交通工程学的产生和发展

1、第一章第一章 概述概述第第1 1节节 交通工程学的产生和发展交通工程学的产生和发展1.1.交通工程学交通工程学-标志标志以美国以美国19331933年成立美国交通工程师学会。年成立美国交通工程师学会。2.2.交通工程学的研究目的交通工程学的研究目的综合研究交通系统中的人、车、路、环境之间的关系，使交通安全、经济、综合研究交通系统中的人、车、路、环境之间的关系，使交通安全、经济、有效、便利和舒适。有效、便利和舒适。3.3.交通工程学的产生交通工程学的产生随社会生活水平的提高，科学技术、生产经济的发展随社会生活水平的提高，科学技术、生产经济的发展-新学科。新学科。4.4.交通工程学的发展交通工程学

2、的发展1)1)人的需求人的需求2)2)汽车的发展汽车的发展3)3)路的发展路的发展交通工程研究的结果认为产生交通事故和拥挤的主要原因。交通工程研究的结果认为产生交通事故和拥挤的主要原因。1 1）道路和汽车的数量、质量的发展比例失调。）道路和汽车的数量、质量的发展比例失调。2 2）对交通系统内的四要素人、车、路、环境缺乏系统的研究。）对交通系统内的四要素人、车、路、环境缺乏系统的研究。3 3）未及时发展新的交通系统。）未及时发展新的交通系统。第第2 2节节 交通工程学的定义和内容交通工程学的定义和内容一、交通工程学的定义一、交通工程学的定义美国交通工程学学者布伦敦教授的定义。交通工程学是关于交通

3、和美国交通工程学学者布伦敦教授的定义。交通工程学是关于交通和旅行的计测科学，是研究交通流和交通发生的法则科学。旅行的计测科学，是研究交通流和交通发生的法则科学。二、交通工程学所研究的内容二、交通工程学所研究的内容1 1）交通调查）交通调查收集交通资料，作为交通规划、道路及设施的设计、道路交通管理收集交通资料，作为交通规划、道路及设施的设计、道路交通管理的重要依据。的重要依据。2 2）交通规划）交通规划根据调查的有关资料，用计算机和数学方法进行运算或模拟，预测根据调查的有关资料，用计算机和数学方法进行运算或模拟，预测未来经济发展和的民生活水平的提高对道路交通的新要求，对道未来经济发展和的民生活水

4、平的提高对道路交通的新要求，对道路交通起先综合性的规划。路交通起先综合性的规划。3 3）交通流理论）交通流理论分析交通问题的理论基础。包括点、线、面理论。分析交通问题的理论基础。包括点、线、面理论。交通流的分析方法有三种：概率论方法、流体动力学模拟理论、跟交通流的分析方法有三种：概率论方法、流体动力学模拟理论、跟车理论。车理论。4 4、人、人机特性机特性研究现代交通条件下，人（驾驶员、行人的生理、心理）特点；汽研究现代交通条件下，人（驾驶员、行人的生理、心理）特点；汽车的动力性、操纵性、制动性、行驶稳定性；道路与汽车相互关车的动力性、操纵性、制动性、行驶稳定性；道路与汽车相互关系及环境、地形、

5、地物、气候引起的交通问题；探索四个因素之系及环境、地形、地物、气候引起的交通问题；探索四个因素之间的影响、规律。间的影响、规律。5 5、交通管理、交通管理重要主成部分重要主成部分保证交通畅通和安全的重要措施。包括技术、法制、行政、安全教保证交通畅通和安全的重要措施。包括技术、法制、行政、安全教育。育。6 6、道路线形设计、道路线形设计满足新的交通情况的需要。满足新的交通情况的需要。7 7、对交通事故与道路交通安全的研究、对交通事故与道路交通安全的研究掌握规律、弄清交通事故与人、车、路、环境之间的关系，减少交掌握规律、弄清交通事故与人、车、路、环境之间的关系，减少交通事故的措施。通事故的措施。8

6、 8、汽车交通与环境污染的防治、汽车交通与环境污染的防治车辆的振动、噪音、废气。研究污染程度、监测、采取防治措施。车辆的振动、噪音、废气。研究污染程度、监测、采取防治措施。9 9、城市公共交通的研究。、城市公共交通的研究。研究城市的交通管理及交通控制。研究城市的交通管理及交通控制。第第2节节 交通工程学的定义和内容交通工程学的定义和内容第第3 3节节 交通工程学在我国的现状与展望交通工程学在我国的现状与展望一、现状一、现状二、展望二、展望第二章第二章 交通流特性交通流特性第一节第一节 概述概述一、交通流与车流一、交通流与车流1.1.交通流交通流-狭义（行人流、车流、客流、物流）狭义（行人流、车

7、流、客流、物流）2.2.交通流的分类交通流的分类 二、交通流特性与车流基本参数二、交通流特性与车流基本参数交通流特性交通流的定量与定性的特征及随时间与交通流特性交通流的定量与定性的特征及随时间与空间的变化而变化的一般规律。空间的变化而变化的一般规律。机动车流的三项基本参数：车流量、车速、交通密度机动车流的三项基本参数：车流量、车速、交通密度本章重点介绍车流量、车速、交通密度的主要特征和变本章重点介绍车流量、车速、交通密度的主要特征和变化规律及其相互关系。化规律及其相互关系。 第二节第二节 交通流量交通流量一、交通流量（交通量）的定义和分类一、交通流量（交通量）的定义和分类1.1.定义定义-单位

8、时间内通过道路某一断面的车辆数和行人数。单位时间内通过道路某一断面的车辆数和行人数。2.2.分类分类（1 1）按交通组成）按交通组成（2 2）按流量起伏分：平均日交通量、年最大小时交通量、第）按流量起伏分：平均日交通量、年最大小时交通量、第3030小时小时交通量交通量3.3.交通量的表示方法交通量的表示方法（1 1）年平均日交通量（）年平均日交通量（AADTAADT）（2 2）小时设计交通量（小时设计交通量（DDHVDDHV）为什么为什么3030HVHV作为道路设计小时交通量是经济的作为道路设计小时交通量是经济的 ？ 小时设计交通量（小时设计交通量（DDHVDDHV）= =年平均日交通量（年平

9、均日交通量（AADTAADT）第第3030小时小时系数（系数（ K K3030 ）车流分向比例系数（车流分向比例系数（K KD D）DDHV= AADT DDHV= AADT K K3030 K KD D3030HVK=100%AADT例例2-1解：解：DDHV= AADT DDHV= AADT K K3030 K KD D=10000 0.12 0.12 0.6=720(0.6=720(辆辆/ /小时小时) )二、交通量的变化规律二、交通量的变化规律分布特性的定义分布特性的定义:交通量在不同的时间、时刻，具有不同的变化交通量在不同的时间、时刻，具有不同的变化规律。规律。1.交通量的空间分布：

10、地点、地域、地区、方向、车道交通量的空间分布：地点、地域、地区、方向、车道1）城乡分布：城市道路的交通量高于乡区公路交通。）城乡分布：城市道路的交通量高于乡区公路交通。2）方向分布：方向分布系数）方向分布：方向分布系数K KD D。3）车道分布：第）车道分布：第2道路使用率最高。道路使用率最高。2.交通量的时间分布：交通量的时间分布：1）一日内小时变化：时间系数，高峰小时交通量）一日内小时变化：时间系数，高峰小时交通量2）一周内日变化）一周内日变化3）一年内月变化）一年内月变化3 .交通量的修正交通量的修正基本车型基本车型-普通小客车普通小客车第三节第三节 速度速度一、车速的种类与名称一、车速

11、的种类与名称1.1.地点车速或点速度：车辆通过某一地点时的瞬时速地点车速或点速度：车辆通过某一地点时的瞬时速度。实际常用很短的距离和时间内求得的车速。度。实际常用很短的距离和时间内求得的车速。2.2.行驶车速：不包括停车时间行驶车速：不包括停车时间3.3.行程车速：总时间行程车速：总时间评价道路行车畅通程度与估计行车延误的重要资料。评价道路行车畅通程度与估计行车延误的重要资料。4.4.运行车速或营运车速运行车速或营运车速一定条件下（中等驾驶水平、道路水平、环境条件）一定条件下（中等驾驶水平、道路水平、环境条件）的最大车速。的最大车速。估计道路通行能力的依据。估计道路通行能力的依据。5.5.临界

12、车速临界车速交通量达到最大值时所对应的车速。交通量达到最大值时所对应的车速。6.6.设计车速：按道路条件决定的最高车速。道路线形设计车速：按道路条件决定的最高车速。道路线形几何设计标准。几何设计标准。第三节第三节 速度速度二、地点车速二、地点车速（一）车速的统计分布（一）车速的统计分布1.1.频率分布曲线频率分布曲线例例2-32-3柱状图（定间隔、数据整理、计算）柱状图（定间隔、数据整理、计算）2.2.图解法图解法-累计速度频率分布曲线累计速度频率分布曲线（1 1）中位车速（）中位车速（50%50%位车速）位车速）（2 2）第）第85%85%位车速位车速道路上车辆最高行驶速度的限制值。道路上车

13、辆最高行驶速度的限制值。（3 3）第）第15%15%位车速位车速可用于确定观测路段的最低限制车速。可用于确定观测路段的最低限制车速。（二）时间平均车速和空间平均车速（二）时间平均车速和空间平均车速时间平均车速：当车辆通过道路上某点时，测出瞬间车速，求平均值。简称时间平均车速：当车辆通过道路上某点时，测出瞬间车速，求平均值。简称平均车速。平均车速。空间平均车速（区间平均车速）：当车辆通过道路上某一区间空间平均车速（区间平均车速）：当车辆通过道路上某一区间S，测其所需时，测其所需时间提间提ti，求出平均时间所得出的平均车速。求出平均时间所得出的平均车速。理解两者之间的关系。时间平均车速大于空间平均

14、车速。理解两者之间的关系。时间平均车速大于空间平均车速。三、速度参数的影响因素三、速度参数的影响因素1.1.驾驶员情况：驾驶资历和驾驶水平、性别、年龄、婚姻状况。驾驶员情况：驾驶资历和驾驶水平、性别、年龄、婚姻状况。2.2.车辆情况：技术状况、载重车辆情况：技术状况、载重3.3.道路情况道路情况: :道路的类型、道路的平面线形、纵断面线形、车道数及车道位置、视距、侧道路的类型、道路的平面线形、纵断面线形、车道数及车道位置、视距、侧向净空、路面。向净空、路面。4.4.环境、气候、时间的变化环境、气候、时间的变化第四节第四节 交通密度交通密度一、密度的定义与车头间距一、密度的定义与车头间距1.1.

15、定义定义: :车流密度是指在一条道路上车辆的密集程度。车流密度是指在一条道路上车辆的密集程度。K K例例2-42-42 2. .车头间距：连续行驶的两车车头之间相隔的距离。车头间距：连续行驶的两车车头之间相隔的距离。车头空距（车辆间隙）：用空间距离来表示则为车头距；用时间秒车头空距（车辆间隙）：用空间距离来表示则为车头距；用时间秒来表示则为车头时距。来表示则为车头时距。车头时距有三种解释车头时距有三种解释: :应用场所不同应用场所不同HeadwayHeadway或或gap:gap:前后两车是在同一方向上行驶。前后两车是在同一方向上行驶。Lag:Lag:两个不同行驶方向的前后车辆驶过同一点的时距

16、。两个不同行驶方向的前后车辆驶过同一点的时距。GapGap：表示供来自另一行驶方向的车辆安全穿越所需的间隙时，只能表示供来自另一行驶方向的车辆安全穿越所需的间隙时，只能用用gapgap表示。表示。第四节第四节 交通密度交通密度二、占有度二、占有度交通密度只能反映出交通流的静态特征，而反映不出车辆长度与速交通密度只能反映出交通流的静态特征，而反映不出车辆长度与速度的关系。度的关系。占有度：形成交通流的每台车辆对道路的占有情况。占有度：形成交通流的每台车辆对道路的占有情况。1.1.时间占有度时间占有度Q Qt t：在时间：在时间T T内，通过道路上短区间内，通过道路上短区间L L的车辆数为的车辆数

17、为n n，各，各车在该区间通过的时间分别为车在该区间通过的时间分别为 t t1 1、 t t1 1、 t t1 1、 t tn n， Q Qt t为为时间占有度。时间占有度。2.2.空间占有度空间占有度Q Ql l在某一瞬间一定路段区间内，所有车辆的长度与道路区间的长度之在某一瞬间一定路段区间内，所有车辆的长度与道路区间的长度之比。比。第五节交通量、速度与密度三者之间的关系第五节交通量、速度与密度三者之间的关系交通量交通量q q、速度速度u u与密度与密度k k三者建立交通流模型图三者建立交通流模型图2-132-13三维面三维面特点特点：1.1.当交通密度趋近于零当交通密度趋近于零(交通量很小

18、交通量很小)时，平均速度趋于畅行时，平均速度趋于畅行交通量的平均速度交通量的平均速度uf， 而流量趋于零。而流量趋于零。2.当交通密度趋于最大值当交通密度趋于最大值,即趋近于阻塞密度即趋近于阻塞密度kj时，则速度趋近于零，时，则速度趋近于零，而流量再趋近于零。而流量再趋近于零。三维面交通流模型通常用二维面表示图三维面交通流模型通常用二维面表示图2-14 2-14 。一、速度与密度的关系一、速度与密度的关系格林息尔治提出的一条线性关系式。格林息尔治提出的一条线性关系式。km -临界密度，当临界密度，当k km ，则产生阻塞，流量降低，速度降低。则产生阻塞，流量降低，速度降低。二、交通量与密度的关系二、交通量与密度的关系交通量交通量q q与与交通密度交通密度k 的关系曲线是一条抛物线。的关系曲线是一条抛物线。二、交通量与车速的关系二、交通量与车速的关系 第五节交通量、速度与密度三者之间的关系第五节交通量、速度与密度三者之间的关系交通量交通量q、速度速度u与密度与密度k三者的综合关系：三者的综合关系： qm -交通量最大值交通量最大值 um -最大流量时的速度最大流量时的速度 uf -最大车速最大车速 km -临界密度临界密度 kj -阻塞密度阻塞密度（1）当密度趋近于零时，车辆可在不受其他车辆干扰的情况下行驶，即）当密度趋近于零时，车辆可在不受其他车辆干扰的情况下行驶，即u