交通工程学概论.ppt

1、绪论,2019/9/6,交通工程学,1、交通工程学的定义,运输工程学,交通工程学,道路工程学,汽车工程学,电子工程学,系统工程学,工效学 Ergonomics,心理学,经济学,交通工程学是研究交通规律及其应用的一门技术科学。它的目的是探讨如何使交通运输安全、迅速、舒适、经济；它的研究内容主要是交通规划、交通设施、交通运营管理；它的研究对象是驾驶员、行人、车辆、道路和交通环境。美国交通工程师协会在其会员指南中定义：交通工程学是运输工程学的一个分支。它涉及到规划、几何设计、交通管理和道路网、终点站、毗连用地，以及与其他交通方式的关系。,根据交通工程学涉及的内容，该学科也可称之为“四E”科学，包括执

2、法（Enforcement）、教育（Education ）、工程（Engineering ）和环境（Environment）,2、交通工程学的内容,交 通 工 程 学,2.1 交通特性,驾驶员和行人的交通特性： 驾驶员和行人是道路、车辆的使用者，应当从交通心理学的角度来研究驾驶员的视觉特性、反应特性、酒精对驾驶的危害性、驾驶员的驾驶适性，以及疲劳、情绪、意志、注意力等对行车的影响。另外，由于新技术的应用，目前十分重视交通环境中新的设施、设备对人们交通行为的影响。 车辆的交通特性 车辆拥有量：车辆拥有量是一个城市或一个地区交通状况的具体体现。研究车辆历年来的增长率，按人口平均的车辆数，车辆增长与

3、道路增多的关系，车辆组成以及车辆拥有量的发展趋势。 车辆运行特性：研究车辆的尺寸大小与重量，研究操纵特性、通行性能、加速性能、制动性能、安全可靠性、经济特性与交通效率。,道路的交通特性： 道路是交通的基本组成部分之一。交通工程学要研究道路规划指标如何适应交通的发展，研究线形标准如何满足行车要求，研究线形设计如何保证交通安全；研究道路与环境如何协调。 交通流的特性： 交通流的运行有其规律性，因此要对交通流的三个重要参数交通量、车速、车流密度的变化规律及其相互关系进行研究。同时要研究车头时距分布和延误的变化规律。只有对交通流进行定量分析，掌握了各种特征参数的具体数据，才便于针对具体情况进行科学的交

4、通规划、线形设计和交通管理。,2.2 交通调查,交通调查是开展交通工程工作的基础工作，包括交通量调查、车速调查、车流密度调查、延误调查、交通起讫点调查等项内容，这些是交通工程学的基本调查项目，是展开交通分析的基础。为满足什么要求而调查，如何进行调查（包括如何选取调查时间和调查地点，采用何种调查方法，如何制定调查方案）、如何取样、如何进行数据分析，都是交通工程学要研究的问题。,2.3 交通流理论,交通流理论是研究各种不同状态的交通流特性，研究如何利用各种交通流特征参数来表达其相互关系，寻求最恰当的模型描述各种交通状态，推导表达公式。为制定交通治理方案、增建交通设施、评定交通事故提供依据。目前已用

5、概率论方法、流体力学理论、跟驰理论、排队论等对交通流进行了研究。,2.4 交通规划,交通规划是根据城市性质，用地功能分区与布局，工作与居民地点的分布，研究规划年限（包括近期和远期）内的城市客运量与货运量，以及车辆出行的次数与流向的变化规律，计算交通出行在用地分区之间如何分配；根据国民经济的发展水平和城市规划用地布局，分析城市交通特点，研究和选择高效的交通方式；配合城市道路系统规划的初步方案，研究城市客运和货运的交通流量和流向分布图，从而为修正规划道路系统提供依据。交通规划依其规划的范围内容不同，可分为综合交通规划、道路交通规划和场站交通规划。从时间跨度来说，又可分为战略交通规划、中长期交通规划

6、和近期交通规划。,2.5 交通管理,交通管理包括的内容比较多，如交通管理的原则、措施、设备、法规等；又如根据交通条件和道路情况，如何进行交通组织优化，使交通流迅速通过，减少交通延误；再如根据车流特性，如何采取交通管理措施，保证交通安全等。 利用交通信号进行控制是目前最常见的一种交通控制方式，它可以从时间上将不同流向的车流进行分离。如何高效地利用道路的时空资源，如信号配时优化、交通渠化、车道功能划分、绿波控制、面控制等都是交通管理研究的内容。,2.6 停车,随着车辆的增加，停车成为影响城市交通的棘手问题。于是人们不得不根据车辆和出行的分布规律，研究如何选取停车场的位置，并规划停车场的合理规模。如

7、何合理布置停车场的车位，使停车场得到最大限度地利用；如何制定与交通需求管理相适应的停车政策，才能以停车为手段促进人们出行行为的理性发展。 在一些大城市，用地紧张，因此还必须考虑如何高效地利用有限的空间，比如研究向空中发展的停车场，修建停车楼；向地下、水下发展的停车场，修建地下、水下车库。,2.7 交通事故与安全,在全世界范围内交通事故是一个严重的问题。据世界卫生组织统计，在一些工业发达国家中，全国的总死亡人数之中有4%死于车祸，而在15-24岁的男青年死亡人数中有50%死于道路交通事故。美国从1776年至1976年的200年间，因战争死亡人数约为115.6万人。而1900年至1976年的76年

8、内，公路车祸死亡竟有210万人。 研究和掌握发生交通事故的规律，研究交通事故与人、车、路之间的相互关系，以及减少交通事故的措施，对保证交通安全极为重要。交通安全问题是世界各国普遍重视的一个问题，交通安全应研究交通事故的定义、分类、表达方式、变化规律、影响因素、交通事故生成机理以及安全保障措施等。,2.8 城市交通,城市应该为人们从事工作、生活和休息提供良好的条件。一个城市若能实现这一要求，交通是很重要的条件。因此，要研究各种交通方式（包括行人、自行车、小汽车、公共汽车和轨道交通）的特点、适用条件，以及各种交通方式如何相互衔接，研究如何为居民交通提供最大方便，同时又能保证城市交通的可持续发展。,

9、2.9 交通环境保护,交通产生的振动、噪声和机动车尾气对大气的污染，已构成社会公害，危及人身健康，影响工作效率。据研究，95-100dB的音量，就影响人的听力，100dB以上可使人耳聋。大气污染可使人患肺气肿、支气管炎、心脏病的几率大幅度提升。因此，要制定环境保护标准，研究如何减少噪声、减少排放废气、减少振动的实用措施，从而保证交通的可持续发展。,3、交通工程学发展概况,交通工程学自20世纪30年代建立以来，伴随着汽车工业和道路交通事业的发展，逐步丰富和完善起来，至今仍在进一步的发展中。 美国是世界上拥有汽车最多的国家，也是交通工程最发达的国家。 1921年命名了交通工程师， 1930年成立了

10、世界上第一个交通工程师协会，该协会的成立被认为是交通工程学诞生的标志。 交通工程学创立的初期，主要工作是交通管理，诸如给驾驶员颁发执照，设立交通标志，安装手动信号灯，进行路面划线等。,二十世纪四十年代，交通工程师们意识到，只靠交通管理，无法根治交通问题，应该加强道路交通建设的前期工作，于是交通工程的内容增添了交通调查、交通规划的内容。 二十世纪五十年代以后，高速公路和汽车工业得到迅猛发展，交通工程学也进一步得到丰富，道路通行能力问题、线形设计、立体交叉设计、停车问题都成了交通工程学的研究课题。 二十世纪六十年代，由于汽车数量的激增，出现交通拥挤现象，且交通事故频发，交通工程开始从规划、设计、运

11、营等方面综合考虑交通治理的措施。,二十世纪七十年代，交通工程着重研究大众捷运系统，倡导步行，对公共交通实行优惠政策，推行合乘方式，减少不必要的人流和车流，加强交通对环境危害的防治工作，挖掘现有交通设施的潜力 。 二十世纪八十年代，在工业发达国家，多数城市的发展已经定型，大规模进行交通规划的时代已经过去，交通工程研究的问题多集中于交通管理和交通安全方面。 交通拥挤和交通安全成为交通工程专家考虑的重点问题，专家认为只有采用高新技术，改变解决交通问题的传统模式，才能既提高公路交通的安全度，又增加其通行能力，改变公路交通发展的尴尬境地。,二十世纪九十年代，世界各工业发达国家均集中大量人力、物力、财力，

12、采用各种高、新技术，研究智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称ITS）。 智能交通系统的其他方面，如车辆导航系统、停车诱导系统、车辆自动控制系统、交通自动控制系统、不停车收费系统等，都有不同程度的发展。,在城市发展与交通发展的这种互动关系中，交通工程学的理论与实践才得以不断地向前发展。面对交通变革的新情况，交通工程学着重研究的问题有： 明确提出将交通供给管理与交通需求管理一起研究，以求减少交通需求，增大交通供给，缓解交通紧张状况； 研究如何高效地、协调地采用各种运输方式。其一是研究各种运输方式的功能与使用条件，尽量发挥各自的优势。其二是研究各种运

13、输方式的衔接，以便形成有效的交通系统。在城市交通中，还研究“新交通体系”。,4、我国交通工程学的发展,交 通 调 查,公路交通调查：二十世纪七十年代，交通部公路科研所和公路规划设计院共同对国道进行了交通调查，研制了手控和自动控制的交通量调查仪。交通量观测站 居民出行调查：为了掌握城市客流交通的特性及其在时间、空间上的分布规律，需进行居民出行调查，根据调查得到的资料和规律，去制定交通政策，指导城市交通规划和建设。,交 通 规 划,国道网规划：二十世纪九十年代，交通部制定了“五纵七横”的国家公路主骨架规划（30年），规划建设12条约3.5万公里国道主干线，其中1.8万公里的高速公路。目前各级政府所

14、辖交通部门均已编制了本辖区的30年公路网规划。 城市交通规划：城市的形成与演变在很大程度上取决于交通，城市的发展又促进了交通。城市总体规划对城市的可持续发展至关重要，而城市交通规划是城市总体规划的重要组成部分。1990年城市规划法 交通规划理论与方法：动态多路径交通分配模型 （东南大学），定性分析与定量分析相结合的交通规划理论与方法 ，人机参与的枢纽选址计算方法（北京工业大学）,道路工程,高（快）速路：京津塘高速公路，北京三环（快速路） 互通立交： 1964广州大北环形立交（中国最早），苜蓿叶形，环形，菱形，跨线形，组合型 道路线形设计新理论：以用路者的交通需求为依据，从实际交通状况的角度，即用动态的观点分析问题，根据驾驶员在道路中实际的运行速度进行协调设计（北京工业大学）,交 通 管理与控制,交通管理：交通需求管理，改善交通秩序，标准及法规的制定，交通管理信息库的建立 城市交通控制：红绿灯信号控制机 ，城市交通区域控制系统 ，智能交通系统 ，城市快速路控制系统,其他研究,交通安全，交通评价理论与评价方法，道路通行能力，交通仿真， 智能交通系统,高速公路及其监控系统,交通自动监控系统和控制中心 ，收费系统（开放式、封闭式、混合式、不停车收费、联网收费），高速公路安全护栏技术标准，高速公路交通工程及沿线设施通用规范，道路景观设计,