交通规划与设计

交通规划与设计实验指导书石家庄铁道学院交通运输工程实验中心1实验一交通规划模拟实验一．实验目的《道路交通规划》是交通工程专业学位课，实践环节是该课程的重要组成部分。本次课程设计的主要目的是旨在从应用角度出发，通过对交通规划软件的学习和使用，巩固和加深对交通规划理论的理解，熟悉实际交通规划的步骤与方法，为今后从事相关工作或进一步学习打下良好基础。设计的主要任务是使用“交通规划模拟实验系统”进行石家庄市城市中心区的交通预测与分析。二．实验设备1、台式计算机。2、交通规划模拟实验系统软件“交通规划模拟实验系统”是我中心开发的能够进行城市与区域交通规划的辅助软件系统。该软件建立在交通规划四阶段法的基础上，与目前国内外常用的交通规划软件具有类似的总体功能结构和数据处理流程。因此，掌握了该软件的操作方法，在今后使用其它交通规划软件时可以触类旁通。三．实验内容1、学习“交通规划模拟实验系统”使用方法1.了解“交通规划模拟实验系统”的总体结构与数据处理机制，结合交通规划的总体过程，明确软件所需输入数据与输出结果。2.学习如何应用交通规划软件进行路网的建立，包括小区、节点和路段的抽象方法、编码规则、属性描述等。3.掌握使用“交通规划模拟实验系统”进行出行生成、出行分布、方式划分和网络配流的原理与操作方法。4.掌握如何结合实际项目对结果数据（包括表格和图形）进行分析，以及数据如何保存与转换等。22、构建城市中心区道路网络根据给定的地图与小区划分方案，使用“交通规划模拟实验系统”，对石家庄市城市中心区的道路网络进行计算机抽象处理，完成现状路网的构建工作。小区划分方案见图1，其中，11-18小区是中心区外围小区，各小区中心至中心区外围边界的连接线长度统一按10公里处理。中心区主要道路的等级和属性见表1所示，构建路网时必须包含表中列出的所有主干道、次干道和支路，其它支路可以根据需要进行取舍。图1石家庄城市中心区交通小区划分方案表1石家庄城市中心区道路等级（长度单位：km）路名起止点长度等级路名起止点长度等级和平路中华大街-建设大街2.6主干道大经街阜康路-中山路0.8支路平安大街和平路-裕华路2.1主干道向阳路胜利大街-平安大街0.6支路裕华路建设大街-中华大街3主干道栗胜路胜利大街-平安大街0.6支路中华大街和平路-裕华路2.5主干道阜康路胜利大街-平安大街0.6支路建设大街和平路-裕华路2.1主干道清真寺街宁安路-新华路0.7支路中山路中华大街-建设大街3主干道民族路中华大街-北小街0.8支路胜利大街和平路-裕华路2.2次干道青年街兴凯路-自强路1.2支路车站街中山路-裕华路0.9次干道黎明街新华路-永安路0.8支路新华路中华大街-公里街1.1次干道长征街和平路-中山路1.2支路自强路中华大街-车站街0.9次干道栗康街和平路-中山路1.2支路兴凯路中华大街-车辆厂街1.1支路休门街四中路-裕华路0.3支路北小街新华路-中山路0.5支路四中路平安大街-建设大街0.9支路宁安路中华大街-北荣街0.8支路公里街新华路-中山路0.5支路正东路公里街-建设大街2支路车辆厂街和平路-新华路0.9支路东马路大经街-平安大街0.4支路33、中心区交通需求预测中心区交通调查资料包括：现状年（2000年）各交通小区出行生成量（表2），现状年各交通小区主要用地指标（表3），未来年（2005年）各交通小区主要用地指标（表4），根据这些数据预测未来各交通小区的出行生成量。外围小区未提供用地数据，可根据人口增长趋势（表5）按增长率法进行生成预测。内部小区的出行生成量可以使用Excel软件中的“多元回归分析”功能进行预测，具体的操作过程是：在Excel的菜单中打开“工具→加载宏”选项，在弹出的对话框中选择“分析工具库”并确定。再在Excel的菜单中打开“工具→数据分析”选项，在弹出的对话框中选择“回归”并确定，然后按照软件提示进行回归分析。其中，Y值选取为内部小区出行发生或吸引量，X值选取为各小区现状用地面积（5类）。运行回归分析后得到如下图结果：图2Excel中的回归分析功能根据现状年数据建立小区出行生成量与主要用地指标间的函数关系，该函数形式为：Y=a1*x1+a2*x2+a3*x3+a4*x4+a5*x5+b其中，Y为各小区出行发生或吸引量，x1-x5为各小区5类用地面积，a1-a5为自变量参数，对应图2中的XVariable1-5的数值，b为函数常数项，对应图2中的Intercept数值。用上述函数关系式，根据未来的用地指标预测未来年小区出行生成量。外部小区的出行生成量可以使用Excel软件中的“趋势分析”功能进行预测，具体的操作过程是：在Excel的菜单中打开“插入→图表”选项，在弹出的对话框中的左侧选择“XY散点图”，右侧选择“平滑线散点图”，点击“下一步”。根据图表向导，选择需要预测的历史数据表格，生成趋势线图。用鼠标激活刚形成的趋势线图表，选择Excel主菜单中的“图表→添加趋势线”选项，在“类型”菜单中选定“线性趋势线”，然后在“选项”菜单中选定“显示公式”及“显示R平方值”。根据图表向导，可以形成趋4势线图、回归公式及相关系数（见图3）。根据此回归公式可以通过历年人口增长趋势和现状外部小区出行生成量，用增长率法预测未来年的外部小区出行生成量。y=25.903x-51520R2=0.904305010015020025030035040045019941995199619971998199920002001200220032004图3Excel中的趋势分析功能表2中心区分区出行产生吸引量（单位：千人）小区编号出行产生量出行吸引量小区编号出行产生量出行吸引量1279.5271.6910180.11244.52275.78108.6711232.8135.843219.29217.351249.167.92481.181.5113169.3122.26566.5195.091433.254.34662.5667.9215205.8135.847234.99258.11631.754.34884.2967.9217159.9122.269166.02203.761845.367.92表3现状中心区分区用地面积（单位：km2）小区编号对外交通用地公共设施用地工业用地居住用地其它用地10.230.120.020.010.0520.0.050.170.120.28300.170.020.120.25400.030.020.620.1250.050.020.380.080.0560.030.030.040.420.10700.350.010.010.0180.010.020.030.670.07900.120.010.530.191000.130.010.610.275表4规划中心区分区用地面积（单位：km2）小区编号对外交通用地公共设施用地工业用地居住用地其它用地10.280.13000.02200.230.050.10.25300.2800.060.22400.1300.510.1550.010.150.290.050.0860.010.1300.350.13700.37000.01800.1300.530.14900.2200.450.181000.2300.510.28表5石家庄市历年人口统计（单位：万人）年份19811982198519861987198819891990人口103.1107115.7118.7110.6125.9118.2120.6年份19911992199319941997199819992000人口122.2124.4138141154.63157.17155157.05由于未对中心区现状出行分布量进行调查，因此需使用重力模型依据预测出行产生、吸引量对未来的出行分布矩阵进行推算。其中，重力模型阻抗函数采用指数函数，参数β根据类似城市经验可取0.7-1.5之间（该参数反映了地区的机动化水平）。根据表6提供的调查数据，结合石家庄市未来交通政策与交通结构的发展趋势，进行方式划分预测。表6石家庄市居民出行方式构成（单位：%）年份公交小客车自行车步行其它2000(中心区)23.5311.2547.8913.104.23根据现状调查数据统计，石家庄市中心区道路机动车高峰小时为早8：00-9：00，高峰小时系数为0.094。将预测的未来年机动车OD矩阵折算成高峰小时OD矩阵在现状网络上进行分配，并统计路网的主要指标（服务水平、平均饱和度等），分析主要的矛盾所在。分配方法可以根据实际情况选用，建议使用随机分配方法或均衡分配方法。6四．注意事项1．课程设计前，复习《道路交通规划》课程中的相关理论与方法。2．在实验中心上机操作时遵守学生实验守则，爱护实验设备，保持室内整洁。3．本次课程设计中所需的有关石家庄市城市中心区的基础资料、交通数据等，已在实验中心服务器上提供，上机操作的同学可到教师指定的地址下载。五．实验报告结合整个实验过程，撰写并提交实验报告。报告的主要内容应包括：实验目的；实验过程；结果分析；设想及体会等。本次课程设计采用“优、良、中、及格、不及格”五级评分制，具体标准如下：1.课程设计最后得分由报告得分和平时得分组成，其比例分别为70%、30%。2.报告及时提交，则根据报告的质量给予“优、良、中”中相应分级；未及时提交，则在报告质量分级基础上降一级；未提交报告，得分为“不及格”。3.抄袭报告或编造实验数据，得分为“不及格”7实验二三维选线设计实验一．实验目的1.掌握建立选线系统三维地理环境的基本方法，了解其中所用到的地理信息。2．理解数字正射影像图（DOM）和数字高程模型（DEM）的基本概念。3.了解三维可视化选线设计的基本概念。4.学会使用三维铁路选线设计软件在三维环境下的铁路选线设计方法和流程，能够独立进行线路方案设计。5.完成某段铁路选线设计方案，输出设计方案的三维线路模型、三维漫游动画和设计成果数据。二．实验原理当今遥感技术，数字摄影测量技术，虚拟现实技术取得长足进步。这些数字测量产品包含非常丰富的信息量和信息类型。对卫星遥感技术在铁路选线中的运用，国内已有很多成功的实例，应用遥感新技术后，对铁路选线多了一个宏观手段，能发现许多不良地质现象，从而大大地提高了铁路选线质量，加速了铁路选线的进程，其经济效益和社会效益相当显著。三维遥感大幅度提高了计算机辅助设计的水平，更好的满足环境选线，景观选线，地质选线的要求，有利于多方案比选；提高选线质量。本实验采用三维选线设计软件进行。系统中给定线路方案线的大地坐标，系统自动生成立体图景。通过对现实的地形地貌数字化可视化逼真模拟，再集成由遥感手段获取的可靠的工程地质资料。这样庞大复杂的线路设计得到简化。在三维地理环境中能实现三维空间表现能力，人机交互式操作环境，并具有身临其境的地理环境。三．预习要求（1）收集国内外线路计算机辅助设计研究概况和铁路选线CAD发展趋势相关文献；（2）理解用于铁路线路设计的数字地形模型主要形式以及每种形式的优缺点；（3）了解多分辨率地形的基本概念和主要生成算法以及节点评价系统基本概念和8主要内容；（4）了解三维地理环境的数据组织与管理算法；（5）了解铁路选线设计规范；四．实验仪器CPU奔腾42.0GHz以上，内存512M以上，硬盘20GB以上的计算机一台。操作系统：WindowsXP，应用软件Oracle9i数据库，三维选线设计系统。五．实验内容完成多个选线设计方案，输出各个设计方案的设计结果。学会土石方工程量计算和方案比选的常用方法。掌握三维可视化设计基本流程和方法。1．项目管理（1）新建项目（2）导入数模用户新建项目后，必须导入数字地形模型。9（3）新建设计项目当导入数模后，需要导入影像纹理。（4）设计控制信息用户需要为新建项目的铁路等级、机车类型、设计速度等技术指标。10（5）打开设计项目当已经存在了一个完整的设计项目时，用户可以打开一个已有的设计项目，只需选择原有项目的项目名称打开即可。2．选线设计可在正射投影模式（平面遥感正射影像图）、透视投影模式（