交通工程学课件第1章绪论.ppt

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1、,交通工程学 Traffic Engineering,授课教师：吕秋霞联系电话：Email:,内 容 安 排,第一章 绪论第二章 交通特性第三章 交通调查与分析第四章 道路交通流理论第五章 道路通行能力第七章 交通安全（自学）第十一章 计算机交通仿真技术第十二章 智能运输系统（专题）,其他课程：交通规划交通管理与控制停车场交通环境保护,教学方法及学习要求,主要教学方法：以课堂授课和自学为主，留1-2次机会给同学自己表现。学习要求：课堂：根据老师的引导学习，作笔记。旷课3次取消考试资格，迟到两次按一次旷课计算。课后：认真复习。作业：独立完成。考核：作业(20%)+平时成绩(10%)+考试成绩(7

2、0%)。,主 要 教 学 参 考 书,(1)交通工程学（第2版），王炜，过秀成，东南大学出版社，2011；(2)交通工程学，任福田，人民交通出版社，2008；(3)交通工程学，佐佐木纲、饭田恭敬编著，邵春福等译，人民交通出版社；(4)交通流理论，王殿海，人民交通出版社；(5)道路通行能力分析，陈宽民，人民交通出版社；(6)城市交通规划论，徐慰慈，同济大学出版社；(7)城市交通规划理论及其应用，王炜，徐吉谦等，东南大学出版社；(8)现代交通规划学，刘灿齐，人民交通出版社；(9)交通规划理论与方法，陆化普等，清华大学出版社；(10)交通管理与控制（第二版），杨佩昆、吴兵，人民交通出版社；(11)道

3、路交通组织与优化，翟忠民，人民交通出版社；(12)城市停车设施规划方法与信息诱导技术，陈峻等，东南大学出版社；(13)城市公共交通系统规划方法与管理技术，王炜，杨新苗，科学出版社；,交通工程学的体系结构,交通工程专业建设,Traffic Engineering and Control,England,London,1958年创刊Transportation Science,USA,Maryland,1967年Transportation Research A-E,USA,New York,1967年（TR&TRB）Transportation Record,USA,Washington,Tra

4、nsportation Planning and Technology,USA,New York,1967年Transportation,Netherlands,1972年土木学会论文集，日本土木学会，交通工学，日本交通工学研究会，1968年,定期学术期刊,定期学术期刊 土木工程学报,中国土木工程学会,1954年创刊；中国公路学报，中国公路学会（长安大学）,1988年；公路交通科技,交通部公路科学研究所；交通运输工程，中国交通运输学会。,著名学术研究人员 J.G.Wardrop,M.Beckman,G.F.Newell,R.Herman,Ben Akiva,B.D.Greensheilds,C

5、.F.Daganzo,Y.Sheffi,F.V.Webster,Lezuko,R.Allsop,M.G.H.Bell,A.D.May,H.Mahmassani,C.F.Yager,T.Sasaki(佐佐木纲),M.Koshi（越正毅）,Y.Iida（饭田恭敬）,.,第一章 绪论,1-1 交通工程学的定义1-2 交通工程学科的研究范围与特点1-3 交通工程学科的产生与发展1-4 我国的交通工程学的发展,1-1 交通工程学的定义,一、交通的概念二、交通工程学的定义三、相关术语,一、交通的概念,广义交通：人、车、路和信息在两地间输送的总称。人和物的运转与运输【人和物借助交通工具的载运，产生有目的的空

6、间位移】。语言、文字、符号、图像等的传递播送。狭义交通：人和物在管理空间上的移动。现代运输包括铁路、道路、水运、航空和管道运输，在本领域指道路交通。,什么是交通系统？,实现社会生产和生活中人流、物流的经济有序的流动；促进人类的活动空间和经济空间的形成和拓展。活动空间：住宅、写字楼、购物中心、公园、度假村，公共读书馆等；经济空间：物资移动的赢利范围，出行过程中可承受的时间与费用范围，等；,交通运输系统的功能,什么是交通工程学？,二、交通工程学的定义,交通工程学是交通工程学科研究与发展的基本理论，是从道路工程学科中派生出来的一门较年轻的学科，各国学者从不同的角度、以不同的观点对其进行探索研究，试图

7、提出一个公认的定义。,美国交通工程师学会下的定义是：交通工程学是道路工程学的一个分支，它研究道路规划、几何设计、交通管理和道路网、终点站、毗邻区域用地与各种交通方式的关系，以便使客货运输安全、有效和方便。,澳大利亚著名交通工程学家认为：交通工程学是关于交通和出行的计测科学，是研究交通流和交通发生的基本规律的科学，为了使人、物安全而有效地移动，将此学科的知识用于交通系统的规划、设计和运营。,1983年，世界交通工程师协会会员指南提出：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、终点站毗连用地与其他运输方式的关系。,前苏联学者把交通工程学定义为：研究交通运输的规划和

8、对交通、道路结构、人工构造物影响的科学。,英国学者则认为，道路工程中研究交通用途与控制、交通规划、线形设计的那一部分称为交通工程学。,研究交通发生(过去及现在)、发展(将来)，时空分布规律，道路交通调查、路网规划、设计、营运、管理控制、安全的理论与方法以及与道路相关的 法规(Enforcement)、工程(Engineering)、教育(Education)、能源(Energy)、环境(Environment)等问题的综合性学科。,综上所述：,将道路、车辆、人、环境与能源等五方面统一在一个交通系统中，研究其各自目的与相互内在规律及其最佳配合，以达到道路交通的安全、畅通、迅速、舒适、经济、方便、

9、节能、高效、低公害与环境协调、景观优美的目的。,具体讲就是：,工程：将自然科学原理应用到工农业生产过程中而形成的各学科的总称。自然科学：数学、物理学、化学、生物学；工程：土建工程，水利工程，交通工程，生物工程，化学工程，海洋工程等。科学：揭示、描述自然规律的学问。交通科学：强调机理交通工程：强调应用,交通工程与交通科学,三、交通工程相关术语,交通工程，可以指一个工程领域；也可指一个学科一种专门的学术领域。交通工程是一个人为的专业/学科分类。术语：Traffic、Transport与 Transportation Traffic Flow/Transportation Network 公路(Hi

10、ghway)与道路(Road),道路(Road)与公路(Highway),从功能上讲，城市道路是供城市各地区间交通用的，而公路则是联系各城市或各个大型城市组团间的主要供汽车行驶的道路。从交通流上分析，城市道路的交通构成比较复杂，但是基本不会出现重载交通，公路则与之相反。从服务对象上看，城市道路服务的是人和车，所以在细部的设计中应该体现出更多的人文关怀，而公路服务的主要是车，主要强调驾乘感受。,1-2 交通工程学科的研究范围与特点,美国日本中国,交通工程是一门工程科学,要树立五个方面的工程意识：改善的观点 更好一些!可操作的观点 可以实施！定量的观点 与社会学家的区别！全局的观点 系统的而非单部

11、门的！可持续的观点 考虑未来!,技术构成：人机工程学 人的心理感受、行为反应 土木建筑工程 线路、车站与建筑结构 机械工程与动力工程 车辆工程 电气工程、通信与控制工程 车辆控制、通信信号 信息工程、安全工程 信息服务、可靠性设计 环境工程 环境保护 运输规划与管理工程 局部与全局管理，计划优化 交通工程人才要能够统管运输系统全局，熟悉设备原理与应用技术，精通人员管理与调度策略，做到统筹优化，确保实现预定目标。,现代交通涉及多学科知识,交通政策,交通投资,交通结构控制,交通运营管理与维护,交通建设,交通设备设计,交通设备定位,交通设计,交通规划,交通需求分析,设备选型,评价,分析确定设备能力,

12、交通行为分析,费用与影响估算,设备设计几何设计 表面或导向设计 辅助系统设计,设备位置确定,设备配置选型,确定设计标准,费用与影响估算,评价,营销策略,价格政策,评价,服务水平,交通建设,工程监理,费用与影响估算,评价,宏观,中观,微观,交通工程学的主要内容,1 驾驶员与行人特性2 交通与车辆运行特性3 交通研究：总量、速度、流量、时间、延误、交叉口、停车等4 交通事故与公路安全5 公路能力的运营特性6 道路几何设计7 站场及停车设施,美国交通工程师学会出版的“交通工程手册”中分15章,8 交通标志与标线9 交通信号10 道路照明11 交通管制12 交通管理13 高速公路监测与控制14 公众关

13、系、实施方法、交通行政管理、法规与立法15 智能车路系统,1 道路交通的历史2 道路交通调查3 道路交通线路设计及需求预测4 道路交通流与道路交通能力5 道路结构设计6 道路交通管理,日本的“交通工学”分12章：,7 道路交通运用（TDM，管制，信号控制）8 交通安全9 道路环境10 道路交通经济11 地域交通(综合交通、交通防灾)12 公共交通(含轨道交通),我国交通工程学的主要内容,1 人车路特性2 交通流特性（交通量、速度、流率、密度、车头时距与空距、连续流与间断流等概念）3 交通调查（交通量、速度、密度、延误）4 交通流理论（参数统计与标定、参数计算方法、跟驰理论、交通波理论、冲突及疏

14、解理论）5 道路通行能力（城市道路、公交线路、路段、高速公路）6 交通信号控制（单点、主干路线控、区域信号控制）,7 道路交通规划（需求预测、规划方案、评价）8 交通安全（事故处理与管理、事故统计与分析、事故预测与预防、安全评价）9 城市公共交通系统（公交规划、客运能力、轨道交通、公交评价、智能公交）10 停车场规划与设计（停放特征与停车调查、停车场规划、停车场设计（机动车与非机动车）11 道路交通环境保护（大气、噪声、振动）12 智能运输系统（信息、诱导及服务）,1-3 交通工程学科的产生与发展,交通工具的变革与工程的发展交通工程学科的产生与发展,步行交通时代马车交通时代汽车交通时代（19世

15、纪末）智能交通时代,一、交通工具的变革与工程的发展,基础理论形成阶段（20世纪30年代初-40年代末）交通规划理论形成阶段（20世纪50年代初-70年代初）交通管理技术形成阶段（20世纪70年代初-90年代初）智能化交通系统研究阶段（20世纪年代中期开始）,二、交通工程学科的产生与发展,1-4 我国的交通工程学的发展,交通的重要性交通运输业的地位我国交通工程学的发展,一、交通的重要性 正、反两方面,(1)交通拥挤 研究表明，城区交通流的速度每10年降低5%，拥挤的严重性随城市规模增加而增加。拥挤-延误-速度降低(2)空气污染 在许多城市超过了世界健康组织(WHO)推荐的标准。(3)交通噪声 据

16、OECD估计，发达国家有15%的人口生活在65分贝以上的高噪声环境下，这些噪声主要来自交通；还有重型货车及夜间装卸引起的震动。,交通的重要性：正、反两方面,(4)道路安全 目前每年有25万人死亡，1000万人受伤，欧盟15国道路交通事故每年死亡人数为4.4万人；其中，以葡萄牙、希腊的万车事故率为最高。中国1999年交通事故死亡人数83529人，其中贡献最大的三省为山东、广东、江苏。(5)城市景观 新增交通设施的建设，对历史建筑的损坏以及空地的减少均会破坏城市景观。,(6)土地利用 机动车停车场的建设方便了机动车使用者，但对其他行人、非机动车用户来说则是障碍。(7)全球变暖 主要是燃料(固体及液

17、体)燃烧所致。目前，交通排放的CO2占全部排放量的25%，且其数量在逐年增加。,交通的重要性：正、反两方面,交通运输业26%,商业及其他6,制造业及建筑业19,能源生产41%,居民生活8,1998年世界CO2排放源统计,(8)能源消耗 运输部门所用的能耗占欧盟国家总能耗的约30%。液体燃料比例更大。(9)城市分散化 机动车运输的发展导致了居民出行距离与出行时间的增加，从而使出行时间和空间更为分散；它反过来增加了人们对轿车的依赖；减少了公共交通发展的可能性。因此，交通不仅成为工程专家研究的重点，也已经成为政府工作的重要内容。,交通的重要性：正、反两方面,据统计，在欧盟国家，运输业之产值占GDP的

18、7%，运输相关员工占就业的7%，运输投资占公共投资的40%，运输能耗占总能耗的25%以上。运输设备工业是欧盟工业的重要组成部分，仅次于食品工业。在美国，运输活动(包括车辆制造)占美国全国GNP的约20%；平均来看，美国居民家庭的交通开销占全部收入的12.5%左右。,二、交通运输业的地位,总人口,城市人口,60亿,7530万,6050万,1950-2030年世界人口年增量,80亿,25亿,1950-2030世界人口变化联合国(2001),发展中国家城市人口,发展中国家农村人口,发达国家城市人口,发达国家农村人口,81.1亿,25.2亿,1967-1995年间美国车辆销售量变化：中小排量车成为主流

19、,累计增长曲线,三、我国交通工程学的发展,1、我国的交通现状（自己查阅）综合运输公路交通城市交通2、我国交通工程学科的产生及面临的任务我国交通工程学科的产生我国交通工程学科面临的任务,1.建立学术和研究机构，培养专业人才2.开展了基础数据的调查3.城市交通规划与公路网规划4.制定交通法规5.交通管理与交通控制 6.交通安全设施与交通检测仪器的研制7.交通工程学基本原理在道路交通实践中的应用8.计算机技术在交通工程中的应用9.新理论、新技术的研究,交通工程在我国目前的发展状况，主要有：,城市交通规划中规划化的交通调查内容、方法研究；城市交通需求预测理论与方法规范化的研究；城市交通网络计算机模拟技

20、术的研究；城市交通网络规划理论与方法的研究；城市交通规划方案评价技术的研究；城市公共交通系统优化理论与技术的研究；城市交通规划快速反应系统的理论与方法的研究；现代先进科学方法在城市交通规划中应用的研究。,城市交通规划理论与方法研究,区域交通运输系统数据收集、处理和建模技术的研究；区域交通运输系统客、货需求预测理论与方法的研究；区域交通运输网络规划及优化理论与方法的研究；区域交通运输枢纽和通道布局理论与方法的研究；区域交通运输系统评价理论与方法的研究；区域交通运输系统决策理论与方法的研究。,区域综合交通运输规划理论与方法研究,区域交通控制软件系统开发与实施的研究；区域交通控制系统设备与配套技术的

21、研究；高等级公路情报采集与信息传输、监控技术的研究；高等级公路与城市道路的交通管理体制、理论方法与设施的研究；高等级公路立交规划设计与评价理论与方法的研究。,适应我国交通特点的交通控制理论与方法研究,交通流三参数关系模型与车辆运行特性的研究；各类交叉口规划、设计与评价的理论及方法的研究；复杂交通条件下交通流模拟仿真系统的研究；不同交通组成、不同道路车头时距的分布特性与可接受间隙的研究；道路网络总体通行能力的理论与计算方法的研究；混合交通条件下的交通流理论、运行与管理的研究。,交通流理论方面基础研究,适应现代交通要求的城市形态与规模的研究；减少客、货出行与运输距离的土地利用合理布局研究；城市交通

22、网络形态与性能的优化与评价的研究；城市交通方式的合理结构研究；城市交通治理的理论模式、规范化方法及程序的研究；城市交通管理体制理论模式与方法的研究；自行车交通特征、适用条件及其路网的规划设计原则与评价方法的研究；停车场需求预测规划设计理论与方法的研究。,交通综合治理方面的理论、方法与措施,可持续发展的城市交通系统模式研究；高度信息化社会条件下的城市交通需求预测技术研究；城市交通的资源(能源、土地)消耗预测及评价技术研究；城市交通系统的环境(气环境、声环境)影响预测及评价技术研究；可持续发展的城市交通系统规划理论与方法研究；城市公共交通(公交、地铁、轻轨)优先发展保障体系研究；城市交通系统可持续发展保障体系研究。,可持续发展的城市交通运输系统研究,在我国，全面开展ITS研究的条件尚不成熟，可针对我国的实际情况，开展以下几个方面的研究工作：城市公共交通系统信息化管理技术研究；城市交通车辆线路诱导技术研究；城市交通出行信息管理与服务系统的技术开发；城市交通区域信号控制技术的改进；高速公路电子收费(不停车收费)技术开发；高等级公路交通管理技术的开发。,智能交通系统(ITS)基础理论研究,本章小结,交通工程学的定义交通工程学的研究内容,