交通工程复习要点.docx

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交通工程复习要点

1、交通工程学定义，交通工程学的研究内容、产生及发展方向。

我国《交通工程手册》给出定义*

研究道路交通中人、车、路、环境之间的关系，探讨道路交通的规律，建立交通规划、设计、控制和管理的理论方法，以及有关设施、装备、法律和法规等，使道路交通更加安全、高效、快捷、舒适的一门技术科学。

5E学科：

工程教育法规环境能源

总之，交通工程学是以人为主体、以交通流为中心、以道路为基础，将这三方面内容统一在交通系统中进行研究，它的目的是提高道路的通行能力和运输效率，减少交通事故、降低能源机件损耗、公害程度与运输费用，从而达到安全、迅速、经济、方便、舒适、节能及低公害的目的。

研究内容：

交通特性（人、车、路、交通流）；

交通调查（Q、K、V、D、C、OD、时空分布特性、停车、

环境…）；

交通流理论（概率论、流体力学理论、排队论、跟驰理论和交通动力学方法…）；

城市公共交通系统（公共交通方式、公交车辆、公交线路规划理论…）；

交通规划理论与方法；

交通管理与控制理论与方法；

交通环境保护；

通行能力；

交通安全；

停车规划、管理；

自行车交通（特性、通行能力、管理）；

道路交通立法、条例；

新交通体系及各种交通设施。

产生及发展方向：

1．交通工程学的产生

1930年美国率先成立交通工程师学会，并提出交通工程学，标志了交通工程学作为学科的诞生。

2．基础理论形成阶段（20世纪30年代～40年代末）建立交通工程学的基本理论，开展交通调查，研究交通现象的一般规律。

进行道路布局规划、考虑交通管理方案。

3．交通规划理论形成阶段（20世纪50年代～70年代初）20世纪50年代以后，各国汽车拥有量增加，打破了以铁路为中心的局面，形成了“汽车化”运输的新格局。

为适应汽车化带来的大量交通需求，发达国家开展了大规模交通基础设施建设。

城市道路网建设和高速公路网络建设需要交通规划的理论与方法、区域公路网规划理论和技术。

这一时期形成了“四阶段”交通规划模式一直沿用至今。

4．交通管理技术形成阶段（20世纪70年代～90年代初）汽车化的后果是交通需求的无限膨胀，50、60年代的交通基础设施并不能完全满足进一步增加的交通需求，交通拥挤不堪、交通事故频发；能源危机，石油价格急剧上涨；汽车尾气、噪声等环境污染加剧威胁着人们的健康。

20世纪70年代开始将解决交通问题的措施从大规模交通基础设施建设转移到现代化交通管理上来，以期提高交通系统的运输效率，对交通进行综合治理，提出交通系统管理（TSM，TransportationSystemManagement）和交通需求管

理（TDM，TransportationDemandManagement）概念，实施TRANSYT、SCOOT、SCATS等交通信号区域控

制系统。

通过节源、改善交通环境、充分利用现有道路的空间、控制车辆和车辆出行、协调各种交通方式，力求达到整体效率最高。

5．智能化交通系统研究阶段（20世纪90年代中期开始）尽管进行了大规模的交通基础设施建设、尽管进行了科学的交通管理和控制，但是交通需求的继续增长，已有的问题不但没有得到有效控制相反却有加剧的趋势，同时能源环境及社会可持续发展的要求不断增加，社会对安全、高效、低污染、科学地利用交通提出了更高的要求。

现代科技的发展为更加科学的解决交通问题提供了途径，由于现代交通工程、信息工程、通信工程、电子工程、控制工程、计算机技术等的发展，智能交通系统（ITS，Intelligent

TransportationSystem）应运而生。

1）AdvancedVehicleControlSystem，AVCS。

2）AdvancedTrafficManagentSystem，ATMS。

3）AdvancedDriverInformationSystem，ADIS。

二、交通工程学的特点

系统性—大系统、子系统；

综合性—工程（Engineering）、执法（Enforcement）、

教育（Education）、环境（Environment）、能源（Energy）----“五E”学科；

交叉性—汽车、道路、交通、信息、通信、控制、计算机多学科交叉；

社会性—社会的各个方面（全社会的企事业单位及公民）

超前性—使用期限（交通系统规划建设必须考虑几十年后的交通需求及社会经济状况—预测）

动态性—动态随机系统（交通状况的实时动态特点、交通系统规划建设的动态特点）。

2、道路交通系统中人、车、路的交通特性及其参数。

一、人的交通特性：

（一）驾驶员的交通特性

1．驾驶员的任务：

（1）沿着选定的路线驾驶车辆，完成从起点到终点的运输过程，以实现人员和货物在空间上的转移。

（2）遵守交通法规，正确理解信号、标志、标线的含义，服从交通警察的指挥，维护交通秩序以保证交通的安全和通畅。

（3）遇到不利情况及时调整车速或改变车辆的位置和方向，甚至停车，以避免交通事故的发生。

2、驾驶员的职责和要求：

高度的社会责任感——安全意识、遵纪守法

良好的职业道德——爱岗敬业、踏实工作

良好的身体素质——体质、视力、判断力

良好的心理素质——心平气和、文明礼貌

熟练的驾驶技术——得心应手

全世界都对驾驶员有严格的规定，采用驾驶证管理制度，经考试合格领取驾驶证以后才准驾驶，还对驾驶员进行技术教育、法制教育、道德教育等日常安全教育，禁止酒后驾车。

3、驾驶员的信息处理过程*：

车辆在行驶过程中，驾驶员通过视、听、触觉器官从交通环境中获取信息，经过大脑进行处理，作出判断和反应，再支配手脚（运动器官）操纵汽车，使其按驾驶员的意志在道路上行进。

这就是信息处理过程。

•1）信息感知阶段：

信息先由感觉器官接收，再经传入神经传到大脑皮层，产生相应的映象。

•2）分析判断阶段：

信息被感知以后，驾驶员把感知到的情况与自己的知识经验进行对照、分析，然后判断出道路、前后车、行人等等情况，并根据自驾车辆的技术状况、本人的健康状况及心理机能等，决定采取相应的措施。

在驾驶员的判断中，对距离的判断非常重要。

•3）操作反应阶段：

驾驶员处理信息的最后阶段，是肢体的操作反应阶段，即手脚按大脑决策后的指令进行具体操作，并产生效果。

实际驾驶过程中，感知、判断、操作是有机地结合的。

•感知是判断的前提，为判断提供材料，是分析判断的源泉。

•分析判断又为操作反应提供指令。

•操作是感知和判断的结果。

操作的结果，又反馈到感觉器官，对操作进行修正、调整。

如果没有反馈，难以保证动作的准确性。

•感知、判断、操作三位一体，构成驾驶员的信息处理过程，其中任何一项错误，都将导致整个信息处理过程的失败，这一信息处理过程通过反馈．进行循环往复。

所以整个驾驶过程实质上就是不断地进行信息处理的循环过程。

4、视觉特性：

1视力：

视力就是眼睛分辨两物点之间最小距离的能力。

根据眼睛的状态和时间不同分为：

静视力、动视力和夜间视力。

（1）静视力—站在视力表前5m处的视力。

（2）动视力—处在运动中观察物体的视力。

年龄越大，动视力低落的幅度越大。

（3）夜间视力。

夜间视力受光照度、背景亮度等诸多因素的影响。

光照度增加则视力增加。

黄昏时间对驾驶员行车最为不利

2视觉适应：

视觉适应是视觉器官对于光亮程度突然变化而引起的感受性适应过程。

由明亮处进入暗处，眼睛习惯后，视力恢复，称为暗适应；由暗处到明亮处，眼睛习惯后，视力恢复，称为明适应。

3眩目：

若视野内有强光照射，颜色不均匀，使人的眼睛产生不舒适感，形成视觉障碍，这就是眩目。

眩光会使人的视力下降，下降的程度取决于：

光源的强度、视线与影响光之间的夹角、光源周围的亮度、眼的适应性等多种因素。

4立体视觉：

立体视觉是人对三维空间各种物体远近、前后、高低、深浅和凸凹的感知能力。

现代视差信息理论认为，双眼注视景物时，会在视网膜上产生视差，这是深度知觉的基础。

当深度信息传到大脑枕区再经加工处理后，便产生了深度立体感知。

这种把两眼视差所产生的二维物象融合为一个单一完整的具有三维立体感的三维物象的能力称为双眼视觉。

5视野：

在静止状态下，头部不动两眼注视前方时，眼睛两侧可以看到的范围称为静视野。

头部不动，但眼球可以转动时，所能看见的范围称为动视野。

静视野和动视野可以用角度来衡量。

通常，正常人双眼同时注视一个目标时，视野大约有120o左右是重叠的，双眼视野比单眼视野的范围大。

驾驶员的视野与行车速度有密切的关系。

当汽车行驶时，视野的深度、宽度、视野内的画面在不断变化，驾驶员需要根据视野的内容驾驶车辆。

随着汽车行驶速度的提高，注视点前移，视野变窄，周界感减少。

行车速度越高，驾驶员越注视远方，视野越窄，注意力越集中于景象的中心而置两侧于不顾，结果形成所谓“山洞视”，容易引起驾驶员产生疲劳、瞌睡。

6色视觉：

驾驶员对不同颜色的辨认和感觉是不一样的。

7视差：

视差（错觉），是对外界事物的不正确的知觉。

错觉可能是生理和心理原因引起的。

5．反应特性*：

疲劳的生理表现是感觉迟钝、动作灵敏度下降、心理表现为注意力不集中、思维迟缓、反应慢、严重时进入睡眠状态。

酗酒争吵过分兴奋。

（二）行人的交通特性

•行人交通特征表现在行人的速度、对个人空间的要求、步行时的注意力等方面。

这些与行人的年龄、性别、出行目的、教养、心境、体质等因素有关，也与行人生活的区域、周围的环境、街景、交通状况等有关。

（三）乘客的交通特性

人们在乘车过程中总是希望省时、省钱、省力，同时希望安全、方便、舒适。

道路设计、车辆制造、汽车驾驶、交通管理等都应考虑到乘客的这些交通心理要求。

二、车辆的交通特性

公共汽车、货车的尺寸、重量以及其他一些特性决定了车道宽度、竖向净空、路面桥梁荷载等。

•1.设计尺寸

•2．动力性能：

汽车动力性能包括：

最高车速，加速度或加速时间，最大爬坡能力。

最高车速是指在良好的水平路段上，汽车所能达到的最高行驶车速（km／h）。

•加速时间分为原地起步加速时间和超车加速时间。

原地起步加速时间是指汽车由第I档起步，以最大的加速度逐步换至高档后达到某一预定的距离或车速所需要的时间。

超车加速时间大多是用高档或次高档由30km／h或40km／h，全力加速至某一高速度所需的时间来表示。

爬坡能力用汽车满载时第I档在良好的路面上可能行车的最大爬坡度imax（％）表示。

•3．制动性能：

汽车制动性能主要体现在制动距离或制动减速度上。

汽车的制动性能还体现在制动效能的稳定性和制动时汽车的方向稳定性上。

制动过程实际上是汽车行驶的动能通过制动器转化为热能。

所以温度升高后，能否保持在冷状态时的制动效能对于高速时制动或长下坡连续制动都是至关重要的。

方向稳定性是指制动时不产生跑偏、侧滑及失去转向能力的性能。

制动跑偏与侧滑，特别是后轴侧滑是造成事故的主要原因。

三、道路的交通特性

道路服务性能的好坏体现在量、质、形三个方面，即道路建设数量是否充分，道路结构能否保证安全，路网布局、道路线形是否合理

公路的技术等级：

高速公路、一级、二级、三级、四级

公路的行政等级：

国家干线公路（国道）、省级干线公路（省道）、县公路（县道）、乡公路（乡道）和专用公路

•城市道路的分类：

快速路、主干路、次干路、支路

路网密度：

路网密度是衡量道路设施数量的一个基本指标。

一个区域的路网密度等于该区域内道路总长比该区域的总面积。

路局布局：

3、交通量的概念及有关术语，交通量的时空分布特性，设计小时交通量的概念及确定方法。

交通量的概念:

指单位时间内，通过道路（或某一条车道）某一地点、某一断面的交通实体数。

流率的概念:

短时段的流量，等效换算得到的单位时间交通量。

交通量是在一段时间间隔内实测到的或预测到的实际车辆数而流率则表示在不足１小时的间隔内通过一点的“当量小时车辆数”

影响交通量的因素—特性:

道路等级和功能、地区特征、时间特征

年平均日交通量AADT

平均日交通量ADT：

年平均工作日交通量AAWT：

月平均日交通量MADT：

设计小时交通量DDHV：

交通量的月变化:

一年内各月交通量的变化称为月变化。

交通量月变系数＝

高峰小时交通量（PHV）

在城市道路上，交通量时变图一般呈现马鞍形，上下午各有一个高峰，在交通量呈现高峰的那个小时，称为高峰小时，高峰小时内的交通量称为高峰小时交通量。

高峰小时系数（PHF）

高峰小时交通量与高峰小时内最高某一时段的交通量扩大为高峰小时的交通量之比。

三、交通量的空间分布特性

城乡分布：

由于城乡之间经济发展、生活水平不平衡造成城乡间交通量的显著差别。

我国城市道路上的交通量大于农村公路的交通量，农村公路的交通量很小，甚至某些国道上的交通量也不大。

路段分布：

一般我们用路网交通量分布图来表示交通量在各路段上的分布。

方向分布：

一条道路往返两个方向的交通量，在很长时间内，可能是平衡的，但在某一短时间内，如一天中某几个小时，两个方向的交通量会有较大的不同。

为了表示这种方向不平衡性，常采用方向分布系数KD表示。

车道分布：

多车道道路上，因非机动车的数量，车辆横向出人口的数量的不同，各条车道上交通量的分布也是不等的。

在交通量不大的情况下，一般右侧车道的交通量比较大，随着交通量增大，左侧的比重也增大。

设计小时交通量*：

交通量具有随时间变化和出现高峰小时的特点，在进行道路设施规划设计时。

必须考虑这个特点（既不要造成严重阻塞也不能造成建成后流量很低）。

因此规定要选择适当的小时交通量作为依据----设计小时交通量。

所谓第30位最高小时交通量（30HV）就是将一年中测得的8760个小时交通量，从大到小按序排列，排在第30位的那个小时交通量。

K（设计小时交通量系数）值稳定，K值的意义？

设计小时交通量与年平均日交通量之比的K值十分稳定。

据国外观测k值分布在12％-18％范围内。

•设计小时交通量的其它方法

•1、取高峰小时交通量作为设计小时交通量

不是全年中最大的小时交通量。

应是在全年中经常出现并且具有代表性的交通量，而不是偶然出现的最大小时交通量。

在选定观测日期时，应尽可能兼顾到不同季节、月份和一周中的不同工作日。

设计小时交通量的修正

1、方向分布不均匀系数

2、车辆换算系数

•设计小时交通量的作用

–对于多车道公路，运用设计小时交通量可确定车道数和路幅宽度，取得良好的经济效益。

–对于双车道公路，由于车道数已定，设计小时交通量主要用于计算各不同时期的高峰小时和交通量，并据以评价道路服务水平、使用品质等。

有了较准确的预测交通量、设计通行能力及设计小时交通量，则可以用下列公式计算车道数及路幅宽度。

4、速度的有关概念和术语，车速的统计分析特性及其影响因素，时间。

空间平均车速及相互关系。

1．地点车速（SpotSpeed）

车辆通过某一地点时的瞬时车速。

20-25m，用作道路设计、交通管制、规划资料（某特定地点）

2．行驶车速（RunningSpeed）

由行驶某一区间所需时间（不包括停车时间）及其区间距离求得的车速。

评价该路段线形顺适性和通行能力分析，也用于计算道路使用者的成本效益分析。

3．运行车速（OperatingSpeed）

指中等技术水平的驾驶员在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下所能保持的安全车速。

评价道路通行能力和车辆运行状况

4．行程车速（TravelSpeed）行程时间

行程车速又称区间车速，是车辆行驶路程与通过该路程所需的总时间（包括停车时间）之比。

评价道路畅通情况，估计行车延误。

5．临界车速（CriticalSpeed）

指道路达到理论通行能力时的车速，对于选择道路等级具有重要作用。

6．设计车速（DesignSpeed）

指在道路交通与气候条件良好的情况下仅受道路物理条件限制时所能保持的最大安全车速，用作道路线形几何设计的标准。

二、时间平均车速与区间平均车速*

1．时间平均车速:

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:

2．空间平均车速:

某路段的长度与通过该路段所以车辆的平均行程时间之比。

通过路段所以车辆行程车速的调和平均值。

3．时间平均车速与空间平均车速的关系

三、行车速度的统计分布特性

对行车速度进行统计分析，一般要借助车速分布直方图和速度频率、累计频率分布曲线

特征车速*:

1．中位车速

2．85％位车速

3．15％位车速与速率波动幅度

四、影响车速变化的因素

1．驾驶员对车速的影响

2．车辆对车速的影响

3．道路对车速的影响

（1）街道类型及等级

（2）平面线型（3）纵断面（4）车道数及车道位置（5）视距（6）侧向净空（7）路面

4．交通条件对车速的影响

（1）交通量

（2）交通组成（3）超车条件（4）交通管理（5）交通环境

5、交通流密度的定义及其特性，车头时距、车道占有率等概念及其分析方法。

一、交通密度基本定义:

指在某一瞬间内单位长度道路上的车辆数，又称车流密度，单位为：

辆／km。

K＝N/L

意义：

•车流密度大小反映一条道路上的交通密集程度。

对于同一条道路，可不考虑车道数；对于具有不同车道数的道路，为使车流密度具有可比性，车流密度应按单车道定义，单位：

辆／km／车道。

•密度是交通流中重要的参数，因为它直接反映了交通需求量。

•密度还可以近似地用来衡量驾驶员操纵车辆的舒适性和灵活性。

密度是瞬间值，随着观测的时刻、路段长度而变化，是平均值。

二、车道占有率

1、空间占有率

在道路的一定路段上，车辆总长度与路段总长度之比称为空间占有率，通常以百分数表示。

车流密度只能表示车流的密集程度，而空间占有率则能反映某路段上车队的长度。

其表达式如下：

2．时间占有率：

在道路的任一路段上，车辆通过时间的累计值与观测总时间的比值称为时间占有率，通常以百分数表示。

其表达式如下：

三、车头间距和车头时距

1、车头间距（Spacing）:

是指一条车道上前后相邻车辆之间的距离，用车辆上有代表性的点来测量，如前保险杠或前轮。

2、车头时距（Headways）:

是前后两辆车通过车行道上某一点的时间差，也是用车辆上有代表性的点来测量。

6、交通流三参数间的基本关系及数学模型，能运用三参数关系分析交通流运行特性。

连续流：

没有外部固定因素（如交通信号）影响的不间断的交通流。

速度－密度关系：

流量－密度关系：

由GreenShields线性模型及交通流基本关系有

流量－速度关系：

由GreenShields线性模型做变换得到：

交通流运行特性：

间断流—有外部固定因素影响的周期性中断的交通流。

7、交通量的调查方法，使用条件及优缺点，环形交叉口交通量调查方法及数据处理方法。

交通量调查的方法：

1．人工观测法：

人工测量只需用秒表计时，用记数器测量来车数即可。

优点：

简单、易行，且不需要复杂的设备。

缺点：

需要较多的人力。

且在长时间观测时由于工作单调易于疲劳，故很难保证实测质量。

适用：

短期的，临时的交通量调查。

2．仪器自动计测法：

1）感应线圈式检测器：

优点：

使用车辆感应器测定交通量安全可靠，且适用于常年连续观测。

缺点：

购置仪器费用较高，而且需对仪器经常进行检验、维修及电源保证，对测设人员技术水平的要求也较人工测定时高。

适用：

特别适用于交通量较大的道路上进行连续观测或设置在交叉口为信号控制采集数据

2）压管式检测器：

、

特点：

结构简单、价廉易得，但其精度不高。

用于临时观测

3）超声波检测器：

优点：

不需损坏路面，且稳定性好、灵敏度高。

缺点：

成本较高、且易受行人与非机动车的干扰。

3．试验车移动调查法：

是通过在测定区间内驾车反复行驶测量，求得区间内断面平均交通量。

要求反复进行8~12次，求平均值。

单向交通量计算方法：

与试验车相反方向的来车辆数M；

同向行驶车辆中超越试验车的车辆数O；

同向行驶车辆中被试验车超越的车辆数P；

4．录像观测法：

多用于研究工作的调查中

缺点：

该法成本高、资料处理工作量大。

优点：

但实测精度好，且可节省现场实测人数。

环形交叉口交通量调查方法及数据处理方法：

8、地点车速的调查方法和样本选择方法，区间车速的调查方法，以及各种方法的优缺点，使用条件。

地点速度的观测方法：

（1）人工观测①量测一小段距离②观测车辆通过时间③计算速度

（2）仪器测量：

雷达测速仪测速：

根据移动物体反射的电波随物体移动速度不同其振动频率不同的原理制成。

可直接测出车辆通过的瞬时速度，并可直接记录、打印速度数据。

（3）检测器测量：

通过磁感应感知车辆通过的距离和时间。

从而计算速度。

（4）视频检测仪测速

地点速度的抽样：

抽样的样本量：

n―最小样本量；

E―观测的车速允许误差值（km/h），取决于平均车速所要求的精度，一般可取E＝2km/h

K―置信水平系数

σ―估计样本的标准偏差

区间速度调查：

方法：

1、牌照法

在调查路段的起点、终点各设观测点，观测完后，将起、终点同一车牌号码对起来，算出行驶时间，根据起、终点之间的距离，算出车速。

优点：

取样速度快，室外工作时间短，数据较准确。

缺点：

是数据整理工作量较大。

适用:

路段上无大型交叉口，单向一车道或流量不很大的单向双车道。

对于中途交叉口较多，有较大出入口或中途停车、存车多的区间，应当避免使用这种调查方法。

2、跟车法：

观测车在已知区间内作往复行驶调查，并记录通过区间的时间，对面车道来车数及本车道超车与被超车数量。

优点：

能量测全程各路段间的行程车速、行驶车速、停车延误时间及原因，便于综合分析与车速有关的因素；所需的观测人员少，劳动强度低。

优点：

方法简单，劳动强度小

缺点：

测量次数不可能多，难用于微观分析。

所测车速受到试验车性能及驾驶员行车习惯的影响。

适用：

适用于交通量大、交叉口多的城市道路上。

不适宜于城市中交叉口间距短的路段。

3、五轮仪法

将五轮仪装置于试验车后，五轮仪上的光电设备将车轮的转动速度转换成电信号，输入速度分析仪，自动记录行驶距离、行驶时间、行程车速。

精度高；对路面平整度要求高。

4、光感测速法

由光电探测器和光谱屏幕组成。

光电探测器对准路面，随着车辆的行驶，产生不同频率的信号，频率的高低与速度成正比，连接电脑可以直接生成速度曲线、行驶时间、行驶距离等。

精度高、测速方便，可连续获得瞬时速度以及全程平均速度。

5、流动车观测法

9、交通密度调查出入量法的基本原理。

出入量法的基本原理：

t时刻时，AB路段内存在的现有车辆数应为初始车辆数与从t0到t一段时间内AB路段的车辆数改变量之和。

q—从to到t1时刻通过B处的车辆数；

a—被试验车超越的车辆数；

b—超越试验车的车辆数。

出入量法是一种为了测定道路上两断面间无出入交通的路段内现有车辆,以便计算该路段交通密度的方法。

10、行车延误的有关概念及影响因素，路段、交叉口延误的调查方法，实施过程和数据处理方法。

延误是指由于受到道路环境、交通管制及其他车辆的干扰等因素的影响而损失的时间。

停车延误：

车辆由于某种原因而处于静止状态产生的

延误

行程时间延误：

实际行驶的总时间与完全排除干扰后

以畅行速度通过调查路段的行驶时间之差。

固定延误：

由于交通控制装置引起的延误。

运行延误：

由