1、交通工程学第一章绪论交通工程学的定义、产生和发展交通工程学的作用、特点及内容我国交通工程学的产生和发展一、交通的定义广义的交通（communication）包括：人、物的运输与语言、符号、图像等信息的传输。交通是运输（Transportation）和邮电（Communication）的总称。运输是人和物借助交通工具的载运，产生有目的的空间位移。邮电则是邮政和电信的总称，邮政是信件和包裹的传递，电信是语言、符号和图象的传输。狭义交通，是我国历史上常用的运输的含义，实际上现代运输包括铁路、道路、水运、航空和管道运输，在我们专业这里指道路交通traffic （以汽车为主要工具，其它：摩托车、自行车、
2、行人等） 。第一节 交通工程学的定义、产生与发展水河运海运轨道管道运输公路陆空交通运输道路航空城市道路交通运输的组成轻 地 铁轨 铁 路太空？交通是人类生存和社会发展必需的活动。1. 步行时代2马车时代3汽车时代4高速公路与快速路时代5智能交通时代二、交通工程的发展交通是人类生存和社会发展必需的活动，随着社会生产的发展和劳动的分工，生活和生产活动需要彼此交换食物、日常用品和生产中必不可少的材料和产品，需要交换信息和彼此往来流通，因此就产生了交通。 1.步行时代人类最原始的交通运输方式是背负、抬、肩挑手拿，这时候木棍是最原始的运输工具。随着社会的进一步发展，剩余的产品数量和种类都多了起来，人类从
3、渔猎时代进入畜牧时代，某些野兽如牛、羊、驴、马、骆驼、象等，经过驯化成为家畜，供人役使，成为人类的运输工具。后来又发明了撬，用以拖曳物品。其后又在撬板的底下安放圆木，以滚动代替滑动，从而大大减少了摩阻力。人类运送货物的水平得到了很大的提高。2马车时代车轮的发明使交通方式发生了根本性的变化，使人类交通进入了车辆时代，相当大地促进了人类文明的进程。以马车为主的畜力车辆的发展使交通作为一种工程开始出现，能适应畜力车通行的道路开始修建，如我国春秋战国时期修建的“金牛道”，秦始皇统一中国后修建的全国性“驰道”、“驿道”。城市道路网也开始规划建设，如我国周代就已经有了明确的道路系统及城市道路网规划。周礼考
4、工记载有“匠人营国，方九里，旁三门，国中九经九纬，经涂九轨，环涂七轨，野涂五轨”，这种“九经九纬”的道路网模式几乎一直沿用到近代。古代中国的交通管理，礼记中记载：“道路男子由右，妇人由左，车从中央” 。交通初步形成。马车交通形成以后在历史上占据了数千年的统治地位，直到19世纪汽车的出现才被打破。 3汽车时代19世纪末，产业革命之后出现了蒸气机和电动机，为运输工具的改革和发展提供了良好的条件。1885年，德国人K本茨(KarlBenz)第一次制成了用内燃机作为动力的汽车，从此汽车很快就成为主要的运输工具。由于汽车的大量生产，公路也迅速发展，德国1933年开始修建高标准汽车专用公路。二战后汽车载重
5、量、行驶速度日益提高，要求公路提供迅速安全的行车条件，公路技术标准不断提高，以适应现代公路运输的需要。同时，自行车、摩托车、电车等交通工具也开始出现，行人、机动车、非机动车混合行驶带来了诸多交通问题。为了解决交通问题应运而生出现交通工程。汽车时代4高速公路与快速路时代20世纪30年代之后汽车工业迅速发展，公路运量激增，形成了车多路少、事故率不断上升，交通需求难以满足，加之汽车速度提高很快，推动了公路的发展和技术标准的提高。40年代后，许多国家修建高速公路。有些国家甚至已建成了本国的高速公路网并与邻国相接。据1997年不完全统计，80个国家和地区拥有高速公路通车里程已达20多万公里。2012年底
6、，我国公路通车总里程达410万公里。其中，高速公路达9.6万公里。中国高速公路网已完成规划。规划后的高速公路网，将形成由中心城市向外放射以及横贯东西、纵贯南北的大通道，并且实现“东部加密、中部成网、西部连通”的新局面。长江三角洲高速公路网规划图13/874高速公路与快速路时代城市快速路、干道网也开始大规模建设。各大城市、特大城市纷纷开始规划环路、建设环路，北京、上海、天津、广州、沈阳、南京、哈尔滨都规划建设了环路。4高速公路与快速路时代另一方面，汽车作为主要的交通工具，发展异常迅速。据1997年的不完全统计，全世界已有汽车近7亿辆。截至2006年底，我国私人拥有的各类汽车首次超过4985万辆。
7、2006年私人轿车1149万辆。2012年底，我国机动车保有量已达2.4亿辆，机动车驾驶人达2.6亿人。私人汽车保有量9309万辆，私人轿车保有量5989万辆。汽车时代真正来临了！随之而来的交通拥挤、环境污染、交通事故等交通问题层出不穷，迫切需要交通工程有新的发展。4高速公路与快速路时代特大交通事故4高速公路与快速路时代4高速公路与快速路时代 5智能交通时代智能交通时代是社会经济发展与科技进步的必然产物。20世纪末，汽车增加很快而道路设施不足，各国交通拥堵、事故频发、环境污染、能源危机；同时大量修筑新路就要占用大量土地，土地资源方面的矛盾也日益突出。科学技术的进步，特别是计算机与信息技术、电子
8、技术的飞速发展，为交通问题的缓解提供了新的途径。在20世纪60年代日本、欧洲就开始了智能运输系统(ITS)的研究，美国也投入了大量人力资源，研究车辆与交通的控制、传感器接收、输送等元件和各种自动控制系统组成智能运输系统，也称自动化公路运输系统(AHS)。20世纪末世界各国纷纷投入资金、人力开展智能交通的研究和开发，希望能以此解决交通拥挤。智能运输系统还处于研究试验开发阶段。智能交通时代公安交通监控中心 什么是交通工程？ 研究对象？ 研究内容？ 做什么？ 能解决什么问题？ 怎么做？1120世纪40年代美国交通工程师学会的定义 交通工程学是工程学的一个分支，它研究道路规划、几何设计、交通管理和道路
9、网、终点站、毗连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、经济和方便。2澳大利亚著名的交通工程学教授布伦敦的定义 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。31983年世界交通工程师协会会员指南提出的定义 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、终点站毗连用地与其他运输方式的关系。三、 交通工程学的定义2交通工程学是研究交通运行的规律及其对道路结构、人工构造物的影响的科学。5英国学者的定义道路工程中研究交通用途与控制、交通规划、线形设
10、计的那一部分称为交通工程学。6日本学者的定义考虑客、货运输的安全、便利与经济，综合探讨公路、城市道路及相邻连接地带的整体用地规划、几何线形设计和营运管理等问题，属于工程上的分支学科。7 我国交通工程手册给出定义*三、 交通工程学的定义4前苏联学者的定义研究道路交通中人、车、路、环境之间的关系，探讨道路交通的规律，建立交通规划、设计、控制和管理的理论方法，以及有关设施、装备、法律和法规等，使道路交通更加安全、高效、快捷、舒适的一门技术科学。3本质内容目的目标四、交通工程学的产生和发展1交通工程学的产生 1930年美国率先成立交通工程师学会，并提出交通工程学，标志了交通工程学作为学科的诞生。2基础
11、理论形成阶段（20世纪30年代40年代末） 建立交通工程学的基本理论，开展交通调查，研究交通现象的一般规律。进行道路布局规划、考虑交通管理方案。3交通规划理论形成阶段（20世纪50年代70年代初） 20世纪50年代以后，各国汽车拥有量增加，打破了以铁路为中心的局面，形成了“汽车化”运输的新格局。为适应汽车化带来的大量交通需求，发达国家开展了大规模交通基础设施建设。城市道路网建设和高速公路网络建设需要交通规划的理论与方法、区域公路网规划理论和技术。这一时期形成了“四阶段”交通规划模式一直沿用至今。44交通管理技术形成阶段（20世纪70年代90年代初）汽车化的后果是交通需求的无限膨胀，50、60年
12、代的交通基础设施并不能完全满足进一步增加的交通需求，交通拥挤不堪、交通事故频发；能源危机，石油价格急剧上涨；汽车尾气、噪声等环境污染加剧威胁着人们的健康 。20世纪70年代开始将解决交通问题的措施从大规模交通基础设施建设转移到现代化交通管理上来，以期提高交通系统的运输效率，对交通进行综合治理，提出交通系统管理（TSM，Transportation System Management）和交通需求管理（TDM，Transportation Demand Management）概念，实施TRANSYT、SCOOT、SCATS等交通信号区域控制系统。通过节源、改善交通环境、充分利用现有道路的空间、控制
13、车辆和车辆出行、协调各种交通方式，力求达到整体效率最高。四、交通工程学的产生和发展55智能化交通系统研究阶段（20世纪90年代中期开始） 尽管进行了大规模的交通基础设施建设、尽管进行了科学的交通管理和控制，但是交通需求的继续增长，已有的问题不但没有得到有效控制相反却有加剧的趋势，同时能源环境及社会可持续发展的要求不断增加，社会对安全、高效、低污染、科学地利用交通提出了更高的要求。 现代科技的发展为更加科学的解决交通问题提供了途径，由于现代交通工程、信息工程、通信工程、电子工程、控制工程、计算机技术等的发展，智能交通系统（ITS，Intelligent Transportation System
14、）应运而生。 1) Advanced Vehicle Control System，AVCS。 2) Advanced Traffic Managent System，ATMS。 3) Advanced Driver Information System，ADIS。四、交通工程学的产生和发展6系统能交通安全智辆航费系能物理系智能交通ITS中心监控智能交通管理系统车车收导统系交通诱导系统统自动公路系统智流管统智能公交管理系统信息服务智能交通违章管理交通管理GPS不停智能式不停车收费区域性不停车收费单一收费站不停车收费智能交通监控实时电子地图车辆导航管理停车场诱导路侧通讯电视广播与因特网可变标志（
15、路径、气候、施工）车外信息检测与处理车辆控制（自动驾驶系统）危险警告运行环境信息自动刹车货车与货源实时信息智能运价管理物流计算机调度公交智能调度公交信息服务及智能票制交叉路口公交优先信息控制7交通事故拥堵突发事件动态交通流量交通违章公安局120急救中心119消防指挥中心交通广播电台前方交通拥堵请绕行道路交通诱导板高速大队智能交通指挥中心公交总公司总调度.工程抢险 8第二节 交通工程学的作用、特点及内容9一、交通工程学的作用生产的发展、经济的繁荣以及社会活动的各个方面均有赖于发达的交通。随着人类社会的进步，科学技术的发展，交通的功能与作用越来越大交通工程学。 交通运输是沟通地区之间、企业之间、国
16、际间经济活动的纽带和桥梁。（良好的交通条件与高效的运输系统，能促进社会的发展、经济的繁荣。城市各项功能的发挥与经济发展，也有赖于交通的现代化。交通是国民经济与各项生活、生产活动的主要环节之一，在国民经济发展中，起着重要的先行官的作用。） 交通运输能够扩大商品市场与原材料的来源，降低生产成本与运输费用，促进工业、企业的发展与区域土地的开发，提高土地价格与城市的活力； 交通的发展还可实现运输的专业化、便捷化、批量化与运费低廉化，从而有可能在更大的范围内合理配置生产要素，同时也可促进全国或地区范围内人口的合理流动。10二、交通工程学的特点 系统性大系统、子系统； 综合性工程(Engineering)
17、 、执法（Enforcement)、教育(Education)、环境(Environment) 、能源(Energy)-“五E”学科； 交叉性汽车、道路、交通、信息、通信、控制、计算机多学科交叉； 社会性社会的各个方面（全社会的企事业单位及公民） 超前性使用期限（交通系统规划建设必须考虑几十年后的交通需求及社会经济状况预测） 动态性动态随机系统（交通状况的实时动态特点、交通系统规划建设的动态特点）。11三、研究内容（范围） 交通特性（人、车、路、交通流）； 交通调查（Q、K、V、OD、时空分布、停车、环境）； 交通流理论（概率论、流体力学理论、排队论、跟驰理论和交通动力学方法） ； 城市公共交
18、通系统（公共交通方式、公交车辆、公交线路规划理论） ； 交通规划理论与方法； 交通管理与控制理论与方法； 交通环境保护； 通行能力； 交通安全； 停车规划、管理； 自行车交通（特性、通行能力、管理）； 道路交通立法、条例； 新交通体系及各种交通设施。12第三节 我国交通工程学的产生和发展13一、我国交通工程的发展1、古代道路交通工程2、近、现代交通工程3、改革开放以后公路城市道路地铁、轻轨智能交通14二、我国交通工程学科的发展 开始交通工程讲学与求学（1978年） 交通工程学会建立（1980年） 交通数据调查（1982年） 交通法规的制定 交通规划编制工作开始（1993年） 引进与研制控制与控
19、制信号机 交通调查、交通规划、公路网规划、道路线型设计理论、城市交通控制系统、高速公路监控、交通管理、交通影响分析、通行能力15交通造成的污染已占城市总污染的80。三、交通工程领域存在的问题世界各国都存在不同的交通问题：1安全问题 自从1885年第一辆汽车问世以来，全球约有超过4亿的人死于交通事故，20世纪80年代以来，全世界每年大约有50万人死于交通事故，中国每年则超过10万人死于交通事故。2能源问题 交通运输业的能量消耗已成为世界能源消耗的重要组成部分。3土地问题 在经济发达国家，交通运输的用地已经占到了总开发用地的30，大量用地用于建设道路，城市用地严重不足。4环境问题 交通带来的环境污
20、染主要是噪声污染和大气污染。据统计，都直接影响人类的生存与社会的发展，必须予以重视！16我国的交通问题我国的交通问题比较严重，主要表现在：1、城市路网不完善，道路功能结构不合理；2、城市道路基础设施投资力量比较弱，道路建设与车辆增长速度不相适应；3、对交通管理控制重视不够，管控不力；4、交通拥挤已经成为制约城市经济发展的瓶颈问题，缓解城市交通拥挤、改善交通环境已刻不容缓。5、交通安全；176、交通流构成复杂，混合交通严重，各种车辆在道路上混行，相互干扰严重；7、汽车污染严重；8、公共交通发展缓慢；9、任意占用道路的现象十分严重；10、交叉口交通混乱，通行能力低下；11、城市总体规划中土地利用规划和交通规划不相协调。18四、我国交通工程学科的研究任务城市交通规划理论与方法区域综合交通规划理论与方法适合我国特点的交通控制理论与方法研究交通流基础理论研究交通综合治理方面的理论、方法与措施城市轨道交通系统方面的研究可持续发展的城市交通运输系统研究智能交通系统基础理论研究19课程的主要内容及课程安排 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章绪论(2学时)交通特性分析(6学时)交通调查分析(5学时)交通流理论(7学时)道路通行能力(4学时)道路交通规划(4学时)交通管理与控制(4学时)20
