第1章緒論-交通工程學(xué)課件2014版

第1章緒論-交通工程學(xué)課件2014版第一頁，共59頁。教學(xué)大綱簡介課程學(xué)時：54+18學(xué)時適用專業(yè)：交通工程專業(yè)課程性質(zhì)與任務(wù)：《交通工程學(xué)》是交通工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是主干課程之一。該課程結(jié)合我國交通工程學(xué)的特性和存在的問題，闡述交通系統(tǒng)的基本特性，交通調(diào)查基本方法和手段，同時介紹交通流基本理論，交通規(guī)劃的基本程序和方法，交通管理及控制的基本原則和方法，使學(xué)生系統(tǒng)地、全面地掌握交通工程學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識、基本概念和方法，為今后的深入學(xué)習(xí)、研究交通工程學(xué)科及其應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。第二頁，共59頁。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六章—第十章簡單介紹（自學(xué)）第十一章計算機交通仿真技術(shù)第十二章智能運輸系統(tǒng)（專題）

其他課程：交通規(guī)劃交通管理與控制道路交通安全交通設(shè)施設(shè)計第三頁，共59頁。教學(xué)要求理論課以講授為主，配以相應(yīng)的視頻、討論、作業(yè)等形式。要求學(xué)生按時上課，無特殊情況不準缺課，考勤無故缺課一次扣平時分5分。實驗課以老師帶領(lǐng)學(xué)生去相應(yīng)地點做調(diào)查并分析、學(xué)生自行查閱資料等形式為主。要求每人必須有一本實驗報告冊，每次的調(diào)查數(shù)據(jù)和資料，按要求認真整理分析，撰寫實驗報告，并及時上交老師進行點評和評分。第四頁，共59頁。課程考核理論課和實驗課成績獨立核算。理論課成績=期終考試*60%+平時成績*40%實驗課成績=實驗報告總成績*60%+平時成績*40%，“優(yōu)秀、良好、中等、及格等”第五頁，共59頁。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；第六頁，共59頁。《交通工程學(xué)》的體系結(jié)構(gòu)交通管理、交通標志標線高速公路控制交通信號控制交通運行組織交通規(guī)劃城市道路交通規(guī)劃公共交通系統(tǒng)規(guī)劃公路網(wǎng)規(guī)劃停車場(庫)規(guī)劃第七頁，共59頁。交通工程專業(yè)建設(shè)美籍華人張秋先生，1980年～回國講學(xué)交通工程同濟大學(xué)（楊佩昆、徐慰慈、楊曉光、楊東援）；東南大學(xué)（徐吉謙、王煒、過秀成、李旭宏、黃衛(wèi)）；長安大學(xué)（趙恩棠、張樹聲、嚴寶杰、周偉）；北京工業(yè)大學(xué)（肖秋生、任福田、劉小明）；吉林大學(xué)（楊兆升、李江、王殿海）；清華大學(xué)（陸化普、楊新苗、繆立新）。第八頁，共59頁。定期學(xué)術(shù)期刊

《土木工程學(xué)報》,中國土木工程學(xué)會,1954年創(chuàng)刊；《中國公路學(xué)報》，中國公路學(xué)會（長安大學(xué)）,1988年；《公路交通科技》,交通部公路科學(xué)研究所；《交通運輸工程》，中國交通運輸學(xué)會。著名學(xué)術(shù)研究人員

J.G.Wardrop,M.Beckman,G.F.Newell,R.Herman,BenAkiva,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?…...第九頁，共59頁。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)展第十頁，共59頁。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)語第十一頁，共59頁。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。交通運輸：人和物的運轉(zhuǎn)與運輸【人和物借助交通工具的載運，產(chǎn)生有目的的空間位移】。

狹義交通：人和物在管理空間上的移動?，F(xiàn)代交通運輸包括鐵路、道路、水運、航空和管道運輸，我們主要研究的指道路交通。第十二頁，共59頁。什么是交通系統(tǒng)？第十三頁，共59頁。

航空、軌道、水運、道路運輸交通工程學(xué)的基本概念運輸工程

交通規(guī)劃、設(shè)計、管理理論、方法和技術(shù)

交通設(shè)施

交通參與者

交通工具

安全性/效率性/舒適性提高，環(huán)境明顯改善

調(diào)整交通需求

提高服務(wù)能力

什么是交通工程學(xué)？第十四頁，共59頁。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、以不同的觀點對其進行探索研究，試圖提出一個公認的定義。第十五頁，共59頁。

美國交通工程師學(xué)會下的定義是：交通工程學(xué)是道路工程學(xué)的一個分支，它研究道路規(guī)劃、幾何設(shè)計、交通管理和道路網(wǎng)、終點站、毗鄰區(qū)域用地與各種交通方式的關(guān)系，以便使客貨運輸安全、有效和方便。

澳大利亞著名交通工程學(xué)家認為：交通工程學(xué)是關(guān)于交通和出行的計測科學(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，將此學(xué)科的知識用于交通系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計和運營。第十六頁，共59頁。

1983年，世界交通工程師協(xié)會《會員指南》提出：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)、終點站毗連用地與其他運輸方式的關(guān)系。

前蘇聯(lián)學(xué)者把交通工程學(xué)定義為：研究交通運輸?shù)囊?guī)劃和對交通、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)計的那一部分稱為交通工程學(xué)。第十七頁，共59頁。

研究交通發(fā)生(過去及現(xiàn)在)、發(fā)展(將來)，時空分布規(guī)律，道路交通調(diào)查、路網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、營運、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)、經(jīng)濟（Economics）-6E等問題的綜合性學(xué)科。綜上所述：第十八頁，共59頁。

將道路、車輛、人、環(huán)境與能源等五方面統(tǒng)一在一個交通系統(tǒng)中，研究其各自目的與相互內(nèi)在規(guī)律及其最佳配合，以達到道路交通的安全、暢通、迅速、舒適、經(jīng)濟、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：第十九頁，共59頁。三、交通工程相關(guān)術(shù)語

交通工程，可以指一個工程領(lǐng)域；也可指一個學(xué)科——一種專門的學(xué)術(shù)領(lǐng)域。交通工程是一個人為的專業(yè)/學(xué)科分類。術(shù)語：

Traffic、Transport與Transportation

TrafficFlow/TransportationNetwork

公路(Highway)與道路(Road)

第二十頁，共59頁。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)系各城市或各個大型城市組團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，但是基本不會出現(xiàn)重載交通，公路則與之相反。從服務(wù)對象上看，城市道路服務(wù)的是人和車，所以在細部的設(shè)計中應(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，主要強調(diào)駕乘感受。第二十一頁，共59頁。1-2交通工程學(xué)科的研究范圍與特點一、交通工程學(xué)研究范圍交通工程是一門工程科學(xué)

要樹立五個方面的工程意識：

改善的觀點更好一些!

可操作的觀點可以實施！

定量的觀點與社會學(xué)家的區(qū)別！

全局的觀點系統(tǒng)的而非單部門的！

可持續(xù)的觀點考慮未來!第二十二頁，共59頁。技術(shù)構(gòu)成：

人機工程學(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)機械工程與動力工程車輛工程電氣工程、通信與控制工程車輛控制、通信信號信息工程、安全工程信息服務(wù)、可靠性設(shè)計環(huán)境工程環(huán)境保護運輸規(guī)劃與管理工程局部與全局管理，計劃優(yōu)化

交通工程人才要能夠統(tǒng)管運輸系統(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，確保實現(xiàn)預(yù)定目標?，F(xiàn)代交通涉及多學(xué)科知識第二十三頁，共59頁。交通政策交通投資交通結(jié)構(gòu)控制交通運營管理與維護交通建設(shè)交通設(shè)備設(shè)計交通設(shè)備定位交通設(shè)計交通規(guī)劃交通需求分析設(shè)備選型評價分析確定設(shè)備能力交通行為分析費用與影響估算設(shè)備設(shè)計幾何設(shè)計表面或?qū)蛟O(shè)計輔助系統(tǒng)設(shè)計設(shè)備位置確定設(shè)備配置選型確定設(shè)計標準費用與影響估算評價營銷策略價格政策評價服務(wù)水平交通建設(shè)工程監(jiān)理費用與影響估算評價宏觀中觀微觀第二十四頁，共59頁。美國日本中國交通工程學(xué)的主要研究范圍不同國家主要研究范圍分類不同：第二十五頁，共59頁。1駕駛員與行人特性2交通與車輛運行特性3交通研究：總量、速度、流量、時間、延誤、交叉口、停車等4交通事故與公路安全5公路能力的運營特性6道路幾何設(shè)計7站場及停車設(shè)施8交通標志與標線9交通信號10道路照明11交通管制12交通管理13高速公路監(jiān)測與控制14公眾關(guān)系、實施方法、交通行政管理、法規(guī)與立法15智能車路系統(tǒng)美國交通工程師學(xué)會出版的“交通工程手冊”中分15章第二十六頁，共59頁。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)計及需求預(yù)測4.

道路交通流與道路交通能力5.

道路結(jié)構(gòu)設(shè)計6.

道路交通管理7.

道路交通運用（TDM，管制，信號控制）8.

交通安全9.道路環(huán)境10.

道路交通經(jīng)濟11.

地域交通(綜合交通、交通防災(zāi))12.公共交通(含軌道交通)日本的“交通工學(xué)”分12章：第二十七頁，共59頁。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)計與標定、參數(shù)計算方法、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交通信號控制（單點、主干路線控、區(qū)域信號控制）7道路交通規(guī)劃（需求預(yù)測、規(guī)劃方案、評價）8交通安全（事故處理與管理、事故統(tǒng)計與分析、事故預(yù)測與預(yù)防、安全評價）9城市公共交通系統(tǒng)（公交規(guī)劃、客運能力、軌道交通、公交評價、智能公交）10停車場規(guī)劃與設(shè)計（停放特征與停車調(diào)查、停車場規(guī)劃、停車場設(shè)計（機動車與非機動車））11道路交通環(huán)境保護（大氣、噪聲、振動）12智能運輸系統(tǒng)（信息、誘導(dǎo)及服務(wù)）第二十八頁，共59頁。系統(tǒng)性、綜合性（6E）、交叉性、社會性、超前性、動態(tài)性二、交通工程學(xué)科的特點第二十九頁，共59頁。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)展第三十頁，共59頁。

步行交通時代

馬車交通時代

汽車交通時代（19世紀末）

智能交通時代一、交通工具的變革與工程的發(fā)展第三十一頁，共59頁?；A(chǔ)理論形成階段（20世紀30年代初-40年代末）交通規(guī)劃理論形成階段（20世紀50年代初-70年代初）交通管理技術(shù)形成階段（20世紀70年代初-90年代初）智能化交通系統(tǒng)研究階段（20世紀年代中期開始）二、交通工程學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展第三十二頁，共59頁。交通工程創(chuàng)立于20世紀30年代。1930年美國成立交通工程師協(xié)會，標志著交通工程學(xué)科的誕生。初期主要工作是交通管理。40年代注意到交通調(diào)查、交通規(guī)劃問題。50年代研究道路通行能力、線性設(shè)計、立體交叉設(shè)計、停車問題。60年代研究車流特性，用計算機控制交通、處理資料和制訂規(guī)劃，并注意研究交通公害問題。70年代注意研究大眾捷運系統(tǒng)，倡導(dǎo)步行、優(yōu)先公交，加強對交通環(huán)境的防治，挖掘現(xiàn)有交通設(shè)施潛力。

第三十三頁，共59頁。80年代研究交通管理和交通安全方面。90年代研究智能交通系統(tǒng)。隨著汽車工業(yè)和道路交通事業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。第三十四頁，共59頁。20世紀70年代后期進入我國。1978年以來，以張秋先生為代表的美、日、英、加等國的交通工程專家，先后在上海、北京、哈爾濱、南京、西安等城市講學(xué)，系統(tǒng)介紹了西方發(fā)達國家交通規(guī)劃、交通管理、交通控制及交通安全等方面的建設(shè)與管理經(jīng)驗。國內(nèi)也派出了多個代表團出國參加由英、美、日、澳、德等國舉辦的交通工程學(xué)術(shù)會議，這些活動推動了國內(nèi)交通學(xué)科的產(chǎn)生。

第三十五頁，共59頁。1980年上海市率先在國內(nèi)成立了交通工程學(xué)會，1981年中國交通工程學(xué)會成立，20多個省、市、自治區(qū)也相繼成立了省級交通工程學(xué)會或交通工程委員會，有些早先成立的國家級專業(yè)學(xué)會也設(shè)立了交通工程分會。東南大學(xué)、同濟大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、西南交通大學(xué)、西安公路交通大學(xué)、哈爾濱建筑大學(xué)等院校相繼設(shè)立了交通工程本科專業(yè)，并著手招收、培養(yǎng)交通工程專業(yè)的碩士研究生、博士研究生，開始研究交通工程以解決中國的交通問題。

第三十六頁，共59頁。1-4我國的交通工程學(xué)的發(fā)展交通面臨問題交通運輸業(yè)的地位交通工程學(xué)的發(fā)展趨勢第三十七頁，共59頁。交通的利與弊？思考一、交通面臨問題

正、反兩方面第三十八頁，共59頁。交通的利：便捷帶動經(jīng)濟發(fā)展第三十九頁，共59頁。一、交通面臨問題

弊方面

(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)推薦的標準。(3)交通噪聲據(jù)OECD估計，發(fā)達國家有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。第四十頁，共59頁。

(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)，對歷史建筑的損壞以及空地的減少均會破壞城市景觀。第四十一頁，共59頁。(6)土地利用機動車停車場的建設(shè)方便了機動車使用者，但對其他行人、非機動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。第四十二頁，共59頁。交通運輸業(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81998年世界CO2排放源統(tǒng)計第四十三頁，共59頁。(8)能源消耗運輸部門所用的能耗占歐盟國家總能耗的約30%。液體燃料比例更大。(9)城市分散化機動車運輸?shù)陌l(fā)展導(dǎo)致了居民出行距離與出行時間的增加，從而使出行時間和空間更為分散；它反過來增加了人們對轎車的依賴；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，也已經(jīng)成為政府工作的重要內(nèi)容。第四十四頁，共59頁。交通問題狀態(tài)表現(xiàn)成因中國特征交通阻塞設(shè)施間交通排隊、交通方式間阻塞物理瓶頸、虛擬（秩序）瓶頸、供需矛盾、事故秩序混亂型交通阻塞、交通規(guī)劃設(shè)計不當型阻塞交通事故碰撞、拋錨、落物當事者控制力失常、車輛故障、運輸管理不當人為事故、質(zhì)量事故居多特殊交通超長、超重、超高車輛及特種物品運輸特殊需要、違章運輸超長、超重、超高現(xiàn)象嚴重交通環(huán)境廢氣、噪音、振動、土地資源占用等阻塞、設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計與建設(shè)阻塞型環(huán)境污染、振動交通不便目的地、交通線路、?？空?、換乘點尋找與利用不便無信息服務(wù)、或信息不能共享信息化程度低、不重視系統(tǒng)功能的實現(xiàn)、系統(tǒng)缺乏整合第四十五頁，共59頁。據(jù)統(tǒng)計，在歐盟國家，運輸業(yè)之產(chǎn)值占GDP的7%，運輸相關(guān)員工占就業(yè)的7%，運輸投資占公共投資的40%，運輸能耗占總能耗的25%以上。運輸設(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，運輸活動(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、交通運輸業(yè)的地位第四十六頁，共59頁。總?cè)丝诔鞘腥丝?0億7530萬6050萬1950-2030年世界人口年增量80億25億第四十七頁，共59頁。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)達國家城市人口發(fā)達國家農(nóng)村人口81.1億25.2億第四十八頁，共59頁。1967-1995年間美國車輛銷售量變化：中小排量車成為主流累計增長曲線第四十九頁，共59頁。

1.建立學(xué)術(shù)和研究機構(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)施與交通檢測儀器的研制

7.交通工程學(xué)基本原理在道路交通實踐中的應(yīng)用

8.計算機技術(shù)在交通工程中的應(yīng)用

9.新理論、新技術(shù)的研究三、交通工程學(xué)的研究進展第五十頁，共59頁。①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；②城市交通需求預(yù)測理論與方法規(guī)范化的研究；③城市交通網(wǎng)絡(luò)計算機模擬技術(shù)的研究；④城市交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃理論與方法的研究；⑤城市交通規(guī)劃方案評價技術(shù)的研究；⑥城市公共交通系統(tǒng)優(yōu)化理論與技術(shù)的研究；⑦城市交通規(guī)劃快速反應(yīng)系統(tǒng)的理論與方法的研究；⑧現(xiàn)代先進科學(xué)方法在城市交通規(guī)劃中應(yīng)用的研究。城市交通規(guī)劃理論與方法研究第五十一頁，共59頁。①區(qū)域交通運輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集、處理和建模技術(shù)的研究；②區(qū)域交通運輸系統(tǒng)客、貨需求預(yù)測理論與方法的研究；③區(qū)域交通運輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化理論與方法的研究；④區(qū)域交通運輸樞紐和通道布局理論與方法的研究；⑤區(qū)域交通運輸系統(tǒng)評價理論與方法的研究；⑥區(qū)域交通運輸系統(tǒng)決策理論與方法的研究。區(qū)域綜合交通運輸規(guī)劃理論與方法研究第五十二頁，共59頁。①區(qū)域交通控制軟件系統(tǒng)開發(fā)與實施的研究；②區(qū)域交通控制系統(tǒng)設(shè)備與配套技術(shù)的研究；③高等級公路情報采集與信息傳輸、監(jiān)控技術(shù)的研究；④高等級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；⑤高等級公路立交規(guī)劃設(shè)計與評價理論