第三节  交通工程学的产生与发展

交通工程学是伴随着汽车工业和公路运输的发展而建立的，是在近代科学技术发展的推动下而发展起来的。

一、交通工程学的产生

1885年，道格力普·达勒姆制造了一辆实验性的燃汽油的四轮汽车，同年德国人卡尔·奔茨也制造了一辆燃汽油的三轮汽车。1888年，在市场上首次出售奔茨汽车。从此，世界上出现了近代汽车。

1903年，美国开始大量生产汽车，至1920年，全国已有800多万辆汽车；到1930年，平均每1000个居民拥有180辆汽车。小汽车已成为美国人生活中不可缺少的交通工具。此时，美国已有400万km的公路。

全世界的汽车保有量1900年只有11辆左右，到1945年就达到6000万辆；1985年达到4.5亿辆。可见汽车保有量的增长速度是相当惊人的。从表l-1可以看到世界部分国家汽车拥有量的增长情况。一些国家部分年份汽车拥有量（万辆）表l－l

               数据来源：1．World Road Statistics1974～1998．IRF

                 2．交通工程手册，人民交通出版社．7998

在整个二十世纪里，世界汽车的保有量一共增长了大约7亿辆。目前，世界汽车年产量稳定在3500万辆至4000万辆之间，保有量的年增长值大约在1600万辆左右。

汽车的大量生产、公路的迅速修建，使以马车为主要交通工具的时代宣告结束，道路交通进入了汽车时代。公路运输随之获得了迅速发展。

迄今为止，公路运输大体经历了三个阶段：第一阶段，从19世纪末到第一次世界大战前是初期发展阶段，这时期汽车数量不多，公路也不够发达，公路运输还只是铁路、水运的辅助手段，承担部分的短途客、货运输任务。第二阶段为两次世界大战期间，是中期发展阶段。第一次世界大战结束后，由于一些资本主义国家把军事工业转为民用工业，促使汽车生产迅速发展，同时还将过剩劳动力用于公路建设，使道路里程日有增加、道路质量不断提高。随着小客车的大量增加，汽车逐渐成为人们的主要交通工具。货运方面，由于运输条件的改善，公路运输的优越性逐渐显示出来，它不仅成为短途运输的主要工具，而且在长途运输中，也开始与铁路、水运竞争。第三阶段，从第二次世界大战到现在，这是公路运输发展的新时期。40多年来，欧、美各国先后建成了比较完善的全国公路网，同时大力兴建高速公路，战后恢复和重建的汽车工业也已形成了一个比较完整的体系，这些都为公路运输的进一步发展创造了条件，使公路运输在综合运输体系中起到了主导作用，承担了80％以上的客货运量。

汽车保有量的增加、汽车运输的发展，促进了人类社会的文明、进步，极大地方便了人民生活，但同时，它也给人类社会带来了许多有害的影响，对人民的身体健康构成了威胁。

由于原有道路是供马车行驶的，随着汽车的使用，道路立即表现出不相适应，出现了交通拥挤、阻塞和交通事故，这样就迫切要求改建道路。同时，各种交通工具并存混行，相互干扰，险象环生。1899年，美国发生世界上第一起汽车交通事故，压死了一名叫蓓蕾斯的妇女。随着汽车交通迅速发展，交通事故和伤亡人数直线上升，到1906年美国因交通事故死亡人数达到400人，1910年为1911人，翻了两番多；到1915年死亡6600人，

        

          图1－1几个国家的交通事故死亡人数（折算为30天的死亡人数）

比1915年又翻了一番。从1906年至1920年的15年中，交通事故死亡人数总共翻了五番。同美国的情况相似，世界上其他国家的交通事故也是越来越严重（图l-1）。

有资料表明，全世界已有3300多万人死于交通事故。这个数字几乎是第一次世界大战的死亡人数的两倍，接近第二次世界大战死亡的人数（第一次世界大战约死亡1700万人，第二次世界大战死亡3760万人）。现在全世界每年死于交通事故的人数在50万左右，受伤人数约 1000万。

事实告诉人们，交通事故已成为世界各国共存的严重社会问题之一。这引起了人们对交通问题的重视和研究。研究的结果认为，发生交通事故等诸多交通问题的主要原因是：

（1）道路和汽车的数量、质量的发展比例失调；

（2）对交通系统的四个基本要素——人、车、路、环境缺乏系统、综合的研究，没有对这些要素从交通规划、道路设施及现代交通管理手段等方面综合治理，使这些要素得以协调地发展；

（3）未能及时筹建、发展新的交通系统。

这三项原因，尤其是前两项原因，有待建立一门新兴的学科来解决，这样交通工程学就应“需”而“生”了。

1921年，美国任命了专门从事交通工程工作的交通工程师；1926年，美国哈佛大学设立道路交通工程专修科来培养交通工程人才；1930年，从事交通工程的科技人员联合起来成立了交通工程师协会，标志着作为一门独立学科的交通工程学正式诞生了。

随着应用数学、运筹学和系统工程的兴起和发展，为解决复杂的交通问题奠定了理论基础。现代控制理论、检测技术和计算机技术的发展和应用，特别是电子计算机又为解决复杂的交通问题提供了强有力的计算工具，使以前人工不能胜任的复杂计算成为可能。

二、交通工程学的发展概况

以1930年美国成立交通工程师协会为标志，交通工程学自萌芽、创立到发展成如今的一门独立、完整的学科只有70多年的历史。

其主要发展阶段为：    ，

30年代——主要研究车辆到达分布特性，单点自动信号控制，交通管理如何使道路适应汽车行驶及如何减少交叉口阻塞；

40年代——主要研究交通调查、交通规划，并根据交通调查及远景交通量的预测进行合理交通设计，研究提高路面质量与交叉口通行能力计算；

50年代——主要研究高速道路线形设计、通行能力计算，立体交叉设计，停车存放问题；

60年代——主要研究车流特性、城市综合谪查与交通渠化、交通规划及试用计算机控制交通；

70年代——重点研究并拟定合理的交通规划，减少不必要的客流，缩短行程，倡导步行，恢复并优先发展公共交通，给汽车选择最佳运行路线，从根本上改变交通组成，从而减少交通拥挤程度和交通事故，同时加强防治交通对环境的污染；

80年代至90年代初——在人的交通特性方面，开展了对驾驶员和行人的心理、生理特性以及生物节律的研究；道路通行能力的研究；汽车行驶性能(制动、转弯、撞击)以及汽车碰撞时如何保证乘车人及驾驶员安全的研究；人一机系统的研究和应用范围进一步扩大。

目前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，研究智能运输系统(Intelligent Transportation Systenxs，ITS)，或称“智能车路系统”(IntelligentVehicle Highway System，IVHS)。

随着现代城市的发展，人们的活动半径越来越大。城间的公路运输，其经济运距已延长到数百公里，可与其他运输方式相抗衡。这些都必将引起交通规划、交通方式、交通政策、交通组织管理等各方面的变革，推动交通工程的理论与实践不断地向前发展。目前的“交通工程学”已发展为“运输工程学”（Transportation Engineering），它囊括了道路交通、铁路交通、航空交通、水路交通和管道交通五种运输方式涉及到的有关问题。当前交通工程学中如下的研究方向值得我们注意：

1．研究交通供给管理和交通需求管理，力求减少交通需求，增大交通供给，缓解交通紧张状况；

2．对各种运输方式综合运用的研究。主要是研究各种运输方式的功能与适用条件，尽量发挥各自的优势。另外，还要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，还研究向立体空间发展的“新交通体系”。

    总之，在交通工程学发展过程中，其研究内容不断拓宽。随着计算机科学的普及、系统科学、信息科学、控制论等现代科学的发展，交通工程学理论必将得到进一步丰富和发展。