交通工程學(xué)課件第1章緒論.ppt

,交通工程學(xué) Traffic Engineering,授課教師：呂秋霞 聯(lián)系電話3299673 Email: ,內(nèi) 容 安 排,第一章 緒論 第二章 交通特性 第三章 交通調(diào)查與分析 第四章 道路交通流理論 第五章 道路通行能力 第七章 交通安全（自學(xué)） 第十一章 計(jì)算機(jī)交通仿真技術(shù) 第十二章 智能運(yùn)輸系統(tǒng)（專題）,其他課程： 交通規(guī)劃 交通管理與控制 停車場(chǎng) 交通環(huán)境保護(hù),教學(xué)方法及學(xué)習(xí)要求,主要教學(xué)方法： 以課堂授課和自學(xué)為主，留1-2次機(jī)會(huì)給同學(xué)自己表現(xiàn)。 學(xué)習(xí)要求： 課堂：根據(jù)老師的引導(dǎo)學(xué)習(xí)，作筆記。曠課3次取消考試資格，遲到兩次按一次曠課計(jì)算。 課后：認(rèn)真復(fù)習(xí)。 作業(yè)：獨(dú)立完成。 考核：作業(yè)(20%)+平時(shí)成績(10%)+考試成績(70%) 。,主 要 教 學(xué) 參 考 書,(1)交通工程學(xué)（第2版），王煒，過秀成，東南大學(xué)出版社，2011； (2)交通工程學(xué)，任福田，人民交通出版社，2008； (3)交通工程學(xué)，佐佐木綱、飯?zhí)锕Ь淳幹?，邵春福等譯，人民交通出版社； (4)交通流理論，王殿海，人民交通出版社； (5)道路通行能力分析，陳寬民，人民交通出版社； (6)城市交通規(guī)劃論，徐慰慈，同濟(jì)大學(xué)出版社； (7)城市交通規(guī)劃理論及其應(yīng)用，王煒，徐吉謙等，東南大學(xué)出版社； (8)現(xiàn)代交通規(guī)劃學(xué)，劉燦齊，人民交通出版社； (9)交通規(guī)劃理論與方法，陸化普等，清華大學(xué)出版社； (10)交通管理與控制（第二版），楊佩昆、吳兵，人民交通出版社； (11)道路交通組織與優(yōu)化，翟忠民，人民交通出版社； (12)城市停車設(shè)施規(guī)劃方法與信息誘導(dǎo)技術(shù)，陳峻等，東南大學(xué)出版社； (13)城市公共交通系統(tǒng)規(guī)劃方法與管理技術(shù)，王煒，楊新苗，科學(xué)出版社；,交通工程學(xué)的體系結(jié)構(gòu),交通工程專業(yè)建設(shè),Traffic Engineering and Control, England, London, 1958年創(chuàng)刊 Transportation Science, USA, Maryland, 1967年 Transportation Research A-E, USA, New York, 1967年（TR&TRB） Transportation Record, USA, Washington, Transportation Planning and Technology, USA, New York,1967年 Transportation , Netherlands, 1972年 土木學(xué)會(huì)論文集，日本土木學(xué)會(huì)， 交通工學(xué)，日本交通工學(xué)研究會(huì)，1968年,定期學(xué)術(shù)期刊,定期學(xué)術(shù)期刊 土木工程學(xué)報(bào), 中國土木工程學(xué)會(huì),1954年創(chuàng)刊； 中國公路學(xué)報(bào)，中國公路學(xué)會(huì)（長安大學(xué)）, 1988年； 公路交通科技, 交通部公路科學(xué)研究所； 交通運(yùn)輸工程，中國交通運(yùn)輸學(xué)會(huì)。,著名學(xué)術(shù)研究人員 J.G. Wardrop, M. Beckman, G.F. Newell, R. Herman, Ben Akiva, B. D. Greensheilds, C.F. Daganzo, Y. Sheffi, F. V.Webster, Lezuko, R. Allsop, M.G.H. Bell, A.D. May, H.Mahmassani, C.F. Yager, T.Sasaki(佐佐木綱), M.Koshi（越正毅）, Y.Iida（飯?zhí)锕Ь矗? .,第一章 緒論,1-1 交通工程學(xué)的定義 1-2 交通工程學(xué)科的研究范圍與特點(diǎn) 1-3 交通工程學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展 1-4 我國的交通工程學(xué)的發(fā)展,1-1 交通工程學(xué)的定義,一、交通的概念 二、交通工程學(xué)的定義 三、相關(guān)術(shù)語,一、 交通的概念,廣義交通：人、車、路和信息在兩地間輸送的總稱。 人和物的運(yùn)轉(zhuǎn)與運(yùn)輸【人和物借助交通工具的載運(yùn)，產(chǎn)生有目的的空間位移】。 語言、文字、符號(hào)、圖像等的傳遞播送。 狹義交通：人和物在管理空間上的移動(dòng)。 現(xiàn)代運(yùn)輸包括鐵路、道路、水運(yùn)、航空和管道運(yùn)輸，在本領(lǐng)域指道路交通。,什么是交通系統(tǒng)？,實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)和生活中人流、物流的經(jīng)濟(jì)有序的流動(dòng)；促進(jìn)人類的活動(dòng)空間和經(jīng)濟(jì)空間的形成和拓展。 活動(dòng)空間：住宅、寫字樓、購物中心、公園、度假村，公共讀書館等； 經(jīng)濟(jì)空間：物資移動(dòng)的贏利范圍，出行過程中可承受的時(shí)間與費(fèi)用范圍，等；,交通運(yùn)輸系統(tǒng)的功能,什么是交通工程學(xué)？,二、交通工程學(xué)的定義,交通工程學(xué)是交通工程學(xué)科研究與發(fā)展的基本理論，是從道路工程學(xué)科中派生出來的一門較年輕的學(xué)科，各國學(xué)者從不同的角度、以不同的觀點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行探索研究，試圖提出一個(gè)公認(rèn)的定義。,美國交通工程師學(xué)會(huì)下的定義是：交通工程學(xué)是道路工程學(xué)的一個(gè)分支，它研究道路規(guī)劃、幾何設(shè)計(jì)、交通管理和道路網(wǎng)、終點(diǎn)站、毗鄰區(qū)域用地與各種交通方式的關(guān)系，以便使客貨運(yùn)輸安全、有效和方便。,澳大利亞著名交通工程學(xué)家認(rèn)為：交通工程學(xué)是關(guān)于交通和出行的計(jì)測(cè)科學(xué)，是研究交通流和交通發(fā)生的基本規(guī)律的科學(xué)，為了使人、物安全而有效地移動(dòng)，將此學(xué)科的知識(shí)用于交通系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)營。,1983年，世界交通工程師協(xié)會(huì)會(huì)員指南提出：交通工程學(xué)是運(yùn)輸工程學(xué)的一個(gè)分支，它涉及到規(guī)劃、幾何設(shè)計(jì)、交通管理和道路網(wǎng)、終點(diǎn)站毗連用地與其他運(yùn)輸方式的關(guān)系。,前蘇聯(lián)學(xué)者把交通工程學(xué)定義為：研究交通運(yùn)輸?shù)囊?guī)劃和對(duì)交通、道路結(jié)構(gòu)、人工構(gòu)造物影響的科學(xué)。,英國學(xué)者則認(rèn)為，道路工程中研究交通用途與控制、交通規(guī)劃、線形設(shè)計(jì)的那一部分稱為交通工程學(xué)。,研究交通發(fā)生(過去及現(xiàn)在)、發(fā)展(將來)，時(shí)空分布規(guī)律，道路交通調(diào)查、路網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、營運(yùn)、管理控制、安全的理論與方法以及與道路相關(guān)的 法規(guī)(Enforcement)、 工程(Engineering)、 教育(Education)、 能源(Energy)、 環(huán)境(Environment)等問題的綜合性學(xué)科。,綜上所述：,將道路、車輛、人、環(huán)境與能源等五方面統(tǒng)一在一個(gè)交通系統(tǒng)中，研究其各自目的與相互內(nèi)在規(guī)律及其最佳配合，以達(dá)到道路交通的安全、暢通、迅速、舒適、經(jīng)濟(jì)、方便、節(jié)能、高效、低公害與環(huán)境協(xié)調(diào)、景觀優(yōu)美的目的。,具體講就是：,工程：將自然科學(xué)原理應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中而形成的各學(xué)科的總稱。 自然科學(xué)：數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)； 工程：土建工程，水利工程，交通工程， 生物工程，化學(xué)工程，海洋工程等。 科學(xué)：揭示、描述自然規(guī)律的學(xué)問。 交通科學(xué)：強(qiáng)調(diào)機(jī)理 交通工程：強(qiáng)調(diào)應(yīng)用,交通工程與交通科學(xué),三、交通工程相關(guān)術(shù)語,交通工程，可以指一個(gè)工程領(lǐng)域；也可指一個(gè)學(xué)科一種專門的學(xué)術(shù)領(lǐng)域。 交通工程是一個(gè)人為的專業(yè)/學(xué)科分類。 術(shù)語： Traffic、Transport與 Transportation Traffic Flow/Transportation Network 公路(Highway)與道路(Road),道路(Road)與公路(Highway),從功能上講，城市道路是供城市各地區(qū)間交通用的，而公路則是聯(lián)系各城市或各個(gè)大型城市組團(tuán)間的主要供汽車行駛的道路。 從交通流上分析，城市道路的交通構(gòu)成比較復(fù)雜，但是基本不會(huì)出現(xiàn)重載交通，公路則與之相反。 從服務(wù)對(duì)象上看，城市道路服務(wù)的是人和車，所以在細(xì)部的設(shè)計(jì)中應(yīng)該體現(xiàn)出更多的人文關(guān)懷，而公路服務(wù)的主要是車，主要強(qiáng)調(diào)駕乘感受。,1-2 交通工程學(xué)科的研究范圍與特點(diǎn),美國 日本 中國,交通工程是一門工程科學(xué),要樹立五個(gè)方面的工程意識(shí)： 改善的觀點(diǎn) 更好一些! 可操作的觀點(diǎn) 可以實(shí)施！ 定量的觀點(diǎn) 與社會(huì)學(xué)家的區(qū)別！ 全局的觀點(diǎn) 系統(tǒng)的而非單部門的！ 可持續(xù)的觀點(diǎn) 考慮未來!,技術(shù)構(gòu)成： 人機(jī)工程學(xué) 人的心理感受、行為反應(yīng) 土木建筑工程 線路、車站與建筑結(jié)構(gòu) 機(jī)械工程與動(dòng)力工程 車輛工程 電氣工程、通信與控制工程 車輛控制、通信信號(hào) 信息工程、安全工程 信息服務(wù)、可靠性設(shè)計(jì) 環(huán)境工程 環(huán)境保護(hù) 運(yùn)輸規(guī)劃與管理工程 局部與全局管理，計(jì)劃優(yōu)化 交通工程人才要能夠統(tǒng)管運(yùn)輸系統(tǒng)全局，熟悉設(shè)備原理與應(yīng)用技術(shù)，精通人員管理與調(diào)度策略，做到統(tǒng)籌優(yōu)化，確保實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)。,現(xiàn)代交通涉及多學(xué)科知識(shí),交通政策,交通投資,交通結(jié)構(gòu)控制,交通運(yùn)營管理與維護(hù),交通建設(shè),交通設(shè)備設(shè)計(jì),交通設(shè)備定位,交通設(shè)計(jì),交通規(guī)劃,交通需求分析,設(shè)備選型,評(píng)價(jià),分析確定設(shè)備能力,交通行為分析,費(fèi)用與影響估算,設(shè)備設(shè)計(jì) 幾何設(shè)計(jì) 表面或?qū)蛟O(shè)計(jì) 輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)備位置確定,設(shè)備配置選型,確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),費(fèi)用與影響估算,評(píng)價(jià),營銷策略,價(jià)格政策,評(píng)價(jià),服務(wù)水平,交通建設(shè),工程監(jiān)理,費(fèi)用與影響估算,評(píng)價(jià),宏觀,中觀,微觀,交通工程學(xué)的主要內(nèi)容,1 駕駛員與行人特性 2 交通與車輛運(yùn)行特性 3 交通研究：總量、速度、流量、時(shí)間、延誤、交叉口、停車等 4 交通事故與公路安全 5 公路能力的運(yùn)營特性 6 道路幾何設(shè)計(jì) 7 站場(chǎng)及停車設(shè)施,美國交通工程師學(xué)會(huì)出版的“交通工程手冊(cè)”中分15章,8 交通標(biāo)志與標(biāo)線 9 交通信號(hào) 10 道路照明 11 交通管制 12 交通管理 13 高速公路監(jiān)測(cè)與控制 14 公眾關(guān)系、實(shí)施方法、交通行政管理、法規(guī)與立法 15 智能車路系統(tǒng),1 道路交通的歷史 2 道路交通調(diào)查 3 道路交通線路設(shè)計(jì)及需求預(yù)測(cè) 4 道路交通流與道路交通能力 5 道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 道路交通管理,日本的“交通工學(xué)”分12章：,7 道路交通運(yùn)用（TDM，管制，信號(hào)控制） 8 交通安全 9 道路環(huán)境 10 道路交通經(jīng)濟(jì) 11 地域交通(綜合交通、交通防災(zāi)) 12 公共交通(含軌道交通),我國交通工程學(xué)的主要內(nèi)容,1 人車路特性 2 交通流特性（交通量、速度、流率、密度、車頭時(shí)距與空距、連續(xù)流與間斷流等概念） 3 交通調(diào)查（交通量、速度、密度、延誤） 4 交通流理論（參數(shù)統(tǒng)計(jì)與標(biāo)定、參數(shù)計(jì)算方法、跟馳理論、交通波理論、沖突及疏解理論） 5 道路通行能力（城市道路、公交線路、路段、高速公路） 6 交通信號(hào)控制（單點(diǎn)、主干路線控、區(qū)域信號(hào)控制）,7 道路交通規(guī)劃（需求預(yù)測(cè)、規(guī)劃方案、評(píng)價(jià)） 8 交通安全（事故處理與管理、事故統(tǒng)計(jì)與分析、事故預(yù)測(cè)與預(yù)防、安全評(píng)價(jià)） 9 城市公共交通系統(tǒng)（公交規(guī)劃、客運(yùn)能力、軌道交通、公交評(píng)價(jià)、智能公交） 10 停車場(chǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)（停放特征與停車調(diào)查、停車場(chǎng)規(guī)劃、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)（機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車） 11 道路交通環(huán)境保護(hù)（大氣、噪聲、振動(dòng)） 12 智能運(yùn)輸系統(tǒng)（信息、誘導(dǎo)及服務(wù)）,1-3 交通工程學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展,交通工具的變革與工程的發(fā)展 交通工程學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展,步行交通時(shí)代 馬車交通時(shí)代 汽車交通時(shí)代（19世紀(jì)末） 智能交通時(shí)代,一、交通工具的變革與工程的發(fā)展,基礎(chǔ)理論形成階段（20世紀(jì)30年代初-40年代末） 交通規(guī)劃理論形成階段（20世紀(jì)50年代初-70年代初） 交通管理技術(shù)形成階段（20世紀(jì)70年代初-90年代初） 智能化交通系統(tǒng)研究階段（20世紀(jì)年代中期開始）,二、交通工程學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展,1-4 我國的交通工程學(xué)的發(fā)展,交通的重要性 交通運(yùn)輸業(yè)的地位 我國交通工程學(xué)的發(fā)展,一、交通的重要性 正、反兩方面,(1)交通擁擠 研究表明，城區(qū)交通流的速度每10年降低5%，擁擠的嚴(yán)重性隨城市規(guī)模增加而增加。 擁擠-延誤-速度降低 (2)空氣污染 在許多城市超過了世界健康組織(WHO)推薦的標(biāo)準(zhǔn)。 (3)交通噪聲 據(jù)OECD估計(jì)，發(fā)達(dá)國家有15%的人口生活在65分貝以上的高噪聲環(huán)境下，這些噪聲主要來自交通；還有重型貨車及夜間裝卸引起的震動(dòng)。,交通的重要性：正、反兩方面,(4)道路安全 目前每年有25萬人死亡，1000萬人受傷，歐盟15國道路交通事故每年死亡人數(shù)為4.4萬人；其中，以葡萄牙、希臘的萬車事故率為最高。中國1999年交通事故死亡人數(shù)83529人，其中貢獻(xiàn)最大的三省為山東、廣東、江蘇。 (5)城市景觀 新增交通設(shè)施的建設(shè)，對(duì)歷史建筑的損壞以及空地的減少均會(huì)破壞城市景觀。,(6)土地利用 機(jī)動(dòng)車停車場(chǎng)的建設(shè)方便了機(jī)動(dòng)車使用者，但對(duì)其他行人、非機(jī)動(dòng)車用戶來說則是障礙。 (7)全球變暖 主要是燃料(固體及液體)燃燒所致。目前，交通排放的CO2占全部排放量的25%，且其數(shù)量在逐年增加。,交通的重要性：正、反兩方面,交通運(yùn)輸業(yè)26%,商業(yè)及其他6,制造業(yè)及建筑業(yè)19,能源生產(chǎn)41%,居民生活8,1998年世界CO2排放源統(tǒng)計(jì),(8)能源消耗 運(yùn)輸部門所用的能耗占?xì)W盟國家總能耗的約30%。液體燃料比例更大。 (9)城市分散化 機(jī)動(dòng)車運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展導(dǎo)致了居民出行距離與出行時(shí)間的增加，從而使出行時(shí)間和空間更為分散；它反過來增加了人們對(duì)轎車的依賴；減少了公共交通發(fā)展的可能性。 因此，交通不僅成為工程專家研究的重點(diǎn)，也已經(jīng)成為政府工作的重要內(nèi)容。,交通的重要性：正、反兩方面,據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐盟國家，運(yùn)輸業(yè)之產(chǎn)值占GDP的7%，運(yùn)輸相關(guān)員工占就業(yè)的7%，運(yùn)輸投資占公共投資的40%，運(yùn)輸能耗占總能耗的25%以上。運(yùn)輸設(shè)備工業(yè)是歐盟工業(yè)的重要組成部分，僅次于食品工業(yè)。 在美國，運(yùn)輸活動(dòng)(包括車輛制造)占美國全國GNP的約20%；平均來看，美國居民家庭的交通開銷占全部收入的12.5%左右。,二、交通運(yùn)輸業(yè)的地位,總?cè)丝?城市人口,60億,7530萬,6050萬,1950-2030年世界人口年增量,80億,25億,1950-2030世界人口變化 聯(lián)合國(2001),發(fā)展中國家城市人口,發(fā)展中國家農(nóng)村人口,發(fā)達(dá)國家城市人口,發(fā)達(dá)國家農(nóng)村人口,81.1億,25.2億,1967-1995年間美國車輛銷售量變化：中小排量車成為主流,累計(jì)增長曲線,三、我國交通工程學(xué)的發(fā)展,1、我國的交通現(xiàn)狀（自己查閱） 綜合運(yùn)輸 公路交通 城市交通 2、 我國交通工程學(xué)科的產(chǎn)生及面臨的任務(wù) 我國交通工程學(xué)科的產(chǎn)生 我國交通工程學(xué)科面臨的任務(wù),1.建立學(xué)術(shù)和研究機(jī)構(gòu)，培養(yǎng)專業(yè)人才 2.開展了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)查 3.城市交通規(guī)劃與公路網(wǎng)規(guī)劃 4.制定交通法規(guī) 5.交通管理與交通控制 6.交通安全設(shè)施與交通檢測(cè)儀器的研制 7.交通工程學(xué)基本原理在道路交通實(shí)踐中的應(yīng)用 8.計(jì)算機(jī)技術(shù)在交通工程中的應(yīng)用 9.新理論、新技術(shù)的研究,交通工程在我國目前的發(fā)展?fàn)顩r，主要有：,城市交通規(guī)劃中規(guī)劃化的交通調(diào)查內(nèi)容、方法研究； 城市交通需求預(yù)測(cè)理論與方法規(guī)范化的研究； 城市交通網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的研究； 城市交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃理論與方法的研究； 城市交通規(guī)劃方案評(píng)價(jià)技術(shù)的研究； 城市公共交通系統(tǒng)優(yōu)化理論與技術(shù)的研究； 城市交通規(guī)劃快速反應(yīng)系統(tǒng)的理論與方法的研究； 現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)方法在城市交通規(guī)劃中應(yīng)用的研究。,城市交通規(guī)劃理論與方法研究,區(qū)域交通運(yùn)輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集、處理和建模技術(shù)的研究； 區(qū)域交通運(yùn)輸系統(tǒng)客、貨需求預(yù)測(cè)理論與方法的研究； 區(qū)域交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化理論與方法的研究； 區(qū)域交通運(yùn)輸樞紐和通道布局理論與方法的研究； 區(qū)域交通運(yùn)輸系統(tǒng)評(píng)價(jià)理論與方法的研究； 區(qū)域交通運(yùn)輸系統(tǒng)決策理論與方法的研究。,區(qū)域綜合交通運(yùn)輸規(guī)劃理論與方法研究,區(qū)域交通控制軟件系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)施的研究； 區(qū)域交通控制系統(tǒng)設(shè)備與配套技術(shù)的研究； 高等級(jí)公路情報(bào)采集與信息傳輸、監(jiān)控技術(shù)的研究； 高等級(jí)公路與城市道路的交通管理體制、理論方法與設(shè)施的研究； 高等級(jí)公路立交規(guī)劃設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)理論與方法的研究。,適應(yīng)我國交通特點(diǎn)的交通控制理論與方法研究,交通流三參數(shù)關(guān)系模型與車輛運(yùn)行特性的研究； 各類交叉口規(guī)劃、設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的理論