交通工程學第1章緒論第2章交通特性第3章交通調查與分析第4章交通流理論第5章道路通行能力第6章交通規劃第7章交通管理與控制第8章道路交通安全交通工程學-章目錄第9章公共交通規劃第10章停車設施規劃與設計第11章城市交通系統第12章交通系統仿真第13章智能交通系統1.1交通工程學的定義1.2交通工程學科的內容與特點1.3交通工程學科的產生與發展1.4我國交通工程學的發展第1章緒論教學提示

1.1交通工程學的定義交通工程學是交通工程學科研究與發展的基本理論，是從道路工程學科中派生出來的一門新興學科，對其進行確定的界定是非常困難的。由于世界各國學者認識問題的角度、觀點和研究方法不同，對交通工程學（TrafficEngineering）的定義也有多種提法，目前尚無世界公認的統一定義。20世紀40年代，美國交通工程師協會(AmericanInstituteofTrafficEngineering)指出：交通工程學(亦稱道路交通工程)是道路工程的一個分支，它涉及到道路的規劃、幾何設計、交通管理和道路網、終點站、毗鄰地帶以及道路交通與其他運輸方式的關系，以便使交通運輸安全、有效、方便。澳大利亞著名交通工程學家W.R.Blunden的定義為：交通工程學是關于交通和旅行的計測科學，是研究交通流和交通發生的基本規律的科學。我國的一些交通工程學者認為：交通工程學是研究交通規律及其應用的一門技術科學。盡管各國學者對交通工程學的理解和認識不完全一致，但是他們對問題的界定有三個共同點：交通工程學是從道路工程學分化出來的；它的主要研究對象是道路交通；主要解決的問題是道路交通系統規劃與管理中的科學問題?？傊煌üこ虒W是以人(駕駛員、行人和乘客)為主體、以交通流為中心、以道路為基礎，將這三方面的內容統一在交通系統中進行研究，綜合處理道路交通中人、車、路、環境四者之間的時間和空間關系的學科。它尋求的是提高道路的通行能力和運輸效率、減少交通事故、降低能源損耗、公害程度與運輸費用，從而達到安全、迅速、經濟、舒適和低公害的目的。1.2交通工程學科的內容與特點1.2.1交通工程學科的研究內容隨著科學技術的進步和人們對交通需求的增加，交通工程學科作為運輸學科的一個重要分支得到了迅速的發展，學科的領域不斷擴大，學科的內容也日趨豐富。主要包括以下幾個方面：1．交通特性分析技術主要包括交通參與者特性（駕駛員、行人）、交通工具特性（機動車、非機動車）、道路（公路、城市道路、交叉口及交通樞紐）特性以及交通流特性分析四個方面。2．交通調查交通調查目的是通過調查掌握交通流的基本特征。包括交通參數調查（流量、速度、密度、占有率、延誤）、出行信息調查（居民出行、車輛出行）、交通時間調查（交通事故）、交通環境（交通大氣污染、噪聲污染等）。3．交通流理論交通流理論包括交通流三參數相互關系，動力學特征，車輛跟馳理論，概率論、流體力學在交通流分析中的應用。4．道路的通行能力與服務水平分析主要是分析道路通行能力的大小、服務水平的劃分與確定等問題。5．交通規劃主要是道路交通系統的規劃、包括交通需求的預測、交通流分配、路網規劃方法和技術、網絡規劃的評價技術等。6．交通事故與安全包括交通事故發生的機理。事故預防、交通安全設施技術開發和研究等。7．交通管理與控制包括交通法規的制定、交通管理、交通控制、交通管制的仿真與評價。8．停車場及服務設施包括社會車輛、公共車輛、非機動車輛的停車需求調查與預測，停車場的規劃與設計，停車管理等。9．城市交通系統包括小汽車交通、公共交通、行人交通、自行車交通及各種交通方式之間的換乘系統等綜合交通系統的研究。10．交通工程的新理論、新方法、新技術主要集中在智能交通系統（ITS）方面，包括ITS產生與發展過程。系統研究的主要內容，系統的結構體系，子系統的功能以及在國內的發展狀況。1.2.2交通工程學的相關學科交通工程學研究的內容非常廣泛，幾乎涉及道路交通的各個力面。而就交通工程學這門學科來說，其基礎理論是：交通流理論、交通統計學、交通心理學、汽車動力學、交通經濟學。與交通工程密切相關的主要學科有：汽車工程、運輸工程、人類工程、道路工程、交通規劃學、環境工程、自動控制、應用數學、電子計算機等。因此，交通工程學是一門由多種學科相互滲透的新興邊緣學科。1.2.3交通工程學特點作為一門從道路工程學科中分支出來的新興學科，在其發展過程中引入了車輛技術、環境工程技術、人體工程技術等領域的知識，逐漸形成一門綜合性很強的交叉學科，并同時具備社會科學和自然科學雙重特點。1．系統性交通與整個社會經濟系統密切相關，自身又是一個由諸多相互練習、相互作用、相互制約的要素（人、車、路、環境）所組成的有機整體，是一個多目標、多約束、開放性的大系統。因此，交通工程學最重要的方法論基礎是系統工程原理，以系統工程的原理來解決交通工程發展中的問題。2．綜合性交通工程學是一門綜合性很強的科學技術，只有將工程(Engineering)、教育(Education)、法規(Enforcement)、環境(Environment)和能源(Energy)5個方面綜合起來考慮，才能保證人、車、路之間合理的時間和空間關系。3．交叉性交通工程學的任何一個研究對象，都涉及到其他相關學科知識，也因此與其他學科聯系密切，從而體現了它的學科交叉性。4．社會性交通系統是社會經濟系統的子系統，涉及到社會的各個方面，交通規劃、交通管理、交通法規都直接影響全社會的公民和社會的企業和事業單位，影響到城市發展、區域經濟發展等。5．超前性交通系統是為社會經濟發展和人民生活服務的，由于道路系統本身建設使用周期長，要滿足人們日益增長的交通需求，必須在規劃、建設時充分考慮未來的交通需求，充分體現其超前性。6．動態性交通工程的動態性體現在兩個方面，一是交通流自身是一個隨機變化的自然現象，只能通過統計規律來描述這種跟隨時間或空間動態變化的規律。二是系統規劃的超前性決定了系統具備動態變化的特征。1.3交通工程學科的產生與發展1.3.1交通工程學的產生汽車的出現，使道路交通產生了第二次飛躍，即由人力和獸力的低速交通時代進入了汽車的高速交通時代。從1885年德國人卡爾·本茨制造了第一輛三輪汽車。到1892年輿托發明廠四沖程內燃汽油汽車，便完成了汽車由實驗型向實用型的轉變，形成了現代汽車的雛形。1908年美國人亨利·福特采用標準化專業化生產方式，大大降低了汽車的成本，使汽車成為大眾普及型的交通工具。汽車運輸以其機動靈活、速度高、投資少、適應性強、可達性好等優點，得到了迅速的發展。美國是汽車運輸發展最快的國家。1920年美國已有300多萬輛汽車，300萬公里道路，而到1930年美國的汽車擁有量已達3000多萬輛，道路400多萬公里，平均每1000居民擁有180輛汽車。1.3.2交通工程學的發展概況交通工程學科自20世紀30年代誕生起，經過70年的不斷研究、應用和發展，日益得到了充實、發展和完善。其主要發展階段為：20世紀30年代，主要工作是如何通過交通管理如設置交通標志、安裝手動信號機、路面畫線等措施，來減少交通堵塞和交通事故；20世紀40年代，交通工程師們開始意識到，只靠簡單的交通管理，無法根治交通問題，如果不按交通量大小為依據修建道路，則帶有很大的盲目性，于是交通工程學增加了交通調查、交通規劃，并根據交通調查及遠景交通量的預測進行合理交通設計，研究提高路面質量與交叉口通行能力計算；目前世界各工業發達國家均集中大量人力、物力、財力，采用各種高、新技術，研究智能運輸系統(ITS)，或稱“智能車路系統”(IVHS)。目前世界各發達國家已形成北美（美國、加拿大）、歐洲（有10多個國家）和日本三大研究集團，開發項目很多，概括起來不外以下幾個方面：先進的汽車控制系統（AVCS），或稱智能汽車控制系統；先進的交通管理系統（ATMS），或自動高速公路系統；先進的駕駛員信息系統（ADIS）。1.4我國交通工程學的發展我國交通工程學的研究始于20世紀70年代初。1973年，交通部公路科學研究所設置了交通工程研究室。70年代末，交通、城建和公安交通管理部門開展了交通工程學的理論學習和交通調查工作。1978年以來，以美籍華人交通工程專家張秋先生為代表的美、日、英、加等國家的交通工程專家，先后在上海、北京、西安、南京、哈爾濱等城市講學，系統介紹西方發達國家交通規劃、交通管理、交通控制及交通安全方面的建設與管理經驗。國內也派出多個代表出國參加由英、美、日、澳、德等國舉辦的國際交通工程學術會議，這些活動推動了國內交通學科的產生。1980年，上海率先在國內成立交通工程學會，1981年，中國交通工程學會宣告成立，標志著我國的交通工程學已進入正規、全面、系統的科學研究階段。交通工程在我國目前的發展狀況，主要是以下幾個主要方面：1．建立學術和研究機構培養專業人才自中國交通工程學會成立以來，全國已有20多個省市、自治區成立了交通工程學會。交通、公安及城建部門成立了交通工程研究所、室，現在已有了一支相當規模的專門從事交通工程研究和設計的專業隊伍，獨自完成了高速公路安全、監控、通信、收費系統的設計；研制開發了我國第一個實時自適應區域交通控制系統。現在全國有十幾所高校設立了交通工程專業或開設了交通工程學課程，培養了數以百計的交通工程方向的碩士生、博士生；不斷開展學術研究和學術交流，出版了交通工程方面的期刊、專著和譯文；舉辦了多層次的培訓班和專題講座：通過這些研究活動，培養了一大批掌握交通工程系統理論的專業人才。2．開展了基礎數據的調查自1979年開始，按交通部的統一部署，各地公路部門在所有國道上和主要省道上設置了交通調查站，構成全國公路交通調查網，對分車型的交通量、車速、運量、起訖點等動態數據進行長期觀測調查，取得了大量的統計資料，基本上掌握了國家干線路網的交通負荷與運行狀況。3．城市交通規劃與公路網規劃天津、上海、廣州、北京、南京等城市均先后開展了城市交通規劃、公交線網、站點與調度優化的研究。1981年在全國公路交通普查的基礎上，規劃了國家干線公路網，共70條10多萬公里；“七五”期間，又規劃了由12條國道，2.5萬公里高速公路和汽車專用公路組成的快速、安全、高效的全國主骨架公路網。4．制定交通法規運用交通工程學與法學原理，制定了一些交通法規，例如2004年5月1日起實施的《中華人民共和國道路交通法》。5．交通管理與交通控制在城市道路和干線公路實施路面劃線或隔離措施，使車輛各行其道；實施人行橫道線，設置行人交通信號燈，并在大城市行人集中的地方修建人行過街天橋或地道。6．交通安全設施與交通檢測儀器的研制研制了多種汽車、自行車流量自動檢測記錄裝置、雷達測速儀、酒精檢測儀、駕駛員職業適應性檢測裝置等，還試制了反光標志、標線、隔離、防眩、防撞、誘導等交通安全設施。7．交通工程學基本原理在道路交通實踐中的應用1）交通流特性常作為道路交通管理控制的具體措施和警力配置的主要依據；2）大城市中心區交通系統管理技術的應用；3）城市道路平面交叉口的系統分析與綜合治理；4）公路增設汽車專用車道，或慢車道，或硬化路肩，實行分道行駛的依據；5）實施公路標準化、規范化和環境美化的GBM工程。8．計算機技術在交通工程中的應用目前我國自行開發的交通工程計算機應用軟件技術有：交通模擬軟件、交通調查數據處理分析系統、交通圖形信息處理軟件、交通工程輔助設計軟件、交通信號配時優化軟件、交通事故分析軟件、車輛及駕駛員檔案管理系統，道路情況數據庫及交通信息管理系統等。

9．新理論、新技術的研究在進行交通工程基礎理論研究的同時，我國已開始將現代新理論、新技術與交通工程理論相結合，與我國交通實際相結合，以發展和完善交通工程學。如交通的熵特性研究、系統工程方法運用于交通運輸，交通沖突技術運用于交叉口安全評價及事故分析，交通量及交通事故的灰色預測，交通工程的系統模糊分析和決策等。另外，已經著手開