交通工程学复习资料整理

一丶绪论1、交通运输的概念及其区别：•交通的概念分狭义和广义2种：–广义的交通包括运输和通信2个方面，是指人、物和信息在两地之间的往来、传递和输送，–狭义的交通专指运输•运输所涵盖的内容是明确的，即–指使用运输工具和设备运送物品或人员从一地到另一地的过程，运输不包括通讯–目前人类有公路、铁路、水路、空路、管道五种交通方式，这五种交通方式有不同的基础设施•运输是通过工具、在交通设施上进行的活动、过程，因此交通是运输的基础和前提•交通设施是一种投资品，而运输则是无形的位移服务，但由于现代的运输活动都是在特定的交通设施上进行的（铁路运输要以轨道交通为基础，汽车运输则要在公路上进行），因此人们习惯于把二者联系在一起，统称交通运输。•2、交通运输的产品是什么？运输产品是指运输供给方提供运输需求方所需要人或物的位移，是运输产业各个品种、品牌产品的总称交通运输的核心产品是货物或旅客在时间和空间上的位移交通运输的形式产品是位移载体的外在特征（如车船，飞机的车次、航班等）交通运输的附加产品是顾客购买位移产品时得到的附加服务和利益（如预约售票、查询、旅客投诉、客货运输事故赔偿等）3、运输市场的内含是什么：•运输市场是运输产品（运输劳务）交易的场所，该场所为旅客、货主、运输业者、运输代理者提供交易的空间•运输市场是运输产品的流通领域•运输市场是运输产品（运输劳务）供求关系、交换关系的总和•运输市场是在一定时空条件下对运输产品（运输劳务）的需求（现实需求和潜在需求）总和4、交通需求的定义和基本特征：运输需求是指运输消费者在一定时期内，社会经济生活对人与货物的空间位移所提出的有支付能力的需要，即在一定的价格水平下愿意并能够购买的运输产品的数量•时间特性还包括两方面：•一是运输需求在时间上的不平衡性•另一方面是对时间和速度的要求交通需求与价格之间的关系：运输价格和运输商品的市场价格变动，也会引起运输需求的变动•一般说来，运价下降，运输需求上升，而运价上涨时，短期内需求会受到一定抑制•两地市场商品价格差别增大，会刺激该商品两地间的运输需求；而商品价格差别缩小，则会减少两地间该商•品的运输需求•另外，燃油、运输工具等价格变动会引起运价的变动，从而也将导致运输需求的变动5、交通运输服务的定义、基本特征：运输服务是运输企业提供的核心产品（旅客，货物的位移）伴随辅助产品（信息咨询等延伸服务）的服务基本特征：运输服务的公共性人的出行、物质的移动，都存在着运输的需要，表现为运输服务的公共性特征运输产品的特殊性运输产品是无形产品运输产品是即时产品生产和消费过程同时存在运输产品以复合指标为主要计算单位运输的准公费服务性1.31、什么是系统：系统是由相互联系、相互作用的诸要素组成的、具有一定结构和功能的有机整体系统的特性有哪些?整体性相关性目的性环境适应性交通运输系统的主要构成要素：二丶交通特性2.1.1驾驶员的主要交通特性：驾驶员的交通特性主要通过视觉特性、反应特性与选择特性等加以表现视觉反应特征：驾驶员对于一个特定的刺激产生感知并对它作出反应，是架驶员最重要的特性之一包括4个性质不同的心理活动：•感知：对刺激的认识和了解•识别：对刺激的辨别和解释•判断：对刺激作出的反应的决策•反应：由决策引起的肢体反应2.1.2汽车的特征汽车主要基本特性设计车辆尺寸：•与车辆的类别相关，车辆的长、宽、高及轴距（影响道路的几何设计与资源分配）动力性能：•最高车速、起动性能、加速性能、爬坡性能、排队车流物理特性（影响道路的几何设计与通行能力）制动性能：制动距离、制动减速度、制动效能的恒定性和制动方向稳定性（影响汽车的行驶安全）智能交通系统的工作原理：利用多种传感器和智能公路技术实现的汽车自动驾驶城市道路分类快速路：专用（机动车）、隔离、四车道及以上、控制出入口、计算行车速度为60或80km/h主干路：一般六车道，或四车道加机非分离，一般非立交，分I、II、III三级次干路：最常见的城市道路，配合主干路形成城市干道网，分I、II、III三级支路：次干路与街道的连接线，解决局部交通，以服务功能为主，分I、II、III三级其他：自行车专用道、有轨电车专用道、商业步行街、货运道路等城市道路交通路网：典型的城市道路网布局主要有棋盘形、带形、放射形、放射环形等，如图：（城市道路具有功能多样、组成复杂、行人交通量大、车多、交叉口多、交通量分布不均匀等特点，其横断面布置主要有：单幅路、双幅路、三幅路、四幅路等四种形式4交通流特征参数的基本定义：定量描述交通流可用3个参数：Q、①交通流量，又称交通量，表示交通流在单位时间内通过道路指定断面的车辆数量，单位是辆／小时或辆/日；V、②交通流速度,简称流速，表示交通流流动的快慢，单位是米/秒或公里/小时；K、③交通流密度，表示交通流的疏密程度,即道路单位长度上含有车辆的数量,单位是辆/公里3个参数之间的关系是：交通流量为交通流速度和交通流密度的乘积：Q=VK基本关系简单推导：交通流三参数：交通量Q、行车速度（平均速度）V、车流密度K从车流密度公式可以导出三参数的关系:道路交叉口的交通特性：交叉口是道路与道路相交的部位。若相交道路主线标高相等时为平面交叉，若相交道路主线标高不等时为立体交叉。1）平面交叉：平面交叉形式有三路交叉的T字形、Y字形，四路交叉的十字形、X字形、错位交叉及多路交叉，2）立体交叉：立体交叉在空间上上下错开，交叉口处无冲突点，车辆行驶畅通，但占地面积大、成本高。交叉口的类型：平交（十字型交叉、T型交叉、Y型交叉、错位交叉、环形交叉）；立交（简单立交、互通式立交）冲突点和交织点：LOGO二、交通量二、交通量1.交通量的基本知识交通量：•也称为交通流量，是指在选定时间（或单位时间）段内，通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的实际交通参与实体（人、车、自行车或物）的数量（Q=N/T辆（或人）∕单位时间辆（或人）∕单位时间）•它是一个随时间变化的随机数，通常取某一时段内的平均值作为该时段的代表交通量–年平均日交通量（AADT）–月平均日交通量（MADT）–周平均日交通量（WADT）36513651iiQAADT7171iiQWADT36513651iiQMADT–高峰小时交通量：高峰小时内的交通量称为高峰小时交通量，高峰小时交通量占该天全天交通之比称为高峰小时流量比(以%表示)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高峰小时系数：高峰小时交通量/高峰小时流率冲突合流与分流高峰小时流量比：高峰小时交通量/日交通量高峰小时系数PHF（PHF1）：高峰小时系数就是高峰小时交通量与高峰小时内某一时段交通量扩大为高峰小时后的交通量之比（PHF越接近1，说明变化越平缓；越小，说明峰值越明显）30位年最高小时交通量（30HV）：将一年中所有8760（365*24）小时的小时交通量按由大到小的顺序排列时，排在第30位的小时交通量，又称为设计交通量。（速度基本定义：行驶距离/所需时间地点车速(Spotspeed)：也称为即时速度，指车辆通过道路某一地点（断面）时的瞬时车速行驶车速(Runningspeed)：车辆行驶在道路某一区间的距离与行驶时间（不包括停车损失时间）的比值运行车速(Operatingspeed)：中等技术水平的司机在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下能保持的安全车速区间车速（Overallspeed)：也叫行程车速，车辆行驶路程与通过该路程所需的总时间（包括有效行驶时间、停车时间、延误时间，但不包括客、货车辆上下乘客或装卸货时间以及在起点、终点的调头时间）之比）临界车速（最佳车速，Criticalspeed）：道路理论通行能力（道路通过交通量最大时）达到最大时的车速，一般供交通流理论分析时用阻塞密度：分析Q、K、V两两之间的变化，函数曲线？？？？阻塞密度Kj：流量趋近零时的密度或停车排队时的密度临界密度（最佳密度）Km：流量达到通行能力时的密度—临界速度vm：流量达到通行能力时的速度—1、交通调查的主要内容：a)交通运输调查i.（1）运输量/交通量调查1.①综合运输方式的OD运输量，尤其是规划区域道路网基年的OD交通量，是进行交通需求预测的基础2.②铁路、公路、水运、航空和管道五种运输方式历年完成的客、货运量和周转量，汽车保有量3.③道路网历年的交通量、车速、车流密度、交通量的构成资料4.④五种运输方式的技术经济指标，如平均吨（座）位、运输成本、平均速度、平均运距、实载率等ii.（2）交通基础设施调查1.铁路、公路、航空、管道和水运的运输网里程、技术等级、交通枢纽的布置、港站吞吐能力、站点布置等资料速度与密度的关系格林希尔茨模型（速度－密度线形模型）当K＝0时，V＝Vf，车辆可以自由行驶当K＝Kj时，V＝0，车辆停滞可以通过速度－密度图说明流量的变化(2)流量与密度的关系利用Greenhields线性模型(3)流量与速度关系综上所述，按格林希尔茨的速度—密度模型、流量—密度模型、速度—流量模型可以看出，Qm、Vm和Km是划分交通是否拥挤的重要特征值•当Q≤Qm、K＞Km、V＜Vm时，则交通属于拥挤；•当Q≤Qm、K≤Km、V≥Vm时，则交通属于不拥挤。【例】设车流的速度密度的关系为V=88-1.6K，如限制车流的实际流量不大于最大流量的0.8倍，求速度的最低值和密度的最高值?(假定车流的密度＜最佳密度Km)解：由题意可知：当K=0时，V=Vf=88km/h,当V=0时，K=Kj=55辆/km。则：Vm=44Km/h,Km=27.5辆/km,Qm=VmKm=1210辆/h。由Q=VK和V=88-1.6K，有Q=88K-1.6K2。当Q=0.8Qm时，由88K-1.6K2=0.8Qm=968，解得：KＡ＝15.2，ＫＢ＝39.8。则有密度KA和KB与之对应，又由题意可知，所求密度小于Km，故为KA。故当密度为KA=15.2辆/km，其速度为：VA=88-1.6KA=88-1.6×15.2=63.68km/h即KA=15.2辆/km，VA=63.68km/h为所求密度最高值与速度最低值车速调查中定点车速最小样本数的应用：四丶交通流：是交通需求的实现结果，是交通需求在有限的时间和空间上聚集的现象由于涉及人、车、路、环境之间的相互关系，交通流的形成过程非常复杂研究道路上行人和机动车（主要是汽车）在个别或成列行动中的规律，探讨车流流量、流速和密度之间的关系，以减少时间延误和事故发生，提高道路交通设施的利用率车流计数分布：-在每个时间区间内到达某地车辆数的概率分布，又称到达分布-车流密度不大,且不受其他干扰因素的影响时,计数分布符合泊松分布；交通拥挤、车辆连续行驶时，计数分布符合二项分布或广义泊松分布；交通受周期性干扰（如受交通信号的干扰）时，计数分布则符合负二项分布）1)交通流分布：•交通流的到达特性或在物理空间上的存在特性2)离散型分布（也称计数分布）：•在一段固定长度的时间内或距离内到达某场所的交通数量的波动性3)连续型分布（时间间隔分布、速度分布等）：•在一段固定长度的时间内事件发生（如人、车达某场所）的间隔时间的统计分布特性4)研究交通分布的意义：•预测交通流的到达规律（到达数及到达时间间隔），为确定设施规模、信号配时、安全对策提供依据1.泊松分布：适用条件：车辆（或人）的到达是随机的，相互间的影响微弱；其他外界干扰因素基本不存在，具体表现在交通流密度不大、车流是随机的。【例】设60辆汽车随机分布在4000m长的道路上，服从泊松分布，求任意400m路段上有4辆车及4辆以上的概率。解：由题意，计数间隔t=400m，单位间隔内的平均到达率λ=60辆/4000m=6/400辆/m，则有：计数间隔内平均达到的车辆数m=λt=400m*6/400辆/m=6辆p0=(6)0*e-6/0!=0.0025，p1=(6)1*