交通工程学一一地点车速观测实验指导书 实验名称：地点车速观测实验 (B1205202) 1、实验目的 (1)通过实验，使学生加深地点车速在交通管理控制、交通工程设施设计等方面 的应用和地点车速观测数据的统计分析方法等课堂内容的理解。 (2)通过实验，掌握人工测速和激光测速的方法和实验方案设计，学会正确使用 激光测速仪。 (3)掌握地点车速的统计分析方法，分布规律和变化趋势。 (4)通过地点车速观测数据的整理分析，找出影响车速的主要因素， 2、实验仪器 卷尺，秒表，雷达测速仪、激光测速仪，手机支架、摄像三脚架，记录板、xcl、 SPSS等。 使用激光测速仪时注意：①禁止用激光测速仪瞄准太阳。因为可能会损坏眼晴，永 久性损坏激光发射器。②防止激光测速仪受到震动和掉地。测速仪是精密仪器，受损后， 轻者影响观测精度，重者无法使用。 3、实验内容 (1)依据实验任务，设计地点车速调查方案，包括调查时间、调查地点、调查表 格、人员和仪器安排： (2)选择合理的调查地点，绘制地点车速观测方案示意图，包括调查地点位置及 周边环境、观测断面位置、人员安排等： (3)小组为单位组织调查实施，记录车型、地点车速、观测开始和结束时间、道 路现状交通管理措施：注意观察现状交通特征及交通违法现象。 (4)地点车速数据整理分析的基本内容包括：地点车速样本分组，完成速度频率 分布表、速度频率分布曲线和累积频率曲线：计算百分位车速、车速平均值和标准差： 依据数据结果，进行实际交通问题分析。其它数据分析可根据调查任务，查阅相关资料， 科学合理进行
交通工程学——地点车速观测实验指导书 实验名称：地点车速观测实验 （B1205202） 1、实验目的 （1）通过实验，使学生加深地点车速在交通管理控制、交通工程设施设计等方面 的应用和地点车速观测数据的统计分析方法等课堂内容的理解。 （2）通过实验，掌握人工测速和激光测速的方法和实验方案设计，学会正确使用 激光测速仪。 （3）掌握地点车速的统计分析方法，分布规律和变化趋势。 （4）通过地点车速观测数据的整理分析，找出影响车速的主要因素。 2、实验仪器 卷尺，秒表，雷达测速仪、激光测速仪，手机支架、摄像三脚架，记录板、Excel、 SPSS 等。 使用激光测速仪时注意：①禁止用激光测速仪瞄准太阳。因为可能会损坏眼睛，永 久性损坏激光发射器。②防止激光测速仪受到震动和掉地。测速仪是精密仪器，受损后， 轻者影响观测精度，重者无法使用。 3、实验内容 （1）依据实验任务，设计地点车速调查方案，包括调查时间、调查地点、调查表 格、人员和仪器安排； （2）选择合理的调查地点，绘制地点车速观测方案示意图，包括调查地点位置及 周边环境、观测断面位置、人员安排等； （3）小组为单位组织调查实施，记录车型、地点车速、观测开始和结束时间、道 路现状交通管理措施；注意观察现状交通特征及交通违法现象。 （4）地点车速数据整理分析的基本内容包括：地点车速样本分组，完成速度频率 分布表、速度频率分布曲线和累积频率曲线；计算百分位车速、车速平均值和标准差； 依据数据结果，进行实际交通问题分析。其它数据分析可根据调查任务，查阅相关资料， 科学合理进行
交通工程学一一地点车速观测实验指导书 4、实验原理 (1)人工观测 人工观测法实际上是实测车辆通过某一微小路段的平均车速，如果车辆匀速通过该 路段时，则这一平均速度即为通过该路段内任一断面处的地点速度。因此，此法只需在 拟测地点附近选择一个小路段并量测其长度1()，然后实测通过该路段车辆所需时间 (s)值，即可计算速度值： =x3.6(km/h) 测量路段越短越能保证车辆通过的匀速条件，但由于车辆通过时间过短时，测时误 差会加大，因此建议测量路段长度应以使通过时间为23s为宜，最短也应在1s以上。 表1不同车速时间为2.5s的测定路段长度 车速(kmh)30 40 50 60 路段长度(m) 20.8 27.834.7 41.7 (2)录像观测法 采用无人机高空拍摄地点车速，或者视线高度20米录像范围地面拍摄观测路段测 速，利用Kinovea软件分析视频，整理实验数据。Kinovea是一款非常小巧强大的免费 播放器，不仅可以逐帧播放任何格式的有效视频，还具有画笔工具、文字工具、记录关 键帧图像等等功能，是动画师在检查作品、分析真人参考和各类影片时常用的工具。 (3)雷达测速 雷达测速仪是采用多卜勒效应(Doppler Effect)。当目标向雷达天线靠近时， 反射信号频率将高于发射机频率：反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于 发射机率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度
交通工程学——地点车速观测实验指导书 4、实验原理 （1）人工观测 人工观测法实际上是实测车辆通过某一微小路段的平均车速，如果车辆匀速通过该 路段时，则这一平均速度即为通过该路段内任一断面处的地点速度。因此，此法只需在 拟测地点附近选择一个小路段并量测其长度 l(m)，然后实测通过该路段车辆所需时间 t(s)值，即可计算速度值。 . (km/h) t l v 3 6 测量路段越短越能保证车辆通过的匀速条件，但由于车辆通过时间过短时，测时误 差会加大，因此建议测量路段长度应以使通过时间为 2~3s 为宜，最短也应在 1s 以上。 表 1 不同车速时间为 2.5s 的测定路段长度 车速（km/h） 30 40 50 60 路段长度（m） 20.8 27.8 34.7 41.7 （2） 录像观测法 采用无人机高空拍摄地点车速，或者视线高度 20 米录像范围地面拍摄观测路段测 速，利用 Kinovea 软件分析视频，整理实验数据。Kinovea 是一款非常小巧强大的免费 播放器，不仅可以逐帧播放任何格式的有效视频，还具有画笔工具、文字工具、记录关 键帧图像等等功能，是动画师在检查作品、分析真人参考和各类影片时常用的工具。 （3） 雷达测速 雷达测速仪是采用多卜勒效应（Doppler Effect）。当目标向雷达天线靠近时， 反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于 发射机率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度
p=0°，误差最小 交通工移越小误差卷本观测实验指导书 f-fj0±2cos2 N=f-f 4y=±2 f cosp 图1雷达测速原理 (4)激光测速 激光测速仪是采用激光测距的原理。激光测距（即电磁波，其速度为30万公里/秒）， 是通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定 被测物体与测试点的距离。激光测速是通过发射激光束对被测物体进行两次由特定时间 间隔的激光测距，取得在该时间段内被测车辆的移动距离，从而取得该被测车辆的移动 速度。激光测速原理见图1，由于P常常不等于零，存在余弦效应，故激光测速仪所测 得的车速要比实际车速低。当=0时，误差最小：越大，测速越低。 观测移动绳 实际移动距离 田2激光测速原理 为减少余弦效应，应使观测车辆和仪器的夹角尽可能小，也就是尽量把测速仪设置 在靠近车道的路边。此外，观测车辆越远离测速仪，所测速度越接近真实速度。一般， 激光测速仪距观测车辆的横向距离10m以内，距观测车辆的纵向距离100m左右，能获 得较满意的测量结果，这时误差很小，不用修正。 激光测速具有以下几个特点： (1)由于该激光光束基本为射线，故测速距离相对于雷达测速有效距离远，可测 1000m外： (2)测速探测所需时间0.3秒，精度为±2公里/小时，目标量程为15-1000米 量程：±320公里/小时： (3)鉴于激光测速的原理，激光光束必须要瞄准垂直与激光光束的平面反射点， 又由于被测车辆距离太远、且处于移动状态，或者车体平面不大，而导致激光测速成功 率低、难度大，特别是执勤警员的工作强度很大、很易疲劳
交通工程学——地点车速观测实验指导书 0 o ,误差最小 越小,误差越小 ) 2 cos (1 ' c v f f c vf f 2 cos f f f ' 图 1 雷达测速原理 （4）激光测速 激光测速仪是采用激光测距的原理。激光测距（即电磁波，其速度为 30 万公里/秒）， 是通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定 被测物体与测试点的距离。激光测速是通过发射激光束对被测物体进行两次由特定时间 间隔的激光测距，取得在该时间段内被测车辆的移动距离，从而取得该被测车辆的移动 速度。激光测速原理见图 1，由于常常不等于零，存在余弦效应，故激光测速仪所测 得的车速要比实际车速低。当=0 时，误差最小；越大，测速越低。 图 2 激光测速原理 为减少余弦效应，应使观测车辆和仪器的夹角尽可能小，也就是尽量把测速仪设置 在靠近车道的路边。此外，观测车辆越远离测速仪，所测速度越接近真实速度。一般， 激光测速仪距观测车辆的横向距离 10m 以内，距观测车辆的纵向距离 100m 左右，能获 得较满意的测量结果，这时误差很小，不用修正。 激光测速具有以下几个特点： （1）由于该激光光束基本为射线，故测速距离相对于雷达测速有效距离远，可测 1000m 外； （2）测速探测所需时间 0.3 秒，精度为±2 公里/小时，目标量程为 15-1000 米， 量程：±320 公里/小时； （3）鉴于激光测速的原理，激光光束必须要瞄准垂直与激光光束的平面反射点， 又由于被测车辆距离太远、且处于移动状态，或者车体平面不大，而导致激光测速成功 率低、难度大，特别是执勤警员的工作强度很大、很易疲劳。 实际移动距离 实际移动距离 观测移动距离
交通工程学一一地点车速观测实验指导书 (4)由于存在余弦效应，故激光测速仪所测得的车速要比实际车速低， (5)鉴于激光测速的原理，激光测速器不可能具备在运动中使用，只能在静止状 态下应用：因此，激光测速仪不能称之为“流动电子警察”。 5、实验步骤 1)确定调查地点 调查地点应根据调查目的进行选择，一般应考虑以下各方面： (1)一般速度调查时应选择视野条件好的道路直线段，并应选在无特殊交通标志， 交通信号、无公交站台和不受道路交叉影响的道路区间部分： (2)当为确定信号控制而调查速度时，调查地点应选在控制对象范围内，并应选 择不受其他信号影响的地点： (3)当为判断交通措施效果而进行事前、事后调查时，事前事后调查应选择同 位置： (4)对事故多发地点进行调查时，应调查进入该区时的速度，调查地点应不受其 他因素影响。 另外为使调查结果不受调查本身的影响，在选择调查地点时，还应注意测量仪器及 观测人员应不吸引驾驶人员注意，并且不引起群众的围观。 2)选择调查时间 (1)选择与调查目的相对应的具有典型性和代表性的时段，应避开交通异常时间， 如节假日及天气恶劣的时间： (2)为制定交通鼓励措施和检验交通改善措施效果应选择高峰小时的时段： (3)研究机动车和非机动车的相互影响时，应选择二者都较大的时段： (4)事前、事后调查应选择相同的时段。 3)调查抽样与样本量的确定 道路上车辆数量大，不可能全部观测，只能从中抽取部分车辆（样本）进行观测，据 以推算车流总体的车速。 (1)抽样的无偏性，保证抽样的随机性。 ①对各种车型的抽样率应基本控制在与其在车流中的混入率一致
交通工程学——地点车速观测实验指导书 （4）由于存在余弦效应，故激光测速仪所测得的车速要比实际车速低。 （5）鉴于激光测速的原理，激光测速器不可能具备在运动中使用，只能在静止状 态下应用；因此，激光测速仪不能称之为“流动电子警察”。 5、实验步骤 1） 确定调查地点 调查地点应根据调查目的进行选择，一般应考虑以下各方面： （1）一般速度调查时应选择视野条件好的道路直线段，并应选在无特殊交通标志， 交通信号、无公交站台和不受道路交叉影响的道路区间部分； （2）当为确定信号控制而调查速度时，调查地点应选在控制对象范围内，并应选 择不受其他信号影响的地点： （3）当为判断交通措施效果而进行事前、事后调查时，事前事后调 查应选择同一 位置； （4）对事故多发地点进行调查时，应调查进入该区时的速度，调查地点应不受其 他因素影响。 另外为使调查结果不受调查本身的影响，在选择调查地点时，还应注意测量仪器及 观测人员应不吸引驾驶人员注意，并且不引起群众的围观。 2）选择调查时间 （1）选择与调查目的相对应的具有典型性和代表性的时段，应避开交通异常时间， 如节假日及天气恶劣的时间； （2）为制定交通鼓励措施和检验交通改善措施效果应选择高峰小时的时段； （3）研究机动车和非机动车的相互影响时，应选择二者都较大的时段； （4） 事前、事后调查应选择相同的时段。 3）调查抽样与样本量的确定 道路上车辆数量大，不可能全部观测，只能从中抽取部分车辆(样本)进行观测，据 以推算车流总体的车速。 （1）抽样的无偏性，保证抽样的随机性。 ①对各种车型的抽样率应基本控制在与其在车流中的混入率一致；
交通工程学一一地点车速观测实验指导书 ②选取速度的区间无根本差别，所有条件应一致： ③样本应相互独立，当车流为一车队行进时，应选择头一辆的车速，而跟随的车速 在没有超车的情况下，按前一辆车速行驶，其速度受到限制，没有代表性。 为了保证推算精度，应确定所需最小的样本量 (2)最小样本量 按统计原理可由下式确定： E一一速度观测值得允许误差(km/h) K一一置信水平系数 置信水平系数K值表，见教材表4-6：样本标准差σ值表，见教材表4-7。 根据速度调查的精度要求，认为调查总样本数量不应少于150辆，其中单一车种不 应少于50辆。且测速时段不宜过短，一般应在1h以上。 4)选择调查方法 (1)人工测定法：在拟测地点附近选择一个小路段，划线标记起终点断面，并量 测其长度：然后观测员用秒表观测任意车辆通过该路段所需的时间，然后计算地点速度 值。车辆通过起终点断面可用前轮压线作为标准，也可用汽车前保险杠过线为标准。为 使测量记录方便、迅速，可事先准备如下记录表格。人工测速方法简单易行，但进行长 时间观测较困难。 (2)使用测速仪器测定速度：常用测速仪有雷达测速仪和激光测速仪。测速方法 非常简单方便，只要将测速仪器瞄准运行车辆，即能读出车辆的瞬时车速。 (3)车辆感应器测速：使用车辆感应器测量交通量时，可通过电磁感应或超声波 反射原理，同时感知车辆通过的距离和时间，从而计算车辆通过速度。可与交通量调查 同时进行，便于研究交通量与通过速度的关系，能较准确的测出地点速度，并且能作长 时间连续调查。但当故障车或事故车停留在感应器上时，车速记录会出现异常。此外感 应器设备复杂，费用也高，只能在城市或其他有条件的地方使用。 此外还有录像法、摄影法、航测法等，因价格高使用尚不普遍。 5)调查表格设计
交通工程学——地点车速观测实验指导书 ②选取速度的区间无根本差别，所有条件应一致； ③样本应相互独立，当车流为一车队行进时，应选择头一辆的车速，而跟随的车速 在没有超车的情况下，按前一辆车速行驶，其速度受到限制，没有代表性。 为了保证推算精度，应确定所需最小的样本量 （2）最小样本量 按统计原理可由下式确定： 2 E σK n E——速度观测值得允许误差（km/h） K——置信水平系数 置信水平系数 K 值表，见教材 表 4-6；样本标准差σ值表，见教材 表 4-7。 根据速度调查的精度要求，认为调查总样本数量不应少于 150 辆，其中单一车种不 应少于 50 辆。且测速时段不宜过短，一般应在 1h 以上。 4）选择调查方法 （1）人工测定法：在拟测地点附近选择一个小路段，划线标记起终点断面，并量 测其长度；然后观测员用秒表观测任意车辆通过该路段所需的时间，然后计算地点速度 值。车辆通过起终点断面可用前轮压线作为标准，也可用汽车前保险杠过线为标准。为 使测量记录方便、迅速，可事先准备如下记录表格。人工测速方法简单易行，但进行长 时间观测较困难。 （2）使用测速仪器测定速度：常用测速仪有雷达测速仪和激光测速仪。测速方法 非常简单方便，只要将测速仪器瞄准运行车辆，即能读出车辆的瞬时车速。 （3）车辆感应器测速：使用车辆感应器测量交通量时，可通过电磁感应或超声波 反射原理，同时感知车辆通过的距离和时间，从而计算车辆通过速度。可与交通量调查 同时进行，便于研究交通量与通过速度的关系，能较准确的测出地点速度，并且能作长 时间连续调查。但当故障车或事故车停留在感应器上时，车速记录会出现异常。此外感 应器设备复杂，费用也高，只能在城市或其他有条件的地方使用。 此外还有录像法、摄影法、航测法等，因价格高使用尚不普遍。 5）调查表格设计