交通工程学讲义.ppt

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,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。,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。,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。,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。,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，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,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49所院校均已开设了交通工程专业。,