交通工程学课件

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1、交通工程学 副教授交通工程学第一章第一章 绪绪 论论 11 交通工程学的定义交通工程学1.20世纪40年代交通工程学科作为一门独立的学科刚建立时，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。2.澳大利亚著名交通工程学家布伦敦教授则认为：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。交通工程学3.1983年，世界交通工程师协会会员指南提出：交通工程学是运

2、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。 4.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。 5.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。交通工程学12 交通工程学科的研究范围与特点交通工程学一.交通工程学的研究范围1.交通特点分析技术2.交通调查方法3.交通流理论4.道路通行能力分析技术5.道路交通系统规划理论6.道路交通管理技术7.交通安全技术8.静态交通系统规划9.交通系统的可持续发展规划10.交通工程的新理论、新方法、新技术二. 交通工

3、程学的特点1.系统性2.综合性3.交叉性4.社会性5.超前性6.动态性交通工程学13 交通工程学科的产生与发展交通工程学一. 交通工具的变革与工程的发展1.步行交通时代2.马车交通时代3.汽车交通时代4.智能交通时代二.交通工程学科的产生与发展1.基础理论形成阶段（20世纪30年代初40年代末）2.交通规划理论形成阶段（20世纪50年代初70年代初）3.交通管理技术形成阶段（20世纪70年代初90年代初）4.智能化交通系统研究阶段（20世纪年代中期开始）交通工程学14 我国的交通工程现状及发展趋势交通工程学一.我国的交通现状1.综合运输2.公路交通3.城市交通二.我国交通工程学科的产生及面临的

4、任务1.我国交通工程学科的产生2. 我国交通工程学科面临的任务 交通工程学 (1) 城市交通规划理论与方法研究 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。交通工程学 (2) 区域综合交通运输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

5、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。交通工程学(3) 适应我国交通特点的交通控制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。交通工程学(4) 交通流理论方面基础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

6、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。 交通工程学(5) 交通综合治理方面的理论、方法与措施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(机动车与自行车)预测规划设计理论与方法的研究。交通工程学(6

7、) 可持续发展的城市交通运输系统研究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。交通工程学(7) 智能交通系统(ITS)基础理论研究 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

8、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。交通工程学第二章第二章 交通特性交通特性交通工程学21 人-车-路基本特性 交通工程学一. 人的交通特性（一）驾驶员的交通特性1.驾驶员的职责和要求2.驾驶员的反应操作过程3.驾驶员的生理、心理特性 (1)视觉特性 视力 视野 色感 (2)反应特性 (3)驾驶员的心理和个性特点4. 驾驶疲劳（二）乘客的交通特性1. 乘客的交通需求心理 2.乘车反应 3.社会影响（三）行人交通特性 1. 行人交通流特性 2. 行人交通特征及相关因素交通工程学因素行人速度个人空间行人

9、注意力年龄成年人正常的步行速度为1.01.3m/s之间，儿童的步行速度随机性较大，老年人较慢成 年 人 步 行 时 个 人 空 间 为0.92.5m2/人，儿童个人空间要求比较小，老年人则要求比较大成年人比较重视交通安全，注意根据环境高速步伐和视线，儿童喜欢任意穿梭性别男性比女生快男性大、女性小大致相当出行目的工作、事务性出行，步行速度较快，生活性出行较慢工作、事务性出行，注意力比较集中，生活性出行注意力分散文化素养受教育程度高的一人一般要求高，为自己，也为别人。反之，则要求低，也不太顾及他人受教育程度高的人一般对空间要求高，也比较注意文明走路和交通安全心境心情闲遐时速度正常，心情紧张、烦恼时

10、速度较快心情闲遐时个人空间要求正常，心情紧张时要求较小，烦恼时要求较大心情闲遐时注意力容易分散，紧张时比较集中街景街景丰富时速度放慢，单调时速度加快街景丰富时个人空间小，单调时个人空间大街景丰富时注意力分散，单调时集中交通状况拥挤时，速度放慢拥挤时，个人空间变小拥挤时，注意力集中生活的区域城市人生活节奏快，步行速度高；乡村人生活节奏慢，步行速度慢城里人步行时注意力比较集中，乡村人比较分散行人交通特征及相关因素分析行人交通特征及相关因素分析 交通工程学 二.车辆交通特性 三.道路基本特性 （一）汽车基本特性 1.设计车辆尺寸 2.动力性能 （1） 最高车速 （2） 加速时间t （3） 最大爬坡能

11、力 3.制动性能（二）自行车交通特性 1.自行车的基本特性 2.自行车的交通特性 1.路网密度 2.道路结构 3.道路线形 4.道路网布局交通工程学图 式特 点 与 性 能放射形路网一般用于中心城市与外围郊区、周围城镇间的交通联系，对于发挥大城市的经济、政治、科技、文化、信息中心作用，促进中心城市对周围地区的辐射和影响有重要作用，不足之处是周围城镇之间联系不便三角形路网一般用于规模相当的重要城镇间的直达交通联系。这种布局形式通达性好，运输效率高，但建设量大平行的几条干线分别联系着一系列城镇，而处于两条线上的城镇之间缺少便捷道路连接，是一种不完善的路网布局树叉形的路网一般是公路网中的最后一级，是

12、从干线公路上分叉出去的支线公路，将乡镇，自然村寨与市、县政府联接起来典型公路网布局形式及其性能典型公路网布局形式及其性能 交通工程学图式特点和性能布局严整、简洁，有利于建筑布置，方向性好，网上交通分布均匀，交叉口交通组织容易，但非直线系数大，通达性差，过境交通不易分流，对大城市进一步扩展不利建筑物沿交通轴线两侧铺开，公共交通布置在主要交通干道范围内，横向靠步行或非机动车，有利于公共交通布线和组织，但容易造成纵向主干道交通压力过大，不易形成市中心交通干线以市中心为形心向外辐射，城市沿对外交通干线两侧发展，形成“指状”城市，这种布局具有带形布局的优点，同时缩短了到市中心的距离。缺点是中心区交通压力

13、过大，边缘区相互间交通联系不便，过境交通无法分流这种布局具有通达性好、非直线系数小、有利于城市扩展和过境交通分流等优点，一般用于大城市，但不宜将过多的放射线引向市中心，以免造成市中心交通过分集中典型城市道路网布局及其性能典型城市道路网布局及其性能 交通工程学22 交通量特性交通工程学一一. . 交通量的定交通量的定义交通量 是指在单位时间段内，通过道路某一地点、某一段面或某一条车道的交通实体数。按交通类型分，有机动车交通量、非机动车交通量和行人交通量，一般不加说明则指机动车交通量，且指来往两个方向的车辆数。交通工程学1.年平均日交通量（AADT）2.月平均日交通量（MADT）3.周平均日交通量

14、（WADT）交通工程学二. 交通量的时间分布特性1. 月变化一年内各月交通量的变化称为月变化，以一年为周期，统计12个月的交通量，每个月的交通量均不相同。2. 周变化交通量的周变化是指一周内各天的交通量变化，也称为日变化。3.时变化一天24h中，每个小时的交通量亦在不断地变化。 交通工程学（1）高峰小时交通量高峰小时内的交通量称为高峰小时交通量。高峰小时交通量占该天全天交通之比称为高峰小时流量比(以%表示)。（2）高峰小时系数PHF高峰小时系数就是高峰小时交通量与高峰小时内某一时段交通量扩大为高峰小时后的交通量之比。交通工程学三. 交通量的空间分布特性 1.城乡分布 2.在路段上的分布 3.交

15、通量的方向分布 4.交通量在车道上的分布交通工程学四. 设计小时交通量及其应用所谓第30位最高小时交通(30HV)就是将一年中测得的8760个小时交通量，从大到小按序排列，排在第30位的那个小时交通量。有了较准确的预测交通量、设计通行能力及设计小时交通量，可用公式计算车道数及路幅宽度。交通工程学式中：DHV设计小时交通量(辆/h)； K设计小时交通量系数(%)； n车道数； C1每一车道设计通行能力(辆/h)； AADT规划年度的年平均日交通量(辆/d)； W路幅宽度(m)； W1条车道宽度(m)。在考虑方向不均匀系数的情况下，单向设计小时交通量为：式中：DDHW单向设计小时交通量(辆/h)；

16、 KD方向不均匀系数(%)。交通工程学23 行车速度特性交通工程学一. 基本定义地点车速(Spot speed)：车辆通过某一地点时的瞬时车速。 行驶速度(Running speed)：从行驶某一区间所需时间及其区间距离求得的车速。运行车速(Operating speed)：中等技术水平的司机在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下能保持的安全车速。 行程车速(Overall speed)：车辆行驶路程与通过该路程所需的总时间之比。 临界车速(Critical speed)道路理论通行能力达到最大时的车速。 设计车速(Design speed)：在道路交通与气候条件良好的情况下仅受道路物理条

17、件限制时所能保持的最大安全车速。 交通工程学二. 行车速度的统计分布特性 1.中位车速2.85%位车速3.15%位车速与速率波动幅度交通工程学三. 时间平均车速与 空间平均车速1. 时间平均车速在单位时间内测得通过道路某断面各车辆的地点车速，这些地点速度的算术平均值，即为该断面的时间平均车速，即：式中： 时间平均车速(km/h) Vi第i辆车的地点车速(km/h) n单位时间内观测到车辆总数(辆) 交通工程学2. 区间平均车速 在某一特定瞬间，行驶于道路某一特定长度内的全部车辆的车速分布平均值，当观测长度为一定时，某数值为地点车速观测值的调和平均值，其计算公式为：式中： 区间平均车速(m/s)

18、； s路段长度(m)； ti第i辆车的时间(s)； N车辆行驶于路段长度s的次数； Vi第i辆车行驶速度(m/s)。交通工程学3.时间平均车速与区间平均车速之间的相互关系 时间平均车速可以推算区间平均车速：式中：t时间平均车速观测值的均方差。 由区间平均车速推算时间平均车速：式中：s区间平均车速观测值的均方差。交通工程学四四. . 影响影响车速速变化的因素化的因素 1.驾驶员对车速的影响2.车辆对车速的影响3.道路对车速的影响（1）街道类型及等级（2）平均线型（3）纵断面线型（4）车道数及车道位置（5）视距（6）侧向净空（7）路面4. 交通条件对车速的影响（1） 交通量（2） 交通组成 （3）

19、 超车条件（4）交通管理（5） 交通环境的影响交通工程学24 交通密度特性 交通工程学一一. . 交通密度的定交通密度的定义 密度是指在一条车道上车辆的密集程度，即在某一瞬时内每单位长度一条车道上的车辆数，又称车流密度，常以K表示，其单位为辆/km，（如为多车道，则应除以车道换算成单车道的车辆数然后再计算，于是有： 式中：K车流密度（辆/km）； N单车道路段内的车辆数（辆）； L路段长度（km）。Q单车道上交通量（辆/h）；区间平均车速（km/h）。交通工程学二. 车头间距与车头时距在同向行驶的一列车队中，相邻两辆车的车头之间的距离称为车头间距（或间隔）。路段中所有车头间距的平均值称为平均车头间距（hs）。道路上车流的车头间距也反映交通密度，根据定义，车头间距hs和密度之间的关系为:hs=1000/K式中：hs车头间距（m/辆）；K密度（辆/km）。交通工程学车头时距和交通量之间的关系为： ht=1000/Q 式中：Q道路的交通容量（辆/h）； ht平均车头时距（s/辆）。 车头时距hs、车头时距ht及速度V三者之间关系为 ：式中：V汽车行驶速度（km/h）。交通工程学交通工程学