C#交通数据采集及整理方法的设计与实现(4)
2.1 基础数据错误分析
2.1.1 交通流三参数的基本关系
交通流主要是是指行驶在道路上的车辆和行人，一般情况下的交通流特指机动车流。交通流三参数为流量Q、速度V、车流密度O，这三个参数也可以称作交通流的三个要素。其他的常见的交通流的参数还有车头间距、车身长度等[25]。本文主要介绍交通流的三个要素，及其它们之间的关系。
（1） 交通流量
交通流量Q指在单位时间内通过铺设在道路上的某个线圈（本文称之为一个断面）的机动车车辆数。交通流量的单位为辆/小时。流量可以通过线圈直接获得：
Q为交通流量；N为观测时间段内通过的车辆总数；T为观测的时间长度。
（2） 速度
车辆速度是指在t时刻通过某一个道路线圈的车辆速度的平均值，是某一时刻行驶在某一路段的全部车辆速度的平均分布。本文研究的上海市南北高架路段的每一段长度都是固定的。通过计算可以得出在某一路段的车辆速度平均值：
V为该路段的车辆平均速度；L为路段的长度；N为行驶在这一路段的车辆的总数，ti为第i辆车通过这一路段的时间。
（3） 车流密度
车流密度是指在某一时刻单位长度的路段上行驶的车辆数，单位为辆/千米，即：
其中O为车流密度，L指路段的长度，N为该路段内行驶的车辆总数。
当道路上行驶的车流均匀，并且车辆种类比较单一时，交通流三参数之间的关系为：
而三个参数两两之间也存在着紧密的关系。
（4） 速度与车流密度的关系
有过驾车经验的人都知道，当道路上行驶的车辆比较多，车辆的密度较大时，驾驶员一般都会选择低速行驶，而当车辆减少，密度减小时，车辆的速度就会提高。经过研究发现，车辆的速度随着车流密度的增加表现出单调下降的趋势。1993年格林希尔兹（Greenshields）首次提出了关于二者的关系模型，公式为：
图 2.1 速度与密度关系
速度与密度的曲线如图2.1所示。当O=Ojam 时代表交通拥堵的情况，车流的速度基本为0，当O=0时，认为是交通通畅，车辆可以自由行驶，V=Vf
（5） 流量与车流密度的关系
流量与密度的关系可以由公式得出：
二者的关系曲线图如图2.2所示。
从图上可以看出当车流密度逐渐增大的过程中，流量存在先增加后减少的趋势。当车流密度在[0,Om]区间内时，随着密度的增加，车流量不断增大，此时道路属于正常运行的状态。当O继续增大时，在区间[Om,Ojam]内时，车流量出现减少的趋势，最终将出现交通堵塞的情况。
图 2.2 流量与密度关系
可以求出最大流量值为：
（6） 流量与速度的关系
根据前面的公式可以得出流量与速度之间的关系为：
同理也可以求出流量的最大值：
二者关系曲线图如图2.3所示：
图 2.3 流量与速度关系
从图上可以看出，Vm表示临界速度，当V<Vm时随着Vm的不断增加，交通流量不断增加，此时交通处于拥挤的状态，V=Vm时流量达到最大值。当V>Vm时，随着Vm的增加，流量不断减小，此时交通处于通畅的状态。
分析交通流三参数的关系有助于我们对交通数据特征的掌握，从而可以更好的对交通数据进行处理。
2.1.2 错误数据产生的原因