交通運輸工程學（第3版）課件 第一篇 概論

第一篇交通運輸行業(yè)與學科概論Contents第一章交通運輸概論第二章交通運輸工程學科概論第一章綜合交通運輸系統(tǒng)特征第一節(jié)交通運輸內(nèi)涵第二節(jié)

交通運輸與社會經(jīng)濟發(fā)展第三節(jié)我國交通運輸行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀第一節(jié)交通運輸內(nèi)涵交通運輸?shù)母拍睢掇o?！罚航煌ㄊ歉鞣N運輸和郵電通信的總稱，即人和物的轉運和輸送，語言、文字、符號、圖像等

的傳遞和播送?！吨袊蟀倏迫珪そ煌ň怼罚航煌òㄟ\輸和郵電兩個方面。運輸?shù)娜蝿帐禽斔吐每秃拓浳?。交通是指人員的往來、貨物的交流和信息的流動；運輸是人和物借助各種交通工具的載運，實現(xiàn)空間位移的一種經(jīng)濟活動和社會活動。交通與運輸反映的是同一過程的兩個方面：同一過程是指載運工具在交通網(wǎng)絡上的流動過程；兩個方面是指：交通關注的是載運工具的流動情況（流量的大小、暢通的程度），運輸關注的則是一定時期內(nèi)運送人員或物資的數(shù)量、距離、經(jīng)濟成本等。4第一節(jié)交通運輸內(nèi)涵現(xiàn)代交通運輸系統(tǒng)涉及各種運輸方式的基礎設施的規(guī)劃、建設與養(yǎng)護，載運工具的制造、運行與保養(yǎng)，運輸過程的組織、運行的控制與管理等。5鐵路公路水路航空管道現(xiàn)代交通運輸?shù)奈宸N基本運輸方式：交通運輸系統(tǒng)的基本內(nèi)容第一節(jié)交通運輸內(nèi)涵交通運輸系統(tǒng)的發(fā)展歷程五種基本運輸方式在載運工具、線路設備和運營方式等方面各不相同，各有其適用的范圍幾種運輸方式同時并存，從交通運輸發(fā)展的側重點和主導的角度，可以將現(xiàn)代交通運輸?shù)陌l(fā)展劃分為四個階段6第一階段水路運輸發(fā)展階段第二階段鐵路運輸發(fā)展階段第三階段公路、航空和管道運輸快速發(fā)展階段第四階段綜合運輸協(xié)調(diào)發(fā)展階段第一節(jié)交通運輸內(nèi)涵綜合交通運輸體系0120世紀50年代初相互協(xié)調(diào)、競爭和制約理論創(chuàng)新、科技創(chuàng)新和制度創(chuàng)新的共同作用02改革開放起至20世紀末交通運輸與國民經(jīng)濟發(fā)展的關系各種運輸方式之間的關系各種運輸方式內(nèi)部結構關系03進入21世紀方式觀：各種運輸方式自身系統(tǒng)觀：大系統(tǒng)視角審視空間觀：不同空間尺度戰(zhàn)略觀：階段變化導向第一節(jié)交通運輸內(nèi)涵交通運輸?shù)募夹g經(jīng)濟特征同一產(chǎn)品（客、貨在空間的位移）不同技術性能（速度、載重、連續(xù)性、舒適程度等）、對地理環(huán)境的適應程度和經(jīng)濟指標（如能源和材料消耗、投資、運輸費用、勞動生產(chǎn)率等）8安全、快速、經(jīng)濟、便利送達速度投資效益運輸成本運輸能力運輸經(jīng)常性運輸機動性……技術裝備不斷更新技術經(jīng)濟性能不斷變化第一節(jié)交通運輸內(nèi)涵促進國民經(jīng)濟發(fā)展調(diào)整與優(yōu)化空間格局與產(chǎn)業(yè)結構國民經(jīng)濟的重要組成，可以增加并推動就業(yè)改善投資環(huán)境、吸引外來資本2024/12/89支撐城鄉(xiāng)一體化與國土空間優(yōu)化短城鄉(xiāng)之間的距離，促進城鄉(xiāng)交流、推動城鄉(xiāng)一體化建設進程發(fā)達的綜合交通運輸壓縮時空距離、促使要素加快流動，降低了空間優(yōu)化的成本代價現(xiàn)代化交通運輸有助于人們在更大范圍選擇生活與就業(yè)，實現(xiàn)更加合理的人口分布推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展交通運輸推動了物流業(yè)、旅游業(yè)和電子商務、快遞配送、配載等新興業(yè)務的發(fā)展促進國民經(jīng)濟發(fā)展調(diào)整與優(yōu)化空間格局與產(chǎn)業(yè)結構國民經(jīng)濟的重要組成，可以增加并推動就業(yè)改善投資環(huán)境、吸引外來資本2024/12/810支撐城鄉(xiāng)一體化與國土空間優(yōu)化短城鄉(xiāng)之間的距離，促進城鄉(xiāng)交流、推動城鄉(xiāng)一體化建設進程發(fā)達的綜合交通運輸壓縮時空距離、促使要素加快流動，降低了空間優(yōu)化的成本代價現(xiàn)代化交通運輸有助于人們在更大范圍選擇生活與就業(yè)，實現(xiàn)更加合理的人口分布推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展交通運輸推動了物流業(yè)、旅游業(yè)和電子商務、快遞配送、配載等新興業(yè)務的發(fā)展第二節(jié)交通運輸與經(jīng)濟社會發(fā)展1111交通運輸行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與經(jīng)濟社會的關系經(jīng)歷了從“整體滯后”到“瓶頸制約”，再到“總體緩解”和“基本適應”的轉變，從根本上改變了基礎薄弱、整體落后的面貌綜合交通運輸體系形成一體化交通運輸有機整體技術經(jīng)濟優(yōu)勢充分發(fā)揮布局日趨合理結構不斷優(yōu)化系統(tǒng)不斷完善第三節(jié)我國交通運輸行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢2024/12/812交通運輸行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀交通基礎設施加速發(fā)展“八縱八橫”高速鐵路主通道“71118”國家高速公路主線世界級港口群：長三角、津冀、粵港澳等世界級機場群：京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)和成渝等交通運輸基礎性、先導性、戰(zhàn)略性作用充分發(fā)揮“具備條件的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和建制村通硬化路、通客車”的兜底性目標任務區(qū)域交通連片成網(wǎng)，促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的水平不斷提升與世界相交、與時代相通鐵路：中老鐵路、亞吉鐵路、蒙內(nèi)鐵路、雅萬高鐵、中歐班列民航：十大國際航空樞紐和29個區(qū)域樞紐等組成的現(xiàn)代化機場體系水運：全球港口貨物吞吐量、集裝箱吞吐量前10名的港口當中，我國分別占了8席和7席第三節(jié)我國交通運輸行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢2024/12/813交通運輸發(fā)展趨勢高速化、重載化、智能化是交通運輸發(fā)展的共同趨勢技術路線和經(jīng)濟路線往往大同小異，可以互相借鑒，但在具體實施上又各有特點1997年4月1日最高運行時速達到了140公里旅客列車平均旅行速度由時速48.1公里，提高到時速54.9公里1998年10月1日快速列車最高運行速度達到了時速160公里旅客列車平均旅行速度達到時速55.2公里直通快速、特快客車平均時速達到71.6公里2000年10月21日初步形成了“四縱兩橫”提速網(wǎng)絡旅客列車平均時速達到60.3公里2001年10月21日旅客列車平均旅行速度達到時速61.6公里2004年4月18日幾大干線的部分地段線路基礎達到時速200公里旅客列車平均旅行速度達到時速65.7公里2007年4月18日京哈、京滬等既有干線實施的時速200公里的提速部分有條件區(qū)段列車運行速度可達250公里6次鐵路大提速進入高鐵時代第三節(jié)我國交通運輸行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢2024/12/814加快建設交通強國我國交通運輸行業(yè)發(fā)展的總目標和主要任務：推動交通運輸高質(zhì)量發(fā)展，加快建設交通強國交通強國戰(zhàn)略的總體目標：建成“安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟”的現(xiàn)代化綜合交通運輸體系。到2035年基本建成交通強國，到21世紀中葉全面建成人民滿意、保障有力、世界前列的交通強國?！叭嗣駶M意”是指提供高品質(zhì)、多樣化的交通服務，滿足人民不斷增長的美好生活需求“保障有力”是指交通運輸在提供高質(zhì)量服務的同時，還應發(fā)揮先行引領作用“世界前列”是指交通基礎設施規(guī)模、交通服務、交通科技、交通安全水平等進入世界前列第三節(jié)我國交通運輸行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢2024/12/815國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要2035年基本建成便捷順暢、經(jīng)濟高效、綠色集約、智能先進、安全可靠的現(xiàn)代化高質(zhì)量國家綜合立體交通網(wǎng)，實現(xiàn)交通運輸由追求速度規(guī)模向更加注重質(zhì)量效益轉變、由各種交通方式相對獨立發(fā)展向更加注重一體化融合發(fā)展轉變、由依靠傳統(tǒng)要素驅(qū)動向更加注重創(chuàng)新驅(qū)動轉變。《交通強國建設評價指標體系》：1個國家綜合指標、5個行業(yè)指標和31個省域指標五大基本特征20項評價指標安全交通基礎設施覆蓋銜接水平。對外連通度與國際化水平交通基礎設施無障礙水平全國123出行交通圈覆蓋率全球123快貨物流圈的覆蓋率交通運輸安全性交通系統(tǒng)韌性應急響應水平交通設施裝備水平交通設施利用率旅客聯(lián)程運輸水平貨物多式聯(lián)運水平綜合交通智慧化水平交通運輸工具主要大氣污染物排放與碳排放水平交通與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展水平交通基礎設施空間資源集約化水平交通支出可承受能力交通運輸對經(jīng)濟增長貢獻率通道樞紐經(jīng)濟發(fā)展水平便捷高效綠色經(jīng)濟評價維度生命安全應急保障自主可控覆蓋廣泛快捷順暢高效利用一體協(xié)調(diào)智能創(chuàng)新生態(tài)環(huán)保集約節(jié)約經(jīng)濟適應支撐有力國家綜合指標第三節(jié)我國交通運輸行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢交通運輸工程學科概論1.22024/12/816Contents第一章交通運輸概論第二章交通運輸工程學科概論交通運輸工程學科內(nèi)涵“交通運輸工程學科”是在交通運輸系統(tǒng)綜合化、快速化、智能化以及經(jīng)濟社會需要“安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟”的現(xiàn)代化綜合運輸體系背景下，產(chǎn)生的多學科交叉、需求導向型的工程應用學科。研究內(nèi)容：研究人和物在一定的“質(zhì)”和“量”要求下在特定時間和空間范圍的移動以及為實現(xiàn)該移動所需要修建的基礎設施及其布局、載運工具運用、信息與控制、運營與管理、安全與環(huán)保等理論、方法與技術的學科研究對象：涉及鐵路、公路、水路、航空和管道等運輸方式組成的綜合運輸體系和城市交通系統(tǒng)的發(fā)展政策、規(guī)劃設計、基礎設施建造、載運工具運用，以及交通運輸系統(tǒng)的運行控制、運營管理、運行安全及環(huán)境保護等領域2024/12/818第一節(jié)交通運輸工程學科內(nèi)涵2024/12/819數(shù)學力學化學電學材料學經(jīng)濟學系統(tǒng)科學信息與控制科學基礎知識基本理論方法運輸經(jīng)濟學交通流理論交通基礎設施建管養(yǎng)運交通信息工程交通系統(tǒng)控制交通運輸系統(tǒng)規(guī)劃交通運輸組織與管理載運工具安全與可靠性載運工具監(jiān)測與維修工程交通運輸系統(tǒng)安全與環(huán)保服務經(jīng)濟社會發(fā)展需求問題驅(qū)動：指面向交通運輸領域的重大需求，在解決工程技術難題過程中，凝練提出本學科的核心科技問題，在研究基礎上提出新的理論方法和關鍵技術理論分析：指圍繞本學科專業(yè)重大科技難題，應用基礎知識和基本理論方法，進行基礎理論的研究和探索學科交融：指通過學科間的綜合和交叉，不斷豐富和完善交通運輸工程學科體系第一節(jié)交通運輸工程學科內(nèi)涵學科范圍及研究方向堅持面向世界科技前沿、堅持面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、堅持面向國家重大需求、堅持面向人民生命健康2024/12/820交通運輸工程學科交通運輸規(guī)劃與管理交通基礎設施工程載運工具運用工程交通信息與控制交通安全與環(huán)境交通運輸規(guī)劃與管理：交通運輸系統(tǒng)的發(fā)展政策、規(guī)劃設計、運行與運營管理交通基礎設施工程：交通基礎設施的勘測設計、施工建養(yǎng)、運行管理、維護更新及其智能化、綠色化載運工具運用工程：載運工具運用過程中的運行特性、安全可靠性、維護維修性等交通信息與控制：交通信息感知與處理、交通系統(tǒng)運行控制、交通系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模等交通安全與環(huán)境：交通運輸系統(tǒng)的事故防控、能耗和排放控制等第一節(jié)交通運輸工程學科內(nèi)涵交通運輸規(guī)劃與管理二級學科2024/12/821以單一或者綜合交通運輸系統(tǒng)為研究對象，探究交通參與者、載運工具、交通基礎設施與環(huán)境等系統(tǒng)構成要素的運行規(guī)律及其相互間的作用關系，研究交通運輸系統(tǒng)規(guī)劃、設計與管理的理論與方法，通過對交通運輸系統(tǒng)的綜合規(guī)劃、協(xié)同設計、運行與運營管理等，優(yōu)化系統(tǒng)資源配置、平衡供需關系，實現(xiàn)交通運輸系統(tǒng)安全、便捷、綠色、高效、經(jīng)濟等發(fā)展目標。該二級學科以交通運輸系統(tǒng)的發(fā)展政策、規(guī)劃設計、運行與運營管理等為主要研究方向，研究內(nèi)容主要包括:交通參與者的出行行為與交通運輸需求分析，交通流理論，交通運輸系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略，綜合交通網(wǎng)絡與樞紐場站規(guī)劃設計，客貨運輸組織與優(yōu)化，交通運輸系統(tǒng)運行與運營管理，交通運輸經(jīng)濟，交通運輸系統(tǒng)仿真等的理論、方法、技術，以及交通運輸系統(tǒng)要素的運行規(guī)律、評估分析與協(xié)同優(yōu)化等問題。第一節(jié)交通運輸工程學科內(nèi)涵交通基礎設施工程二級學科2024/12/822以公路與城市道路、鐵路與城市軌道、機場、港口軌道、管道和交通樞紐等交通基礎設施為主要研究對象，通過數(shù)學、力學、化學、物理學、材料科學、環(huán)境科學、信息科學、遙感科學等多學科交叉的理論和方法，探究交通基礎設施結構與材料、本體與環(huán)境、結構性能與功能性能的平衡協(xié)調(diào)，以及交通基礎設施與載運工具之間的相互作用與協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)交通基礎設施安全、耐久、綠色、智能等建設目標。該二級學科以交通基礎設施的勘測設計、施工建養(yǎng)、運行管理、維護更新及其智能化、綠色化為主要研究方向，研究內(nèi)容主要包括:交通基礎設施的勘測設計、結構設計、材料設計、施工工藝、質(zhì)量評定，以及交通基礎設施全壽命服役狀態(tài)感知、監(jiān)測、檢測、評估、養(yǎng)護、更新和管理等領域的基礎理論、關鍵技術、核心裝備等問題。第一節(jié)交通運輸工程學科內(nèi)涵載運工具運用工程二級學科2024/12/823以交通運輸系統(tǒng)中的載運工具(汽車、機車車輛、船舶、飛機和交通樞紐相關裝備等)為主要研究對象，研究載運工具運用過程中的運行特性、安全可靠性、維修等方面的理論、方法與技術，提升載運工具運用品質(zhì)與水平。該二級學科以載運工具運用過程中的運行特性、安全可靠性、維修性等為主要研究方向，研究內(nèi)容主要包括:系統(tǒng)動力學與控制、結構與輕量化、系統(tǒng)動態(tài)性能匹配與優(yōu)化、摩擦磨損機理與控制、振動與噪聲控制、節(jié)能與降耗等載運工具運行特性的理論、方法與技術，服役性能與安全控制、載運系統(tǒng)與承載結構及其運行環(huán)境相互作用、系統(tǒng)運用可靠性、系統(tǒng)智能化與控制等載運工具安全可靠性的理論、方法與技術，載運系統(tǒng)及其運行環(huán)境的狀態(tài)監(jiān)測與智能感知、故障機理與診斷、智能運維等載運工具維修的理論、方法與技術。第一節(jié)交通運輸工程學科內(nèi)涵交通信息與控制二級學科2024/12/824以單一或者綜合交通運輸系統(tǒng)為研究對象，研究交通基礎設施、載運工具、交通參與者與環(huán)境等構成要素間相互作用的信息耦合機理以及交通信息采集、傳輸、處理與優(yōu)化控制的基本理論和技術，支撐安全、高效、綠色、環(huán)保、智慧的現(xiàn)代交通運輸系統(tǒng)發(fā)展。該二級學科以交通系統(tǒng)信息化為基礎，以數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化、協(xié)同化為手段，主要研究方向包括:交通信息感知與處理、交通運輸系統(tǒng)運行控制、交通運輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模等。研究內(nèi)容主要包括:交通信息感知與傳輸、交通信息融合與處理、交通大數(shù)據(jù)分析、交通狀態(tài)辨識與預測、交通系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模、交通運輸系統(tǒng)運行控制、載運工具與基礎設施協(xié)同控制、自主交通運輸系統(tǒng)控制等的理論、方法與技術。第一節(jié)交通運輸工程學科內(nèi)涵交通安全與環(huán)境二級學科2024/12/825以單一或者綜合交通運輸系統(tǒng)為研究對象，探究載運工具、交通參與者、交通基礎設施與環(huán)境等要素對交通運輸系統(tǒng)運行安全和環(huán)境生態(tài)的影響規(guī)律?研究交通運輸系統(tǒng)安全保障與交通內(nèi)、外環(huán)境友好的理論、方法與技術，將安全和環(huán)保等特性融入交通運輸系統(tǒng)規(guī)劃、設計、建造、運行全過程，提升交通運輸系統(tǒng)的安全保障水平和環(huán)境友好品質(zhì)，實現(xiàn)交通運輸系統(tǒng)的安全、舒適、綠色的可持續(xù)發(fā)展目標。該二級學科以交通運輸系統(tǒng)的事故防控、能耗和排放控制等為主要研究方向，研究內(nèi)容主要包括:交通運輸系統(tǒng)的安全規(guī)劃、交通事故機理與主動防控、交通安全分析與評價、交通事故風險識別與預警、交通安全設計與調(diào)控、交通事故再現(xiàn)、交通安全人因機理、異常駕駛行為辨識與干預、交通應急管理與演練、交通事故救援、交通安全保障、交通運輸系統(tǒng)韌性等的理論、方法與技術，交通運輸系統(tǒng)環(huán)境污染防治規(guī)劃、排放分析與控制、噪聲分析與控制、交通導致的大氣、水域等污染防治、交通能耗優(yōu)化與能源融合、交通能源系統(tǒng)規(guī)劃設計、低碳/零碳交通系統(tǒng)設計與優(yōu)化、交通及乘員環(huán)境影響分析與優(yōu)化設計、交通及乘員環(huán)境監(jiān)測分析與評價等的理論、方法與技術。第一節(jié)交通運輸工程學科內(nèi)涵交通運輸工程學科發(fā)展歷程2024/12/826學科形成期（1952年-1997年）背景介紹：國家經(jīng)濟快速發(fā)展需求學科起源：“鐵道、公路、水運”一級學科二級學科擴展：鐵道工程、公路城市道路及機場工程、橋梁與隧道工程、機車車輛、船機修造工程、

運輸管理工程、物質(zhì)流通工程、運輸自動化與控制、鐵道牽引電氣化與自動化、汽車運用工程、航海技術、交通工程。學科發(fā)展期（1997年-2011年）學科調(diào)整：一級學科名稱變更，二級學科重組，道路與鐵道工程、交通信息工程及控制、交通運輸規(guī)劃與管理、載運工具運用工程新學科點建設：推動高層次人才培養(yǎng)學科成熟期（