交通工程學(xué)(電子課件)第1章-緒論

1、第一章 緒論運輸工程學(xué)交通工程學(xué)交通工程學(xué)道路工程學(xué)汽車工程學(xué)電子工程學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)工效學(xué)Ergonomics心理學(xué)經(jīng)濟學(xué)1.1 1.1 交通工程學(xué)的定義交通工程學(xué)的定義 北京工業(yè)大學(xué)的任福田任福田教授認(rèn)為交通工程學(xué)是研究交通規(guī)律及其應(yīng)用的一門技術(shù)科學(xué)。它的目的是探討如何使交通運輸安全、迅速、舒適、經(jīng)濟；它的研究內(nèi)容主要是交通規(guī)劃、交通設(shè)施、交通運營管理；它的研究對象是駕駛員、行人、車輛、道路和交通環(huán)境。 美國交通工程師協(xié)會交通工程師協(xié)會在其會員指南中定義：交通工程學(xué)是運輸工程學(xué)的一個分支。它涉及到規(guī)劃、幾何設(shè)計、交通管理和道路網(wǎng)、終點站、毗連用地，以及與其他交通方式的關(guān)系。1.1 交通工程學(xué)的

2、定義交通工程學(xué)的定義 根據(jù)交通工程學(xué)涉及的內(nèi)容，該學(xué)科也可稱之為“4E”科學(xué)，包括： 執(zhí)法（Enforcement） 教育（Education ） 工程（Engineering ） 環(huán)境（Environment）2 交通工程學(xué)的內(nèi)容交通工程學(xué)的內(nèi)容1.2 交通工程學(xué)的內(nèi)容交通工程學(xué)的內(nèi)容1. 1. 交通特性交通特性2. 2. 交通調(diào)查交通調(diào)查3. 3. 交通流理論交通流理論4. 4. 交通規(guī)劃交通規(guī)劃5. 5. 交通管理交通管理交通工程學(xué)交通工程學(xué)6. 6. 停車停車7. 7. 交通事故與安全交通事故與安全8. 8. 城市交通城市交通9. 9. 交通環(huán)境保護(hù)交通環(huán)境保護(hù)1.2.1 1.2.1

3、交通特性交通特性 駕駛員和行人的交通特性：駕駛員和行人的交通特性： 駕駛員和行人是道路、車輛的使用者，應(yīng)當(dāng)從交駕駛員和行人是道路、車輛的使用者，應(yīng)當(dāng)從交通心理學(xué)的角度來研究駕駛員的視覺特性、反應(yīng)通心理學(xué)的角度來研究駕駛員的視覺特性、反應(yīng)特性、酒精對駕駛的危害性、駕駛員的駕駛適性，特性、酒精對駕駛的危害性、駕駛員的駕駛適性，以及疲勞、情緒、意志、注意力等對行車的影響。以及疲勞、情緒、意志、注意力等對行車的影響。另外，由于新技術(shù)的應(yīng)用，目前十分重視交通環(huán)另外，由于新技術(shù)的應(yīng)用，目前十分重視交通環(huán)境中新的設(shè)施、設(shè)備對人們交通行為的影響。境中新的設(shè)施、設(shè)備對人們交通行為的影響。1.2.1 交通特性交通

4、特性 車輛的交通特性車輛的交通特性車輛擁有量車輛擁有量：車輛擁有量是一個城市或一個地區(qū)交通狀況的具體體現(xiàn)。研究車輛歷年來的增長率，按人口平均的車輛數(shù)，車輛增長與道路增多的關(guān)系，車輛組成以及車輛擁有量的發(fā)展趨勢。車輛運行特性車輛運行特性：研究車輛的尺寸大小與重量，研究操縱特性、通行性能、加速性能、制動性能、安全可靠性、經(jīng)濟特性與交通效率 道路的交通特性道路的交通特性： 道路是交通的基本組成部分之一。交通工程學(xué)要研究道路規(guī)劃指標(biāo)如何適應(yīng)交通的發(fā)展，研究線形標(biāo)準(zhǔn)如何滿足行車要求，研究線形設(shè)計如何保證交通安全；研究道路與環(huán)境如何協(xié)調(diào)。 交通流的特性：交通流的特性： 交通流的運行有其規(guī)律性，因此要對交通

5、流的三個重要參數(shù)交通量、車速、車流密度的變化規(guī)律及其相互關(guān)系進(jìn)行研究。同時要研究車頭時距分布和延誤的變化規(guī)律。1.2.1 交通特性交通特性 1.2.2 交通調(diào)查交通調(diào)查 交通調(diào)查基本項目 交通量調(diào)查、車速調(diào)查、車流密度調(diào)查、延誤調(diào)查、交通量調(diào)查、車速調(diào)查、車流密度調(diào)查、延誤調(diào)查、交通起訖點調(diào)查（交通起訖點調(diào)查（ODOD調(diào)查）等調(diào)查）等 交通工程學(xué)要研究的相關(guān)問題為滿足什么要求而調(diào)查；如何進(jìn)行調(diào)查（包括如何選取調(diào)查時間和調(diào)查地點，采用何種調(diào)查方法，如何制定調(diào)查方案）；如何取樣；如何進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。1.2.3 交通流理論交通流理論 交通流理論是研究各種不同狀態(tài)的交通流特性各種不同狀態(tài)的交通流特性，研

6、究如何利用各種交通流特征參數(shù)來表達(dá)其相互關(guān)系，尋求最恰當(dāng)?shù)哪Ｐ兔枋龈鞣N交通狀態(tài)，推導(dǎo)表達(dá)公式。為制定交通治理方案、增建交通設(shè)施、評定交通事故提供依據(jù)。目前已用概率論方概率論方法、流體力學(xué)理論、跟馳理論、排隊論法、流體力學(xué)理論、跟馳理論、排隊論等對交通流進(jìn)行了研究。1.2.4 交通規(guī)劃交通規(guī)劃 交通規(guī)劃是根據(jù)城市性質(zhì)，用地功能分區(qū)與布局，工作與居民地點的分布，研究規(guī)劃年限（包括近期和遠(yuǎn)期）內(nèi)的城市客運量與貨運量，以及車輛出行的次數(shù)與流向的變化規(guī)律，計算交通出行在用地分區(qū)之間如何分配；根據(jù)國民經(jīng)濟的發(fā)展水平和城市規(guī)劃用地布局，分析城市交通特點，研究和選擇高效的交通方式；配合城市道路系統(tǒng)規(guī)劃的初步方

7、案，研究城市客運和貨運的交通流量和流向分布圖，從而為修正規(guī)劃道路系統(tǒng)提供依據(jù)。 交通規(guī)劃依其規(guī)劃的范圍內(nèi)容不同，可分為綜合交通規(guī)劃、道路交通規(guī)劃和場站交通規(guī)劃。從時間跨度來說，又可分為戰(zhàn)略交通規(guī)劃、中長期交通規(guī)劃和近期交通規(guī)劃。1.2.5 交通管理交通管理 交通管理包括交通管理的原則、措施、設(shè)備、法規(guī)等，如根據(jù)交通條件和道路情況，如何進(jìn)行交通組織優(yōu)化，使交通流迅速通過，減少交通延誤；再如根據(jù)車流特性，如何采取交通管理措施，保證交通安全等等，都屬于交通管理。 利用交通信號進(jìn)行控制是目前最常見的一種交通控制方式，它可以從時間上將不同流向的車流進(jìn)行分離，如何高效地利用道路的時空資源，如信號配時優(yōu)化、

8、交通渠化、車道功能劃分、綠波控制、面控制等措施，如何盡可能地減少交通需求等，都是交通管理研究的內(nèi)容。1.2.6 道路通行能力道路通行能力 道路通行能力是用于交通規(guī)劃、交通設(shè)計和交通管理的參數(shù)，因此要研究連續(xù)流交通設(shè)施和非連續(xù)流交通設(shè)施的通行能力及其服務(wù)水平。1.2.7 停車停車 停車問題的研究是根據(jù)車輛和出行的分布規(guī)律，研究如何選取停車場的位置，合理規(guī)劃停車場的規(guī)模； 研究如何合理布置停車場的車位，如何高效利用有限的停車用地； 研究如何制訂與交通需求管理相適應(yīng)的停車政策，利用停車手段促進(jìn)人們出行行為的理性發(fā)展。1.2.8 交通事故與安全交通事故與安全 研究和掌握發(fā)生交通事故的規(guī)律，研究交通事故

9、與人、車、路之間的相互關(guān)系，以及減少交通事故的措施。交通安全研究包括交通事故的定義、分類、表達(dá)方式、變化規(guī)律、影響因素、交通事故生成機理、交通安全評價以及安全保障措施等。1.2.9 城市公共交通城市公共交通 研究各種公共交通方式（包括常規(guī)公交、軌道交通和大容量快速公交，簡稱）的特點、適用條件，以及各種交通方式如何銜接。1.2.10 交通環(huán)境保護(hù)交通環(huán)境保護(hù) 研究交通振動、噪聲和大氣污染的測量方法和計算模型，研究如何制訂環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，以及減少噪聲、減少排放廢氣、減少振動的實用化措施，從而保證交通的可持續(xù)發(fā)展。1.2.11 智能交通系統(tǒng)智能交通系統(tǒng) 研究如何利用先進(jìn)的計算機傳感器、通信、控制等技術(shù)

10、手段，通過系統(tǒng)集成技術(shù)的應(yīng)用，提高出行的安全水平和方便程度，提高交通資源的利用效率。 交通工程學(xué)自20世紀(jì)30年代建立以來，伴隨著汽車工業(yè)和道路交通事業(yè)的發(fā)展，逐步豐富和完善起來，至今仍在進(jìn)一步的發(fā)展中。 美國是世界上擁有汽車最多的國家，也是交通工程最發(fā)達(dá)的國家。 1921年命名了交通工程師， 1930年成立了世界上第一個交通工程師協(xié)會，該協(xié)會的成立被認(rèn)為是交通工程學(xué)誕生的標(biāo)志。 交通工程學(xué)創(chuàng)立的初期，主要工作是交通管理，諸如給駕駛員頒發(fā)執(zhí)照，設(shè)立交通標(biāo)志，安裝手動信號燈，進(jìn)行路面劃線等。 1.3 1.3 交通工程學(xué)發(fā)展概況交通工程學(xué)發(fā)展概況 二十世紀(jì)四十年代，交通工程師們意識到，只靠交通管理

11、，無法根治交通問題，應(yīng)該加強道路交通建設(shè)的前期工作，于是交通工程的內(nèi)容增添了交通調(diào)查、交通規(guī)劃的內(nèi)容。 二十世紀(jì)五十年代以后，高速公路和汽車工業(yè)得到迅猛發(fā)展，交通工程學(xué)也進(jìn)一步得到豐富，道路通行能力問題、線形設(shè)計、立體交叉設(shè)計、停車問題都成了交通工程學(xué)的研究課題。 二十世紀(jì)六十年代，由于汽車數(shù)量的激增，出現(xiàn)交通擁擠現(xiàn)象，且交通事故頻發(fā)，交通工程開始從規(guī)劃、設(shè)計、運營等方面綜合考慮交通治理的措施。1.3 交通工程學(xué)發(fā)展概況交通工程學(xué)發(fā)展概況 二十世紀(jì)七十年代，交通工程著重研究大眾捷運系統(tǒng)，倡導(dǎo)步行，對公共交通實行優(yōu)惠政策，推行合乘方式，減少不必要的人流和車流，加強交通對環(huán)境危害的防治工作，挖掘現(xiàn)

12、有交通設(shè)施的潛力 。 二十世紀(jì)八十年代，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，多數(shù)城市的發(fā)展已經(jīng)定型，大規(guī)模進(jìn)行交通規(guī)劃的時代已經(jīng)過去，交通工程研究的問題多集中于交通管理和交通安全方面。 交通擁擠和交通安全成為交通工程專家考慮的重點問題，專家認(rèn)為只有采用高新技術(shù)，改變解決交通問題的傳統(tǒng)模式，才能既提高公路交通的安全度，又增加其通行能力，改變公路交通發(fā)展的尷尬境地。1.3 交通工程學(xué)發(fā)展概況交通工程學(xué)發(fā)展概況 二十世紀(jì)九十年代，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均集中大量人力、物力、財力，采用各種高、新技術(shù)，研究智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，簡稱ITS）。 智能交通系統(tǒng)的其他方面，

13、如車輛導(dǎo)航系統(tǒng)、停車誘導(dǎo)系統(tǒng)、車輛自動控制系統(tǒng)、交通自動控制系統(tǒng)、不停車收費系統(tǒng)等，都有不同程度的發(fā)展。1.3 交通工程學(xué)發(fā)展概況交通工程學(xué)發(fā)展概況 在城市發(fā)展與交通發(fā)展的這種互動關(guān)系中，交通工程學(xué)的理論與實踐才得以不斷地向前發(fā)展。面對交通變革的新情況，交通工程學(xué)著重研究的問題有：明確提出將交通供給管理與交通需求管理一起研究，以求減少交通需求，增大交通供給，緩解交通緊張狀況；研究如何高效地、協(xié)調(diào)地采用各種運輸方式。其一是研究各種運輸方式的功能與使用條件，盡量發(fā)揮各自的優(yōu)勢。其二是研究各種運輸方式的銜接，以便形成有效的交通系統(tǒng)。在城市交通中，還研究“新交通體系”。1.3 交通工程學(xué)發(fā)展概況交通工

14、程學(xué)發(fā)展概況 1.4 我國交通工程學(xué)的發(fā)展我國交通工程學(xué)的發(fā)展 交通調(diào)查公路交通調(diào)查：公路交通調(diào)查：二十世紀(jì)七十年代，交通部公路科研所和公路規(guī)劃設(shè)計院共同對國道進(jìn)行了交通調(diào)查，研制了手控和自動控制的交通量調(diào)查儀。交通量觀測站居民出行調(diào)查：居民出行調(diào)查：為了掌握城市客流交通的特性及其在時間、空間上的分布規(guī)律，需進(jìn)行居民出行調(diào)查，根據(jù)調(diào)查得到的資料和規(guī)律，去制定交通政策，指導(dǎo)城市交通規(guī)劃和建設(shè)。交通規(guī)劃國道網(wǎng)規(guī)劃：國道網(wǎng)規(guī)劃：二十世紀(jì)九十年代，交通部制定了“五縱七橫”的國家公路主骨架規(guī)劃（30年），規(guī)劃建設(shè)12條約3.5萬公里國道主干線，其中1.8萬公里的高速公路。目前各級政府所轄交通部門均已編制

15、了本轄區(qū)的30年公路網(wǎng)規(guī)劃。城市交通規(guī)劃：城市交通規(guī)劃：城市的形成與演變在很大程度上取決于交通，城市的發(fā)展又促進(jìn)了交通。城市總體規(guī)劃對城市的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，而城市交通規(guī)劃是城市總體規(guī)劃的重要組成部分。1990年城市規(guī)劃法交通規(guī)劃理論與方法：交通規(guī)劃理論與方法：動態(tài)多路徑交通分配模型 （東南大學(xué)），定性分析與定量分析相結(jié)合的交通規(guī)劃理論與方法 ，人機參與的樞紐選址計算方法（北京工業(yè)大學(xué)）1.4 我國交通工程學(xué)的發(fā)展我國交通工程學(xué)的發(fā)展1.4.1 交通調(diào)查公路交通調(diào)查包括公路、鐵路、航空、水運、管道五大運輸方式的綜合運輸系統(tǒng)。居民出行調(diào)查存在于城市中及與城市有關(guān)的各種交通形式。道道路路工工程程

16、高（快）速路：高（快）速路：京津塘高速公路，北京三環(huán)（快速路）互通立交：互通立交： 1964廣州大北環(huán)形立交（中國最早），苜蓿葉形，環(huán)形，菱形，跨線形，組合型道路線形設(shè)計新理論：道路線形設(shè)計新理論：以用路者的交通需求為依據(jù)，從實際交通狀況的角度，即用動態(tài)的觀點分析問題，根據(jù)駕駛員在道路中實際的運行速度進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計（北京工業(yè)大學(xué)）交交通通管管理理與與控控制制交通管理：交通管理：交通需求管理，改善交通秩序，標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)的制定，交通管理信息庫的建立城市交通控制：城市交通控制：紅綠燈信號控制機 ，城市交通區(qū)域控制系統(tǒng) ，智能交通系統(tǒng) ，城市快速路控制系統(tǒng) 1.4 我國交通工程學(xué)的發(fā)展我國交通工程學(xué)的發(fā)展其其他他研研究究交通安全，交通評價理論與評價方法，道路通行能力，交通仿真，智能交通系統(tǒng)高速高速公路公路及其及其機電機電系