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第二章
交通工程
第一单元
把交通视为一个系统
系统方法是一种用于解决系统中问题的广泛的、系统性的方法。它是一种解决问题的哲学，特别用于解决复杂的问题。[1]
一个系统是一组执行功能以实现共同的目标的国际部件，称为组件。系统分析是科学方法在解决复杂问题中的应用。目标是预期的结束阶段。目标的操作陈述被称为目标，这些目标应该被衡量和实现。反馈和控制对系统的有效运行至关重要。目标的开发本身可能涉及一个迭代过程。目标一般会提出它们自己的适当有效性措施(MOEs)。有效性措施是对每一个可选行为满足目标的程度的度量。衡量放弃的利益或失去的机会的每一种选择被称为成本的衡量(MOCs)。成本的衡量是决策的结果。一项标准将有效性措施与成本的衡量联系起来，该标准规定了在成本和有效性已确定的若干备选行动中进行选择的判定规则。标准是一种特定类型的标准，它是一个固定的目标:可接受的最低(或最高)性能水平。换句话说，一个标准代表一个截止点，超过这个截止点，性能就会被拒绝。
关于群体，我们经常发现一组不可简化的概念，它们构成了支配我们行为的基本欲望和驱动力。对于这些欲望，“价值观”一词是有记号的。价值观是人类感知和行为的基础。因为价值观是由具有相似关系的群体所共有的，所以我们才有可能谈论社会或文化价值观。社会的基本价值包括生存的欲望、归属的需要、秩序的需要和安全的需要。
政策是为实现目标而采取的指导原则或行动方针。评估一个系统的当前状态和选择改变的方向可以被视为决策。
系统分析步骤：
第一步：明确群体问题和指标；
第二步：建立目标；
第三步：定义目标;[2]
第四步：建立标准；
第五步：设计一个备选方案以实现第二步和第三步；
第六步：根据有效性和成本来评估该备选方案；
第七步：质疑备选方案和所有假设;
第八步：检查或修改第五步的备选方案；
第九步：建立新的目标或修改第三步；
第十步：按照标准、规则和设定的指标，重复这个循环，直到达到满意的解决方案为止。
移动和运输
城市可以被看作是一种活动的位置安排或土地使用模式。[3]活动的地点会影响人类，而人类活动又会改变其所处的地理位置。活动之间的相互作用表 现为人员、货物和信息的流动。
人员和货物从一个地方移动到另一个地方的原因可以解释为以下三个条件:(互补性,两个或两个以上的目的地之间的相对吸引力;(2)人们克服距离的愿望,称为可转移性,是指克服距离所需要的时间和金钱 ,和实现这一目标所需要的最好的技术；以及reg;:提供在几个地点之间进行竞争的机会，以满足需求和供应。人们和货物如何从起点移动到目的地是一个交通方式选择的问题(一个人可能选择乘公共汽车去市中心，而不是使用她自己的车)。这个决策是根据时间、速度、效率、成本、安全性和方便性等属性做出的。地理学家把出行描述为一个事件，把旅行描述为一个过程
图2-1所示为土地利用与交通之间的循环关系。[4]土地利用是人口流动和活动的主要决定因素之一。这一活动被称为“出行生成”，它将规定需要什么样的交通设施(如街道和公交系统)来移动交通。当提供了这些额外的设施后，系统自然会有更多的可达性
可达性的变化将决定土地价值的变化(如果有的话)，而这种变化可能会影响土地目前的使用方式。如果这样的变化确实发生了(例如，一个居民区变成了一个商业区)，交通发生率(例如，每英亩土地的交通量)将会改变，并会导致一个完整的变化周期。请注意，这一循环过程是对现实的高度简化表示，而且图2-1中没有显示其他土地市场因素。然而，它确实说明了交通和土地利用的基本相互联系。
图 2- 1土地利用与交通之间的循环关系
注释
[1] 系统方法是一种用于解决系统中问题的广泛的、系统性的方法hellip;hellip;本篇文章第一部分主要介绍系统方法的概念和系统分析的步骤。交通运输系统被视为“系统”，可以从用系统工程的理论方法来理解和分析。
[2] Establishing goals, Defining objectives, goal和objective字面上均为目标的含义。其中goal更接近于描述较为抽象、更宏观层面的目标，比如提高交通运输效率等；objective是对目标的准确阐述，是可评价可量度的目标，比如居民平均出行时间从l小时降低到50分钟。
[3]A city canbe considered as a locational arrangement of activities or a land-use pattern.城市通常可以理解为行为的位置布局或者是土地利用布局。土地利用指土地的利用性质，如居住、工业、行政办公、商业、绿地交通用地等等。
[4] A simple connection between land use and transportation is shown in Fig.2-1.图2-1说明了土地利用和交通运输之间的循环关系。从直观理解，是土地利用的格局决定了交通运输系统的需求，但反过来，交通运输的设施建设又会对土地的功能和价值产生影响，从而导致土地利用格局的新的平衡。
练习
- 阐述系统分析的步骤，并给出运输系统中系统分析的实例。
答：系统分析步骤：第一步：明确群体问题和指标；
第二步：建立目标；
第三步：定义目标;[2]
第四步：建立标准；
第五步：设计一个备选方案以实现第二步和第三步；
第六步：根据有效性和成本来评估该备选方案；
第七步：质疑备选方案和假设;
第八步：检查或修改第五步的新方案；
第九步：建立新的目标或修改第三步；
第十步：按照标准、规则和设定的指标，重复这个循环，直到达到满意的解决方案为止。
实例：公共交通系统
目的：为居民出行提供便利
要素：公交车、公交线路、驾驶员、乘客
关系：运输与被运输
结构：复杂
环境：城市或乡镇
- 以地铁站为例，说明地铁站周边土地利用与交通的关系。
答：例如地铁站附近土地用来建商场，商场吸引有购物需求的人群，产生交通需求，促进交通设施的发展，而交通设施的完善又提高了商场附近的可达性，可达性高的地方人流量大，土地利用价值也会提升。
- 查阅“城市用地分类与规划建设用地标准”，指出不同用地的类别代号。
2.0.1城乡用地town and country land
2.0.2城市建设用地urban development land
2.0.4人均城市建设用地urban development land per capita
2.0.5人均单项城市建设用地single-category urban development land per capita
2.0.6人均居住用地residential land per capita
2.0.7人均公共管理与公共服务用地administration and public services land per capita
2.0.8人均交通设施用地street and transportation land per capita
2.0.9人均绿地green space per capita
2.0.10人均公园绿地park land per capita
2.0.11城市建设用地结构composition of urban development land
2.0.12气候区climate zone
第二单元
车辆与人的特性
50多年来，工程师和行为科学家一直在一起共同研究和设计高效的人机系统。他们的研究有助于交通工程师了解人类（作为车辆操作员、乘客或行人）如何与车辆及其使用的交通设施进行互动。（希纳尔，1978年）
人们早就认识到，公路模式的三大要素是人、车和环境。这种认识为安全工程师提供了一个有用的矩阵（哈登之后，1980年），该矩阵的详细信息见表2-1，其中这三个要素是在公路安全框架内考虑的。如果要有效地进行系统管理，则需要考虑所有适用的因素。例如，驾驶员在驾驶车辆之前需要接受适当和充分的培训，并了解公路模式；在发生碰撞时，车辆需要有适当的约束装置，如安全带和安全气囊；在发生车辆碰撞时，应为受害者提供紧急医疗服务。同样，车辆和人造环境在碰撞前、碰撞中和碰撞后的三个阶段都应该具有一定的属性，以应对事故造成的困境（莱，1986年;荷姆伯格和凯尔，1988年）。
公路安全因素
|
阶段 |
碰撞前 |
碰撞中 |
碰撞后 |
|
人 |
培训： 知识； 技能； 基本能力； 动机和态度 |
司机佩戴并安装在车辆上的车辆安全装置 |
紧急医疗服务； 事件探测和协助 |
|
车辆 |
控制系统设计； 舒适系统设计； 信息系统设计； 法律与执行 |
乘客保护系统； 控制系统设计 |
消防/油烟控制系统；应急交流系统的简易设计； 修复功能 |
|
环境 |
几何结构和附属物； 执行系统控制系统；天气和光照条件； 路面条件 |
吸能与节能公路的几何结构与附件 |
便于紧急访的几何解构； 碎片控制和清理； 道路和交通设施的恢复 |
表2- 1
在本单元中，我们将讨论几个在其他单元中更详细讨论的主题。例如交通流、街道和高速公路的几何设计、高速公路通行能力、平面交叉口设计和交通控制装置、交通安全等都与本章密切相关。
首先，给出了人车环境系统模型的简化框架。在随后的内容中，将讨论人和车辆的特性。这些特征本身就很重要，因为交通工程师应该意识到，就人类而言，仅仅为“普通”司机或“普通”行人工作是不够的，因为“普通”司机和行人的能力范围很广。在处理车辆特性时，也存在类似的困境。从最小的汽车到大型的联合卡车，汽车在任何时候都使用这种运输系统。“因此，交通工程师更多地关注事务的局限状态，而不是一般正常状态。 [1]
简化的框架
这是一个试图提供对人-车-环境系统的理解的模型简化框架。适当的驾驶教育可以传授有关人-车-环境相互作用的知识，发展驾驶技能，并对未来驾驶者的态度产生积极影响。它有可能创造更安全的驾驶实践，从而减少事故。法律及其实施为驾驶员安全高效的驾驶行为提供了指导和动力。因此，法律应该是现实的、可理解的，才能有效。人们已经证明仅仅存在法律而没有有效执行是无效的。
道路/路边环境包括物理和环境条件，车辆特性包括提供给驾驶员的机械控制系统和信息源。感觉场由驾驶员使用的许多信息组成。例如，视野由对象、线和边组成。相似的输入由触觉接收，构成感觉场。术语“驾驶员个人”具有广泛的含义，包括驾驶员的生理特性、知识、技能和习惯。
驾驶员决策过程包括经典的感知、感知、分析、决策和响应链。本单元稍后将讨论这些活动。最后，车辆对驾驶员所采取行动的响应是车辆特性和道路/路边环境的函数。
总之，驱动程序在这个系统中有两个功能。首先，考虑到安全、方便和舒适，他们利用这个系统在一段时间内从一个点移到另一个点。它们还充当车辆的导航和控制系统，包括在方向和速度方面对车辆进行连续的“精细控制”。要做到这一点，驾驶员必须从一般环境中检测和选择信息，包括公路几何结构，并将决策转化为车辆上的一组动作。通过适当的反馈，公路几何结构、车辆和驾驶员之间有着密切而持续的相互作用
驾驶员个体特征
如前所述，驾驶员个性是一个基础广泛的知识体系，涉及到驾驶员天生的能力，后天学习得到的能力，以及他或她的动机和态度。良好的驾驶能力不需要过人的天赋。生理和心理测试可以揭示出对机械和视觉辅助手段的需求，以纠正人类最自然的缺陷。另一方面，司机学习的能力必须通过学习和实践来获得，而这些获得可以通过测试来指出任何缺点。从司机的动机和态度可以知道他们为什么会这样做。态度通常决定司机对驾驶情况的反应。动机可能与对伤害的恐惧、对批评的恐惧和对社会责任的感觉有关。通过使用酒精、麻醉剂和毒品，驾驶人的行为可以迅速而严肃地得到改善。不适、疲劳和不适会严重影响驾驶效率。
感觉
驾驶员可以通过感觉、感觉、听觉和嗅觉获得有关车辆安全控制的有用信息。因此，温度和湿度、力和变化率，以及与车辆稳定性相关的振动和振荡是驾驶员通过感觉获得的一些更常见的信息，本节对这几种情况都已展开论述。
注释
[1] Hence, the traffic engineer is looking more at “limitation” than at “average”.因此，交通工程师更应该关注的是事物的局限状态，而不是一般正常状态。注意区分limitation和a
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