美国公路发展与现状PPT精选文档.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,*,页,*,美国公路发展、现状与展望,孙 璐,Catholic,University of America,1,公路的蓬勃发展,科学筑路的开始,公路的再发展,工业公路的新纪元,近十年美国公路,的发展情况,2,科学筑路的开始,1911,年，第一届全美道路会议,1913,年，林肯公路，,5,千,4,百公里,1914,年，华亚演示路，,1,千,2,百公里,1914,年，美国各州公路官员协会,AASHO,1915,年，米歇尔隧道，,120,米,1916,年，联邦公路援助法，五年，,7,千,5,百万,1918,年，第一条联邦援助公路竣工,3,美国各州公路官员协会,AASHO,（,AASHTO,）,4,第一条联邦援助公路,（加州，,4.1,公里，,5,万,4,千美元）,5,公路的蓬勃发展,准备阶段：,1921,年，国家公路研究项目,1922,年，分阶段筑路,1923,年，持续公路项目,1925,年，采纳统一标准路标,1926,年，公路统一编号,1928,年，私营收费桥梁,6,多建路建好路,：,1931,年，出现柴油发动机拖车和平地机,1932,年，,25760,公里初步和分步施工,1933,年，,2420,公里改建项目，,$2.2,百万,1934,年，,333650,公里的联邦援助公路,96%,改建,1935,年，注重设计与安全的平衡,1936,年，宾州收费公路，,260,公里，代替铁路,1937,年，国家交通安全项目,1938,年，,2940,万辆车注册,7,国防公路,：,1940,年，联邦公路法,1941,年，国防公路法,1942,年，,16400,公里,1943,年，,13600,公里，阿拉斯加公路,2383,公里,8,美国第一条高速公路,（,1940,年,10,月,1,日通车）,9,林肯高速公路,10,公路的再发展,1945,年，跨州公路和市区高速公路,1946,年，次干线,349500,公里,1947,年，次干线,564800,公里,1947,年，立项，,60700,公里,1949,年，现有公路调查，,60860,公里,1950,年，公路货运达,2070,亿吨公里,1952,年，州际高速公路法,1955,年，,2000,公里收费公路完成，,$15,亿,1956,年，联邦公路法，,$250,亿，,16,年,1958,年，美国各州公路官员协会,AASHO,试验路,11,1961,年，联邦公路援助法，,10,年,$370,亿,1964,年，环保与安全,1970,年，公路功能分级研究,1974,年，限重与限速,1977,年，,89.9%,竣工，,61510,公里,1979,年，公路总里程达,610,万公里,1984,年，州际系统，,68420,公里,1987,年，施工造价达,$875,亿,1987,年，联邦公路法，,SHRP,计划，,5,年,12,13,州际高速公路系统,14,南特科达州景观公路,15,夏威夷洲际高速公路,16,公路工业的新纪元,1990,年，净空气法,1991,年，综合表面运输效率法，,$1510,亿,1992,年，培训，设备，营运,$58,亿，长期性能研究，,4,年，,$4,千万,1992,年，公路养护的自动化,1993,年，国家公路私营化,1996,年，国家高速公路系统，,161,000,公里,17,国家公路系统,州际高速公路：州际公路系统,其他主要干路：在农村公路和地区之间提供一个动脉和主要港口，机场，公共交通设施，或其他联运设施的使用。,战策略性公路网络：重要的美国国防政策和战略提供连续性和应急能力。,重大的战略公路网连接：公路上提供网络接入主要军事设施之间的公路和高速公路的一部分战略。,联运连接器：这些公路主要提供系统之间访问多式联运设施和其他四个子系统组成的国家公路。,18,综合运输,公共交通,公路景观,电子信息,九十年代公路发展重点,19,近十年美国公路发展情况,公路规划,1,路面结构,2,智能交通,3,养护管理,4,运营安全,5,信息化,6,20,公路规划,美国现有道路（含城市道路）,6407885km,，其中乡村,4956395km,，城市,1451490km,。,按路面类型分：,高级柔性路面,833706km,刚性路面,94098km,复合式路面,167163km,中级路面,251347km,低级路面,126058km,地方道路各级路面,2676023km,（主要是沥青路面）,未铺面道路,2257902km,21,路面结构,路面结构分类,柔性路面,刚性路面,复合式路面,桥面铺装,路面结构设计及发展趋势,路面设计目标,长寿命、低养护、行车平顺,22,Company Logo,路面结构举例,纽约州的典型路面结构,纽约州规定路面设计寿命为,50,年，主要结构措施如下：,1,）对于水泥混凝土路面，采用较厚的混凝土路面板，根据设计交通量的大小，混凝土面板厚度可达,325mm,。主要道路典型路面结构包括,225325mm,的水泥混凝土面层,100mm,水泥稳定排水基层和,300mm,的粒料底基层。在路肩与外侧行车道以外,0.6m,设置纵缝，即外侧车道加宽,0.6m,。,23,Company Logo,2,）对于柔性路面，采用较厚的底基层（直到,900mm,）。典型柔性路面结构包括沥青表面层,4050mm,，沥青联结层,5075mm,，沥青下面层,75125mm,，沥青处治排水基层,100mm,，粒料底基层,300mm,，在路床上部一定深度（,0600mm,）范围内采用粒料改善。,3,）路面结构中一般都有,100mm,厚的沥青或水泥处治排水基层、连续的边缘排水系统，按大约,75m,间距设置出水口。,4,）认为底基层不透水，故水分通过透水基层排出，而不透过底基层。刚性路面通常包括,125mm,的,SUPERPAVE,沥青混合料基层，重要柔性路面则有结构设计中不计入强度的,2030mm,抗滑磨耗层,OGFC,或,PEM,。,24,Company Logo,路面结构,路面结构与性能研究,足尺路面加速荷载试验,SHRP,计划和,LTPP,试验,新一代高性能沥青路面,25,Company Logo,足尺路面加速荷载试验,26,路面结构,美国公路超级路面（,SUPERPAVE,）质量控制步骤,实验性混合料配合比的研制,检验实验性混合料配合比,热拌沥青现场检验,性能级配沥青粘结料的质量控制,混合料的生产、摊铺及控制图表的制作,连续质量控制,27,营运车辆,管理系统,公共交通,管理系统,电子,收费系统,车辆自动,控制系统,出行,信息系统,自动,监控系统,智能,运输系统,智能交通,28,对路网中行驶的车辆实施全天候、全方位、立体监控，预报交通流量情况,自动监控系统,适时进行交通疏导、车辆事故预测、事故定位、现场记录和安全行车指导等,29,出行信息系统,决定合理地选择出行方式、时间和路线,通过公用通信网和个人计算机,得到交通状况、天气条件等信息,利用导航设备与自动交通管理系统,30,用,IC,卡完成自动收费,通过交费电子标签识别,电子收费系统,ETC,31,车辆电子收费系统,(ETC),32,营运车辆,管理系统,统一调控大型载货车、出租车和其他商业营运车辆的合理使用，达到商业营运实现信誉、高效、安全的目的。,公共交通,管理系统,利用,GPS,车辆自动定位系统和交通通信系统，使驾驶员与管理部门直接联系，进行适时调度和路线调整。,车辆自动,控制系统,利用车载计算机、传感识别器和通信设备，由道路导行、监控、信号、指挥、避让、防撞等设施提供车辆自动驾驶信息。,33,智能交通系统项目的目标,完成结构建设,推进智能汽车创新进程（,IVI,）,ITS,结构建设,城市,地方,/,州,商用车,IVI,的推进,轿车,公共汽车,货车,特殊车辆,34,养护管理,路面修缮,类似于小修保养，包括坑槽挖补、灌缝、输导排水等工作,表层翻修,相当于我们的中修工程，包括罩面、更新面层等工作,路面重建,相当于我们的大修工,程,35,养护管理,路面养护方案的初步确定,设计资料、施工资料、交通量资料、环境资料、路面目前状况,路面状况的评估,1,）路面结构状况和功能状况,2,）材料情况,3,）排水情况,4,）交通流分布,36,养护管理,路面养护方案的最终确定,使用期成本分析,成本比较,最优路面养护方案,37,养护管理,佐治亚州路面使用质量是全美国最好的,佐治亚州的经验是，在路面出现损坏的早期，甚至出现损坏之前，提前对路面进行预防性的养护，既保证了良好的路面使用性能，又能有效地延长路面的使用寿命，从长期使用效果看来，这在经济上也是合理的。,另一项保持路面良好使用性能的有效措施是道路超载运输管理。美国主要道路上都设有货车称重站。,38,运营安全,美国公路税收,成本补偿资金,“使用者付费”原则,成本补偿资金的结构变化,开始偏离“使用者付费”原则,原因分析,燃油税税基减少,燃油税税率过低,公路建设成本和养护成本增加,公路运营的私人介入,39,运营安全,美国公路税收发展,建立以机动车重量里程税为导向，包括燃油税、其它道路使用税及通行费在内的公路成本补偿体系,出于引进私人竞争与解决资金缺口的需要，收费公路逐渐增多。美国交通部依据法律提出了“谁出资多，谁获益多”的融资原则，投资商可以根据协议对项目进行投资，从而在相当长的时期内享有该项目竣工后的主管经营权，投资成本从车辆通行费中收取,40,运营安全,美国联邦机动车安全标准,现在的联邦机动车安全标准,(FMVSS),已经由上世纪,70,年代初的,50,项增加为,80,余项,其中,66,项涉及技术要求,15,项为监督管理规定。,据,2002,年的统计,安全标准的实施,减少了约,1/3,的事故死亡。,近,40,年来,美国交通安全水平不断提升,相关规定日益深化和细化,从,2006,年立法及远期规划均可见一斑。,41,运营安全,美国,2006,年立法保障交通安全,加强安全带的使用,加强儿童乘客安全,严禁酒后驾车,其他,对自行车骑者头盔、摩托车人头盔、分级驾驶员执照系统等进行了规定,42,运营安全,“电子稳定性控制系统”,(ESC),标准,2007,年,9,月,1,日实施,被认为是“自安全带以来最大的救命改进”,各种车通过自动计算机控制车轮制动,协助驾驶员保持车辆的控制,使摆头力矩减弱,防止侧滑,限制过度转向或不足转向,限制超速行驶,而成本只增加,111,美元。,43,运营安全,“电子稳定性控制系统”,(ESC),44,运营安全,美国交通安全工作要点,打好基础，以法规保障安全,深入调查研究,建立数据、事故记录系统,突出重点,早期开始,建立专职机构,职责明确,工作严谨,45,信息化,美国公路的信息系统,建立数据库的资料来源,人工,采集车及其微机处理,摄像,航空摄影,建立定位参照系统,第四代的摄影数据采集车将能够配备一定的卫星接收平台及天线，可在行驶中直接、客观、快速地接收卫星信号，记录下所经过每一个具体点的三维地理坐标，自动编号并绘制成图。,46,信息化,美国交通信息全民化,美国普通用车人使用交通信息的途径,使用,traffic,com,查询,填入所在城市名或邮政编码，就可显示该地区网页。有高速公路交通拥挤状况图、交通状况摘要、畅通路段等信息,使用,Live Search Maps,查询,进入,Live Search Maps,后，输人地址或邮政编码，会显示附近区域的地图。点,ROAD,和,TRAFFIC,提示栏后，会显示高速公路拥挤程度罔。以不同的颜色标注交通拥挤状况,47,信息化,美国交通信息全民化,使用,traffic,com,查询,48,信息化,美国交通信息全民化,使用,Live Search Maps,查询,49,50,交通信息采集,交通信息分类,交通信息基本内容,动态交通信息,阻塞、行程时间、突发事故、车辆位置及行驶路线、交通控制信号、交通诱导信息等,静态交通信息,交通站点分布、停车场、收费价格、售票站、交通限制,关联交通信息,宾馆、旅游、购物、娱乐、气象信息等,50,51,交通信息采集,检测器类型,路面线圈检测器,视频检测器,微波检测器,.,检测指标,交通流量,车速,占有率,采集前置机,信息预处理,异样数据过滤,由检测器得到检测指标，交由采集前置机进行预处理，过滤异样数据，完成原始数据采集。,51,52,交通信息处理分析,动态交通流数据的处理,事故、天气、施工信息的处理与共享,历史交通数据的跟踪与保存,道路静态交通数据的更新与维护,道路交通状况（拥堵状态、行程时间、突发事件）评定,52,53,动态交通流数据的处理流程,获取原始数据,输入,输出,获取完整数据,缺省数据估计,数据空间汇集,数据质量检验,数据时间汇集,检验规则,缺省数据的重构模型,30,秒数据汇集成,5,分钟数据,断面数据汇集成路网数据,53,数据信息平台,实时数据库：多源传感器实时数据的融合,数据仓库：保存原始数据和已处理数据,数据接口：实现实时数据库与数据仓库的无缝连接,对海量数据进行分类、归档及存储,作为交通信息发布的数据基础，为各类用户提供交通信息,为研究及系统开发提供数据支撑,构成,功能,54,机动车与非机动车驾驶员,交通管理部门,服务对象,路网动态信息,公交信息,交通信息发布,乘客与行人,拥挤、事故、管控等信息,55,56,交通信息发布,56,57,在多种发布形式中，可变情报板和网站发布发展前景良好,57,58,管控信息,交通事故信息,行程时间信息,道路施工信息,网上发布,：在出行前为出行者提供交通信息,58,59,可变情报板,：在旅途中为出行者提供交通信息,行程时间信息,事故及控管信息,天气预警信息,安全提示信息,拥堵信息,59,60,静态、动态交通流诱导,60,61,现有交通检测器密度评估,检测器密度、投资和误差关系图,61,62,道路交通状态判别,对交通状态正常、拥挤、堵塞以及交通事故路段进行识别,判别方法：直接方法、间接方法,作为智能交通管理系统进行路况信息发布和交通诱导的基础,62,63,直接方法：基于视频图像的状态判别,63,64,间接方法：通过识别检测器得到的交通流参数数据间接判别交通状态,64,65,行程时间估计,为了提前响应拥堵和避免控制方案,不及时,，交通控制中心必须,能,预测将来的行程时间。,根据准确的行程时间预测得到的优化路径是最有效的,。,行程时间的预测问题,得到解决,，意味着交通诱导和线路引导的重大进步,。,65,美国加利福尼亚州的,PeMS,目的,：,实时路线引导和服务信息,特点：,可以显示交通阻塞地段、事故与施工的电子地图、按驾驶员需要进行的路线引导及提供服务的文字信息,PeMS,的道路交通状况网上发布,66,网上发布的路网车道控制信息，点击某一具体位置，可以查询到该点的车道控制状况。,美国加利福尼亚州的,PeMS,67,交通网络协调控制,城市路网中的交通干线承担着很重的交通负荷保证干线的交通畅通对改善一个地区甚至一个城市的交通状况往往起着至关重要的作用。,城市干线通道协调控制,区域交通网络的协调控制,68,实施方法,进行实际调查分析，确定各个指标的实际值，并与方案实施前的调查结果进行比较，客观准确地对控制效果进行评价。,通过安装于道路上的车辆检测器自动采集相关数据（车辆到达信息，路口交通流量信息等）。,人工智能领域的不断发展，模糊控制、遗传算法等技术融入到了交通信号的控制中。,确定仿真方案，评价指标，常用的仿真软件有,CARSIM,，,VISSIM,。一般交通控制效益的评价指标主要有：通行能力，饱和度，行程时间，延误，停车次数，停车率，燃油消耗，废气排放等。,69,美国各州使用自适应网络协调控制,70,效益分析,实施干线通道及交通网络协调控制具有减少交通拥堵，提高行车速度，减少平均停车次数，减小汽车排放等效果。,下面数据是美国交通部研究与创新院（,RITA,）总结美国各地方实施后的效果统计。,71,效率：,德州实施交通信号同步控制计划，通过更新交通控制设备，优化配时方案，平均延误减少,23%,；,弗吉尼亚,Richmond,，平均行程时间减少,9-14%,，总延误减少,14-30%,；停车次数减少,28-39%,；,弗吉尼亚，,Tysons Corner,对,700,交叉口进行交通信号方案配时优化，总延误减少近,22%,；停车次数减少约,6%,。,环保：,密西根，,Oakland County,，通过两阶段对,640,交叉口控制一氧化碳减少,1.7-2.5%,；氧化氮减少,1.9-3.5%,，碳氢化合物减少,2.7-4.2%,72,洛杉矶自适应交通控制系统（,ATCS,）,73,目的：,评价运用自适应交通控制系统后干线运行改善效果,指标：,行程时间；平均速度；停车次数；延误,方法：,浮动车集合,GPS,（见下表）,洛杉矶自适应交通控制系统（,ATCS,）,系统安装前,系统安装后,上午,高峰时间,下午,高峰时间,中间,时段,上午,高峰时间,下午,高峰时间,中间,时段,试验次数,6,6,6,6,6,6,74,ATCS,试验路位置,3,英里，一共,16,个交叉口,75,ATCS,试验路位置,76,试验数据分析结果：,行程时间减少,12.7%;,平均停车次数减少,31%,；,平均延误减少,21.4%,。,实例介绍,-,洛杉矶自适应交通控制系统（,ATCS,）,77,圣安东尼奥智能交通管理与控制系统,78,实现平台：交通流仿真,美国联邦公路局开发的路网综合微观交通仿真系统平台，综合集成了用于城市交通和用于高速公路的计算机模拟平台。,79,谢谢大家！,80,