交通工程學的產(chǎn)生和發(fā)展

1、第一章第一章 概述概述第第1 1節(jié)節(jié) 交通工程學的產(chǎn)生和發(fā)展交通工程學的產(chǎn)生和發(fā)展1.1.交通工程學交通工程學-標志標志以美國以美國19331933年成立美國交通工程師學會。年成立美國交通工程師學會。2.2.交通工程學的研究目的交通工程學的研究目的綜合研究交通系統(tǒng)中的人、車、路、環(huán)境之間的關系，使交通安全、經(jīng)濟、綜合研究交通系統(tǒng)中的人、車、路、環(huán)境之間的關系，使交通安全、經(jīng)濟、有效、便利和舒適。有效、便利和舒適。3.3.交通工程學的產(chǎn)生交通工程學的產(chǎn)生隨社會生活水平的提高，科學技術、生產(chǎn)經(jīng)濟的發(fā)展隨社會生活水平的提高，科學技術、生產(chǎn)經(jīng)濟的發(fā)展-新學科。新學科。4.4.交通工程學的發(fā)展交通工程學

2、的發(fā)展1)1)人的需求人的需求2)2)汽車的發(fā)展汽車的發(fā)展3)3)路的發(fā)展路的發(fā)展交通工程研究的結果認為產(chǎn)生交通事故和擁擠的主要原因。交通工程研究的結果認為產(chǎn)生交通事故和擁擠的主要原因。1 1）道路和汽車的數(shù)量、質量的發(fā)展比例失調。）道路和汽車的數(shù)量、質量的發(fā)展比例失調。2 2）對交通系統(tǒng)內的四要素人、車、路、環(huán)境缺乏系統(tǒng)的研究。）對交通系統(tǒng)內的四要素人、車、路、環(huán)境缺乏系統(tǒng)的研究。3 3）未及時發(fā)展新的交通系統(tǒng)。）未及時發(fā)展新的交通系統(tǒng)。第第2 2節(jié)節(jié) 交通工程學的定義和內容交通工程學的定義和內容一、交通工程學的定義一、交通工程學的定義美國交通工程學學者布倫敦教授的定義。交通工程學是關于交通

3、和美國交通工程學學者布倫敦教授的定義。交通工程學是關于交通和旅行的計測科學，是研究交通流和交通發(fā)生的法則科學。旅行的計測科學，是研究交通流和交通發(fā)生的法則科學。二、交通工程學所研究的內容二、交通工程學所研究的內容1 1）交通調查）交通調查收集交通資料，作為交通規(guī)劃、道路及設施的設計、道路交通管理收集交通資料，作為交通規(guī)劃、道路及設施的設計、道路交通管理的重要依據(jù)。的重要依據(jù)。2 2）交通規(guī)劃）交通規(guī)劃根據(jù)調查的有關資料，用計算機和數(shù)學方法進行運算或模擬，預測根據(jù)調查的有關資料，用計算機和數(shù)學方法進行運算或模擬，預測未來經(jīng)濟發(fā)展和的民生活水平的提高對道路交通的新要求，對道未來經(jīng)濟發(fā)展和的民生活水

4、平的提高對道路交通的新要求，對道路交通起先綜合性的規(guī)劃。路交通起先綜合性的規(guī)劃。3 3）交通流理論）交通流理論分析交通問題的理論基礎。包括點、線、面理論。分析交通問題的理論基礎。包括點、線、面理論。交通流的分析方法有三種：概率論方法、流體動力學模擬理論、跟交通流的分析方法有三種：概率論方法、流體動力學模擬理論、跟車理論。車理論。4 4、人、人機特性機特性研究現(xiàn)代交通條件下，人（駕駛員、行人的生理、心理）特點；汽研究現(xiàn)代交通條件下，人（駕駛員、行人的生理、心理）特點；汽車的動力性、操縱性、制動性、行駛穩(wěn)定性；道路與汽車相互關車的動力性、操縱性、制動性、行駛穩(wěn)定性；道路與汽車相互關系及環(huán)境、地形、

5、地物、氣候引起的交通問題；探索四個因素之系及環(huán)境、地形、地物、氣候引起的交通問題；探索四個因素之間的影響、規(guī)律。間的影響、規(guī)律。5 5、交通管理、交通管理重要主成部分重要主成部分保證交通暢通和安全的重要措施。包括技術、法制、行政、安全教保證交通暢通和安全的重要措施。包括技術、法制、行政、安全教育。育。6 6、道路線形設計、道路線形設計滿足新的交通情況的需要。滿足新的交通情況的需要。7 7、對交通事故與道路交通安全的研究、對交通事故與道路交通安全的研究掌握規(guī)律、弄清交通事故與人、車、路、環(huán)境之間的關系，減少交掌握規(guī)律、弄清交通事故與人、車、路、環(huán)境之間的關系，減少交通事故的措施。通事故的措施。8

6、 8、汽車交通與環(huán)境污染的防治、汽車交通與環(huán)境污染的防治車輛的振動、噪音、廢氣。研究污染程度、監(jiān)測、采取防治措施。車輛的振動、噪音、廢氣。研究污染程度、監(jiān)測、采取防治措施。9 9、城市公共交通的研究。、城市公共交通的研究。研究城市的交通管理及交通控制。研究城市的交通管理及交通控制。第第2節(jié)節(jié) 交通工程學的定義和內容交通工程學的定義和內容第第3 3節(jié)節(jié) 交通工程學在我國的現(xiàn)狀與展望交通工程學在我國的現(xiàn)狀與展望一、現(xiàn)狀一、現(xiàn)狀二、展望二、展望第二章第二章 交通流特性交通流特性第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、交通流與車流一、交通流與車流1.1.交通流交通流-狹義（行人流、車流、客流、物流）狹義（行人流、車

7、流、客流、物流）2.2.交通流的分類交通流的分類 二、交通流特性與車流基本參數(shù)二、交通流特性與車流基本參數(shù)交通流特性交通流的定量與定性的特征及隨時間與交通流特性交通流的定量與定性的特征及隨時間與空間的變化而變化的一般規(guī)律。空間的變化而變化的一般規(guī)律。機動車流的三項基本參數(shù)：車流量、車速、交通密度機動車流的三項基本參數(shù)：車流量、車速、交通密度本章重點介紹車流量、車速、交通密度的主要特征和變本章重點介紹車流量、車速、交通密度的主要特征和變化規(guī)律及其相互關系?；?guī)律及其相互關系。 第二節(jié)第二節(jié) 交通流量交通流量一、交通流量（交通量）的定義和分類一、交通流量（交通量）的定義和分類1.1.定義定義-單位

8、時間內通過道路某一斷面的車輛數(shù)和行人數(shù)。單位時間內通過道路某一斷面的車輛數(shù)和行人數(shù)。2.2.分類分類（1 1）按交通組成）按交通組成（2 2）按流量起伏分：平均日交通量、年最大小時交通量、第）按流量起伏分：平均日交通量、年最大小時交通量、第3030小時小時交通量交通量3.3.交通量的表示方法交通量的表示方法（1 1）年平均日交通量（）年平均日交通量（AADTAADT）（2 2）小時設計交通量（小時設計交通量（DDHVDDHV）為什么為什么3030HVHV作為道路設計小時交通量是經(jīng)濟的作為道路設計小時交通量是經(jīng)濟的 ？ 小時設計交通量（小時設計交通量（DDHVDDHV）= =年平均日交通量（年平

9、均日交通量（AADTAADT）第第3030小時小時系數(shù)（系數(shù)（ K K3030 ）車流分向比例系數(shù)（車流分向比例系數(shù)（K KD D）DDHV= AADT DDHV= AADT K K3030 K KD D3030HVK=100%AADT例例2-1解：解：DDHV= AADT DDHV= AADT K K3030 K KD D=10000 0.12 0.12 0.6=720(0.6=720(輛輛/ /小時小時) )二、交通量的變化規(guī)律二、交通量的變化規(guī)律分布特性的定義分布特性的定義:交通量在不同的時間、時刻，具有不同的變化交通量在不同的時間、時刻，具有不同的變化規(guī)律。規(guī)律。1.交通量的空間分布：

10、地點、地域、地區(qū)、方向、車道交通量的空間分布：地點、地域、地區(qū)、方向、車道1）城鄉(xiāng)分布：城市道路的交通量高于鄉(xiāng)區(qū)公路交通。）城鄉(xiāng)分布：城市道路的交通量高于鄉(xiāng)區(qū)公路交通。2）方向分布：方向分布系數(shù)）方向分布：方向分布系數(shù)K KD D。3）車道分布：第）車道分布：第2道路使用率最高。道路使用率最高。2.交通量的時間分布：交通量的時間分布：1）一日內小時變化：時間系數(shù)，高峰小時交通量）一日內小時變化：時間系數(shù)，高峰小時交通量2）一周內日變化）一周內日變化3）一年內月變化）一年內月變化3 .交通量的修正交通量的修正基本車型基本車型-普通小客車普通小客車第三節(jié)第三節(jié) 速度速度一、車速的種類與名稱一、車速

11、的種類與名稱1.1.地點車速或點速度：車輛通過某一地點時的瞬時速地點車速或點速度：車輛通過某一地點時的瞬時速度。實際常用很短的距離和時間內求得的車速。度。實際常用很短的距離和時間內求得的車速。2.2.行駛車速：不包括停車時間行駛車速：不包括停車時間3.3.行程車速：總時間行程車速：總時間評價道路行車暢通程度與估計行車延誤的重要資料。評價道路行車暢通程度與估計行車延誤的重要資料。4.4.運行車速或營運車速運行車速或營運車速一定條件下（中等駕駛水平、道路水平、環(huán)境條件）一定條件下（中等駕駛水平、道路水平、環(huán)境條件）的最大車速。的最大車速。估計道路通行能力的依據(jù)。估計道路通行能力的依據(jù)。5.5.臨界

12、車速臨界車速交通量達到最大值時所對應的車速。交通量達到最大值時所對應的車速。6.6.設計車速：按道路條件決定的最高車速。道路線形設計車速：按道路條件決定的最高車速。道路線形幾何設計標準。幾何設計標準。第三節(jié)第三節(jié) 速度速度二、地點車速二、地點車速（一）車速的統(tǒng)計分布（一）車速的統(tǒng)計分布1.1.頻率分布曲線頻率分布曲線例例2-32-3柱狀圖（定間隔、數(shù)據(jù)整理、計算）柱狀圖（定間隔、數(shù)據(jù)整理、計算）2.2.圖解法圖解法-累計速度頻率分布曲線累計速度頻率分布曲線（1 1）中位車速（）中位車速（50%50%位車速）位車速）（2 2）第）第85%85%位車速位車速道路上車輛最高行駛速度的限制值。道路上車

13、輛最高行駛速度的限制值。（3 3）第）第15%15%位車速位車速可用于確定觀測路段的最低限制車速?？捎糜诖_定觀測路段的最低限制車速。（二）時間平均車速和空間平均車速（二）時間平均車速和空間平均車速時間平均車速：當車輛通過道路上某點時，測出瞬間車速，求平均值。簡稱時間平均車速：當車輛通過道路上某點時，測出瞬間車速，求平均值。簡稱平均車速。平均車速?？臻g平均車速（區(qū)間平均車速）：當車輛通過道路上某一區(qū)間空間平均車速（區(qū)間平均車速）：當車輛通過道路上某一區(qū)間S，測其所需時，測其所需時間提間提t(yī)i，求出平均時間所得出的平均車速。求出平均時間所得出的平均車速。理解兩者之間的關系。時間平均車速大于空間平均

14、車速。理解兩者之間的關系。時間平均車速大于空間平均車速。三、速度參數(shù)的影響因素三、速度參數(shù)的影響因素1.1.駕駛員情況：駕駛資歷和駕駛水平、性別、年齡、婚姻狀況。駕駛員情況：駕駛資歷和駕駛水平、性別、年齡、婚姻狀況。2.2.車輛情況：技術狀況、載重車輛情況：技術狀況、載重3.3.道路情況道路情況: :道路的類型、道路的平面線形、縱斷面線形、車道數(shù)及車道位置、視距、側道路的類型、道路的平面線形、縱斷面線形、車道數(shù)及車道位置、視距、側向凈空、路面。向凈空、路面。4.4.環(huán)境、氣候、時間的變化環(huán)境、氣候、時間的變化第四節(jié)第四節(jié) 交通密度交通密度一、密度的定義與車頭間距一、密度的定義與車頭間距1.1.

15、定義定義: :車流密度是指在一條道路上車輛的密集程度。車流密度是指在一條道路上車輛的密集程度。K K例例2-42-42 2. .車頭間距：連續(xù)行駛的兩車車頭之間相隔的距離。車頭間距：連續(xù)行駛的兩車車頭之間相隔的距離。車頭空距（車輛間隙）：用空間距離來表示則為車頭距；用時間秒車頭空距（車輛間隙）：用空間距離來表示則為車頭距；用時間秒來表示則為車頭時距。來表示則為車頭時距。車頭時距有三種解釋車頭時距有三種解釋: :應用場所不同應用場所不同HeadwayHeadway或或gap:gap:前后兩車是在同一方向上行駛。前后兩車是在同一方向上行駛。Lag:Lag:兩個不同行駛方向的前后車輛駛過同一點的時距

16、。兩個不同行駛方向的前后車輛駛過同一點的時距。GapGap：表示供來自另一行駛方向的車輛安全穿越所需的間隙時，只能表示供來自另一行駛方向的車輛安全穿越所需的間隙時，只能用用gapgap表示。表示。第四節(jié)第四節(jié) 交通密度交通密度二、占有度二、占有度交通密度只能反映出交通流的靜態(tài)特征，而反映不出車輛長度與速交通密度只能反映出交通流的靜態(tài)特征，而反映不出車輛長度與速度的關系。度的關系。占有度：形成交通流的每臺車輛對道路的占有情況。占有度：形成交通流的每臺車輛對道路的占有情況。1.1.時間占有度時間占有度Q Qt t：在時間：在時間T T內，通過道路上短區(qū)間內，通過道路上短區(qū)間L L的車輛數(shù)為的車輛數(shù)

17、為n n，各，各車在該區(qū)間通過的時間分別為車在該區(qū)間通過的時間分別為 t t1 1、 t t1 1、 t t1 1、 t tn n， Q Qt t為為時間占有度。時間占有度。2.2.空間占有度空間占有度Q Ql l在某一瞬間一定路段區(qū)間內，所有車輛的長度與道路區(qū)間的長度之在某一瞬間一定路段區(qū)間內，所有車輛的長度與道路區(qū)間的長度之比。比。第五節(jié)交通量、速度與密度三者之間的關系第五節(jié)交通量、速度與密度三者之間的關系交通量交通量q q、速度速度u u與密度與密度k k三者建立交通流模型圖三者建立交通流模型圖2-132-13三維面三維面特點特點：1.1.當交通密度趨近于零當交通密度趨近于零(交通量很小

18、交通量很小)時，平均速度趨于暢行時，平均速度趨于暢行交通量的平均速度交通量的平均速度uf， 而流量趨于零。而流量趨于零。2.當交通密度趨于最大值當交通密度趨于最大值,即趨近于阻塞密度即趨近于阻塞密度kj時，則速度趨近于零，時，則速度趨近于零，而流量再趨近于零。而流量再趨近于零。三維面交通流模型通常用二維面表示圖三維面交通流模型通常用二維面表示圖2-14 2-14 。一、速度與密度的關系一、速度與密度的關系格林息爾治提出的一條線性關系式。格林息爾治提出的一條線性關系式。km -臨界密度，當臨界密度，當k km ，則產(chǎn)生阻塞，流量降低，速度降低。則產(chǎn)生阻塞，流量降低，速度降低。二、交通量與密度的關系二、交通量與密度的關系交通量交通量q q與與交通密度交通密度k 的關系曲線是一條拋物線。的關系曲線是一條拋物線。二、交通量與車速的關系二、交通量與車速的關系 第五節(jié)交通量、速度與密度三者之間的關系第五節(jié)交通量、速度與密度三者之間的關系交通量交通量q、速度速度u與密度與密度k三者的綜合關系：三者的綜合關系： qm -交通量最大值交通量最大值 um -最大流量時的速度最大流量時的速度 uf -最大車速最大車速 km -臨界密度臨界密度 kj -阻塞密度阻塞密度（1）當密度趨近于零時，車輛可在不受其他車輛干擾的情況下行駛，即）當密度趨近于零時，車輛可在不受其他車輛干擾的情況下行駛，即u