第1章绪论-交通工程学课件2014版

第1章绪论-交通工程学课件2014版第一页，共59页。教学大纲简介课程学时：54+18学时适用专业：交通工程专业课程性质与任务：《交通工程学》是交通工程专业的专业基础课程，是主干课程之一。该课程结合我国交通工程学的特性和存在的问题，阐述交通系统的基本特性，交通调查基本方法和手段，同时介绍交通流基本理论，交通规划的基本程序和方法，交通管理及控制的基本原则和方法，使学生系统地、全面地掌握交通工程学的基础理论、基础知识、基本概念和方法，为今后的深入学习、研究交通工程学科及其应用打下良好基础。第二页，共59页。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六章—第十章简单介绍（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道路交通安全交通设施设计第三页，共59页。教学要求理论课以讲授为主，配以相应的视频、讨论、作业等形式。要求学生按时上课，无特殊情况不准缺课，考勤无故缺课一次扣平时分5分。实验课以老师带领学生去相应地点做调查并分析、学生自行查阅资料等形式为主。要求每人必须有一本实验报告册，每次的调查数据和资料，按要求认真整理分析，撰写实验报告，并及时上交老师进行点评和评分。第四页，共59页。课程考核理论课和实验课成绩独立核算。理论课成绩=期终考试*60%+平时成绩*40%实验课成绩=实验报告总成绩*60%+平时成绩*40%，“优秀、良好、中等、及格等”第五页，共59页。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；第六页，共59页。《交通工程学》的体系结构交通管理、交通标志标线高速公路控制交通信号控制交通运行组织交通规划城市道路交通规划公共交通系统规划公路网规划停车场(库)规划第七页，共59页。交通工程专业建设美籍华人张秋先生，1980年～回国讲学交通工程同济大学（杨佩昆、徐慰慈、杨晓光、杨东援）；东南大学（徐吉谦、王炜、过秀成、李旭宏、黄卫）；长安大学（赵恩棠、张树声、严宝杰、周伟）；北京工业大学（肖秋生、任福田、刘小明）；吉林大学（杨兆升、李江、王殿海）；清华大学（陆化普、杨新苗、缪立新）。第八页，共59页。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,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(佐佐木纲),M.Koshi（越正毅）,Y.Iida（饭田恭敬）,…...第九页，共59页。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第十页，共59页。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、相关术语第十一页，共59页。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。交通运输：人和物的运转与运输【人和物借助交通工具的载运，产生有目的的空间位移】。

狭义交通：人和物在管理空间上的移动。现代交通运输包括铁路、道路、水运、航空和管道运输，我们主要研究的指道路交通。第十二页，共59页。什么是交通系统？第十三页，共59页。

航空、轨道、水运、道路运输交通工程学的基本概念运输工程

交通规划、设计、管理理论、方法和技术

交通设施

交通参与者

交通工具

安全性/效率性/舒适性提高，环境明显改善

调整交通需求

提高服务能力

什么是交通工程学？第十四页，共59页。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，试图提出一个公认的定义。第十五页，共59页。

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。第十六页，共59页。

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。第十七页，共59页。

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)、经济（Economics）-6E等问题的综合性学科。综上所述：第十八页，共59页。

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、节能、高效、低公害与环境协调、景观优美的目的。具体讲就是：第十九页，共59页。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

TrafficFlow/TransportationNetwork

公路(Highway)与道路(Road)

第二十页，共59页。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。第二十一页，共59页。1-2交通工程学科的研究范围与特点一、交通工程学研究范围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门的！

可持续的观点考虑未来!第二十二页，共59页。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第二十三页，共59页。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第二十四页，共59页。美国日本中国交通工程学的主要研究范围不同国家主要研究范围分类不同：第二十五页，共59页。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公众关系、实施方法、交通行政管理、法规与立法15智能车路系统美国交通工程师学会出版的“交通工程手册”中分15章第二十六页，共59页。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)日本的“交通工学”分12章：第二十七页，共59页。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）第二十八页，共59页。系统性、综合性（6E）、交叉性、社会性、超前性、动态性二、交通工程学科的特点第二十九页，共59页。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第三十页，共59页。

步行交通时代

马车交通时代

汽车交通时代（19世纪末）

智能交通时代一、交通工具的变革与工程的发展第三十一页，共59页。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第三十二页，共59页。交通工程创立于20世纪30年代。1930年美国成立交通工程师协会，标志着交通工程学科的诞生。初期主要工作是交通管理。40年代注意到交通调查、交通规划问题。50年代研究道路通行能力、线性设计、立体交叉设计、停车问题。60年代研究车流特性，用计算机控制交通、处理资料和制订规划，并注意研究交通公害问题。70年代注意研究大众捷运系统，倡导步行、优先公交，加强对交通环境的防治，挖掘现有交通设施潜力。

第三十三页，共59页。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统。随着汽车工业和道路交通事业的发展而发展起来的。第三十四页，共59页。20世纪70年代后期进入我国。1978年以来，以张秋先生为代表的美、日、英、加等国的交通工程专家，先后在上海、北京、哈尔滨、南京、西安等城市讲学，系统介绍了西方发达国家交通规划、交通管理、交通控制及交通安全等方面的建设与管理经验。国内也派出了多个代表团出国参加由英、美、日、澳、德等国举办的交通工程学术会议，这些活动推动了国内交通学科的产生。

第三十五页，共59页。1980年上海市率先在国内成立了交通工程学会，1981年中国交通工程学会成立，20多个省、市、自治区也相继成立了省级交通工程学会或交通工程委员会，有些早先成立的国家级专业学会也设立了交通工程分会。东南大学、同济大学、北京工业大学、西南交通大学、西安公路交通大学、哈尔滨建筑大学等院校相继设立了交通工程本科专业，并着手招收、培养交通工程专业的硕士研究生、博士研究生，开始研究交通工程以解决中国的交通问题。

第三十六页，共59页。1-4我国的交通工程学的发展交通面临问题交通运输业的地位交通工程学的发展趋势第三十七页，共59页。交通的利与弊？思考一、交通面临问题

正、反两方面第三十八页，共59页。交通的利：便捷带动经济发展第三十九页，共59页。一、交通面临问题

弊方面

(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。第四十页，共59页。

(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。第四十一页，共59页。(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。第四十二页，共59页。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81998年世界CO2排放源统计第四十三页，共59页。(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。第四十四页，共59页。交通问题状态表现成因中国特征交通阻塞设施间交通排队、交通方式间阻塞物理瓶颈、虚拟（秩序）瓶颈、供需矛盾、事故秩序混乱型交通阻塞、交通规划设计不当型阻塞交通事故碰撞、抛锚、落物当事者控制力失常、车辆故障、运输管理不当人为事故、质量事故居多特殊交通超长、超重、超高车辆及特种物品运输特殊需要、违章运输超长、超重、超高现象严重交通环境废气、噪音、振动、土地资源占用等阻塞、设施规划、设计与建设阻塞型环境污染、振动交通不便目的地、交通线路、停靠站、换乘点寻找与利用不便无信息服务、或信息不能共享信息化程度低、不重视系统功能的实现、系统缺乏整合第四十五页，共59页。据统计，在欧盟国家，运输业之产值占GDP的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、交通运输业的地位第四十六页，共59页。总人口城市人口60亿7530万6050万1950-2030年世界人口年增量80亿25亿第四十七页，共59页。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81.1亿25.2亿第四十八页，共59页。1967-1995年间美国车辆销售量变化：中小排量车成为主流累计增长曲线第四十九页，共59页。

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、新技术的研究三、交通工程学的研究进展第五十页，共59页。①城市交通规划中规划化的交通调查内容、方法研究；②城市交通需求预测理论与方法规范化的研究；③城市交通网络计算机模拟技术的研究；④城市交通网络规划理论与方法的研究；⑤城市交通规划方案评价技术的研究；⑥城市公共交通系统优化理论与技术的研究；⑦城市交通规划快速反应系统的理论与方法的研究；⑧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第五十一页，共59页。①区域交通运输系统数据收集、处理和建模技术的研究；②区域交通运输系统客、货需求预测理论与方法的研究；③区域交通运输网络规划及优化理论与方法的研究；④区域交通运输枢纽和通道布局理论与方法的研究；⑤区域交通运输系统评价理论与方法的研究；⑥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第五十二页，共59页。①区域交通控制软件系统开发与实施的研究；②区域交通控制系统设备与配套技术的研究；③高等级公路情报采集与信息传输、监控技术的研究；④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；⑤高等级公路立交规划设计与评价理论