交通工程学电子课件第1章绪论

《交通工程学电子课件第1章绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通工程学电子课件第1章绪论（29页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第 一 章 绪 论 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1.1 交 通 工 程 学 的 定 义 北 京 工 业 大 学 的 任 福 田 教 授 认 为 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

2、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 。1.1 交 通 工 程 学 的 定 义 根 据 交 通 工 程 学 涉 及 的 内 容 ， 该 学 科 也 可称 之 为 “ 4E” 科 学 ， 包 括 ： 执 法 （ Enforcement） 教 育 （ Education ） 工 程 （ Engineering ） 环 境 （

3、Environment）2 交 通 工 程 学 的 内 容 1.2 交 通 工 程 学 的 内 容1. 交 通 特 性2. 交 通 调 查3. 交 通 流 理 论4. 交 通 规 划5. 交 通 管 理交 通 工 程 学 6. 停 车7. 交 通 事 故 与 安 全 8. 城 市 交 通9. 交 通 环 境 保 护 1.2.1 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

4、 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 。 1.2.1 交 通 特 性 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 道 路 增 多 的 关系

5、 ， 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 ；

6、 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 。1.2.1 交 通 特 性 1.2.2 交 通 调 查 交 通 调 查 基 本 项 目 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 （ OD调 查 ） 等 交 通

7、工 程 学 要 研 究 的 相 关 问 题 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 。 1.2.3 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

8、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 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 。 1.2.4 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

9、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 。

10、从 时 间 跨 度 来说 ， 又 可 分 为 战 略 交 通 规 划 、 中 长 期 交 通 规 划 和 近 期交 通 规 划 。 1.2.5 交 通 管 理 交 通 管 理 包 括 交 通 管 理 的 原 则 、 措 施 、 设 备 、 法 规 等 ，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 等 ， 都属 于 交 通 管 理 。 利 用 交 通 信 号 进 行 控 制 是

11、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 措 施 ，如 何 尽 可 能 地 减 少 交 通 需 求 等 ， 都 是 交 通 管 理 研 究 的内 容 。 1.2.6 道 路 通 行 能 力 道 路 通 行 能 力 是 用 于 交 通 规 划 、 交 通 设 计和 交 通 管 理 的 参 数 ， 因 此 要 研 究 连 续 流 交通

12、 设 施 和 非 连 续 流 交 通 设 施 的 通 行 能 力 及其 服 务 水 平 。 1.2.7 停 车 停 车 问 题 的 研 究 是 根 据 车 辆 和 出 行 的 分 布规 律 ， 研 究 如 何 选 取 停 车 场 的 位 置 ， 合 理规 划 停 车 场 的 规 模 ； 研 究 如 何 合 理 布 置 停 车 场 的 车 位 ， 如 何 高效 利 用 有 限 的 停 车 用 地 ； 研 究 如 何 制 订 与 交 通 需 求 管 理 相 适 应 的 停车 政 策 ， 利 用 停 车 手 段 促 进 人 们 出 行 行 为的 理 性 发 展 。 1.2.8 交 通 事 故 与 安

13、 全 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 。 交 通 安 全 研 究 包括 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 、交 通 安 全 评 价 以 及 安 全 保 障 措 施 等 。 1.2.9 城 市 公 共 交 通 研 究 各 种 公 共 交 通 方 式 （ 包 括 常 规 公 交 、轨 道 交 通 和 大 容 量 快 速 公 交 ， 简 称 ）的 特 点

14、、 适 用 条 件 ， 以 及 各 种 交 通 方 式 如何 衔 接 。 1.2.10 交 通 环 境 保 护 研 究 交 通 振 动 、 噪 声 和 大 气 污 染 的 测 量 方法 和 计 算 模 型 ， 研 究 如 何 制 订 环 境 保 护 标准 ， 以 及 减 少 噪 声 、 减 少 排 放 废 气 、 减 少振 动 的 实 用 化 措 施 ， 从 而 保 证 交 通 的 可 持续 发 展 。 1.2.11 智 能 交 通 系 统 研 究 如 何 利 用 先 进 的 计 算 机 传 感 器 、 通 信 、控 制 等 技 术 手 段 ， 通 过 系 统 集 成 技 术 的 应用 ， 提

15、 高 出 行 的 安 全 水 平 和 方 便 程 度 ， 提高 交 通 资 源 的 利 用 效 率 。 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 世 界 上 第 一 个 交 通 工 程 师 协 会 ， 该 协 会 的 成 立 被认 为

16、 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 。 1.3 交 通 工 程 学 发 展 概 况 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

17、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 营 等 方 面 综 合 考 虑 交 通 治 理 的 措 施 。1.3 交 通 工

18、程 学 发 展 概 况 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

19、 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 。1.3 交 通 工 程 学 发 展 概 况 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 ， 采 用 各 种 高 、 新 技 术

20、， 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 。1.3 交 通 工 程 学 发 展 概 况 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

21、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 输 方 式 的 衔 接 ，以 便 形 成 有 效 的 交 通 系 统 。 在 城 市 交 通 中 ，

22、还 研 究“ 新 交 通 体 系 ” 。1.3 交 通 工 程 学 发 展 概 况 1.4 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

23、 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 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

24、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 ） 1.4 我 国 交 通 工 程 学 的

25、发 展1.4.1 交 通 调 查公 路交 通 调 查 包 括 公 路 、 铁 路 、 航 空 、 水 运 、 管 道 五 大运 输 方 式 的 综 合 运 输 系 统 。居 民出 行 调 查 存 在 于 城 市 中 及 与 城 市 有 关 的 各 种 交 通 形式 。 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

26、 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 1.4 我 国 交 通 工 程 学 的

27、 发 展 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 其机 电系 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 1.4 我 国 交 通 工 程 学 的 发 展 人才培养 北 京 工 业 大 学 1979年 成 立 交 通 工 程 专 业 ， 1980年 招 收 了 第 一 届 交 通工 程 专 业 本 科 生 ， 并 逐 步 建 立 了 交 通 工 程 专 业 硕 士 研 究 生 培 养 点 和博 士 研 究 生 培 养 点 。 目 前 长 安 大 学 、 同 济 大 学 、 东 南 大 学 、 哈 尔 滨工 业 大 学 等 90多 所 院 校 均 已 开 设 了 交 通 工 程 专 业 。1.4 我 国 交 通 工 程 学 的 发 展