交通工程概论课件
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1第一章 交通工程学概论
交通 阻塞 交通 事故
特殊交 通问题
物理瓶颈、虚拟 （秩序）瓶颈、 供需矛盾、事故 当事者控制力失 常、车辆故障、 运输管理不当 特殊需要、违章 运输 阻塞、设施规划/ 设计与建设
交通 环境
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中原工学院
交通工程概论
交通问题——世界性难题
中国
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美国华盛顿的交通阻塞状况
中原工学院
交通工程概论
早上塞，晚上塞，半夜起来一看，还是在塞
随着科技进步学科内容更新，其定义与含义 也自然会随之发展。
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交通工程学的概念
中原工学院 交通工程概论 改善交通是一门大学问
交通参与者
交通设施
交通规划、设计、管 理理论、方法和技术
交通工具
调整交通需求
提高服务能力
安全性/效率性/舒适性提高，环境明显改善
交通工程学的基本概念
运输工程
航空、轨道、水运、 道路运输
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中原工学院
交通工程概论
动态性
交通系统是个动态系统，即交通系统
状态随时而随机的变动。因此，在交通状态分析和
控制中，应以实践为中心进行动态分析。
实践性 交通工程学所面临的问题，多来自于交
通设计和交通管理的实践。交通工程理论的形成也正
是它反复实践的结果，因而交通工程学的应用和发展，
始终离不开交通管理和工程实践，始终需要进行实地、 实时的交通状态研究。
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中原工学院
交通工程概论
8、我国著名的交通工程学者给出的定义（北京工业大学任
福田教授）
交通工程学是研究交通发生、发展、分布、运行
及其规律，探讨交通调查、规划、设计、监控、营运、
管理、安全的理论、方法以及有关设施、装备、法律
交通工程概论课件
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(3) 适应我国交通特点的交通控制理论与方法研 究
①区域交通控制软件系统开发与实施的研究； ②区域交通控制系统设备与配套技术的研究；
③高等级公路情报采集与信息传输、监控技术的研究；
④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；
⑤高等级公路立交规划设计与评价理论与方法的研究。
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§1－4 我国的交通工程 现状及发展趋势
8
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
9
(1) 城市交通规划理论与方法研究
①城市交通规划中规划化的交通调查内容、方法研究； ②城市交通需求预测理论与方法规范化的研究； ③城市交通网络计算机模拟技术的研究； ④城市交通网络规划理论与方法的研究； ⑤城市交通规划方案评价技术的研究； ⑥城市公共交通系统优化理论与技术的研究； ⑦城市交通规划快速反应系统的理论与方法的研究； ⑧现代先进科学方法在城市交通规划中应用的研究。
(4) 交通流理论方面基础研究
①交通流三参数关系模型与车辆运行特性的研究；
②各类交叉口规划、设计与评价的理论及方法的研究；
③复杂交通条件下交通流模拟仿真系统的研究；
④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； ⑤道路网络总体通行能力的理论与计算方法的研究； ⑥混合交通条件下的交通流理论、运行与管理的研究。
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(5) 交通综合治理方面的理论、方法与措施
①适应现代交通要求的城市形态与规模的研究；
②减少客、货出行与运输距离的土地利用合理布局研究；
交通工程基础概论教学PPT
遵循安全、高效、舒适和可持续性等 原则，进行交通设计。
交通网络规划
根据城市发展需求和土地利用情况， 规划合理的交通网络布局。
交通管理与控制
信号灯ห้องสมุดไป่ตู้制
通过设置合理的信号灯控制系统， 实现道路的有效管理和控制。
交通监控
利用各种技术手段对道路交通进行 实时监控，以保障交通安全和秩序。
紧急救援系统
建立完善的紧急救援系统，以便在 发生交通事故或其他紧急情况时迅 速响应和处理。
04
交通工程案例分析
城市交通拥堵问题
总结词
城市交通拥堵是交通工程中常见的问题，需要采取有效的措施进行解决。
详细描述
城市交通拥堵问题通常是由于道路网络容量不足、交通流量不均衡、道路规划 不合理等原因造成的。为了解决这一问题，需要采取多种措施，包括加强交通 管理、优化道路规划、推广公共交通等。
交通安全改善措施
总结词
交通安全是交通工程中非常重要的一环，需要采取有效的措施来提高道路安全水 平。
详细描述
交通安全改善措施包括加强交通安全宣传教育、提高驾驶员素质、加强道路安全 检查等。此外，还需要加强道路交通安全设施的建设和维护，提高道路安全水平 。
智能交通系统应用
总结词
智能交通系统是未来交通工程发展的重 要方向，可以提高交通效率和安全性。
课程目标
掌握交通工程的基本概念、原理 和方法，了解交通工程学科的研
究对象和范围。
掌握交通流理论、交通规划、交 通设计、交通安全等方面的知识， 能够运用所学知识解决实际交通
问题。
培养学生的创新思维和实践能力， 提高其综合素质和职业发展能力。
02
交通工程概述
交通工程定义
交通工程学课件041
4.1 交通流特性
4.1.4 信号交叉口的交通分析
第i路车流的红、绿、黄灯时长分别记为
R ,G ,Y
i i i
a G Y
i i i
即第i组信号灯显示绿、黄灯时，第i路车流获
得通行权，其他各路失去通行权。
一组信号灯按以上方式循环作出的红、绿、
黄三种颜色的显示，称为交叉口信号控制的一
个相位。
4.1 交通流特性
c) 每车平均时间延误d
一个周期内所通过的全部车辆的平均延误时间。
D D Cq
rS D 2CS q
2
4.1 交通流特性
交叉口定时信号控制
d) 排队率
——指排过队的车辆数占总车数的比率。
N rS Cq CS q
r ——红信比， C
r gs C
g ——绿信比 C
故：S=Q(t)，即：1400=1800sint
得：t0=0.8911h
A(t)=1800(1-cost)
开始坐标(t，A(t0))，即(0.8911，668.6) 点斜式： D(t)=1400*(t-0.8911)+668.6
4.1 交通流特性
例题讲解
在t1时刻，有: A(t)=D(t)，即：
1400*(t-0.8911)+668.6=1800(1-cost)
第四章
交通流理论
交通流理论概述
■交通流理论是交通工程学的理论基础；
■它是运用物理学和数学的方法来描述交通特性
的理论，它用分析的方法阐述交通现象及其机理,
使我们能更好地理解交通现象及本质；
■研究交通流理论的意义
——把握交通流运动机理与规律，科学地分析交 通设施设计效果与运营管理系统
交通工程学课件042
kj m 2 fj
■ 若观测数据S2/M比值接近1时，用泊松分布拟合，因
为泊松分布的均值M和方差D是相等的。当S2/M比值显著
不等于1时，就不能用泊松分布拟合。
■ 若观测数据S2/M比值显著大于1时，用二项分布拟合
不合适，因为二项分布的均值M大于方差D。应采用负二
项分布拟合。
4.2 概率统计模型
4.2.1 离散型分布—例题
道路上车流间隔可以让横向车流安全穿过的间隔。 ■ 交通流的闭段
道路上车流间隔不能让横向车流安全穿过的间隔。
■ 开段和闭段决定临界时间( )。 ■ 临界时间( )
道路上车流间隔刚刚能让横向车流安全穿过的最小间 隔时间。
4.2 概率统计模型
交通流的开段与闭段
■ 大于临界时间的车头间隔为开段， 小于或等于临界 时间的车头间隔为闭段。开段和闭段是相互交替出现， 开段和闭段出现次数是相等的。
式中，
kj fj
j 1
g
fj
j 1
kj fj
j 1
N
g——观测数据的分组数
fj——计算间隔t内到达kj辆车发生的次数
kj——计算间隔t内到达kj车辆数
N——观测的总计间隔数
4.2 概率统计模型
4.2.1 离散型分布
■ 观测数据的方差
S 2 1 N N 1 i1
ki
m
2
1 N 1
g j 1
■如果在t秒时间内无车到达，那么在t小于的时间 内也必然是无车到达。于是 m 可t 看作为车流中出 现车头时距 的t 机会的平均数。因此由上式所算得 的概率，可以认为是在车流中所有至少是与选定时 间一样长的间隙累计次数的百分率：
p(h t) et
交通工程课件
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二、连续性分布
或者说： P(0)也就是车头时距h大于或等于t 的概 率。对于任意的t ，如果在t 内没有车辆到达，上 一次车和下一次车到达之间车头时距必然大于或 等于t ，即：
P(0) e t P(ht )
P(ht ) e t 式中：λ—车辆平均到达率（辆/s）
P(h≥t)—车头时距大于或等于t (s)的概率 车头时距小于t (s)的概率，可有下式求得：
P(k) 0.95 ，求这时的k 即λ=240/3600（辆/s ），当t=60s时，m=λt=4
来车的分布为：
P(k )
mk k!
em
4k k!
e 4
求：P(k) 0.95 的k值。
2019/10/23
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一、离散型分布
k
P(k)
P(≤k)
k
P(k)
P(≤k)
0 0.0183 0.0183 5 0.1563 0.7852
n—正整数 ；
p—二项分布参数，p t / n 。
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一、离散型分布
递推公式：
P(0) (1 P)n
P( k 1)
nk k 1
1
p
p
P( k )
均值M和方差D分别为:
M=np D=np(1-p)
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一、离散型分布
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一、离散型分布
令m=λt,则：
P(k )
mk k!
em
递推公式：
P(0) em
P( k 1)
m k 1
P( k )
交通工程学课件[1]
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值；而区间平均车速是对较长路段内，不同地点上的所有车辆在同一时刻的地点速度的平均 值。
2.3.4 车速变化的影响因素 行车速度统计特征
交通密度
■ 定义： ■某一瞬间内单位道路长度上的车辆数
2.4 交通密度特性
■ 临界密度： ■交通量接近或达到道路通行能力时的车流密度。
车头间距和车头时距
2.4 交通密度特性
■主要通过视觉特性、反映特性与选择特性加以表现。另外注意到驾驶人是交通系统中最活跃的因素 之一，是影响交通安全与效率的关键要素。
■ 1、职责与要求（道德、素质、技术） ■ 2、反应操作过程 ■ 3、生理、心理特性（视觉、听觉、反应、个性） ■ 4、驾驶疲劳
驾驶人基本特征—视觉特性
■视力：眼睛辨别物体大小、 远近等的能力
人
选
择
特
征
2.1.1 人的交通特性
乘客交通特征
■ 乘客的交通需求心理 ■出于某种目的而出行； ■希望便捷、省时、省力、舒适、安全等；
■乘车反应 ■道路的条件（平整性、线形等）及车厢环境（卫生、整洁及人文环境等）会导致
乘客的不同反应； ■社会影响 ■纠纷、劳动效率、乘客对公用事业的不满等
2.1.1 人的交通特性
■在单位时间内通过道路某断面各车辆的点车速的算术平均值。
■ 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辆的车速分布的平均值。
■当观测长度为一定时，其数值为地点车速观测值的调平均值。
2.3.3 时间平均车速与空间平均车速
行车速度统计特征 ■ 时间平均车速和区间平均车速的关系
■时间平均车速与区间平均车速的区别 ■相同点：两种平均车速都是对地点车速的平均。 ■不同点：时间平均车速是在一个固定断面上，是对不同时刻通过的所有车辆速度的平均
2.3.4 车速变化的影响因素 行车速度统计特征
交通密度
■ 定义： ■某一瞬间内单位道路长度上的车辆数
2.4 交通密度特性
■ 临界密度： ■交通量接近或达到道路通行能力时的车流密度。
车头间距和车头时距
2.4 交通密度特性
■主要通过视觉特性、反映特性与选择特性加以表现。另外注意到驾驶人是交通系统中最活跃的因素 之一，是影响交通安全与效率的关键要素。
■ 1、职责与要求（道德、素质、技术） ■ 2、反应操作过程 ■ 3、生理、心理特性（视觉、听觉、反应、个性） ■ 4、驾驶疲劳
驾驶人基本特征—视觉特性
■视力：眼睛辨别物体大小、 远近等的能力
人
选
择
特
征
2.1.1 人的交通特性
乘客交通特征
■ 乘客的交通需求心理 ■出于某种目的而出行； ■希望便捷、省时、省力、舒适、安全等；
■乘车反应 ■道路的条件（平整性、线形等）及车厢环境（卫生、整洁及人文环境等）会导致
乘客的不同反应； ■社会影响 ■纠纷、劳动效率、乘客对公用事业的不满等
2.1.1 人的交通特性
■在单位时间内通过道路某断面各车辆的点车速的算术平均值。
■ 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辆的车速分布的平均值。
■当观测长度为一定时，其数值为地点车速观测值的调平均值。
2.3.3 时间平均车速与空间平均车速
行车速度统计特征 ■ 时间平均车速和区间平均车速的关系
■时间平均车速与区间平均车速的区别 ■相同点：两种平均车速都是对地点车速的平均。 ■不同点：时间平均车速是在一个固定断面上，是对不同时刻通过的所有车辆速度的平均
交通工程学课件(完整版)
(2) 区域综合交通运输规划理论与方法研究
①区域交通运输系统数据收集、处理和建模技术的研究； ②区域交通运输系统客、货需求预测理论与方法的研究； ③区域交通运输网络规划及优化理论与方法的研究； ④区域交通运输枢纽和通道布局理论与方法的研究； ⑤区域交通运输系统评价理论与方法的研究； ⑥区域交通运输系统决策理论与方法的研究。
(3) 适应我国交通特点的交通控制理论与方法研 究
①区域交通控制软件系统开发与实施的研究； ②区域交通控制系统设备与配套技术的研究； ③高等级公路情报采集与信息传输、监控技术的研究； ④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； ⑤高等级公路立交规划设计与评价理论与方法的研究。
(4) 交通流理论方面基础研究
技术研究； ⑤可持续发展的城市交通系统规划理论与方法研究； ⑥城市公共交通(公交、地铁、轻轨)优先发展保障体系研
究； ⑦城市交通系统可持续发展保障体系研究。
(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：
①城市公共交通系统信息化管理技术研究； ②城市交通车辆线路诱导技术研究； ③城市交通出行信息管理与服务系统的技术开发； ④城市交通区域信号控制技术的改进； ⑤高速公路电子收费(不停车收费)技术开发； ⑥高等级公路交通管理技术的开发。
§1－2 交通工程学科的 研究范围与特点
一.交通工程学的研究范围 二. 交通工程学的特点
1. 交通特点分析技术
1. 系统性
2. 交通调查方法
2. 综合性
3. 交通流理论
3. 交叉性
4. 道路通行能力分析技术
4. 社会性
5. 道路交通系统规划理论
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(3) 适应我国交通特点的交通控制理论与方法研 究
①区域交通控制软件系统开发与实施的研究； ②区域交通控制系统设备与配套技术的研究；
③高等级公路情报采集与信息传输、监控技术的研究；
④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；
⑤高等级公路立交规划设计与评价理论与方法的研究。
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(5) 交通综合治理方面的理论、方法与措施
①适应现代交通要求的城市形态与规模的研究；
②减少客、货出行与运输距离的土地利用合理布局研究；
③城市交通网络形态与性能的优化与评价的研究；
④城市交通方式的合理结构研究； ⑥城市交通管理体制理论模式与方法的研究；
⑤城市交通治理的理论模式、规范化方法及程序的研究；
③城市交通的资源(能源、土地)消耗预测及评价技术研究；
⑥城市公共交通(公交、地铁、轻轨)优先发展保障体系研 究；
⑦城市交通系统可持续发展保障体系研究。
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(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： ①城市公共交通系统信息化管理技术研究； ②城市交通车辆线路诱导技术研究； ③城市交通出行信息管理与服务系统的技术开发； ④城市交通区域信号控制技术的改进；
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。
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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。
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§1－3 交通工程学科 的产生与发展
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一. 交通工具的变革与工程的发展
1. 2. 3. 4. 步行交通时代 马车交通时代 汽车交通时代 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90年代中期开始）
§1－1 交通工程学的定义
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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 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。
是道路工程学的一个分支，它研究道路规划、几何设计、
2. 澳大利亚著名交通工程学家布伦敦教授则认为：交
(4) 交通流理论方面基础研究
①交通流三参数关系模型与车辆运行特性的研究；
②各类交叉口规划、设计与评价的理论及方法的研究；
③复杂交通条件下交通流模拟仿真系统的研究；
④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； ⑤道路网络总体通行能力的理论与计算方法的研究； ⑥混合交通条件下的交通流理论、运行与管理的研究。
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§1－4 我国的交通工程 现状及发展趋势
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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
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(1) 城市交通规划理论与方法研究
①城市交通规划中规划化的交通调查内容、方法研究； ②城市交通需求预测理论与方法规范化的研究； ③城市交通网络计算机模拟技术的研究； ④城市交通网络规划理论与方法的研究； ⑤城市交通规划方案评价技术的研究； ⑥城市公共交通系统优化理论与技术的研究； ⑦城市交通规划快速反应系统的理论与方法的研究； ⑧现代先进科学方法在城市交通规划中应用的研究。
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。
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§1－2 交通工程学科的 研究范围与特点
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Hale Waihona Puke 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
二. 交通工程学的特点
1. 系统性 2. 综合性
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
3. 交叉性
4. 社会性 5. 超前性
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
6. 动态性
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
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(2) 区域综合交通运输规划理论与方法研究
①区域交通运输系统数据收集、处理和建模技术的研究； ③区域交通运输网络规划及优化理论与方法的研究；
②区域交通运输系统客、货需求预测理论与方法的研究； ④区域交通运输枢纽和通道布局理论与方法的研究；
⑤区域交通运输系统评价理论与方法的研究； ⑥区域交通运输系统决策理论与方法的研究。
⑦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；
⑧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。
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(6) 可持续发展的城市交通运输系统研究
①可持续发展的城市交通系统模式研究； ②高度信息化社会条件下的城市交通需求预测技术研究； ④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； ⑤可持续发展的城市交通系统规划理论与方法研究；
⑤高速公路电子收费(不停车收费)技术开发；
⑥高等级公路交通管理技术的开发。
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