深圳大学《交通工程学》实验指导书解析.docx

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深圳大学《交通工程学》实验指导书解析

深圳大学

《交通工程学》实验指导书

课程编号：

2211400301-2211400303

课程名称：

交通工程学

课程类别：

专业必修

教材名称：

管理信息系统

开课院系：

机电与控制工程学院（轨道交通学院）

制订日期：

2011.9.1

实验须知

1.实验是学习现代制造技术课程不可缺少的组成部分，这对加深理解基本概念、巩固课堂上所学的知识和培养实际动手能力都很重要，必须踏实、认真地对待每次实验。

2.做实验前，必须认真预习课程相关内容和阅读实验指导书，熟悉实验内容和步骤。

3.做实验时要严格按照实验指导书的内容、步骤进行，在实验室指导老师的指导下认真操作，并做好实验记录，严格遵守实验室的规章制度。

4.做完实验，请指导教师看实验结果，教师确认实验通过后．应将实验设备恢复原状，关好电源，经指导教师同意后才能离开实验室。

5.每次实验后，按实验指导书的要求，填好实验报告，交指导老师审阅。

实验一课程设计—城市道路交通交通流调查与分析（现场调查）……………………………………………………………………4

实验二智能交通系统解决方案设计……………………………………………8

实验三新型停车场概念设计……………………………………………………9

实验四“道路交通与环境保护实地调查与策略分析”（现场考察）………………………………………………………………………9

实验五计算机交通模拟技术…………………………………………………9

附件1：

课程设计报告提纲

附件2：

智能交通系统解决方案设计报告参考提纲

附件3：

深圳大学实验报告模板

实验一课程设计—城市道路交通交通流调查与分析（现场调查）

一、实验名称

城市道路交通交通流调查与分析（现场调查）。

二、实验目的

1.本课程设计是《交通工程学》的主要实践性教学环节之一，其目的在于巩固、加深对交通工程学重要基础理论方法—道路的交通特性、交通流理论、交通调查方法以及数据统计、处理和分析的方法的学习、掌握，理解交通调查在交通运输管理中的重要作用，初步具备实对际道路交通问题进行分析和提出解决问题的思路、办法或方案应的基本能力。

2.了解和熟悉城市道路的交通特性与交通流基本理论，理解和掌握交通流三参数间的关系；学习和掌握交通流调查的一般方法、基本流程和常用数据处理与分析方法；进一步理解交通流调查在交通运输规划、设计、运行与管理中的重要作用；具备面向交通运输实际问题开展调查活动的组织与分析能力。

3.课程设计充分体现“教师指导下的以学生为中心”的教学模式，以学生为认知主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力和团队协作精神的培养。

三、实验内容

1.课程设计选题调研及背景意义分析。

2.制定城市道路交通交通流调查方案。

3.组织、实施城市道路交通交通流调查活动、记录、统计相关数据。

4.数据处理与结果分析。

5.课程设计总结、撰写“城市道路交通交通流调查与分析报告”和进行讨论、点评。

四、实验原理与方法

1.交通调查的目的与作用、原则

（1）主要目的：

准确分析规划区域交通现状；为交通规划提供全面、系统而又真实可靠的实际参考资料和基础数据；对交通规划涉及的经济、运输、交通量等做出准确可靠的预测；制定出合乎社会发展规律并且与交通需求相适应的交通规划方案，规划工作指导交通建设与发展。

（2）重要作用：

为政府宏观决策服务；为公路网规划和公路设计提供依据；为行业管理工作提供支撑；为道路养护对策制订和养护实施提供数据；为智能交通建设提供基础；为道路安全评价与设计改善提供支持；为交通工程基础研究提供数据。

（3）主要原则：

客观性（以事实基础）；科学性（计划系统、步骤完善、方法科学）；针对性（有目的的活动）；数据抽样（经济可行、实效可信）；实事求是，防止主观臆断；交通调查总是在一定条件下进行的，因此须在调查中注明这些条件；全面、系统性，能反映交通规划研究对象全面和普遍规律所需要的资料；重点和一般相结合，应分清主次。

2交通调查的主要对象.与方式

交通调查主要对交通系统组成的各个方面，如交通量、车速、密度、延误、通行能力、出行、事故、环境、公交、停车以及交通设施、土地利用与经济调查等展开调查，可进行不分流向调查、分流向调查、转向调查或交叉口调查、分车种调查（获得交通流中各车种的交通量）、车辆占用调查、行人交通调查、境界出入调查、分隔查核线调查等。

交通调查也对运输量/交通量调查、交通基础设施调查、社会经济及土地利用基础资料、相关政策与法规、建设资金、交通规划影响等进行调查。

对交通量的调查方式主要分为：

1）经常性调查，包括交通量调查、车速调查、比重调查、轴载调查、交通密度调查、大区域起讫点调查（OD调查）、通行能力调查、交通事故调查等；2）临时性调查，包括路线（段）起讫点调查（OD调查）、交叉口交通量调查、出入境调查、交通密度调查、停车调查、延误调查等等。

3.主要交通量的调查与分析

（1）交通量（TrafficVolume））定义

交通量是指单位时间内通过道路某一断面上下行方向（如特指时亦可为某一方向或车道）的车辆和行人数量，，是描述交通流特性最重要的三个参数之一，也称为交通流量或流量。

（2）分类

按性质划分：

汽车交通量、机动车交通量、非机动车交通量、混合交通量、行人交通量。

按时间划分：

分钟交通量、小时交通量、日交通量（昼夜交通量）、周交通量、月交通量、年交通量；信号周期交通量；白天12h、16h交通量。

按空间划分：

断面交通量、路段交通量、路线交通量、路网交通量。

按照交通量特性分：

1）平均交通量，包括日平均小时交通量、年平均日交通量、月平均日交通量、周平均日交通量和年平均月交通量等；2）高峰小时交通量，如高峰小时交通量、年最高小时交通量、第30位小时交通量等。

按交通组成：

机动车、非机动车、行人交通量。

按统计时间：

年、月、日、小时、分钟交通量。

按调查类型：

公路、城市道路、交叉口、城市出入口、分隔查核线交通量。

（3）交通量的表示

交通量的表示：

单位时间通过的车或人的数量。

交通量的表示需分类：

一般来说，公共汽车应单独量测。

交通量的换算：

将调查所得的不同类型的车辆换算成某单一种车型的数量。

换算最终车型：

小汽车（高速公路、一级公路、城市道路）；中型载重货车（二级以下公路）。

方向分布系数：

Kd=重交通方向交通量/双向总交通量。

第30位交通量系数：

K30=30HV/AADT。

月不均匀系数：

Km=AADT/MADT。

周日不均匀系数：

Kw=AADT/ADT。

白天12/16小时交通量系数：

12或16小时交通量/全天交通量。

高峰小时流量比：

高峰小时交通量/日交通量。

高峰区间：

高峰小时内5/15min累计交通量最大的区间。

扩大高峰小时交通量：

高峰小时流率，高峰区间流量扩大至小时。

高峰小时系数：

高峰小时交通量/高峰小时流率。

4.城市道路交通流调查

本课程设计（实验）拟对道路断面、路段或交叉口（如图1.1和图1.2所示）的交通特性、交通流及交通运行状态的相关交通量进行观测、调查和分析，以提出改善、改进和优化城市道路交通的相关问题，达到提高其畅通性、安全性、运行效率和管理水平的目的。

图1.1城市十字交叉路口交通流示意图

图1.2城市道路交通流调查示意图

（1）基本步骤

对道路断面、路段或交叉口交通特性、交通流及交通运行状态的交通量进行调查的一般步骤有：

1）明确调查目的和用途；

2）明确调查区域或路线情况；

3）明确调查站点位置；

4）明确调查车辆的种类、拟定调查时间和周期；

5）人员配备和分工；

6）调查表格的设计，调查表格主要根据调查目的进行设计，表头一般包括道路或交叉口名称，调查站点位置、车流运行方向、调查日期、调查人员等，必要时可以附平面示意图；

7）对所获得调查资料进行汇总，归纳、总结和分析。

（2）主要方法

1）人工计测法

定义：

调查人员在指定日期和时间，采用目测方式进行交通量调查的方法。

应用比较广泛的一种原始性调查法，组织调查人员在调查路段或交叉口引道处进行交通量观测和记录，使用的工具包括计时器、手动（机械或电子）计数器和其他记录用的记录板、纸和笔。

人工计数法可以调查得到分车型交通量数据、某一车道或某方向上的交通量、交叉口流量和流向数据、非机动车和行人交通量等。

使用工具：

调查人员、计时器（秒表）、计数器、记录板，纸、笔。

适用调查种类：

分车种交通量、车道交通量、转向交通量、非机动车和行人交通量、车辆性质调查（如所属单位、地区、部门或系统）。

优点：

机动灵活，易于组织实施、易于掌握。

缺点：

劳动强度大，费力；受人员因素的影响较大，调查精度不高，且难于组织长时间的连续调查。

注意事项：

选择观测视距良好路段进行，按时段（分钟或小时）分车型及上下行方向进行记录，视需要还应区分车道记录；适用于短期调查，做好调查人员的业务培训和纪律性教育工作；注意安全和后勤保障。

2）浮动车观测法

定义：

利用自备车辆往返于某一选定路段进行交通量观测的方法（如图1.3所示）。

人员：

3人；1人记录与测试车对向开来的车辆数；1人记录与测试车同向行车的车辆中，被测试车超越的车辆数和超越测试车的车辆数；1人记录停驶时间。

测试车：

应采用普通的标准车。

调查采样数据：

一般需测12~16组数据，即往返6~8次（如从A→B，然后再从B→A为一个往返）

浮动车观测法的相关数据按如图1.4所示表格记录。

图1.3浮动车观测法示意图

图1.4浮动车观测法数据记录表

3）地点车速的检测方法，见教材和课件。

4）密度的调查方法，见教材和课件。

5）行车延误的调查方法，见教材和课件。

五、实验环境与条件

1.硬件：

PC、PC服务器；智能手机（计数器、计时器、拍照、视频等）、平板，数码相机、摄像机，三脚架；校园网、公网。

2.软件：

Execl、Matlab、SPS等等。

六、实验步骤

1.进行分组。

课程设计以项目小组的形式进行与开展，小组组长组织组员开展调查方案的设计、制定，调查活动的开展和完成，数据记录统计、数据处理与结果分析，以及汇报、讨论与交流，要对组员各自的任务完成进展、结果等情况进行监督、管理和考评，各小组成员要分工协作、协同完成课程设计任务。

2.选题及调研。

各项目小组首先要组织文献研读、实际现场调研，以确定就城市道路交通哪些领域、哪些问题展开调查、分析。

●XXXX道路断面交通特性及交通流与运行状态调查和策略分析

●XXXX路段交通特性及交通流与运行状态调查和策略分析

●XXXX交叉路口交通特性及交通流与运行状态调查和策略分析

●XXXX快速路交通特性及交通流与运行状态调查和策略分析

●XXXX主干道交通特性及交通流与运行状态调查和策略分析

●……

3.需求分析。

对选题的背景、发展动态及所涉及的相关理论方法、技术的国内外发展现状与趋势展开调研与分析，以及对选题的理论意义与实际应用价值等进行分析和阐释。

4.调查方案设计与制定。

对拟要开展的调查，制定调查方案、实施路线，主要应包含以下内容

●确定调查内容、交通量及目的与用途

-调查交通特性及其交通量和拟实现的目的与用途

-调查交通流及其交通量和拟实现的目的与用途

-调查运行状态及其交通量和拟实现的目的与用途

●确定拟采用的调查方法

-人工计数方法

-行车观测法（浮动车观测法）

-计数仪观测法（各类检测装置）

-摄像与人工计数结合法

-自动识别系统观测法

-……

●选定调查地点（如城区或城乡的某个或某些断面、路段、交叉路口等），并就待调查地点及其周围区域的人口、经济水平、商圈、产业圈、交通基础设施、出行情况、车辆、自然资源等基本情况进行了解，获取相关数据

●设定观测站（点），在保证观测安全和便捷的前提下，一般可考虑设在不受交叉口影响的路段、交叉口的引道处、交通设施的出入口处（道路收费口或停车场的出入口处）等

●选定调查日期（平常日期、节假日）与时间/段（连续性调查、高峰期调查），并确定调查时间周期大小，如

-12h交通量调查

-16h交通量调查

-24h交通量调查

-高峰交通量调查

-周末交通量调查

-……

●制定调查数据记录表（调查表格主要根据调查目的进行设计，表头一般包括道路或交叉口名称，调查站点位置、车流运行方向、调查日期、调查人员等，必要时可以附平面示意图）

●选择数据统计及处理方法与工具

●选择和准备调查用的工具、器械

●讨论和确定交通调查的现场作业模式与流程

●进行任务分工，确定调查小组成员的各自职责

●与道路交通管理相关部门的沟通和协调

5.交通调查的现场组织、实施和完成。

调查小组组长组织组员按照以上调查方案开展道路交通特性、交通流与交通运行状态的实地观测、数据记录。

6.数据统计处理。

对现场调查、观测所获得的相关数据、资料，用Execl或Matlab进行整理、统计和处理，绘制交通特性、交通流及交通运行状态的结果图表，如

●各类车辆数量统计直方图、饼状图或表格

●车流量变化曲线图/表

●人流量变化曲线图/表

●车辆速度变化曲线图/表

●人流道路空间分布图/表

●车辆道路空间分布图/表

●……

7.结果分析。

对以上数据处理结果进行分析，得出哪些结论？

8.解决改善或解决道路相关交通问题的设想、总体思路或解决方案及建议、措施等。

9.撰写“城市道路交通交通流调查与分析报告”，主要内容及要求见附件1。

10.准备“城市道路交通交通流调查与分析报”的PPT，并进行系陈述、讨论与点评。

11.提交“城市道路交通交通流调查与分析报告”、PPT、原始记录数据集资料。

七、实验数据与结果分析

1.实验数据记录

根据所确定的城市道路交通特性、交通流与交通运行状态的相关交通量和调查目的与用途，制定相应的交通调查数据记录表（如下表所示），并根据现场实际观测结果，记录相关原始数据。

2.数据处理与结果分析

根据所采用的交通调查方法和观测得到的数据进行数据处理和交通量的计算，并用Execl或Matlab进行整理、统计，绘制交通特性、交通流及交通运行状态的结果图表，详见教材和课件。

八、思考题

1.比较几种常见交通调查方法的优劣及适用范围。

2.根据道路交通特性与交通流调查结果，提出改进道路交通状况策略及具体措施。

3.课程设计心得体会。

实验二智能交通系统解决方案设计

一、实验名称

智能交通系统解决方案设计。

二、实验目的

了解和理解智能交通的内涵、外延及其一般组成、工作原理和控制方法，以及常见的智能交通系统类型、特点及其在交通运输中的应用；初步学习根据利用智能交通技术解决特定交通运输问题的方法，具备一定的智能交通方案设计能力。

三、实验内容

1.智能交通技术基本理论、知识的文献查阅、研读，要求查阅相关教材、中文学术论文2-5篇、英文学术论文1-2篇。

2.智能交通技术及系统的认知、体验，对现实生活中已在应用的相关智能交通技术及系统（如电子眼、打车软件系统、智能电子地图系统、智能停车场、自动收费系统、汽车智能系统等）进行了解、体验。

3.调研、了解和分析在城市道路交通、城市轨道交通或公路交通中存在的特定问题，并就此提出采用智能交通技术的解决方案（设想与总体思路、功能设计、体系结构、软硬件结构设计、示范应用等）。

4.撰写解决方案报告。

5.解决方案点评和讨论。

四、实验原理与方法

1.智能交通系统（IntelligentTransportSystem或者IntelligentTransportationSystem，简称ITS）是以传统的交通工具理论与实践为基础，以提高交通系统的可靠性、安全性、经济性、舒适性及运行效率为目的，是将先进的信息技术、电子技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机技术、系统工程技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系（通工具、交通设施及其规划、运行及管理方法），而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合的运输和管理系统。

它通过人、车、路的和谐、密切配合提高交通运输效率，缓解交通阻塞，提高路网通过能力，减少交通事故，降低能源消耗，减轻环境污染。

交通问题是世界各国面临的共同问题。

随着汽车交通运输的发展，交通拥挤、道路阻塞和交通事故频繁发生正越来越严重地困扰着世界上的各大城市，造成巨大的时间浪费，加大了环境污染。

我国大多数城市的平均行车速度已降至20km/h以下，有些路段甚至只有7～8km/h;由于车辆速度过慢，尾气排放增加，使得城市的空气质量进一步恶化。

交通问题也造成了巨大的经济损失，据研究报道，美国每年因交通阻塞造成的经济损失约410亿美元，日本东京每年因交通拥挤造成的时间损失相当于1000多亿美元，欧洲每年因交通事故、交通拥挤和环境污染造成的经济损失分别为500~5000和50～500亿欧元。

为了缓解经济发展带来的交通运输发面的压力，除了修建必要的道路网以以外，尽量利用现有的资源，使其发挥最大的作用。

针对交通事故多发道路，需要紧急确保交通安全的道路，还建设了一系列的交通安全设施，如建设信号机、道路标识、交通指挥中心等有助于交通安全的设施，以期改善道路的交通环境，提高交通的顺畅性，这在一定程度上缓解了交通拥挤状况。

于是，近年来把道路、车辆等，凡与交通有关的所有一切都归为一体，通过采用信息通信技术、电子技术以及其他的科学技术把它们联系起来，致力于使之智能化的智能交通系统（ITS）的研究开发应运而生。

各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

智能交通系统主要是将传统的交通系统看成是人、车、路的统一体，运用计算机、通信、人工智能、传感器等领域的先进成果来彻底改变目前被动式的交通局面，使人在驾驶过程中可以随时通过GPS/GIS、广播、信息发布板等手段了解目前的交通状况，而交通管理部门则可通过道路上的车辆传感器、视频摄像机等设备随时了解各个路段的交通情况，并随时对各个交通路口的交通信号进行调整以及对外界进行信息发布，使整个交通系统的通行能力达到最大。

智能交通系统世界上应用最为广泛的地区是日本，如日本的VICS系统相当完毕和成熟，其次美国、欧洲等地区也普遍应用。

在中国，北京、上海、广东等地也已广泛使用。

图2.1所示的是一种标清检测摄像机和高清抓拍摄像机组合型系统结构示意图。

图2.1智能交通系统的典型组成与结构

2.采用文献查阅与智能交通技术实际体验、分析相结合的方法。

3.问卷调查。

4.采取相互研讨、交流和评点的形式。

五、实验环境与条件

1.相关文献。

2.如智能手机、平板、PC、服务器，各类智能交通移动客户端应用与门户网站，GPS、GIS，数据通信网、有线电视网、电信网络，子眼、智能停车场、自动收费系统、汽车智能，各智能交通及其相关信息技术、信息系统与应用。

六、实验步骤

1.阅读和学习智能交通的相关基础知识。

2.智能交通技术及其信息技术与信息系统实际体验。

3.确定拟要解决的问题，并就此开展相关文献查阅、研读与讨论。

4.每人对拟用智能交通技术来解决的交通或者运输问题，各自进行相应的解决方案设计。

5.每人撰写并提交1份智能交通系统解决方案报告（提纲参见附件1）和讲演ppt。

6.课堂陈述、演讲、讨论与点评及分析。

七、实验数据与结果分析

1.实验数据记录

（1）查阅的主要文献及其出处、主要论据与观点等；

（2）智能交通技术及其信息技术与信息系统的功能、性能体验数据；

（3）问卷结果；

（4）交流、讨论主要论据及结果等。

2.数据处理与结果分析

对调研、讨论的相关结果进行整理、分析。

八、思考题

1. 智能交通信息管理系统的主要架构与运行模式？

2.无线传感器网络在智能交通系统中如何应用。

3.智能汽车的未来发展情况。

4.心得体会与总结。

实验三新型停车场概念设计

一、实验名称

新型停车场概念设计。

二、实验目的

了解停车场的现状、常见停车场的形式与功能特点及停车场在城市公共交通体系中的作用；初步学习和掌握停车场设计的一般原则、主要方法和步骤，具备一定的新型停车场方案概念设计的能力，培养学生创新式思维的能力。

三、实验内容

1.查阅、研读教材中关于停车场设计的章节及相关文献。

2.了解、分析停车难的问题及其主要原因。

3.学习停车场设计的方法、步骤。

4.新型停车场的概念设计。

四、实验原理与方法

图3.1被汽车“占领”的城市

停车问题是在城市发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通（车辆行驶状态）而存在的一种交通形态，二者相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的问题。

数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%~20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%~3%，特别是大城市机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。

立体停车库设备的应用已有30多年的历史了。

发展较早、较好的有日本、韩国、台湾省、德国等。

众所周知，我国经济在经历了近30年的高速增长之后，大众对生活质量的要求日益提高，“衣食住行”中的“行”提高到一个新的高度。

随之而来的交通方面的情况也日加紧张，而这包含了动态与静态两个方面。

如同城市中由平房改建成高楼大厦一样，停车也从平面转向立体化停放，立体停车在静态交通中已经占有越来越重要的地位。

立体车库与传统的地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。

首先是节地优势，以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层立体车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，可以节省土地资源和减少土建开发成本。

立体化车库是利用自动化、机器人、计算机通信等高新技术，自动而可靠的完成汽车的存取，并把多个立体车库集中起来管理，形成一个立体车库群统一体系的智能化、立体化物流系统。

立体车库具有占地面积小，使用操作简单、灵活，安全可靠等诸多独特的优点，决定了其在寸土寸金的大都市中有着不可替代的存在价值。

随着汽车特别是私家车数量的增加，地面停车空间已经难以满足现有的停车需求。

这使得地下停车场的开发和应用快速发展。

而传统的地下停车场，由于泊车需要，全天候大量采用的电力照明、通风等机械设备，消耗了大量的能源。

因此，出现各种“新型节能地下停车场”，通过改进通风、照明、排水、消防等技术条件，合理利用地下空间，实现节能减排的目的。

同时，随着微电子、计算机、传感、信息、物联网、车联网、互联网等技术的不断发展及其在停车场中应用、衍生，对提升停车场的信息化水平、自动化水平、智能化水平具有及其重要的意义，这对提高停车场的利用效率与效益、运行效率与管理水平以及极大地节约土地资源具有重要直接作用。

因此，各种自动化、智能化新型停车场不断涌现，如图3.2所示。

图3.2新型停车场

五、实验环境与条件

1.相关文献资料。

2.各种类型停车场。

六、实验步骤

1.通过对停车问题的调查和现代停车场的调研，分析停车难和停车场存在的主要问题及其主要原因。

2.提出能部分解决或