城市道路人性化交通设计方法研究--优秀毕业论文.pdf

工学硕士学位论文 城市道路人性化交通设计方法研究 research on the methods of humanistic traffic design of urban road 杜仁兵 哈尔滨工业大学 2008 年 6 月 国内图书分类号 u491 国际图书分类号 580 工学硕士学位论文 城市道路人性化交通设计方法研究 硕 士 研 究 生 杜仁兵 导师 裴玉龙 教授 申请学位 工学硕士 学 科 专 业 交通运输规划与管理 所在单位 交通科学与工程学院 答辩日期 2008 年 6 月 授 予 学 位 单 位 哈尔滨工业大学 classified index u491 u d c 580 dissertation for the master s degree in engineering research on the methods of humanistic traffic design of urban road candidate du renbing supervisor prof pei yulong academic degree applied for master of engineering specialty transportation planning and management affiliation school of transportation science next divide urban road into intersections and road sections to elaborate the humanistic traffic design methods of intersections are elaborated from the comfort of geometry alignment the traffic facilities and traffic organize and the humanistic traffic design methods of road sections are elaborated from traffic facilities and traffic organize last propose the evaluation indicators system based on the needs of trffic participants comput the weight of evaluation indicators with the method of analytical hierarchy process and establish the evaluation model with the method of fuzzy evaluation and give examples in the end the results of examples analysis show that the methods of humanistic traffic design of urban road can meet trfffic transplants needs in traffic journey more better than conventional traffic design from the above study some achievements were got at the methods of humanistic trffic design of intersections and roan sections the concept of humanistic traffic design was introduced based on that the idea of humanistic ii 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 design was introduced into trffic design proposed the approach length s computing methods of turning traffic under considering of the queue length of turning traffic and straight traffic presented the methods to compute stop line according to the characteristics of vehicles and pedestrians crossing intersections proposed the methods to compute areas of refuge islands by pedestrian delay to increase the using efficiency of refuge islands proposed the equations to compute the reasonable distance of pedestrian crossing facilities by the pedestrian delay and vehicle delay keywords urban road humanistic design traffic design fuzzy evaluation iii 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 目 录 摘 要 i abstract ii 第 1 章 绪论 1 1 1 课题来源 1 1 2 研究目的 1 1 3 研究意义 1 1 4 国内外文献综述 2 1 4 1 国外研究现状 2 1 4 2 国内研究现状 5 1 4 3 国内外研究评述 7 1 5 主要研究内容 7 1 6 技术路线 8 第 2 章 人性化交通设计的内涵和目标 10 2 1 人性化交通设计的内涵 10 2 1 1 人性化设计 10 2 1 2 交通设计 11 2 1 3 人性化交通设计 12 2 2 人性化交通设计的目标 13 2 3 人性化交通设计的流程 16 2 4 本章小结 17 第 3 章 交叉口的人性化交通设计方法 18 3 1 交叉口几何线形行车舒适性 18 3 1 1 基于横向加速度的行车舒适性分析 18 3 1 2 基于竖向加速度的行车舒适性分析 19 3 2 交叉口人性化交通设施 20 3 2 1 十字交叉 20 3 2 2 环形交叉 26 3 2 3 丁字形交叉 28 3 2 4 立体交叉 29 iv 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 3 3 交叉口人性化交通组织 31 3 3 1 无信号交叉口 31 3 3 2 信号交叉口 33 3 3 3 环形交叉口 34 3 4 本章小结 35 第 4 章 路段的人性化交通设计方法 36 4 1 路段人性化交通设计的内容 36 4 2 路段交通设施 37 4 2 1 车行设施 37 4 2 2 人行设施 39 4 2 3 无障碍通行设施 41 4 2 4 安全设施 42 4 3 路段行人交通组织 43 4 3 1 无信号行人过街交通组织 43 4 3 2 信号行人过街交通组织 45 4 4 本章小结 48 第 5 章 城市道路人性化交通设计评价方法 49 5 1 评价指标 49 5 1 1 定性指标 50 5 1 2 定量指标 50 5 2 确定指标权重 54 5 3 模糊综合评价模型建立 56 5 3 1 模糊评价的步骤 57 5 3 2 评价指标的量化 57 5 3 3 模糊综合评价 59 5 4 本章小结 59 第 6 章 案例分析 60 6 1 案例选取及数据收集 60 6 1 1 环形交叉口 60 6 1 2 道路路段 61 6 2 现状问题分析 62 6 3 改进方案及评价 63 6 3 1 改进方案 63 v 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 6 3 2 方案评价 67 6 4 本章小结 69 结 论 70 参考文献 72 攻读学位期间发表的学术论文 77 攻读学位期间参加的科研项目 78 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 79 致 谢 80 vi 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第1章 绪论 1 1 课题来源 十一五 国家科技支撑计划重点项目 城市综合交通系统功能提升与设 施建设关键技术研究 编号 2006baj18b01 1 2 研究目的 随着经济的发展和社会的进步 人们对交通的需求越来越大 虽然城市道 路的密度和各种配套设施有了很大程度的提高 但是交通负荷还在持续增加 交通需求逐年快速增长 已经大大超过了交通供给量 在城市己有道路交通系 统中 随着城市交通流量的增大 城市道路由于交通组成的复杂性和多向性 而接近饱和状态 根据木桶理论 城市道路已经成为制约整个交通系统充分发 挥功能效率的重要因素之一 1 城市道路在交通系统中起着承载交通流的重任 在交通系统中发挥着十分 重要的作用 其交通设计水平的高低将直接影响到整个城市交通效益发挥 2 城市道路人性化交通设计将人性化设计的思想纳入到城市道路交通设计中来 以人为中心和尺度 满足人的生理和心理需要 物质和精神需要 在城市道路 交通设计中运用人性化设计的思想 将会最大限度的限制交通参与者在不属于 自己的通行权的时段内强行通过 降低道路中车行交通和人行交通之间的冲 突 保障交通参与者的人身安全 促进人 车 路的和谐共存 1 3 研究意义 城市道路在交通系统中起着承载交通流的重任 城市道路的畅通与否决定 着整个交通系统通行质量的好坏 随着人们生活水平的提高 对通行质量也提 出进一步的要求 对城市道路进行符合人性化的设计 以人的需求为原则 探 讨城市道路交叉口人性化交通设计方法和城市路段人性化交通设计方法 对解 1 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 决城市道路中交通冲突 交通延误和潜在安全隐患 具有重要的现实意义 首先 满足交通参与者的功能需求 城市道路人性化交通设计方法从人的 角度考虑道路的的交通设施 安全设施以及交通管理方法 能够有效缓解交通 冲突 交通延误 进而提高交通参与者的通行效率 充分考虑特殊交通参与者 的特殊需求 从交叉口和路段的交通设施 交通管理方面依据特殊人群的需要 合理地进行交通设计 其次 满足交通参与者的安全需求 城市道路人性化的交通设计充分考虑 交通参与者的人身安全 从行人设施 行车设施 标志标线的设计层面和交通 管理层面考虑交通参与者的安全需求 第三 满足交通参与者的便捷性需求 在目前时间就是金钱的社会 便捷 性成为交通参与者追求的目标之一 满足交通参与者的便捷性需求就是尽可能 的减少交通延误 让交通参与者快速顺利通过 第四 满足交通参与者舒适性需求 人性化交通设计从人的交通需求出 发 为交通参与者公平合理分配通行权 从交通参与者的交通特性和忍耐心理 极限出发 降低延误 保证交通参与者舒适地通过 1 4 国内外文献综述 交通设计的基本概念形成于 20 世纪 80 年代 是近年来逐步被高度重视的 改善城市交通的方法和技术 与此同时 人性化设计的思想在各个设计领域也 备受重视 对城市道路进行人性化的交通设计 将会有效降低城市道路中的交 通冲突 减少交通延误 保障交通安全 下面介绍国内外在城市道路中人性化 交通设计方面的研究现状 1 4 1 国外研究现状 人性化设计的思想首先在国外产生和发展起来 研究比较成熟 在城市道 路交通设计方面 国外在交叉口和路段几何线形设计技术 交通组织设计方面 研究比较深入 1 人性化设计 在人性化设计方面 人本主义心理学的奠基人 科学人本主义的代表者马 2 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 斯洛 3 把人的各种需求按其重要性和发生的先后次序分为五类 生理需求 安 全需求 归属和爱的需求 尊重需求 自我实现需求 这五类需求组成一个需 求系统 axelson 4 认为 人性化设计有不同的层次 第一个层次与人经验有 关 例如生存 适应和娱乐技巧 第二个层次个人因素有关 例如身体 思想 和精神 第三个层次与社会因素有关 例如依赖 独立和融合的水平 这三个 层次间相互关系应当应用到人性化设计过程中 2 城市道路人性化交通设计 在城市道路人性化交通设计研究方面 easa 5 提出一种新的方法对交叉口 的视距进行计算 新方法考虑各个随机变量的瞬时贡献值 stidger 6 指出目前 的交叉口设计方法仍然加剧街道拥挤和道路的堵塞 在传统交通设计方法的基 础上 提出一种新的交叉口交通设计方法 该方法将交叉口范围内的左转交通 转移到新增加的一条辅道上 这样就能有效减少交叉口范围内的冲突点个数 有效使用交叉口资源 kindler 7 等针对现状交叉口线形设计不能有效定位潜在 危险点 设计线形设计和检查专家系统 自动识别组合线形的潜在危险点 yean 8 提出利用车辆排队间隔设计绿灯时间 进行交叉口信号配时 可以有效 改善交叉口交通状况 提高交通安全 在交通设施方面 wong 9 等讨论了信号交叉口在上游附近有停靠站时的延 误计算方法 并推导出相应计算公式 herbert 10 等研究了道路上设置的停靠站 所能提供的泊位数与有效泊位数之间的量化关系 讨论了当公交停靠站不能满 足公交车辆的停靠时出现的排队长度对道路通行能力的影响 在标志标线研究方面 美国交通标志标准 11 采用动态仿真试验 模拟不同 交通条件下交通标志设置的位置 文字大小等因素对交通标志视认性影响 研 究出符合美国道路交通特性的交通标志设置方法 rogoff 12 等收集交通标志反 光度数据 对交通标志的反光度对交通运行影响进行评定 brina 13 等分析了 影响道路标准性能的各种环境因素 现场采集了大量数据 建立了不同颜色道 路标志的逆反射系数与道路标志设立时间和道路标志设置位置参数回归关系模 型 williams 14 对墨尔本八个市的交通标志进行调查评估 调查评估包括交通 标志的位置 设置的条件 可见性 警告标志是否冗余等 abdulsattar 15 等对 车辆避让行人的交通标志作用效果进行评价 发现该标志能够减少行人和车辆 3 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 间左转冲突和右转冲突 dewar 16 通过对澳大利亚 新西兰 加拿大和美国的 交通标志专家和设计工程师对交通标志的可见性 可读性和可理解性进行调 查 得到交通标志设计和评价的标准 stringfellow 17 等对交通标线的耐久性和 反光性进行研究 在绘制交通标线的油漆中加入粉煤灰 发现加入粉煤灰的交 通标线比没加粉煤灰的交通标线具有更好的耐久性能和反光性能 retting 18 等 研究了在急转弯的路面上绘制的特殊符号对行车速度的影响 发现大约 6 的 车辆通过时会减速 在行人过街速度方面 ann 19 等对老年人在不同类型交叉口的步行速度进 行研究 在老年人过街多信号交叉口 推荐采用 1 0m s作为行人步行的设计速 度 knoblauch 20 等人对交叉口处步行速度进行了研究 采用手动秒表进行数 据采集 得到行人步行速度 给出老年人 15 位步行速度为 0 97m s 年轻人 15 位步行速度为 1 25m s mohammed 21 通过调查认为年龄 性别 路面宽 度 过街人数等因素对行人过街速度的影响较大 在一般信号交叉口 推荐取 1 11m s作为行人过街速度 老年人多的地区 推荐采用 0 97m s作为行人过街 速度 2000 年出版的hcm 22 取 1 2m s作为行人步行速度 同时又指出当老年 人比例超过 20 时 推荐采用 1 0m s作为行人的步行速度 在行人交通心理方面 yagil 23 分析了信号控制交叉口行人过街行为 过街 环境及个人状态对行人意识影响 zeeger 24 等发现老年在穿越繁忙的机动车道 和交叉口时常常手足无措 过街时不能足够注意周围的交通环境 并提出相应 的对策 hatfield 25 讨论了行人过街时使用手机对行人安全的影响 发现过街 时使用手机的行人步速缓慢 认知能力下降 rosenbloom 26 观察教堂附近交叉 口的行人过街行为 研究了宗教对行人过街行为的影响 3 城市道路人性化交通设计评价 在城市道路人性化交通设计评价研究方面 collins 27 等建立了速度设计一 致性评价模型 车辆在靠近圆曲线时车速降低 在圆曲线上行驶时速度不变 通过广泛的调查表明 当车辆靠近圆曲线时 车辆减速度为 0 85m s2 gattis 28 等对车体阻挡驾驶员的视线影响进行评价研究 在实际情况下 斜交 交叉口靠锐角一侧进口道上 对于靠右边行驶的靠近交叉口时让行车辆 车体 会阻挡该方向别的驾驶员的向右看的视线 成为潜在的安全隐患 4 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 1 4 2 国内研究现状 国内关于人性化设计的思想是从国外引入进来 探讨人性化理论的研究比 较少 交通设计是近年来逐步被高度重视的改善城市交通的方法和技术 国内 在城市道路线形设计设计 交通组织方面研究比较深入 1 人性化交通设计 在人性化设计方面 李锐军 29 从人的需要方面来论述人性化设计 他认为 人性化是一种价值取向 它包含为人类生存和发展做长远计划的深意 是为人 们创造积极的生活方式的设计 路楠 30 将交通参与者的视觉 错觉 美学特点 与相关交通法律相结合 构建了道路交通设施人性化设计的理论基础 在交通设计方面 杨晓光 31 在 城市道路交通设计指南 中给出交通设计 的概念 顾伟华 32 等提出了居住区人性化交通设计思想 在回顾了传统居住区 交通设计理念与方法基础上 提出了居住区人性化交通设计思想 为保证居住 区内人流 物流的舒适 便捷移动 将城市规划与交通工程技术相结合 使居 住区内部的道路网在发挥其交通功能的同时 能够与居民的日常生活相协调 进而营造舒适美好的居住环境 2 城市道路人性化交通设计 在城市道路人性化交通设计方面 彭志群 33 从汽车在曲线上行驶的受力情 况出发 推导出汽车在曲线上行驶时的加速度模型 给出了加速度值舒适性范 围 雷振国 34 通过对城市道路交叉口进行交通改善设计 能有效地增加交叉口 的通行能力 降低延误 刘光辉 35 等对城市主干道辅路和干道单侧设置双向辅 路时所形成的组合交叉口的交通组织 交通渠化以及交通信号设计方法进行了 探讨 应用表明利用信号联动方法解决此类组合交叉口是可行的 孙明正 36 建 立自行车交通流的相关模型 在理论分析和实践的基础上 形成机非混行平面 交叉口交通设计理论与改善方法 刘杰 37 等探讨自动化设计理论和方法 并通 过相应软件开发 验证了平面交叉口自动化设计的可实现性 梁佩恩 38 从渠 化 行人过街安全 交通控制设施等方面探讨了平面交叉口的改善设计 以提 高交叉口的通行能力 马建明 39 等提出了信号交叉口交通组织优化的设计方 法 讨论了交通组织优化的评价方法 交通仿真机制和模型框架等关键问题 5 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 王乐志 40 等对信号控制交叉口进行合理的交通设计 以提高通行能力 保证交 通安全 降低交通延误为目的 杨立东 41 从城市交通的人性化规划 人性化管 理 人性化教育及城市交通设施的人性化设计几个方面做了较为详尽的阐述 李俊 42 分析了人性化与城市交通的关系 城市交通存在的主要问题 论证了人 性化城市交通发展的原因 归纳了人性化城市交通发展的基本原理和原则 构 建了人性化城市交通发展的理论框架 在标志标线研究方面 1999 年中华人民共和国国家标准道路交通标志和标 线 43 对道路交通标志标线的类型 形状 颜色和设置的位置和条件都进行了系 统的规定 晋生玉 44 对道路交通标志和标线在公路中所起的作用进行分析 袁 修荣 45 从道路交通标志的设计和设置来分析和解决城市交通问题 张瑾 46 在综 合国内外研究成果的基础上 分析交通标志标线警示能力的主要影响因素 在行人过街研究方面 冯树民 47 等详细分析了无信号交叉口和信号交叉口 行人过街特性 给出了无信号交叉口和信号交叉口行人过街延误的计算方法 陈燕 48 等对城市干道无信号控制人行横道行人过街特性进行了分析 给出了反 映行人过街效率的具体指标 陆建 49 等通过对行人心理 道路通行能力等进行 分析 提出了平面行人过街设施合理间距的计算方法 3 城市道路人性化交通设计评价 在人性化交通设计评价方面 孙明正 2 等总结了适合我国混合交通的交叉 口交通设计评价方法 论述了交通设计 交通评价方法体系以及评价系统的总 体设计 功能设计 并通过现场采集的数据对系统的可靠性 科学性进行了论 证 分析了产生误差的原因 为城市道路平面交叉口规划 设计和交通效益分 析提供了一种有效的工具 周洪昌 50 等在交叉口交通设计中引入环境空气质量指标 以此优化交叉口 交通设计 在典型城市交叉口进口道近旁监测排放污染物浓度 统计车辆排队 长度 车流量 采用理论分析和实测方法 研究交叉口环境空气质量与交叉口 交通流量和停车延误的关系 交叉口环境空气质量指标的预测方法和交叉口交 通设计环境效益分析方法 预测交叉口改进交通设计后环境质量效益 根据实 验研究和理论分析的结论 探讨改善交叉口环境质量的交通设计方法 6 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 1 4 3 国内外研究评述 人性化设计的思想最开始从工业设计领域发展起来 后来逐渐被纳入别的 设计领域当中 交通设计的概念也是从八十年代发展起来 系统的交通设计方 法也处于正在发展的阶段当中 将人性化设计的思想纳入到交通设计中还是一 个全新的尝试 在城市道路人性化交通设计方面 对交通组织设计 几何线形设计的研究 比较深入 国外甚至实现几何线形设计和检查的自动化 但是关于城市道路系 统的交通设计研究较少 在城市道路人性化交通设计评价方面 国内外主要从交通功能方面来评价 城市道路的交通设计 很少从人性化的角度进行评价 因此将人的需求纳入到 城市道路交通设计评价中 能够有效判别城市道路交通设计在多大程度上满足 人各种交通需求 从上面分析看出 国内外在人性化设计 线形设计和交通组织方面研究比 较深入 但这些研究并没有形成系统 利用这些已有的研究成果 结合人性化 设计的思想 研究城市道路交叉口和路段人性化交通设计的系统方法 城市道 路人性化交通设计的评价方法 是本论文研究的主要内容 1 5 主要研究内容 城市道路在整个交通系统中处于十分重要的地位 城市道路畅通与否决定 着整个交通系统交通运行质量的好坏 研究交叉口和路段人性化交通设计 能 够从交通设计层面缓解城市道路交通冲突 使行人和车辆顺利 快捷 安全地 通过 本论文从人性化交通设计的内涵和目标 城市道路交叉口人性化交通设 计方法 城市道路路段的人性化交通设计方法 城市道路人性化交通设计评价 四个方面进行研究 1 人性化交通设计的内涵和目标 人性化设计是以人为中心和尺度 满足人的生理和心理需要 物质和精神 需要 人性化交通设计的目标和方法首先从人性化和交通设计的概念出发 将 人性化的思想纳入到交通设计中来 然后探讨人性化交通设计应该达到的目 7 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 标 以及达到该目标所需要的方法 2 交叉口的人性化交通设计方法 城市道路交叉口从几何线形舒适性 交通设施和交通组织三个方面来讨论 交叉口人性化交通设计方法 几何线形舒适性从车辆行驶在道路上的横向加速 度和竖向加速度两个方面来分析 交叉口交通设施分别从十字交叉口 环形交 叉口和丁字交叉口讨论交叉口的行车设施 行人设施 无障碍通行设施和安全 设施 交叉口人性化交通组织首先讨论无信号交叉口路权分配 接着分析信号 交叉口交通组织 由于目前交叉口范围内机动车信号相位设计研究较多 论文 着重讨论交叉口行人信号相位设计 最后分析环形交叉口信号控制方法 3 路段的人性化交通设计方法 城市道路路段的人性化交通设计首先讨论城市道路路段人性化交通设计的 主要内容 接着分析道路路段交通设施 从车行设施 人行设施 无障碍通行 设施和安全设施四个方面来讨论 最后分别从无信号行人交通组织和信号行人 交通组织两个方面分析路段行人交通组织 4 城市道路人性化交通设计评价方法 城市道路人性化交通设计在多大程度上满足交通参与者的需求 需要一个 良好的评价方法 依据交通参与者的交通需求 给出城市道路人性化交通设计 评价指标体系 利用层次分析法确定各个指标的权重 结合模糊评价方法建立 符合我国城市道路实际情况的人性化评价模型 评价结果可以作为交通设计师 方案比选的依据和决策者选择方案的依据 1 6 技术路线 本论文的技术路线为 首先分析人性化设计和交通设计的概念 把人性化 设计的思想纳入到城市道路的交通设计中 给出人性化交通设计的概念 接着 分别分析了交叉口和城市道路路段人性化交通设计方法 最后讨论人性化交通 设计的评价方法 依据交通参与者在通行过程中的交通需求 提出城市道路人 性化交通设计的评价指标体系 结合人性化交通设计的特点 利用模糊评价法 建立城市道路人性化交通设计的评价模型 并给出案例分析 利用论文提出的 方法给出改进方案并进行评价验证 技术路线图如图 1 1 所示 8 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 图 1 1 论文研究的技术路线 城市道路人性化交通设计方法研究 人性化交通设计的内涵和目标交通设计 人性化设计 城市道路交叉口人性化交通设计 城市道路路段人性化交通设计 线形舒 适性 城市道路人性化交通设计评价方法 评价 指标 权重 确定 评价 模型 实际案例分析 现状问题分析 人性化交通设计方案 人性化交通设计评价 人性化的城市道路 是 否 交通功 能目标 交通安 全目标 便捷性 目标 舒适性 目标 交通 设施 交通 组织 交通 设施 交通 组织 9 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第2章 人性化交通设计的内涵和目标 人性化交通设计要明确人性化交通设计要达到的目标和所需要的方法 提 出人性化交通设计的目标和行之有效的方法是本章的首要内容 首先探讨人性 化设计和交通设计设计的概念 将人性化设计和交通设计的概念有机结合 提 出人性化交通设计的概念 将人性化的思想运用到交通设计当中 然后依据交 通参与者的在通行过程中的交通需求提出人性化交通设计要达到的目标 最后 根据人性化交通设计的目标提出相应的交通设计流程 2 1 人性化交通设计的内涵 明确人性化交通设计的概念首先需要弄清楚人性化的概念 人性化设计的 概念和交通设计的概念 所以人性化交通设计的概念首先从什么是人性化出 发 将人性化的思想引入到设计中来 给出人性化设计的概念 然后结合人性 化设计的概念和交通设计的概念提出人性化交通设计的概念 2 1 1 人性化设计 人性化设计是将人性化的思想引进到设计中来 在设计中以人为中心和尺 度 要满足人的心理和生理需要 物质和文化的需要 所以人性化设计的内涵 应体现在以下方面 1 设计的实用性和安全性 设计出的物品是为人服务的 因此就要满足人们对于它在使用功能上的要 求 对人没有任何用处的东西是没有任何存在的意义的 另外在物品与人的直 接接触中 要避免物品给人带来的麻烦和伤害 确保人的人身安全是人性化设 计最为基本的要求 2 设计要体现出对人的关怀 人性化的思想最早起源于文艺复兴时期 是关于人类价值和精神表现力的 思想 广义的人本主义思想是对人性 人伦 人道 人格 人的文化 人的历 史 人的存在及其价值 均愿意全面加以尊重和关怀 人性化设计就是要处处 10 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 体现以人为本的思想 能够让人感受到设计对人无微不至的关怀 尤其是在细 节方面的处理上 3 与使用者情感的交流及地域文脉的凸现 要与使用者产生情感的交流 就要求设计者更多地去关注使用者 包括他 们的喜好 文化背景 生活习惯 宗教信仰 地域文脉的凸现 也是与使用者 建立情感交流最为有效的途径 通过独特地域景观的构建 可以让使用者不由 的产生一种归属感和亲切感 4 对弱势群体的关注 老人 儿童 孕妇以及天生或后天有残疾的人群 这些弱势群体都是人类 社会的一员 他们有着和正常人平等的生存权利 虽然在日常生活上有诸多不 便 但是不能因为这些不便而剥夺了他们和正常人一样享受生活的权利 设计 师在设计中应该给予这一群体特别的关注 因为正常人可以正常使用的东西 对于他们来说就有可能成为一种障碍 所以就要通过合理的设计来弥补他们生 理 心理方面的缺陷 如无障碍设计就是设计师对于残疾人日常生活中不便所 进行的一项专项设计 5 设计的可持续发展 一个好的设计作品 不论是不是可以再生 至少应该不影响人类的再生 设计的可持续发展要求设计师设计出作品不仅要满足当代人需要 而且要考虑 到子孙后代继续发展需要 不能以自私的手段来满足目前的需要而不去考虑后 果 要大力提倡环保 节能的绿色设计 设计应该为人类赖以生存的自然负 责 这也是为人类自身更加长远的未来负责 51 2 1 2 交通设计 交通设计是近年来逐步被高度重视的改善城市交通的方法和技术 其基本 含义是 基于规划的理念和成果 运用交通工程学的基本理论和原理 以交通 安全 通畅 效率 便利及其与环境协调为目的 以交通系统资源为约束条 件 对现有和未来建设的交通系统及其设施进行优化设计 寻求最佳改善交通 的方案 最佳地确定交通系统时间和空间要素 交通设计贯穿于交通规划和交通管理之中 用以指导交通设施的土木工程 11 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 设计与交通管理 具有中微观的性质 2 伴随着我国交通事业的发展 城市交 通基础设计的建设工作越来越受到重视 交通规划工作也在许多城市展开 在 交通规划与交通设施建设中 交通规划用以指导交通设施的建设 然而长期以 来 交通设施的建设更多关注的是土木层面的问题 而对设施功能的如何发挥 和更好的使用则重视不足 导致设施建成后不能发挥其应有的功能 甚至引发 一系列交通问题 因此 交通设计是衔接交通规划与交通设施建设的一个重要 环节 良好的交通设计方法是在交通规划的指导下 能够使交通设施以最小的 费用取得最大效益 2 1 3 人性化交通设计 根据人性化设计的概念和交通设计的概念 提出人性化交通设计的概念 人性化交通设计是将人性化的思想纳入到交通设计中来 在交通设计中 以人 为中心和尺度 满足人的交通需求 以交通规划的理念和成果为指导 运用交 通工程学的基本理论和原理 以安全性 便捷性和舒适性为目标 以交通系统 资源为约束条件 对现有和未来建设的交通系统及交通设施进行优化设计 从人性化交通设计概念可以看出 人性化交通设计要满足以下四点要求 第一 人性化交通设计以人为中心和尺度 满足交通参与者的交通需求 交通设计只有满足人性化的要求 才能称之为人性化交通设计 城市交通是为 了实现人的转移而不是车的转移 归根到底是为人服务的 目前城市交通发展 重车轻人 城市交通设施建设是车性的交通系统而非人性的交通系统 第二 人性化交通设计以交通规划理念和成果为指导 运用交通工程基本 理论和原理 作为交通规划与道路设施建设中间环节 交通设计必须使交通规 划理念和成果得以实现 这样才能使交通规划与道路设施建设之间不至脱节 第三 人性化交通设计以交通功能 安全性 便捷性和舒适性为目标 交 通设计指导下的道理设施建设 归根结底是为道理使用者服务 交通参与者在 使用交通设施时 首先考虑就是道路基础设施的安全性 当安全性满足之后 便捷和舒适也是交通参与者追求的 第四 人性化交通设计以交通系统资源为约束条件 交通系统资源包括时 间资源 空间资源和投资条件 在现有的交通系统资源的约束下进行交通设 12 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 计 可以保证交通设计的有效性和可行性 所以满足交通系统资源的约束是人 性化交通设计必须遵从的条件 人性化交通设计所要满足的四点要求构成一个 有机的整体 它们的关系如图 2 1 所示 人性化交通设计 以人为中心和尺度 交通系统资源 交通规划理念和成果 交通工程理论和原理 交通功能 安全性 舒适性 便捷性 约束条件 指导思想 使用方法 达到的目标 图 2 1 人性化交通设计 人性化交通设计与传统交通设计最本质的区别是 人性化交通设计是以人 为设计中心和尺度 充分考虑交通参与者在通行过程中的交通需求 包括交通 功能需求 安全需求 便捷性需求和舒适性需求 而传统的交通设计主要考虑 车辆在通行过程中的交通功能需求和交通安全需求 行人交通却没有受到同等 程度的重视 人性化交通设计将所有交通参与者放在同等地位 使交通参与者 在通行过程中感受到安全 顺畅和舒适 2 2 人性化交通设计的目标 人性化交通设计以人为中心和尺度 依据人的交通需求 对交通系统及其 设施进行优化设计 既然人是交通设计的主角 那么要创造安全 快速和高效 的交通空间首先要考虑人 马斯洛认为人的层次需求是逐级递增的 当低层次需求满足之后 人类又 会追求更高层次的需求 马斯洛关于人的需求渐近曲线 52 如图 2 2 所示 参照马斯洛的需求层次论 将人性化交通设计中交通参与者的交通需求归 结为交通功能需求 交通安全需求 便捷性需求和舒适性需求 人性化交通设 计的目标要满足交通参与者的交通需求 将人性化交通设计的目标按需求等级 13 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 依次归结为 交通功能目标 交通安全目标 便捷性目标和舒适性目标 需求相对出现的高峰 生理需求 安全需求 归属和爱的需求尊重需求自我实现需求 心理的发展过程 图 2 2 人的需求渐近曲线 人性化交通设计的目标既要满足交通参与者的交通需求 还要让交通参与 者在通行过程中感受到安全 便捷和舒适 人性化的交通设计需要依次满足交 通参与者的不同层次的交通需求 当一些问题在满足上述需求层次发生矛盾 时 原则上应按照从低到高的顺序依次满足 才能做到真正的人性化 人性化 交通设计的各个目标之间关系如图 2 3 所示 舒适性目标 由 低 到 高 便捷性目标 交通安全目标 交通功能目标 图 2 3 人性化交通设计的目标 1 交通功能目标 满足既定的交通功能是人性化交通设计的首要目标 一个交通设计如果不 能满足既定的交通功能 交通参与者就不会去使用该交通设施 该交通设施的 存在就是多余 指导交通设施建设的交通设计就不能称之为人性化交通设计 在人性化交通设计所以的原则当中 功能需求最为基础 也最为重要 交通设 14 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 计只有满足了既定的交通功能 交通参与者才会追求更高层次的需求 交通设 施满足既定的交通功能目标 不仅要满足正常交通参与者的交通功能需求 还 要满足特殊交通参与者的特殊交通需求 例如残疾人 老人和儿童等 交通参 与者中的特殊群体有不同于一般交通参与者的特殊需求 满足这部分交通参与 者的特殊需求 体现交通设计中以人为本的核心理念 目前设计领域中广泛流 行的无障碍设计 就是考虑到行动不便的特殊交通参与者而设置的 2 交通安全目标 交通设计满足了既定的交通功能之后 交通参与者在通行过程中就会追求 交通安全 人身安全是交通参与者考虑的首要因素 安全是人们能生存下去的 基本条件 交通参与者在通行过程中 安全性需要已经上升到了不可替代的地 位 在街道中的任何时刻 任何地点 人们都需要一个能受到保护的空间 交 通参与者穿越拥挤街道时必须要左顾右盼地顾及穿梭而过的车辆 正是危险和 不安定的感觉在特定情况下起着决定性的作用 所以在人性化交通设计中将安 全需求原则提到重要位置 充分考虑交通参与者对于安全的心理感受 3 便捷性目标 人性化交通设计中便捷性需求原则是指交通参与者顺利通过道路基础设施 到达目的地 便捷性需求原则不仅是指道路设计用者快速顺利地通过 还包括 交通参与者能够轻松地选择路径 在交通设计中应充分考虑这一原则 尤其是 在路网节点交通设计中 交通参与者常常会遇到选择道路的问题 寻路是非常 复杂的活动 包括计划 决策 信息加工 所有的这些都依赖于理解空间和心 理控制的能力 这种能力即为空间认知能力 便利是我们在实际的操作中常常 考虑的要素 尤其在注重效率的今天 我们通常希望以最省力 最省能源 最 省时间 最省花费的方式来达到自己的需要 于是 经常可以看到行人不走人 行横道 而是强行横穿道路通过路网节点 所以在城市人性化交通设计当中 充分考虑交通参与者便捷性需求 4 舒适性目标 当城市交通设计满足交通参与者功能需求 安全需求和便捷性需求后 舒 适性就成为交通参与者追求的目标 城市交通要确保行车舒适 交通参与者对 交通的整体感受应是积极向上令人愉悦的 这样才会感到作为交通参与者的快 15 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 乐 工作效率才会最佳 生活质量也随之提高 人性化交通设计中舒适性目标 是指交通参与者在通行过程中身心愉悦 享受整个通行过程 在人性化交通设 计中 不仅要考虑交通设施的功能需求 安全需求和特殊需求 还要让交通参 与者在通行过程中感受到便捷和舒适 舒适性需求是除了功能需求 安全需 求 特殊需求和便捷性需求以外更高层次的需求 使人们摆脱交通负面影响的 困扰 使道路使用者在通行过程中身心愉悦 2 3 人性化交通设计的流程 人性化交通设计的目标是满足交通参与者的交通需求 坚持以人为本的核 心理念 在人性化交通设计当中 应当首先分析交通参与者的交通功能需求 安全需求 便捷性需求和舒适性需求 当交通参与者高级需求与低级需求出现 矛盾时 应首先满足低级需求 人性化交通设计 设计对象范围界定 设计对象功能需求分析 人性化交通设计初步方案 人性化交通设计评价模型 人性化交通设计最终方案 功能需求 人性化交通设计 评价指标 人性化交通设计 评价方法 人性化交通设计 评价原则 安全需求 便捷性需求 y n 舒适性需求 图 2 4 人性化交通设计的流程 16 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 人性化交通设计流程是首先明确交通设计的对象 界定设计范围 然后从 交通参与者交通需求出发 讨论设计对象应满足的既定功能 进而依据设计对 象应满足的功能制定交通设计的初步方案 最后对设计方案进行评价 如果初 步设计方案不满足交通参与者的交通需求 则需要对方案重新设计 直至得出 最终方案 人性化交通设计流程如图 2 4 所示 2 4 本章小结 人性化交通设计的目标和方法首先从人性化设计和交通设计的概念出发 概括出人性化交通设计的概念 并将其拆分为四点 认为构成人性化交通设计 的四个要点构成一个有机的整体 并给出关系图 并分析了人性化交通设计与 传统交通设计之间的区别 从交通参与者的交通需求出发 参照马斯洛的需求 层次论 将人性化交通设计从低到高的应满足的目标依次归纳为交通功能目 标 交通安全目标 便捷性目标和舒适性目标 当在解决实际问题各个目标存 在矛盾时 应从低到高依次满足 才能做到真正的人性化交通设计 最后依据 人性化交通设计的内涵和目标给出人性化交通设计的流程 17 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第3章 交叉口的人性化交通设计方法 城市道路交叉口的人性化交通设计方法首先从车辆的横向加速度和竖向加 速度两个方面讨论交叉口几何线形的行车舒适性 车辆通过交叉口时的横向加 速度值和竖向加速度值在一定范围内 才能舒适顺畅地通过 接着讨论平面交 叉口基础设施的人性化交通设计方法 分别讨论十字交叉 环形交叉 丁字形 交叉和立体交叉的行人设施 行车设施 无障碍通行设施和安全设施 最后分 别讨论无信号交叉口 信号交叉口和环形交叉口的人性化交通组织方法 3 1 交叉口几何线形行车舒适性 交叉口具有良好的平面几何线形 不仅能使车辆顺利通过平面交叉口 还 能节省燃料 减少车辆轮胎损耗 提高乘客和驾驶员舒适感 交叉口几何线形 行车舒适性从车辆在交叉口内行驶时产生的横向加速度和竖向加速度两个方面 来论述交叉口几何线形的行车舒适性 3 1 1 基于横向加速度的行车舒适性分析 横向加速度是由于平面曲线存在而产生的 横向加速度超过一定范围会使 乘客和驾驶员感到不舒适 依据徐家钰 道路工程 中横向力系数与行车舒适 性的关系 53 换算得到横向加速度值与行车舒适性之间的关系如表 3 1 所示 表 3 1 横向加速度值与行车舒适状况的关系 横向加速度 m h a 2 s 舒适状况 h a 0 98 感觉不到有曲线存在 很平稳 0 98 1 47 h a 感到有曲线存在 尚平稳 1 47 1 96 h a 已感到有曲线存在 略感到不稳 1 96 3 92 h a 感到有曲线存在 已感到不稳定 h a 3 92 非常不稳定 站立不住而由倾倒危险 汽车在平面曲线上行驶时横向加速度由下式确定 18 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 2 2 3 6 1 h h h v rgi a ri 3 1 式中 ah 横向加速度 m2 s v 行车瞬时速度 km h ih 道路横坡 r 曲线半径 m g 重力加速度 取值 9 8m2 s 车辆行驶时 如果平曲线半径越小 横向加速度越大 乘客和驾驶员感 到越不舒服 交叉口人性化交通设计要求在进行平面线形设计时 要使车辆行 驶时的横向加速度值在舒适范围内 h a 3 1 2 基于竖向加速度的行车舒适性分析 竖向加速度是由于纵断面上竖曲线的存在而产生的 汽车在竖曲线上行驶 时 产生竖向离心力 这个力在凹型竖曲线上为超重 在凸型竖曲线上为失 重 当增重与减重达到一定程度时 乘客和驾驶员就有不舒适的感觉 余志生 汽车理论 中 横向加速度值与行车舒适性之间的关系 54 如表 3 3 所示 表 3 2 竖加速度值和行车舒适性的关系 竖向加速度 m h a 2 s 舒适状况 h a 0 315 一般值 感觉不到竖曲线的存在 舒适 0 315 0 63 h a 能感觉到竖曲线的存在 可忍受 0 631 时应设置行人 过街横道 当延误比 r 1 时不应设置行人过街横道 当延误比 r 1 时可设可 不设行人过街横道 该判定准则对于 y 形交叉口也成立 3 2 4 立体交叉 立体交叉作为城市路网节点的一种形式 是将相互冲突的车流从空间上分 离开来 在城市道路网中发挥巨大的作用 立体交叉交通设施人性化设计主要 从行车设施和行人设施两个方面进行讨论 3 2 4 1 车行设施 立体交叉车行设施设计的好坏直接决定车辆是否能够安全 快捷 舒适地通过 立体交叉行车设施可从车道宽度 立交匝道端部线形和变 速车道长度三个个方面进行讨论 1 立交车道宽度 立体交叉将相互交叉冲突的车流从空间上分离开来 使交叉冲突的车流互 不干扰 所以立交的设计车速一般较高 立交车道宽度考虑行车速度和行车舒 适性 车道宽度设计的原理与路段车道宽度设计原理一致 可参见 4 2 1 节路 段车道宽度的确定 2 立交匝道端部线形 立交匝道端部线形的设计直接影响到行车的安全性和舒适性 目前立交线 形设计普遍采用圆曲线加缓和曲线的做法 但在设计立交匝道端部时 由于圆 曲线加缓和曲线的方法在设计立交匝道端部时会因其斜率不连续 难以与缓和 曲线或圆曲线顺接 由于缓和曲线的斜率是一个渐变值 这对行车的安全性将 29 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 产生影响 极易发生车辆因出口不明显而误行的情况 匝道端部设计的理想线 形应是既能保证规定的斜率 又能使曲率连续 样条曲线具有曲率连续的良好 特性 利用样条曲线来设计平面线形 能使车辆行驶的更为顺畅 并且样条曲 线可以在中间插入控制点 能方便的设计各种平面线形 利用样