Za što potpunije opisivanje prometnih tokova, i proučavanje zakonitosti kretanja motornih vozila u prometnim tokovima na cestovnim prometnicama, potrebno je definirati i značajnije osobitosti prometnog toka, kao i karakteristične vrijednosti osnovnih parametara prometnog toka. Karakteristične vrijednosti osnovnih parametara prometnog toka od značaja su za adekvatno opisivanje relacija između osnovnih parametara prometnog toka i za rješavanje konkretnih prometnih problema.

U red važnijih osobitosti prometnog toka, značajnih za opisivanje zakonitosti kretanja vozila u prometnim tokovima na cestovnim prometnicama i za sadržajnije opisivanje osnovnih parametara prometnog toka, prije svega protoka vozila, uključeno je složenost prometnog toka, opći uvjete odvijanja prometa, sastav ili strukturu prometnog toka i vremenska neravnomjernost prometnog toka.

SLOŽENOST PROMETNOG TOKA

U opisivanju prometnih tokova i zakonitosti kretanja motornih vozila u prometnim tokovima na mreži cestovnih prometnica, pri korištenju osnovnih parametara prometnog toka, a prije svega protoka vozila, od značaja je znati i kakav je prometni tok sa stajališta broja nizova i smjerova. Sa tog stajališta prometni tok može biti: jednostavan i složen tok.

Jednostavan prometni tok se sastoji od jednog niza vozila koja se kreću u jednom pravcu i u jednom smjeru. Najmanji broj vozila koja s obzirom na interakcijsku međuovisnost u kretanju, mogu činiti jednostavan prometni tok, iznosi dva vozila.

Jednostavan prometni tok predstavlja osnovu, tj. ima značenje baznog (mjerodavnog) toka, za definiranje fundamentalnih – teorijskih relacija između osnovnih parametara prometnog toka.
Složen prometni tok se sastoji od dvaju ili više jednostavnih prometnih tokova koji, s obzirom na međusobne odnose nizova i smjerova, može biti:

1. složen tok od dvaju ili više jednostavnih tokova međusobno paralelnih u istom ili suprotnom smjeru
2. složen tok od dvaju ili više jednostavnih tokova koji se međusobno isprepliću
3. složen tok od dvaju ili više jednostavnih tokova koji se međusobno sijeku, ulijevaju ili odlijevaju.

Realni prometni tokovi najčešće pripadaju grupi složenih prometnih tokova. Zbog toga kada je riječ o realnom prometnom toku, pojam protoka vozila kao i pojmovi ostalih osnovnih parametara moraju biti obogaćeni objašnjenjem o kakvom se prometnom toku radi, obzirom na prednju klasifikaciju, kao i obzirom na raspodjelu protoka po smjerovima, nizovima i pravcima.

VRSTE I STRUKTURA PROMETNOG TOKA

S obzirom na uvjete odvijanja prometa prometni tokovi mogu biti: neprekinuti, neprekinuti ali djelomično ometani i povremeno prekinuti tokovi.

Neprekinuti tokovi su tokovi kod kojih na uvijete kretanja vozila jedino, djeluje njihova međusobna interakcija, koja je u prvom redu ovisna o gustoći toka. Uvijete za neprekinute tokove pružaju prometne dionice, prije svega dionice autocesta.

Neprekinuti prometni tok predstavlja osnovu, tj. ima značenje baznog (mjerodavnog) toka za definiranje, fundamentalnih – teorijskih, relacija između osnovnih parametara prometnog toka.

Neprekinuti ali djelomično ometani tokovi su tokovi kod kojih na uvjete kretanja vozila, pored njihove međusobne interakcije, utječu i promjene prometne trake u kretanju vozila zbog ulijevanja ili izlijevanja.

Uvjete za neprekinute ali djelomično ometane tokove pružaju dionica na kojima se prepliću,  ulijevaju ili izlijevaju tokovi u zonama prometnih čvorišta gdje su križanja pravaca koji se sijeku denivelirani.

Povremeno prekinuti tokovi su tokovi kod kojih na uvjete kretanja vozila, pored njihove međusobne interakcije, utječu i potrebe za vremenskom podjelom prava korištenja istih prometnih površina, od strane vozila iz raznih pravaca kretanja, koji se međusobno sijeku.

Povremeno prekinute tokove pružaju prometna čvorišta gdje su križanja pravaca riješeni u istoj razini.
Obzirom na sastav ili strukturu, prometni tok može biti: homogeni i nehomogeni (mješoviti) tok. Uz navedenu klasifikaciju, za potrebe rješavanja praktičnih zadataka koristi se i pojam uvjetno homogen tok.

Homogen tok je sastavljen od jedne vrste motornih vozila, kao npr. tok putničkih automobila, tok autobusa, tok teretnih vozila itd.
Naime, sa stajališta uvjeta kretanja vozila u prometnom toku karakteristika sastava toka ima vrlo kompleksnu ulogu, jer izražava utjecaje velikih razlika koje postoje u domeni vrste i stanja vozila i domeni psihofizičkih osobina, osposobljenosti i motiviranosti vozača. Ukoliko je homogen tok sastavljen od putničkih automobila potpuno istih tehničko-eksploatacijskih karakteristika kojima upravljaju vozači potpuno istih psihofizičkih osobina i potpuno iste motiviranosti za vožnju, to je tzv. idealan – homogen tok. Idealan – homogen prometni tok praktično ne postoji. Značajno je istaknuti da idealan – homogen prometni tok ima značenje baznog (mjerodavnog) toka za definiranje fundamentalnih relacija između osnovnih parametara prometnog toka.

Tok sastavljen 100 posto od putničkih automobila često se naziva približno idealan tok, ili homogen tok i kao takav ima značenje baznog (mjerodavnog) toka u domeni praktičnog tretmana utjecaja sastava toka na uvjete kretanja vozila u prometnom toku.

Realan tok je u principu nehomogen ili mješovit tok, odnosno to je tok sastavljen od dva ili više različitih vrsta motornih vozila naziva se nehomogen ili mješoviti tok.

Stupanj nehomogenosti prometnog toka izražava se postotnim udjelom ostalih vozila (autobusa, kamiona i auto-vlakova) u prometnom toku. Postotni udio ostalih vozila  Pk   u prometnom toku iznosi:

Pk  = (q – qpA / q) * 100  [%]

Stupanj homogenosti prometnog toka izražava se postotnim udjelom putničkih automobila u prometnom toku. Postotni udio putničkih automobila PpA u prometnom toku iznosi:

PpA = (q – qkv / q) * 100  [%]

Stupanj nehomogenosti prometnog toka često se iskazuje i karakteristikama vozača u toku (oni koji redovno voze i tzv. vikend vozači). Sastav prometnog toka, tj. pitanje u kojoj je mjeri tok homogen ili nehomogen, predstavlja značajnu karakteristiku toka o kojoj snažno ovise uvjeti koji vladaju u prometu na mreži. Sa porastom stupnja nehomogenosti toka pogoršavaju se uvjeti u prometnom toku u odnosu na uvjete u homogenom toku. Razlog pogoršanju uvjeta u prometnom toku kod nehomogenog toka u odnosu na homogeni tok je prije svega što ostala (autobusi, kamioni i auto-vlakovi) tzv. komercijalna vozila imaju veće dimenzije (dužinu, širinu, visinu), a lošije vozno-dinamičke karakteristike (nepovoljniji odnos: snaga / težina) radi čega su sporija od putničkih automobila, što naročito dolazi do izražaja pri vožnji na usponu i u zoni čvorišta. U praktičnim situacijama često se na putu i putnički automobili moraju prilagođavati brzinama kretanja sporih i teških komercijalnih vozila. Naravno, i u okviru iste vrste motornih vozila, npr. putničkih, mogu postojati bitne razlike u dimenzijama i vozno-dinamičkim osobinama, što obvezuje da su neophodna i dalja istraživanja utjecaja strukture toka na uvjete kretanja vozila u prometnom toku.

Obzirom na permanentne promjene koje se događaju u razvoju motorizacije i putnog prometa, kao i obzirom na do sada dostignuti nivo saznanja o utjecaju karakteristike sastava toka na uvjete odvijanja prometa, s pravom se može reći da je utjecaj ove karakteristike toka na uvjete odvijanja prometa na mreži nedovoljno istražen i da ovo predstavlja važno područje budućih istraživanja. Za ilustraciju prethodno navedenog stava dovoljno je spomenuti da je između svih karakteristika realnog toka u odnosu na idealni tok, na temelju kojeg su utvrđene ishodišne teorijske zakonitosti, najveća razlika između realnog i idealnog toka upravo u karakteristici homogenosti toka.

Uvjetno homogen tok praktično ne postoji, tu je riječ o teorijskoj aproksimaciji. Naime, obzirom na činjenicu da su sva teorijska uopćavanja u teoriji prometnog toka bazirana na nepostojećem tzv. idealnom homogenom toku, a praktična uopćavanja na toku putničkih automobila, tj. na približno idealnom toku, to su u cilju primjene spomenutih uopćavanja na stvarne tokove, rješenja tražena u pretvaranju nehomogenog toka u tzv. uvjetno homogeni tok. Uvjetno homogeni tok se izražava u tzv. jedinicama putničkih automobila – JOA. Osnovni cilj ove transformacije je da se nehomogen tok pretvori u tok u kojemu su uvjeti prometa slični približno idealnom toku.

Pretvaranje nehomogenog toka u uvjetno homogen tok radi se preko određenih ekvivalenata (E,) kojima se množe pojedine vrste vozila iz sastava toka. Veličina ekvivalenata je u funkciji vrste vozila, dužine vozila, vozno-dinamičkih karakteristika vozila, karakteristika puta i praktičnog zadatka koji se rješava. Relativne vrijednosti ekvivalenata pomoću kojih se pojedine vrste vozila transformiraju u ekvivalentne jedinice putničkih automobila su:

  1. za motocikle (E < 1)
  2. za putničke automobile (E = 1)
  3. za sva ostala vozila (E > 1).

VREMENSKA NERAVNOMJERNOST PROTOKA VOZILA

Promatrano kronološki po jednakim vremenskim jedinicama na presjeku (lokalno promatranje) ili odsjeku puta (na “nM presjeka duž odsjeka) u stvarnim uvjetima, protok vozila je promjenljiva veličina uvjetovana brojnim faktorima, koji su također po svom karakteru promjenljivi.
Karakteristika vremenske neravnomjernosti prometnih tokova predstavlja u znatnoj mjeri i posljedicu prirode nastajanja potreba za prostornim premještanjem ljudi i dobara u procesu društvenih i privrednih aktivnosti na utjecajnom području promatrane mreže.

Neravnomjernost protoka vozila na nekom dijelu mreže može biti izazvana i nekim poremećajima na mreži kao što su, na primjer, uska grla, vremenske i klimatske neprilike i si., što znači da pojedini faktori koji utječu na neravnomjernost protoka imaju karakter slučajnih varijabli.
Karakteristika vremenske neravnomjernosti prometnog toka ima izuzetan značaj pri definiranju projektnih elemenata i donošenju odluka o opravdanosti izgradnje prometnica. Značaj ove karakteristike prometnog toka je naglašen i za mjere koje se poduzimaju u reguliranju i upravljanju prometom na promatranoj mreži.

Zbog velikog značaja neravnomjernosti protoka vozila, za praktične odluke u procesu planiranja cestovnih prometnica, još od ranih faza razvoja motorizacije, napori stručnjaka bili su usmjereni ka što boljem upoznavanju sa zakonitostima vremenske neravnomjernosti protoka vozila.
Na današnjem nivou razvijenosti teorije prometnog toka definirane su opće zakonitosti vremenske neravnomjernosti protoka vozila.