6.动态性 交通工程的动态特性表现在两个方面。一是交通状况的实时动态特点，交通流是典型 的随机流，它在道路网上的时空分布是随机变化的，反映出的交通流规律是统计规律，对交 通系统规律的描述（特别是用于交通管理与控制）必须采用动态的方法。二是交通系统规划 建设的动态特点，由于交通系统的规划建设必须是超前的，但随着社会经济发展状况的变 化，原来预测的与实际发生的可能会有差异。因此，交通系统的规划建设必须采用动态滚动 的手段，根据变化的情况，不断进行动态调整。 §1-3交通工程学科的产生与发展 一、交通工具的变革与交通工程的发展 衣、食、住、行是人民基本生活条件的四要素，行就是指交通。自从出现了人类，就出现 了交通，交通的发展依赖于交通工具的变革，交通工具的变革又依赖于科学技术的发展。以 交通工具发生根本性变革来划分交通发展时代，一般可分为步行交通、马车交通、汽车交通、 智能交通四个时代。 1.步行交通时代 从远古时代到车轮发明前的漫长时期，人们的惟一交通方式是步行，人们从事一切活动（包 括运输)都靠步行来解决，尽管后来人们开始圳化野兽（或动物）来驮运货物，任仍属步行范畴。 2.马车交通时代 车轮的发明使交通方式发生了根本性的变化，使人类交通进入车辆时代。车轮的发明 对人类文明发展起了相当大的促进作用。 以马车为主的畜力车辆的发展，使交通工程作为一种“工程”开始出现，能适应于马车、 牛车通行的地方性道路开始修建，如我国春秋战国时期在秦岭地区修建的“金牛道”，秦始皇 统一中国后修建的全国性“驰道"”、“驿道”，汉代开辟的经西域通往西方的“丝绸之路”。能适 应于马车通行的城市道路网也开始规划，如我国周代就已有了明确的道路系统及城市道路 网规划，《周礼·考工记》记有“匠人营国，方九里，旁三门，国中九经九纬.，经涂九轨，环涂 七轨，野涂五轨”，这种“九经九纬”的道路网模式几乎一直沿用到近代。 3.汽车交通时代 19世纪末，产业革命之后出现了蒸汽机和电动车，为交通工具的改革和发展提供了良 好的条件，于是，以动力机械驱动的各种机动车辆相继出现，以机器为动力的汽车逐步替代 了以马、牛为动力的马车，成为交通发展一个里程碑。 1885年，德国人格道力普·达婚勒制造了第一辆实验性的燃油四轮汽车，同年卡尔·奔 驰也制造了-一辆燃油三轮汽车，1888年，在市场上首次出售奔驰汽车，从此，世界上出现了 近代汽车，并逐步替代了马车。1900年全世界汽车保有量只有约1000辆，20年后(1920年) 就发展到约300万辆，到目前，全世界的汽车保有量已达6亿多辆 交通工具的革命性变化，促进了交通工程学科的迅猛发展，为了适应汽车交通，各国都 相维开展了交通基础设施规划与建设工作，如美国在20世纪60-0年代，对大中城市进行 了一轮域市交通基础设施的建设规划，在20世纪50~70年代，在全美范围内实施州际高速 4
公路发展战略，这一时期，美国修建了约6万km的高等级公路（大部分达到了高速公路标 准)，使美国的高速公路里程一直保持在世界第一水平。 4.智能交通时代 智能交通是交通发展的最高阶段，目前世界各国交通工程的发展尚未进入此阶段，但它 是各国交通工程发展的目标，各国都投人了巨大的财力、人力进行智能交通系统的研究 汽车化时期给交通发展带来的后果是在全世界范围内出现了6亿辆汽车，为了满足这 些汽车的运行，各国都花费了巨大的资金及土地资源修建城市道路或高速公路。但汽车化 时期并未由此结束，全世界的汽车保有量还在继续上升，交通需求量仍在快建增长，发达国 家已经无法提供土地来修建道路以满足无限膨张的交通需求，因此把目标寄托于通过当今 世界上最新科学技术的应用，实现智能化的交通运输环境，以此减少交通需求量，提高交通 运输系统的运输效率，解决交通问题。 二、交通工程学科的产生与发展 尽管交通工程在古代就已经存在，但作为一门独立学科的交通工程学，是在130年美 国交通工程师学会成立以后，才正式提出交通工程学这一名称的，因此，一般以美国交通工 程师学会成立作为交通工程学科诞生的标志 交通工程学是为交通上程实践提供理论指导的一门学科，交通工程学科发展的各个阶 段，其研究内容各有侧重，并取决于当时交通工程的实际情况，而各国交通工程的发展受本 国社会经济发展的制约，因此，各国交通工程学科的发展历程不尽相同，但对于大多效发达 国家来说，艾通工程学科的发展经历了以下几个阶段。 1.基础理论形成阶段(20世纪30年代初-40年代末) 在这一阶段，由于交通工程学科刚刚诞生，学科发展重点是建立交通工程学的基本理论 体系，研究的重点是对交通现象的调查及探索交通现象的一般规律 2.交通规划理论形成阶段(20世纪50年代初~70年代初) 为了适应汽车化带来的大量交通需求，在这-一时期，发达国家开展了大规模的交通基础 设施建设，包括城市交通基础设施建设及区域高等级公路网络建设，交通工程学科义不容辞 地为当时这场大规模的基础设施建设热湖提供理论支持。该阶段的学科研究重点是城市交 通规划理论与实用技术、区域公路网规划理论与实用技术。在这一时期形成的“四阶段”交 通规划模式至今仍为各国所沿用。 3.交通管理技术形成阶段(20世纪70年代初~90年代初) 汽车化的后果带来了交通需求的无限膨张，20世纪0~60年代建成的交通设施并不能完 全满足进一步增加的交通需求，从0年代开始，发达国家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了现代化交通管理，以期望提高交通系统的运输效率。这一时期交通 工程学科的研究重点是交通管理与控制技术的开发，如当时提出的交通需求管理(TDM)概念 交通区域控制系统TRANSYT、SCOOT,SCS等目前仍在全世界范围内广泛采用。 4.智能化交通系统研究阶段(20世纪90年代中期开始) 尽管发达国家在20世纪50~70年代进行了大规模的交通基础设施建设，在70~90年 代进行了科学的交通管理，使当时的交通发展能与社会发髅基本适应，但交通需求的继续增 长追使发达国家寻找更为科学的解决交通问题的途径，智能交通系统(S)应运而生
智能交通系统($)是交通管理的最高形式，其目标是建设智能化运输环境。智能交通 系统是交通工程、信息工程、通信工程，计算机技术、电子工程等学科在交通领域的交叉，当 然，交通工程学科的研究起到主导作用。 目前，智能交通系统只处于研究阶段，未到实用阶段。 §1-4我国的交通工程现状及发展趋势 一、我国的交通现状 上.综合运输 解放以来，我国交通运输事业有了很大发展，初步形成了铁路、公路、水运、空运和管道 五大运输方式组成的初具规模的运输框架。特别是改草开放以来，国家在交通运输基础设 施建设方面投人了巨额资金，五大运输方式的里程均有较大增长，以公路及民航增长最快 图1-1，图1-2为建国以来运输方式客货运比重图，表1-1为1980年以来的五大运输方 式里程表。 20 ■公其 水 ■民 19w5 1990 199 口铁路■公路口水话口管通■民航 100 9图 1992 1996 围1~2五大运输方式货运量构成困
表1-】我国五大运输方式里程表 单位：k 运输方式 190年 1985年 190年 195年 199%年 1997年 4g9 53 524 5.76 公 88.3 94.24 102.80 115.70 118.58 12z.6 内 10.8 10.9引 10.92 11.06 11.08 10.98 8田 0. 112. 16.65 1.S9 1.72 1.93 尽管我国的交通运输事业有了长足发展，但仍存在着不少问题，主要表现在：①运输能 力仍严重不足，不能适应国民经济发展的需要；②不同运输方式各自为政，缺乏协调，综合 运输效率低下；③运输网络布局不合理，西南、西北地区运输网络密度太低：④运输结构不 合理，水运运输严重萎缩，铁路运输比重也有所下降：⑤运输设施技术装备水平较低：⑥运 输管理体制、规章制度、经营手段落后。 2.公路交通 改革开放以来，我国的公路事业有了长足发展，1998年底，已有公路里程127.8k,居世 界第四位。自198年我国高速公路建设实现零的突破后，短短的十年时间，我国就建成了8 733km的高速公路，其里程居世界第六位。目前，我国仍有15000km高通公路正在建设中， 这些高速公路建成后，其里程将居世界第二位（仅次于美国）。 目前，我国的公路运输在综合运输中起到主导作用，到1997年，公路客、货运输量已占 综合客货运输量的75%、90%左右，这一比例仍有上升的趋势。即使如此，我国的公路运输 系统仍存在不少问题，主要表现在：①低等级公路所占比重太大，表】-2列出了我国1995 年的公路等级构成，从表中可见，我国低等级公路仍占了绝大部分，尽管这几年对低等级公 路进行了改造，但到1998年底，四级及等外公路仍占50%以上。②高速公路尚未形成网 络，缺少南北、东西通道，高速公路的规模效应仍末充分发挥。③对已建高速公路的交通管 理技术跟不上，高速公路的运输效率不高，高等级公路的事故率高。 表1-2我国公路等级结构(195年) 等级高莲公路一公路二级公略三线公路四线公路等外公路 比重/%0.190.837.34 17.9252.4521.28 3.城市交通 我国目前已有600多个建制市，3000多个城镇，城市化人口已达20%，人口向城市集 聚，导致了城市交通的空前紧张。为了适应城市社会经济发展的需要，我国的各大城市，特 大城市及部分中等城市都进行了一轮城市交通规划，制订了城市建设的长远发展目标及近 期建设任务，一个大规模的城市交通基础设施建设热潮正在全国开展。如南京市已完成了 二轮城市交通规划（第一轮为190年完成，第二轮为1999年完成），南京市委、市政府在 19%6年提出了以城市交通建设为主题的“一年初见成效、三年面貌大变”的三年建设计划 199年又提出以“完善网络结构、提高交通质量”为目标的新三年建设任务，使城市交通状 况有很大改观。目前，我国北京、上海、广州、天津四个城市已建有地铁，另有十多个城市正 在积极筹备建设地铁或轻轨。 改革开放以来，城市交通建设得到了很大发展，许多城市1978年以来修建的道路面积
已经超过了该城市建城以来至1978年修建的道路面积总和，大规模的交通设施建设在某种 程度上缓解了城市交通紧张局面。但我国的城市交通问题仍很严重，主要表现在：①城市 交通结构极不合理。在城市居民出行中，道路利用效率最高的公交出行逐年菱缩，而道路利 用效率较低的自行车出行成了城市居民出行的主体，多数城市自行车出行占50%~60%。 图1-3为南京市居民出行交通结构。②总体来说，我国城市道路建设欠账过多，建设速度 仍限不上交通需求速度。③许多城市政府部门只重道路建设，不抓交通管理，导致城市交 通系统运行效率较低。①市民的现代交通意识淡薄，交通违纪现象严重，造成交通秩序混 乱，影响了已有道路的利用效率。 口出行比例 步行 自行车 公交车其他车辆风他方式 围1-3南京市居民出行结构（叨年） 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 我国交通工程学科的产生，美籍华人交通工程专家张秋先生起了很大的推动作用。 978年以来，以张秋先生为代表的美、日、英、加等国的交通工程专家，先后在上海、北 京，西安、南京，哈尔滨等城市讲学，系统介绍西方发达国家交通规划、交通管理、交通控制及 交通安全方面的建设与管理经验。国内也派出了多个代表团出图参加由英，美、日，澳、德等 国举办的国际交通工程学术会议，这些活动推动了国内交通学科的产生。 1980年上海市率先在国内成立了交通工程学会，1981年中国交通工程学会宜告成立 20多个省、，市、自治区也相继成立了省级交通工程学会或交通工程委员会，有些早先成立的 国家级专业学会也设立了交通工程分会。东南大学、同济大学、，北京工业大学、西南交通大 学，西安公路交通大学、哈尔滨建筑大学等院校相继设立了交通工程本科生专业，并着手招 收、培养交通工程专业的硕士研究生、博士研究生。我国的新闻出版部门也相继出版了《中 国交通工程》.《中国交通报》、《交通安全报》、《交通工程》、《道路交通管理}、《红绿灯下)等杂 志及一批交通工程方面的报刊，广泛传播交通工程方面的知识。 我国交通工程学科的成立不像美国有明确的标志，但一般认为，我国交通工程学科产生 于20世纪80年代初，而美籍华人张秋先生是该学科的奠基人。 2.我国交逍工程学科面临的任务 交通工程学在我国还是一门新兴的科学，有许多问题有待于进一步研究，必须在学习国