行車速度是交通流理論研究中的重要參數，是交通運行情況的基本量度，又是車輛運營效率的一項評價指標。了解和掌握道路上行車速度及其變化規律是道路設計、交通規劃、交通控製與管理、交通設計的基礎。因此，車速調查為交通工程中最重要的調查項目之一。
地點車速調查及數據分析
地點車速調查的資料通常用於道路設計、交通規劃、交通安全分析、交通工程設施設計和設置的依據，製定交通管理與控製措施的依據，以及作為交通流理論研究中的重要參數。因此地點車速調查成為交通工程中最重要的調查項目之一。
1．調查的主要目的
（1）掌握某地點車速分布規律及變化趨勢
在選定的地點，定期抽樣調查，測定各種車輛的速度，得到車速隨時間變化的規律，從而探求速度的變化趨勢，為評價規劃設計指標與服務水平提供依據。
（2）作為改善道路的依據
根據道路的車速分布，判斷某路段的道路條件和交通狀況，針對存在的問題采取合適的改善措施。
（3）用於交通事故分析
確定車速與交通事故的關係，以便提出相應的改善措施。
（4）前後對比分析判斷交通改善措施的成效
比較采取交通改善或管製措施前後的車速變化資料，可以定量的校核所用措施的效果。
（5）確定道路限製車速
地點車速資料可用來確定限製車速的數值。一般以85％位車速作為限速值，為方便起見，限速值皆取5的倍數。
（6）設置交通標誌的依據
在規定曲線上和交叉口入口采用的安全車速、標誌的位置、信號位置、確立禁止超車區的範圍、建立速度分區等都要使用地點車速資料。
2．調查時間的確定
調查時間應選擇與調查目的相對應的具有典型性和代表性的時段。一般均不選擇休息日及交通有異常的日期和時間。例如星期日，由於大部分居民不上班，車流量少，因此車速一般均較平日高。又如一些大型體育賽事或集會活動舉行前後，交通量會突然增大，車速較正常變緩。一般為製定交通管理措施搜集依據和檢驗交通改善效果的調查應選用機動車早高峰及晚高峰時段，因為這段時間交通量大，矛盾最為突出；為了調查車速限製、收集基礎資料等一般性調查，應選非高峰時段。特別要指出，在進行交通改善措施前後的對比調查時，調查的時間段前後必須一致。
3．調查地點的選擇
調查地點的選擇應根據不同的調查目的進行選擇。
①如果速度調查是為了掌握車速分布特征及變化規律，在公路上應選擇道路平坦順直、離交叉口有一定距離、路邊無開發的路段，從而使車速不受道路條件及信號燈控製和行人過街的影響，在城市道路上，還應注意避免公共汽車停靠站的影響。
②為了設計交叉口信號燈的配時或配置交通標誌時，需調查進入交叉口的車速。
③為了確定限製車速、檢驗交通改善設計或交通管理措施的效果和交通安全分析，則觀測點應設在相應的道路或地點上。
4．抽樣調查與樣本量要求
道路上通行的每輛車都有特定的速度，對每輛車的車速都進行觀測是不可能的，因此進行地點速度調查時，一般要用隨機抽樣的方法，即抽取有限的樣本來推斷車速總體特性。如何保證樣本能夠準確地反映總體的特性，決定於樣本的選擇和樣本量的選取。
1）樣本的選擇
在地點車速觀測中，要取得無偏的車速樣本，抽樣必須是隨機的，即每一行駛車輛被選取作為樣本的機會是均等的。作為代表性的樣本必須符合以下幾點。
①抽樣是隨機的，樣本的選擇必須避免某種偏向。高速、低速車輛和正常車速的車輛均有同等概率被抽作樣本。
②樣本相互之間必須完全獨立，如路段上車輛列隊行駛時，一般隻取頭車作為獨立行駛車輛，因後麵車輛受頭車的影響。
③選取數據的地區間應無根本的差別，構成樣本所有項目的條件應該一致。
2）樣本量
速度調查不同於交通量調查，要進行抽樣調查，為了減少費用，抽樣的數量要盡可能的小，同時還要滿足調查的精度要求。因此，調查前要計算所需樣本的最小數目。
要確定樣本量的大小，需討論兩個問題：一是樣本量與精度的關係；二是置信水平與精度的關係。
（1）樣本量與精度的關係
地點車速的樣本平均數與總體平均數之間總是有差異的，其差別的大小取決於樣本平均數的標準差。在概率論中已經證明，母體為正態分布時，子樣平均數均為正態分布，其期望值等於母體期望值，樣本平均數的方差σ2/x等於母體方差σ2除以樣本量n。即：
在不知σ的情況下，可用樣本標準離差s來代替。從上式可知樣本量越大，σ2/x越小，亦即精確程度越高。例如，某地點車速標準離差S=12km／h，計算不同樣本量時的見表8所列。
表8與樣本量n的關係樣
本量大小n=36n=64n=144n=576σx2.01.51.00.5從上例可以清楚地看出樣本數從36增加到576，即增長16倍，而樣本平均數的標準離差隻減小3／4，因此說明，對樣本平均數的標準差應規定一定的值，否則過大的樣本量是不經濟的。為了解決這個問題，提出了允許精度即樣本平均數與總體平均數之差（μ）的絕對值不超過某定值E，E稱為允許偏差精度。根據統計推斷中的參數區間估計：
式中：t——決定於置信水平和自由度的分布統計量。
若以允許偏差E代入上式，則得到
由此得到最小樣本量公式：
式中各符號意義同前。
（2）置信水平與精度的關係
當樣本平均數的標準差一定時，選定的置信水平將決定總體平均數的置信區間。如果置信水平高，則要求較多的預測值落在置信區間中，置信區間必然寬，也就是對預測精度要求高；反之，置信水平低，則預測值落在置信區間內的要求低，置信區間必然窄，也就是預測精度降低。在地點車速調查中，一般采用95％或90％的置信水平，從t分布表可知，當樣本量大於120時，與正態分布一致，置信水平為95％的t分布統計量t=1．96，當置信水平為90％時，t=1．64。
綜上所述，根據我國1998年出版的《交通工程手冊》，地點速度調查的最小樣本量n應按下式計算：
式中：n——最小樣本量；
E——速度觀測值的允許誤差／（km／h）；E的取值取決於速度調查要求的精度，一般可取E=2km／h；
K——不同置信水平對應的係數，實質上是一定置信水平和自由度的t分布統計量值，《交通工程手冊》給出了對應於不同置信水平K值的經驗值（表9）；
σ——樣本總體標準差的估計值，一般應由分析先前的速度資料得出，如果困難則應根據調查區域和道路的類型選取經驗值；《交通工程手冊》給出了對應於不同地區和道路類型σ的經驗值。
表9置信水平係數K值
5．調查方法
調查地點車速有兩種最基本的方法：一種是測量駛過已知距離的時間；另一種是利用多普勒原理。由於使用的儀器不同，又可區分為人工測量和自動測量的方法，其具體方法分述如下。
4-1調查地點車速平麵示意圖
人工測量方法圖
這是最常用的一種方法。實際上是測量車輛通過某一微小距離的平均時間。首先在擬調查的路段上選一個很短的距離L，距離L的取值與車速有關，可按車輛經過L路段的時間在2~3s控製長度，通常取20~50m。
行程長度確定之後，在調查地點兩端做上標記。最好能選擇對麵的電杆或樹木為標誌。作道路中線的垂線，作為起點。在水泥混凝土路麵上，也可以伸縮縫作為起點線。由起點量測行程長度L，在路麵上劃線作為終點，如圖4-1所示。
用人工法調查車速，通常需要3名觀測員。其中一人持旗（或徒手）立於起點，麵向對麵標誌，當對麵標誌（樹或電杆）一被車頭越過或前輪剛剛碾過起點線時，立即揮旗（或揮手）。另一人持秒表立於終點，見到第一人手勢立即起動秒表，待該車的車頭或前輪一通過終點線即停表。第三人在終點處負責記錄。
人工法的優點是簡單易行，不需什麽特殊的設備，靈活機動。缺點是由於視差和觀測人員的中途更換可能引起較大的誤差。因此要求起點和終點的兩名觀測者要協調一致。另外，此方法不宜進行長時間觀測。
2）車輛檢測器法
使用車輛檢測儀測量交通量時，可通過電磁感應或超聲波反應原理同時感知車輛通過的距離和時間，從而計算地點車速。量測方法：在測速地點取一小段距離（如取5m）兩端均埋設檢測器，車輛通過前後兩檢測器時即發出信號，並傳送給記錄儀，記錄下車輛通過前後兩個檢測器的時間，從而算得車速。當測速精度要求不太高時，也可用一個檢測器的辦法，即測量車輛前後車輪通過檢測器的時間，並用前後軸距除以該時間求得車速。這種方法適用於交通控製區中已埋設檢測器的場合，並與交通流量數據同時存放於數據采集係統中。
3）雷達測速儀法
這種方法是目前現代交通管理常用的一種方法。原理是向車輛發射雷達波，根據其反射波的多普勒效應測定車速。即用雷達槍瞄準測速車輛時，發射雷達束，遇車輛後再從車輛反射回來，發射波與反射波的頻率差與車輛行駛的速度成正比，從而得到車輛的瞬時速度。雷達儀以km／h計量的車速直接讀數。許多雷達儀（槍）都附帶有自動記錄器，提供永久性的記錄。
由於不能從行駛車輛的正麵發射和接收雷達束，所以這種方法有一定的誤差。其誤差與雷達束方向和行車方向之間夾角的餘弦成正比。例如，夾角15°產生的誤差約為3．5％。
這種方法的優點是操作簡單、設備安裝和移動方便，且不易被駕駛人發覺，特別適合於交警用來糾正違章超速行車。但其價格較昂貴，而且在交通量較大或多車道道路上，要鑒別所有車輛的速度是困難的。
4）光電管法
此法如圖4-2（a）所示，將光源放在路側的A、B兩點，將光電管放在道路另一側，分別接收A、B兩點來的光束。車輛通過時就會遮斷光束，使接通的繼電器移動電筆，在滾動紙上記下符號。如果從A、B兩點記入的符號能平行於同一滾動紙上，如圖4-2（b）所示，則通過A點的第一輛車在A線上記下a1，第二輛車記下a2，直至n輛車，記下an。通過B點也同樣在B線上記下同樣車輛b1，62，…，bn。於是，如果已知從a1向B線的投影a'1到b1的長度L，就可以知道從A到B所需的時間t，A、B的距離已知，所以可求得車速。但是，當A、B間距離比較長，自動記錄同一車輛時，應為a-3，b-3a4b4；這在有超車現象時，就容易在整理記錄時錯誤地定記為a3，b4a4b3，因此，觀測員在整理與觀測時要注意超車情況。
圖4-2用光電管測地點車速
5）攝影測量法
在非常擁擠的城市道路上，可借助攝影機或照相機拍攝照片，並從照片上精確地分析時間與距離的關係，從而得到地點車速。攝影測量法根據拍攝方式，大致可分為照相法和航空攝影法。
（1）照相法
該法是用電影攝影機連續拍攝或用普通照相機按一定的時間間隔對同一地點拍攝照片。查點車輛通過地麵已知距離的兩點的膠片格數或照片張數，可以得到行駛時間，從而算出車速。
照相法觀測簡單，可以同時測量一個車隊的車速。對於所有交通流的數據，如交通量、車輛分類、車間距離等還可通過照片取得永久性的記錄。但拍攝角度亦可造成一定誤差；另外，由於攝影機或照相機需要安裝在高處有利於拍照的位置，因而也限製了其應用。同時資料的分析整理費時費工、費用較大。因此通常隻限於科學研究。
圖4-3航空照片示意圖
（2）航空攝影法
該法用1／5000左右的比例尺，飛行高約1000m。航行時速200～300km／h，以便於計算速度的時間間隔t（如5s、6s或10s）重疊50％進行攝影，然後將照片放大到1／1000比例尺，按下列方法計算車速、車頭間距和車頭時距。
設在圖4-3中，最初在照片上A、B位置的兩輛汽車，在7s後拍攝的照片2上移到A'、B'，汽車在照片上移動的距離AA'為D'，照片上的車頭間隔為S'L，照片比例尺為1／m，則車速V和車頭時距S1及車頭間距SL為：
6．地點車速數據分析
地點車速的觀測數據應按調查目的進行匯總，然後把數據整理成圖表，並用統計方法對調查結果作統計特征值計算。
車速資料的整理主要應給出時間平均車速頻率分布曲線、累積頻率分布曲線。
1）數據整理
由於車速屬於連續型隨機變量，一般采用分組法整理。所謂分組法，就是將調查數據所分布的範圍按一定的時間間隔劃分成若幹個首尾相接的區間，而每個區間就稱為一個組。凡位於同一組的速度值都認為其速度值為該組的中值速度。
為了整理數據簡便而精練，可列出一張地點車速頻率分布表，見表10所列。
表10地點車速頻率分布
表中第1列為速度分組，由於地點車速樣本一般均很多，如將實測數值自大至小排列，必然十分煩瑣，因而用分組的方法使之簡化。組距的確定，是以保證原有樣本精度為前提，組距過大，必然組數少，難於反映樣本中車速分布的實際情況；組距過小則帶來統計工作量的煩瑣，有時在車速樣本量有限的情況下，會出現分布不連續情況。為此分組數應根據車速的分散程度和樣本數量而定，一般分組數宜在8~20範圍內。分組數確定後，可求得組距。從觀測數據中取出最大車速和最小車速，二者之差稱為極差，極差除以分組數減1得組距，然後取整。例如，某地點車速樣本容量為80，樣本的最高車速為75km／h，最低車速為20km／h，樣本初步分為10組，則每組間隔為（75-20）／（10-1）=6．1（km／h）。為便於整理，將組間隔取整為6．0km／h，最後確定實際分組數。
第2列為組中值即分組的代表位，就是一個分組的中心數值。
第3列為觀測頻數。把現場觀測值歸入所屬的組，統計得到各組的車速頻數。各分組出現頻數所組成的數列，稱為頻數分布，各組頻數之和，必等於現場觀測的樣本量。
第4列為累計頻數。如果數組車速由小到大排列，則累計頻數表示等於和小於該數組的頻數之和，最後一行的累計頻數必等於總樣本量。
第5列為觀測頻率。各組的頻數除以樣本總數即得各組頻率。各組頻率之和必等於1．0。
由頻率所組成的分布，消除了對於樣本總數的依賴，可用來對比不同樣本量時頻率分布的結果。
第6列為累計頻率，與累計頻數相對應，即累計頻數除以樣本量。如果車速數組自小到大排列時，則該組的累計頻率表示等於和小於該數組速度的頻率之和，最後一行的累計頻率必等於100％。在地點車速頻率分布表的基礎上，地點車速資料常需進行以下數學分析。
2）計算統計特征值
（1）地點車速平均值
地點車速平均值是車速統計中最常用的特征值和表示車速分布的最有效的統計量，其計算公式如下：
當車輛未分組時：
當車輛分組時：
式中：——點車速的算術平均值／（km／h）；
Vi——各組車速的平均值／（km／h）；
fi——地點速度觀測值分組出現的頻數；
Vi中——各車速分組的組中值／（km／h）；
n——觀測的總車輛數／輛；
g——地點車速分組組數。
（2）中位車速
中位車速是速度按遞增順序排列的中間位置車速值。當觀測次數為奇數時，中位車速是所排列數列的中間車速，而觀測次數為偶數時，中位車速規定為兩中間車速的算術平均數。中位車速也等於累計頻率分布曲線上累計頻率為50％時對應的橫坐標值，亦即將累計頻率分布曲線劃分為兩個麵積相等部分的垂線與橫坐標的交點。在頻率分布表（表4-7）中可用下列公式內插求算中間速度：
式中：V下——為中位車速區間的下限速／（km／h）；
n——觀測車輛總數／輛；
f0——到中位車速區間下限為止的累計觀測的車輛數／輛；
fm——中位車速組區間內觀測到的車輛數／輛；
C——包含中位車速的區間長度／（km／h）。
（3）常見速度
常見速度是頻率分布曲線中出現頻率最高的那個組的組中值。當速度資料分組收集時，要精確定出常見速度比較困難，有時常見速度估計位於頻率分布曲線峰點相對應的速度。
如果速度頻率分布曲線左右完全對稱，則算術平均速度、常見速度及中位車速均相同。
常見速度受極大速度和極小速度的影響，一般要比算術平均速度所受的影響小，即極大或極小車速對算術平均車速影響大，對常見車速影響小。
（4）極差
極差，即觀測值中最大車速與最小車速之差，可用下式表示：
R=Vmax-Vmin
式中：R——極差；
Vmax——觀測值中最高的車速值／（km／h）；
Vmin——觀測值中最低的車速值／（km／h）。
極差值易取得，但它決定於樣本量的大小，且受反常觀測者的影響很大。
區間車速調查
區間車速是另一種速度資料，其調查資料通常用於掌握道路交通現狀。作為評價道路服務水平的主要指標，作為路線改建設計的依據和衡量道路上車輛運營經濟性（運營時間和車輛耗油）的重要參數，是研究整條路線的暢通程度發生延誤的原因和分析整條道路通行能力的重要資料。
區間車速是通過量測通過已知長度道路的行程時間來獲得。通常要求擬定調查路線的長度在1．5km左右。觀測時間取決於調查目的，可選在高峰時段，也可選在非高峰時段。
1．調查區間與調查時間的選擇
調查區間與調查時間的選擇應根據調查目的選定。
（1）調查區間
掌握道路交通現狀時，隻要在選定路段內測量車輛通過的時間即可。一般情況下，起終點應選在無交通阻塞處；當出於交通管理目的時，應在擬定管轄地區選擇合適區間；用於評價道路改建及交通管理措施的效果時，在道路改建及實施交通管理措施前後，都要進行相關路段區間調查，且事前、事後選擇相同的路段和時間。
（2）調查時間
一般情況下，應進行高峰、非高峰對比調查，時間選在早、晚高峰和白天與夜晚非高峰4個階段，且選在交通正常、天氣良好的時間。在進行事前、事後調查時應選擇相同時間。
2.調查方法
（1）車輛牌照對照法
車輛牌照對照法是在擬調查區間的兩端設置調查人員，記錄通過車輛的牌照號碼及其通過起、終點斷麵的時刻，以求得區間行程時間，並由此計算出區間平均車速的方法。牌照法的主要優點在於取樣速度快，室外工作時間短，能較準確地測得不同時段的平均行程車速，便於進行交通工程中的微觀分析。但牌照法所測得的隻是起終點間的行程時間，無法知道車輛在行駛過程中的延誤及交通阻滯情況，當路段中間有交叉口時，由於車輛在交叉口的轉向，易造成起終點的車輛牌照號碼不完全一致，增加了工作量；在單向兩車道或大於兩車道的路段，觀測時由於靠邊車道上車輛的阻擋，無法看清中間車道上車輛的牌照號碼，容易漏記車號，另外，此法現場觀測的勞動強度較大。
具體調查方法如下。
在調查路段的起點、終點各設調查員4～6人，按上下行分為兩組觀測。當隻需一個方向的資料時，起、終點各需2~3人。1人讀通過該點的汽車車牌號碼的末三位數及車型，1人讀通過該點的時間，1人記錄。當交通量很小時，記錄者可同時看時間。如果交通量很大，可進行抽查，例如，隻調查尾號是0或5（抽樣20％）的車輛，或隻讀尾號是0（抽樣10％）的車輛。觀測完後，將起、終點同一車牌號碼對起來，算出區間行程時間，根據起、終點之間的距離，算出區間平均車速。
（2）流動車法
測定方法在前麵已做過介紹，調查交通量的同時可獲得區間平均車速。流動車觀測法不宜用於城市中交叉口間距短或全線道路交通條件不一致的情況。但流動車觀測法可以用較少的人力在較長路段上同時觀測行程車速和流量；內業工作量小，適用於路線上無交叉口、道路兩側很少有車輛插入、車流均勻穩定的情況。
如果往返觀測過程中均沒有出現超過觀測車或被觀測車超過的現象，則觀測車的往返時間Ta-b、就可以認定為車流的往返平均行程時間。如果觀測車在往返行駛過程中出現了超車與被超車現象，則用下式修正區間行程時間：
式中：——測試車由A→B或由B→A，通過路段AB的平均行程時間／min；
Ta-b、Tb-a——測試車由A→B或由B→A，行駛於路段AB的行程時間／min；
Qa、Qb——由A向B、由B向A行駛的交通量／（輛／h）。
其他符號意義同前。
區間平均速度：
式中：L——路段AB長度／kin。
（3）跟車法
跟車法是利用觀測車在觀測路段往返行駛，應緊跟車隊行駛，除非遇到特殊的車輛，一般允許超車。同時記錄下所用的時間，用路段的長度除以該時間即可得到行程速度。
這種方法的主要優點是方法簡單，能量測全程各路段間的行程車速、行駛車速、停車延誤時間及原因，便於綜合分析與車速有關的因素；且所需的觀測人員少，勞動強度低，適用於交通量大、交叉口多、路上交通複雜的城市道路上。
缺點是測量次數受行程時間的影響，次數不可能很多，觀測車一般隻能往返6～8次，有時還要受偶然因素的影響。當交通量大時，測量數據能代表路段上的實際行車速度，但當交通量小時，觀測車較難跟蹤到有代表性的車輛，所測車速受到觀測車性能及駕駛人行車習慣的影響，不能完全代表路段上車流的車速。
具體方法為：用圖紙量測路段全長及各交叉口間及特殊地點（如道路斷麵寬度變化點）間的長度，並在現場實地做好標記。測速時，測試車輛必須跟蹤道路上的車隊行駛。車上有兩名觀測人員，一人觀測沿線交通情況，並用秒表讀出經過各標記的時間、沿線停車時間及停車原因，另一人記錄。
（4）駛入駛出法
使用車輛牌照對照法可求出某一車的區間車速，從而可同時求出區間速度的分布。當無需求取分布形式而隻關心區間平均速度時，可使用駛入駛出法進行觀測。
調查方法與流動車法類似，在調查區間的兩端設調查人員，並另用一試驗車通過區間兩次，調查人員在試驗車第一次通過調查斷麵時（起點或終點）開始每分鍾記錄一次通過斷麵的車輛數，並在試驗車第二次通過時結束調查。
試驗車記錄人員記錄通過兩斷麵的時間及超車和被超車次數。然後計算全部被測車輛分別通過兩斷麵的平均時刻，並求算區間平均速度，此法對通過的全部車輛進行調查，其精度極高，但隻可求得平均速度，無法求得區間速度的分布形式。
（5）五輪儀法
五輪儀是測量車速的專用儀器，與速度分析儀同時使用。測速時將五輪儀裝置於試驗車之後，成為試驗車以外另加的一個輪子，故名五輪儀。當試驗車行駛時，五輪儀的輪子亦與地麵接觸，同樣轉動。在五輪儀的輪軸上設有光電裝置，其作用是將車輪轉動速度轉換成電信號輸入速度分析儀，此時記錄儀能自動記下行駛距離、行駛時間、行程車速。例如，試驗車在路段起點時，觀測員打入信號，當車輛行駛到第一個標記時再打入信號，則速度分析儀就能記下從起點到第一個標記時兩點間的距離、行程時間和平均行程車速。
五輪儀的測速法與跟車法的測速法基本相同，其主要優點是自動化程度高，測速精確，能直接將結果打印輸出，無需記錄。它可以與車輛油耗儀同時使用，測量不同行駛狀態、不同車速情況下的耗油量，作為建立模型的可靠資料。
在使用五輪儀時，對路麵平整度有一定要求，平整度很差的路麵，行駛時五輪儀跳動厲害，影響測速精度，並有損儀器。在測速時如有車輛倒退或掉頭等情況，必須將五輪儀的輪子升起，使其不與地麵接觸，否則會損壞儀器。
（6）光感測速法
光感測速儀也是一種測量車速的專用儀器，這種儀器是由光電探測器和光電屏幕兩個主要部件所組成。測速時，將光感測速儀貼在試驗車車廂外殼上，光電探測器對準地麵，隨著車輛行駛，在光電屏幕上產生不同頻率的電信號，頻率的高低與車速成正比。如果再配置一台微型計算機且與之聯機，則可以直接打印出速度曲線、行駛時間、行駛距離等。這種儀器的測速範圍在3～200km／h之間。
使用光感測速儀測速，也是試驗車跟蹤測速的方法之一，其主要優點是測速方便，能方便地安裝在各種類型的車輛上，測速精度高，可連續獲得各點的瞬時車速和全程平均車速，並直接打印出結果。但這種儀器對測速時的使用和平時的保養要求均較高。