交通工程学(第二版)任福田第一章绪论教案
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交通工程学第二版课程设计简介交通工程学是应用数学、物理学、经济学、社会学等多个学科知识研究交通运输系统的一门综合性学科。
本课程设计主要涉及交通工程学中模拟、建模、数据处理等知识及其在实际交通系统中的应用。
设计目的通过本课程设计,学生能够掌握交通工程学中常用的模拟、建模、数据处理等方法,并将其应用于实际交通系统中。
同时,通过团队合作和实践操作,提高学生解决问题的能力和实际工作能力,为将来的专业发展打下基础。
设计内容阶段一:选题和项目立项1.每个小组在教师指导下自主选题,确定选题方向并撰写选题方案。
2.获得选题方案的批准后,开始进行具体的项目计划和方案制定。
阶段二:数据采集和处理1.小组成员分配具体工作任务,收集有关交通运输的时间数据、空间数据,交通维度数据等。
2.对收集到的数据进行整理和处理,形成可用于模拟和建模的数据集。
阶段三:模拟和建模1.利用所学的交通工程学方法,对收集到的数据进行模拟和建模。
2.基于模拟和建模结果,进行交通流量预测和分析。
阶段四:项目实践和总结1.制定项目计划并实施,根据实践情况调整计划。
2.小组成员合作完成报告书的撰写、口头展示和成果总结。
设计要求1.本课程设计为小组合作完成,每个小组3-5人,需在规定时间内完成任务。
2.每个小组需要在规定时间内完成撰写选题方案、项目计划和报告书等任务,并在规定时间内提交到指定邮箱。
3.撰写的报告书要求结构严谨、内容完整、表述清晰,且按照规定的格式撰写。
4.小组成员需要主动思考,并积极参与每个阶段的任务,积极发挥团队合作的优势。
结论本课程设计中,学生通过团队合作,学习交通工程学的理论知识,掌握交通系统模拟、建模、数据处理等技术方法。
通过实践操作,提高了学生的分析、解决问题的能力和实际工作能力,为将来的专业发展打下了基础,有助于提高学生的综合素质和就业竞争力。
福建工程学院课程教学大纲课程名称:交通工程学适用专业:交通运输专业编制部门:交通运输系审定部门:交通运输系审定人签名:2009年8月制订《交通工程学》课程教学大纲(适用于交通运输专业)一、课程目标1.课程性质:《交通工程学》是交通运输专业的学科与专业基础必修课程,本课程主要通过介绍交通系统基本要素、交通流特性及基本模型、道路通行能力、交通出行需求、交通安全与事故、交通组织与管理、交通标志标线、交通信号控制、停车管理,以及交通环境影响等交通工程的基本原则及分析方法,以及实验课的锻炼,使得学生能够认识交通工程学的基本概念,认识交通系统的组成部分,了解交通系统及其状态变量,了解交通流的基本原理,分析道路通行能力,识别事故与安全问题,掌握基本的交通组织与交通管理措施,学习利用交通设施来实现交通管理措施。
2.教学方法:课堂讲授为主,实践教学、课后自学为辅。
3.课程学习目标和基本要求:(1)通过学习,了解并掌握交通系统及其状态变量的基本知识;(2)通过学习,掌握交通流的基本原理以及基本的交通组织与交通管理措施;(3)通过学习,掌握分析与计算道路通行能力的基本方法;(4)通过学习,培养利用交通设施来实现交通管理措施的能力。
4.课程类型:专业基础必修课5.先修课程:二、课程内容和要求(一)课程的教学内容第一章交通工程学简介主要内容:交通工程的定义,交通工程学的发展历程与研究范围,交通工程的应用领域。
第二章交通特性主要内容:交通系统三要素,人的交通特性,驾驶员刺激-响应过程,制动与安全间距,道路特性。
第三章、交通流特性主要内容:交通流的概念与定义,交通流的状态变量,交通流基本关系式,连续交通流特性,间断交通流特性第四章交通调查主要内容:了解时空图,交通检测中点(断面)检测法以及区间检测法,交通量、速度、密度、行程时间及延误调查法第五章道路通行能力主要内容:道路通行能力,服务水平的概念及计算方法,交通瓶颈,交叉路口,信号控制路口及无信号控制路口道路通行能力分析方法第六章交通安全主要内容:交通事故的种类和类型,事故原因分析,安全评价指标第七章道路交通规划要点是了解和掌握交通出行的四阶段分析方法。
《交通工程学》任福田等编著第一章:绪论交通工程学是研究交通系统运行规律、交通设施设计、交通管理以及交通安全等方面的学科。
随着社会经济的快速发展,交通运输需求日益增长,交通工程学在解决交通问题、提高交通效率、保障交通安全等方面发挥着重要作用。
交通工程学的研究对象包括交通系统中的车辆、行人、道路、交通信号等。
交通系统是一个复杂的系统,其运行受到多种因素的影响,如交通需求、交通设施、交通管理、天气等。
因此,交通工程学的研究方法需要综合运用数学、物理、统计学、计算机科学等多学科知识,采用定性和定量相结合的研究方法。
交通工程学的应用领域广泛,包括城市交通规划、公路设计、交通安全、交通信号控制等。
通过交通工程学的研究和应用,可以优化交通系统设计,提高交通运行效率,降低交通事故发生率,提高交通系统的可持续发展能力。
交通工程学是一门综合性的学科,其研究内容和应用领域丰富多样。
随着交通问题的日益突出,交通工程学的发展前景广阔,对于解决交通问题、提高交通效率、保障交通安全具有重要意义。
第二章:交通需求分析交通需求分析是交通工程学的基础,它涉及到对交通系统中的交通需求进行预测、评估和分析。
通过对交通需求的了解,可以为交通设施的设计、交通管理方案的制定以及交通政策的制定提供科学依据。
交通需求分析的方法主要包括:交通调查、交通模型建立、交通预测等。
交通调查是通过实地调查和统计数据收集来获取交通需求信息的方法。
交通模型建立是根据交通调查数据,运用数学模型来模拟和预测交通需求的方法。
交通预测是根据交通模型和预测参数,对未来的交通需求进行预测的方法。
交通需求分析是交通工程学的重要组成部分,它为交通系统的设计、管理和政策制定提供了科学依据。
通过对交通需求的深入分析,可以更好地满足交通需求,提高交通系统的运行效率,降低交通拥堵和交通事故的发生率。
第三章:交通设施设计交通设施设计是交通工程学的核心内容之一,它涉及到对道路、桥梁、隧道、交通信号等交通设施进行设计,以满足交通需求,提高交通效率,保障交通安全。
交通工程学第2版课程设计1. 背景介绍本课程设计旨在让学生通过实践案例,掌握交通工程学理论知识的应用,培养学生在实际工作中解决问题的能力,提高交通规划能力和技术水平。
2. 课程设计内容2.1 选题本课程设计选题为某城市A路口交通拥堵问题的研究。
学生需要自行选择一条主干道和一条支路道路进行研究和改造。
其中,主干道路的车流量应在2000-3000辆/小时之间,支路道路的车流量应在1000-2000辆/小时之间。
2.2 研究内容学生需要进行以下研究内容:1.收集相关资料,包括道路交通流量、车速、车间距等数据;2.测量A路口相关道路、人行道、非机动车道宽度、长度和各种交通设施的位置;3.通过软件模拟车辆在该路口的运动,比较不同方案对车辆运行状况的影响,确定最优化交通流控制方案;4.提出改善方案,并进行计算和优化设计;5.绘制设计方案图,并给出改善效果预测结果。
2.3 要求学生需要完成以下任务:•本次课程设计需组成小组,每组人数不超过5人;•每组需要提交课程设计报告一份,报告包括选题的背景、研究内容、改善方案等;•建立基准模型和设计方案模型要求清晰明了,并进行模型的验证;•对设计方案的实施可行性进行评估,并具备一定的技术报告写作能力。
3. 评分标准评分标准如下:•报告质量(内容丰富、结构完整、观点明确、文字通顺、格式正确)占20%;•选题的合理性、全面性占15%;•建立基准模型的正确性和可靠性占15%;•设计方案的合理性和可行性占30%;•技术报告的写作水平占10%;•学生在课程设计过程中的表现占10%。
4. 实践应用本课程设计涉及到城市交通的方方面面,学生需要具备多方面的知识和技能,如交通统计、交通规划、交通仿真、交通控制等。
通过课程设计,学生可以深入了解交通工程学的理论知识,并将其应用于实际问题中,提升自身的技能和能力。
5. 总结本课程设计涉及到较多的知识点和技能,学生需要认真学习、认真研究、认真探究,在认真思考的基础上,提出切实可行的改进方案。
交通工程学教案第一章绪论§1.1 交通工程学的定义交通工程学是研究人、车、路和环境之间的合理关系,使人和物有效而安全地移动达到快速、经济、通行能力高,交通事故少,能源消耗低,与环境协调,无公害的目的。
§1.2 交通工程学的产生与发展一、交通工程学的产生与发展步行交通时代马车时代自行车(1817年)汽车时代(1885年)交通事故(1897年)接二连三发生交通事故,1906年死亡400人,90年代每年约死亡30万,中国约6万人左右。
1885年德国人卡尔·奔驰发明了汽车改变了人类历史,汽车具有动力装置驱动,不需要轨道和架线就可在地面上行驶。
因此汽车机动性能好、高速、使用方便,可以完成门到门的交通服务。
汽车的上述优点使得汽车现有量急剧增长,交通事故也随之直线上升,为了解决这一矛盾,于是开展研究的一门门学科应运而生,这就是交通工程学。
1921年美国首先实行交通工程师制度,1930年美国成立交通工程师学会(Institute of Traffic Engineering)简称ITE学会,70年代ITE改称为交通与运输工程师学会。
§1.3 交通工程学在中国的发展到2000年12月31日,全国公路总里程167.98万公里,其中等级公路131.59万公里;高速公路总里程已达19453公里(不包括港澳台),跃居世界第二位。
其中山东(2077公里)、河北(1565公里)、广东(1500公里)、湖南(1020公里)。
全国公路密度为17.5公里/百平方公里。
形成“两纵两横三条公路”。
1980年中国交通工程学会正式成立。
自1980年以来我国在交通工程学方面的研究成果。
1.交通基础数据的收集包括流量、流速、交通组成、空间时间分布,客、货运量等数据的收集。
2.交通规划3.研究交通法规4.交通控制研究5.交通安全研究6.交通心理研究7.汽车工程研究8.立体交叉研究9.驾驶员培训、教育的研究10.综合运输网的规划§1.4 交通工程学科的研究范围与特点一.相关学科1.道路工程(基础设施)例:测设、路基、路面、桥梁、涵洞、通道、立交、隧道等。
课程简介课程说明:《交通工程学》全书分为十二个章节,前五章为基础部分,阐述交通系统中人车路及交通流的基本特性、交通调查与分析技术、交通流理论以及道路与交叉口同行能力;中间五章为应用部分,介绍道路交通规划、道路交通管理与控制、交通安全、停车场规划与设计、交通环境保护;最后两章为发展动态,介绍交通计算机仿真、智能运输系统等内容。
《交通工程学》是“交通规划与管理”一级学科的基础课程,并与国际《交通工程学》体系接轨。
要求正确地理解并掌握《交通工程学》基本概念、基本知识与基本技能。
先修课程:发动机构造、机械原理等。
参考教材:交通工程学,佐佐木纲、饭田恭敬编著,邵春福等译,人民交通出版社;交通工程学,王炜,过秀成,东南大学出版社;交通工程手册,人民交通出版社,1998交通流理论,王殿海,人民交通出版社;道路通行能力分析,陈宽民,人民交通出版社;城市交通规划论,徐慰慈,同济大学出版社;城市交通规划理论及其应用,王炜,徐吉谦等,东南大学出版社;现代交通规划学,刘灿齐,人民交通出版社;交通规划理论与方法,陆化普等,清华大学出版社;交通管理与控制(第二版),杨佩昆、吴兵,人民交通出版社;授课章节:第6章交通规划一、教学目的和要求知识目的:掌握交通规划的定义、类型与程序,交通规划的调查工作,交通规划预测工作,交通设施体系规划能力目的:掌握交通规划的评估与效益分析能力。
二、教学重点和难点教学重点:交通规划的定义、类型与程序教学难点:交通规划的定义、类型与程序三、授课学时4课时四、授课方式讲授五、教学内容与教学组织设计6-1交通规划的定义、类型与程序一、交通规划的主要内容二、定义交通规划指经过调查分析、预测未来的道路交通需求,确定交通目标,有计划地引导、设计交通的一系列行动规划道路网络,并加以实施和修正的全过程。
交通规划通常包括城市道路交通规划和区域公路网规划。
三、交通规划的基本程序1.组织准备;2.制订目标;使旅客和货物具有适当的可动性,达到环境平衡3.综合调查;4.分析预测;5.制订方案;6.评价和选择;7.连续规划———交通规划应该是一个动态过程社会经济系统、运输设施服务系统和交通活动系统是运输系统分析的三个基本要素。
第一章绪论
1.交通工程的定义
1.1 交通工程学的定义
北京工业大学的任福田教授认为交通工程学是研究交通规律及其应用的一门技术科学。
它的目的是探讨如何使交通运输安全、迅速、舒适、经济;它的研究内容主要是交通规划、交通设施、交通运营管理;它的研究对象是驾驶员、行人、车辆、道路和交通环境。
•美国交通工程师协会在其会员指南中定义: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,以及与其他交通方式的关系。
2 交通工程学的内容
根据交通工程学涉及的内容,该学科也可
称之为“4E”科学,包括:
–执法(Enforcement)
–教育(Education )
–工程(Engineering )
–环境(Environment)
1.2.1 交通特性
•驾驶员和行人的交通特性:
车辆的交通特性
车辆拥有量:车辆拥有量是一个城市或一个地区交通状况的具体体现。
研究车辆历年来的增长率,按人口平均的车辆数,车辆增长与道路增多的关系,车辆组成以及车辆拥有量的发展趋势。
车辆运行特性:研究车辆的尺寸大小与重量,研究操纵特性、通行性能、加速性能、制动性能、安全可靠性、经济特性与交通效率。
道路的交通特性:
道路是交通的基本组成部分之一。
交通工程学要研究道路规划指标如何适应交通的发展,研究线形标准如何满足行车要求,研究线形设计如何保证交通安全;研究道路与环境如何协调。
交通流的特性:
交通流的运行有其规律性,因此要对交通流的三个重要参数——交通量、车速、车流密度的变化规律及其相互关系进行研究。
同时要研究车头时距分布和延误的变化规律。
1.2.2 交通调查
交通调查基本项目
交通量调查、车速调查、车流密度调查、延误调查、交通起讫点调查(OD调查)等
交通工程学要研究的相关问题
为满足什么要求而调查;
如何进行调查(包括如何选取调查时间和调查地点,采用何种调查方法,如何制定调查方案);
如何取样;
如何进行数据分析。
1.2.3 交通流理论
交通流理论是研究各种不同状态的交通流特性,研究如何利用各种交通流特征参数来表达其相互关系,寻求最恰当的模型描述各种交通状态,推导表达公式。
为制定交通治理方案、增建交通设施、评定交通事故提供依据。
目前已用概率论方法、流体力学理论、跟驰理论、
排队论等对交通流进行了研究。
1.2.4 交通规划
交通规划是根据城市性质,用地功能分区与布局,工作与居民地点的分布,研究规划年限(包括近期和远期)内的城市客运量与货运量,以及车辆出行的次数与流向的变化规律,计算交通出行在用地分区之间如何分配;根据国民经济的发展水平和城市规划用地布局,分析城市交通特点,研究和选择高效的交通方式;配合城市道路系统规划的初步方案,研究城市客运和货运的交通流量和流向分布图,从而为修正规划道路系统提供依据。
交通规划依其规划的范围内容不同,可分为综合交通规划、道路交通规划和场站交通规划。
从时间跨度来说,又可分为战略交通规划、中长期交通规划和近期交通规划。
1.2.5 交通管理
交通管理包括交通管理的原则、措施、设备、法规等,如根据交通条件和道路情况,如何进行交通组织优化,使交通流迅速通过,减少交通延误;再如根据车流特性,如何采取交通管理措施,保证交通安全等等,都属于交通管理。
利用交通信号进行控制是目前最常见的一种交通控制方式,它可以从时间上将不同流向的车流进行分离,如何高效地利用道路的时空资源,如信号配时优化、交通渠化、车道功能划分、绿波控制、面控制等措施,如何尽可能地减少交通需求等,都是交通管理研究的内容。
1.2.6 道路通行能力
道路通行能力是用于交通规划、交通设计和交通管理的参数,因此要研究连续流交通设施和非连续流交通设施的通行能力及其服务水平。
1.2.7 停车
停车问题的研究是根据车辆和出行的分布规律,研究如何选取停车场的位置,合理规划停车场的规模;
研究如何合理布置停车场的车位,如何高效利用有限的停车用地;
研究如何制订与交通需求管理相适应的停车政策,利用停车手段促进人们出行行为的理性发展。
1.2.8 交通事故与安全
研究和掌握发生交通事故的规律,研究交通事故与人、车、路之间的相互关系,以及减少交通事故的措施。
交通安全研究包括交通事故的定义、分类、表达方式、变化规律、影响因素、交通事故生成机理、交通安全评价以及安全保障措施等。
1.2.9 城市公共交通
研究各种公共交通方式(包括常规公交、轨道交通和大容量快速公交,简称BRT)的特点、适用条件,以及各种交通方式如何衔接。
1.2.10 交通环境保护
研究交通振动、噪声和大气污染的测量方法和计算模型,研究如何制订环境保护标准,以及减少噪声、减少排放废气、减少振动的实用化措施,从而保证交通的可持续发展。
1.2.11 智能交通系统
研究如何利用先进的计算机传感器、通信、控制等技术手段,通过系统集成技术的应用,提高出行的安全水平和方便程度,提高交通资源的利用效率。
1.3 交通工程学发展概况
交通工程学自20世纪30年代建立以来,伴随着汽车工业和道路交通事业的发展,逐步丰富和完善起来,至今仍在进一步的发展中。
美国是世界上拥有汽车最多的国家,也是交通工程最发达的国家。
1921年命名了交通工程师,1930年成立了世界上第一个交通工程师协会,该协会的成立被认为是交通工程学
诞生的标志。
交通工程学创立的初期,主要工作是交通管理,诸如给驾驶员颁发执照,设立交通标志,安装手动信号灯,进行路面划线等。
二十世纪四十年代,交通工程师们意识到,只靠交通管理,无法根治交通问题,应该加强道路交通建设的前期工作,于是交通工程的内容增添了交通调查、交通规划的内容。
二十世纪五十年代以后,高速公路和汽车工业得到迅猛发展,交通工程学也进一步得到丰富,道路通行能力问题、线形设计、立体交叉设计、停车问题都成了交通工程学的研究课题。
二十世纪六十年代,由于汽车数量的激增,出现交通拥挤现象,且交通事故频发,交通工程开始从规划、设计、运营等方面综合考虑交通治理的措施。
二十世纪七十年代,交通工程着重研究大众捷运系统,倡导步行,对公共交通实行优惠政策,推行合乘方式,减少不必要的人流和车流,加强交通对环境危害的防治工作,挖掘现有交通设施的潜力。
二十世纪八十年代,在工业发达国家,多数城市的发展已经定型,大规模进行交通规划的时代已经过去,交通工程研究的问题多集中于交通管理和交通安全方面。
交通拥挤和交通安全成为交通工程专家考虑的重点问题,专家认为只有采用高新技术,改变解决交通问题的传统模式,才能既提高公路交通的安全度,又增加其通行能力,改变公路交通发展的尴尬境地。
二十世纪九十年代,世界各工业发达国家均集中大量人力、物力、财力,采用各种高、新技术,研究智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)。
智能交通系统的其他方面,如车辆导航系统、停车诱导系统、车辆自动控制系统、交通自动控制系统、不停车收费系统等,都有不同程度的发展。
在城市发展与交通发展的这种互动关系中,交通工程学的理论与实践才得以不断地向前发展。
面对交通变革的新情况,交通工程学着重研究的问题有:
明确提出将交通供给管理与交通需求管理一起研究,以求减少交通需求,增大交通供给,缓解交通紧张状况;
研究如何高效地、协调地采用各种运输方式。
其一是研究各种运输方式的功能与使用条件,尽量发挥各自的优势。
其二是研究各种运输方式的衔接,以便形成有效的交通系统。
在城市交通中,还研究“新交通体系”。
1.4.1 交通调查
公路交通调查:包括公路、铁路、航空、水运、管道五大运输方式的综合运输系统。
居民出行调查:存在于城市中及与城市有关的各种交通形式。
人才培养:北京工业大学1979年成立交通工程专业,1980年招收了第一届交通工程专业本科生,并逐步建立了交通工程专业硕士研究生培养点和博士研究生培养点。
目前长安大学、同济大学、东南大学、哈尔滨工业大学等90多所院校均已开设了交通工程专业。