質疑，但道路並非難事。然而，這些道路的管理遠非簡單。在管理道路時，安全、效率和合理性都是需要考慮的因素。很少能找到一個管理策略能同時滿足所有這三類需求，但通常可以透過權衡利弊找到一個“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。這裡討論的主題涵蓋交通運營的基礎知識。迄今為止，人們仍在進行研究以完善這些要素。

排隊

排隊是研究交通行為，關注需求超過可用容量的特定區域。在各種情況和交通系統中都可以看到排隊現象。它的存在是造成駕駛員延誤的原因之一。

交通流

交通流是研究個體駕駛員和車輛在兩點之間移動以及他們之間的相互作用。雖然由於不可預測的駕駛員行為，交通流無法被百分百確定地預測，但駕駛員的行為往往在一個合理的範圍內，可以用數學方法表示。三種主要的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交通流在排隊事件周圍的行為。它們融合了之前兩節中學到的概念，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。它們被定義為兩個動態交通狀態之間的過渡區域，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源自給定事件的剎車燈的傳播。

交通訊號燈

交通訊號燈是更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割槽域通行，同時迫使其他部分等待，透過一組彩色燈光向駕駛員發出指令。雖然交通訊號燈帶來了許多好處，但它們也帶來了一系列成本，例如在非高峰期間增加了延誤。但是，交通訊號燈通常被認為是繁忙交叉路口的可接受的交通控制形式，並且仍在繼續部署。

其他研究領域

服務水平

對道路效能的基本評估之一是確定其服務水平 (LOS)。這些服務水平通常在 A 到 F 之間（A 表示效能良好，F 表示效能差），透過交通流的三個特徵（流量、密度和/或速度）中預先確定的閾值進行評估。找到正確的 LOS 通常需要參考表格。

在計算流量值以確定 LOS 時，使用以下公式

其中

• $v_{p}$ = 每車道的實際流量
• $V$ = 每小時流量
• $PHF$ = 峰值小時係數
• $N$ = 車道數
• $f_{HV}$ = 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，外地駕駛員的值更低）

峰值小時係數發現為

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

其中

• $V$ = 每小時流量
• $V_{15}$ = 15 分鐘峰值流量

重型車輛係數的計算方法如下：

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

其中

• $P_{T}$ = 卡車比例，以小數表示
• $E_{T}$ = 卡車的客車當量（透過表格查詢）
• $P_{R}$ = 娛樂車輛比例，以小數表示
• $E_{R}$ = 娛樂車輛的客車當量（透過表格查詢）

類似地，可以根據走廊的預期速度來分析 LOS。以下公式給出了農村道路路段的估計自由流速，並考慮了道路的一些特性。

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

其中

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

對於多車道城市高速公路，自由流速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
• $BFFS$ = 基礎自由流速
• $f_{LW}$ = 車道寬度調整值（透過表格查詢）
• $f_{LC}$ = 橫向淨空調整值（透過表格查詢）
• $f_{M}$ = 中分帶型別調整值（透過表格查詢）
• $f_{A}$ = 出入口調整值（透過表格查詢）

橫向淨空的計算公式為：

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

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。

估算間隙

交通運營中正在考慮的一個領域是估計車輛之間的間隙。這適用於各種情況，主要涉及車輛在給定交叉路口處的到達。間隙只能透過機率預測，該機率基於在給定時間或位置發生的幾個已知特徵。

泊松模型是用於預測到達量的更流行的模型之一。該模型在此處顯示

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

其中

• $P(x)$ = 在時間 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
• $x$ = 在時間 t 內到達的車輛數量

其他問題

• 作業
• 其他問題

變數

• $v_{p}$ - 實際每車道流量
• $V$ - 小時流量
• $PHF$ - 峰時係數
• $N$ - 車道數
• $f_{HV}$ - 重型車輛係數
• $f_{p}$ - 司機熟悉程度係數（通常，通勤者為 1，外地司機為更低值）
• $V_{15}$ - 峰值 15 分鐘流量
• $P_{T}$ - 卡車百分比（十進位制）
• $E_{T}$ - 卡車的小客車當量（從表格中找到）
• $P_{R}$ - 娛樂車輛的百分比（十進位制）
• $E_{R}$ - 娛樂車輛的小客車當量（從表格中找到）
• $FFS$ - 估計的自由流速
• $BFFS$ - 基準自由流速
• $f_{LW}$ - 車道寬度調整係數（從表格中找到）
• $f_{LC}$ - 橫向淨空調整係數（從表格中找到）
• $f_{N}$ - 車道數調整係數（從表格中找到）
• $f_{ID}$ - 立交密度調整係數（從表格中找到）
• $f_{M}$ - 中分帶型別調整係數（從表格中找到）
• $f_{A}$ - 出入口調整係數（從表格中找到）
• $TLC$ - 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
• $t$ - 統計車輛數的時間間隔
• $x$ - 在時間 t 內到達的車輛數