2025年哈爾濱工業(yè)大學(xué)893交通運(yùn)輸基礎(chǔ)考研研究生專業(yè)課練習(xí)題附答案一、名詞解釋（每題4分，共24分）1.交通流三參數(shù)：指描述交通流狀態(tài)的三個(gè)基本參數(shù)，即交通流量（Q，單位時(shí)間通過某斷面的車輛數(shù)，輛/小時(shí)）、空間平均速度（V，某一時(shí)刻某段道路上所有車輛的平均速度，公里/小時(shí)）和交通密度（K，某一時(shí)刻單位長(zhǎng)度道路上的車輛數(shù)，輛/公里）。三者滿足基本關(guān)系Q=K·V，構(gòu)成交通流理論的核心分析框架。2.信號(hào)相位：在交叉口交通信號(hào)控制中，為避免沖突而劃分的不同通行權(quán)分配時(shí)段。每個(gè)相位對(duì)應(yīng)一組可以同時(shí)通行的交通流（如直行或左轉(zhuǎn)車輛），其時(shí)間長(zhǎng)度由各向交通需求及安全間隔決定，是信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)的基本單元。3.OD矩陣：起訖點(diǎn)（Origin-Destination）矩陣的簡(jiǎn)稱，是描述區(qū)域內(nèi)各交通小區(qū)間出行需求的二維矩陣。矩陣中元素T_ij表示從小區(qū)i出發(fā)到小區(qū)j的出行量，全面反映交通需求的空間分布特征，是交通規(guī)劃與需求預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。4.服務(wù)水平（LOS）：用于定量評(píng)價(jià)交通設(shè)施運(yùn)行質(zhì)量的綜合指標(biāo)，通常根據(jù)速度、密度、延誤、舒適性等參數(shù)劃分為A至F級(jí)（A級(jí)最優(yōu)，F(xiàn)級(jí)最差）。其核心是反映用戶對(duì)交通設(shè)施運(yùn)行狀況的主觀感受與客觀性能的匹配程度。5.交通沖突：在特定時(shí)間和空間內(nèi)，兩個(gè)或更多交通流元素（車輛、行人）之間發(fā)生相互干擾的危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)，表現(xiàn)為接近率超過安全閾值或需要采取緊急避讓行為。是評(píng)價(jià)交叉口安全性能的關(guān)鍵指標(biāo)，常用于事故預(yù)防分析。6.飽和流量：在信號(hào)交叉口進(jìn)口道，當(dāng)綠燈期間車輛連續(xù)通過停車線時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過的最大車輛數(shù)（輛/小時(shí)·車道）。其取值受車道寬度、坡度、大型車比例、駕駛員行為等因素影響，是計(jì)算交叉口通行能力的基礎(chǔ)參數(shù)。二、簡(jiǎn)答題（每題12分，共48分）1.簡(jiǎn)述交通需求預(yù)測(cè)“四階段法”的主要步驟及各階段核心任務(wù)。交通需求預(yù)測(cè)四階段法是區(qū)域交通規(guī)劃的經(jīng)典方法，具體步驟如下：（1）交通提供：基于土地利用、人口、經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)各交通小區(qū)的總出行量（提供量與吸引量）。常用方法有回歸分析法（建立出行量與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的函數(shù)關(guān)系）和交叉分類法（按家庭收入、車輛擁有量等屬性分類預(yù)測(cè)）。核心任務(wù)是確定各小區(qū)的出行發(fā)生（O）和吸引（D）總量。（2）交通分布：將各小區(qū)的提供量分配至其他小區(qū)，形成OD矩陣。常用模型包括增長(zhǎng)系數(shù)法（以現(xiàn)狀OD矩陣為基礎(chǔ)，按各小區(qū)增長(zhǎng)系數(shù)調(diào)整）和重力模型（模擬出行量與小區(qū)間“阻力”的反比例關(guān)系，阻力通常取距離或時(shí)間）。核心任務(wù)是揭示出行的空間分布規(guī)律。（3）交通方式劃分：將總出行量按不同交通方式（如公交、小汽車、自行車）進(jìn)行分配。常用方法有轉(zhuǎn)移曲線法（基于歷史數(shù)據(jù)建立方式選擇概率與出行特征的關(guān)系）和Logit模型（通過效用函數(shù)計(jì)算各方式的選擇概率）。核心任務(wù)是反映出行者對(duì)不同交通方式的偏好。（4）交通分配：將各方式的OD量加載到路網(wǎng)中，得到各路段、交叉口的交通量。常用模型包括全有全無分配（將OD量全部分配至最短路徑）、多路徑分配（按路徑阻抗比例分配）和用戶均衡分配（達(dá)到“沒有出行者能通過單方面改變路徑降低自身阻抗”的均衡狀態(tài)）。核心任務(wù)是模擬交通流在路網(wǎng)中的實(shí)際分布。2.列舉影響道路通行能力的主要因素，并說明其作用機(jī)制。道路通行能力是指在一定道路、交通、環(huán)境條件下，單位時(shí)間內(nèi)道路某斷面能通過的最大車輛數(shù)，影響因素及作用機(jī)制如下：（1）道路條件：包括車道寬度（寬度不足會(huì)限制車輛橫向移動(dòng)，降低速度）、車道數(shù)（增加車道數(shù)可分流交通流，減少干擾）、線形（彎道半徑過小或縱坡過大會(huì)降低車輛行駛速度）、路面狀況（破損路面迫使駕駛員減速，降低通行效率）。（2）交通條件：大型車比例（大型車體積大、加速慢，會(huì)降低車流整體速度，需通過修正系數(shù)調(diào)整）、交通組成（混合交通中非機(jī)動(dòng)車與行人的干擾會(huì)顯著降低機(jī)動(dòng)車通行能力）、車輛行駛特性（駕駛員的反應(yīng)時(shí)間、跟馳行為差異會(huì)影響車流穩(wěn)定性）。（3）環(huán)境條件：天氣（雨雪天氣降低能見度和路面附著系數(shù)，迫使車輛減速）、交通管理（限速標(biāo)志、禁止超車區(qū)等會(huì)限制車輛運(yùn)行速度）、沿線干擾（路側(cè)停車、商業(yè)活動(dòng)導(dǎo)致的車輛頻繁進(jìn)出，增加交織與沖突）。（4）服務(wù)水平：不同服務(wù)水平對(duì)應(yīng)的允許密度和速度不同（如LOSA要求低密度、高速度，LOSF對(duì)應(yīng)高密度、擁堵狀態(tài)），通行能力通常以理想條件下的基本通行能力為基準(zhǔn)，結(jié)合各影響因素修正后得到實(shí)際通行能力。3.說明交叉口延誤的主要類型及延誤調(diào)查的常用方法。交叉口延誤是車輛在交叉口范圍內(nèi)因等待或減速產(chǎn)生的額外時(shí)間損失，主要類型包括：（1）固定延誤：由信號(hào)周期、相位設(shè)置等固定因素引起的延誤（如紅燈等待時(shí)間）。（2）運(yùn)行延誤：因交通沖突、排隊(duì)、加減速等運(yùn)行過程產(chǎn)生的延誤（如綠燈初期車輛啟動(dòng)延遲）。（3）停車延誤：車輛在交叉口范圍內(nèi)完全停止的時(shí)間總和（如排隊(duì)等待通過停車線的時(shí)間）。（4）控制延誤：由交通控制設(shè)施（如信號(hào)燈、標(biāo)志）引起的總延誤，是固定延誤與運(yùn)行延誤的疊加。延誤調(diào)查常用方法：（1）跟車法：選擇試驗(yàn)車跟隨目標(biāo)車輛行駛，記錄其在交叉口的到達(dá)時(shí)間、停車次數(shù)、停車時(shí)間等，適用于小范圍精確測(cè)量。（2）輸入-輸出法：在交叉口進(jìn)口道和出口道設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，記錄單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入和離開的車輛數(shù)，通過累積曲線計(jì)算排隊(duì)長(zhǎng)度和延誤（Q(t)=輸入量-輸出量，延誤為曲線下面積）。（3）錄像法：通過視頻記錄交叉口車輛運(yùn)行過程，后期回放分析每輛車的停駛時(shí)間、通過時(shí)間差，適用于大規(guī)模調(diào)查。（4）浮動(dòng)車法：利用安裝GPS的浮動(dòng)車采集速度、位置數(shù)據(jù)，結(jié)合地圖匹配技術(shù)計(jì)算車輛在交叉口的行程時(shí)間，間接推算延誤（延誤=實(shí)際行程時(shí)間-自由流行程時(shí)間）。4.對(duì)比分析“點(diǎn)控制”“線控制”“面控制”三種交通信號(hào)控制方式的特點(diǎn)及適用場(chǎng)景。（1）點(diǎn)控制（單點(diǎn)控制）：以單個(gè)交叉口為控制對(duì)象，獨(dú)立設(shè)置信號(hào)配時(shí)（如定時(shí)控制或感應(yīng)控制）。特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，但未考慮相鄰交叉口協(xié)調(diào)，易導(dǎo)致車輛在下游交叉口二次停車。適用場(chǎng)景：交通流量小、交叉口間距大或路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不規(guī)則的區(qū)域（如城市支路）。（2）線控制（綠波控制）：對(duì)一條干道上的連續(xù)交叉口進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，通過調(diào)整各交叉口的相位差，使車輛以某一速度行駛時(shí)能連續(xù)通過多個(gè)交叉口（形成“綠波帶”）。特點(diǎn)：需滿足交叉口間距均勻、交通流方向一致等條件，可顯著減少停車次數(shù)。適用場(chǎng)景：交通流量大、方向集中的城市主干道（如連接商業(yè)區(qū)與居住區(qū)的雙向六車道）。（3）面控制（區(qū)域控制）：將多個(gè)交叉口組成控制區(qū)域，通過中心計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集交通數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)優(yōu)化配時(shí)方案（如SCATS、SCOOT系統(tǒng)）。特點(diǎn)：智能化程度高，能適應(yīng)交通需求的動(dòng)態(tài)變化，但設(shè)備復(fù)雜、投資大。適用場(chǎng)景：交通密集、路網(wǎng)復(fù)雜的城市中心區(qū)（如多交叉口組成的矩形網(wǎng)格區(qū)域）。三、計(jì)算題（每題18分，共36分）1.某雙向四車道城市主干道（每方向2車道），設(shè)計(jì)速度60km/h，車道寬度3.5m，大型車比例15%（大型車換算系數(shù)為2.0），道路縱坡2%（修正系數(shù)0.95），高峰小時(shí)觀測(cè)到東進(jìn)口道流量為1200輛/h（含大型車），西進(jìn)口道流量為1100輛/h（含大型車）。已知該路段基本通行能力為2000輛/h·車道（小客車當(dāng)量），試計(jì)算該路段的實(shí)際通行能力及服務(wù)水平（服務(wù)水平劃分：LOSA：>1800，LOSB：1500-1800，LOSC：1200-1500，LOSD：900-1200，LOSE：600-900，LOSF：<600，單位：pcu/h·車道）。解：（1）換算為小客車當(dāng)量（pcu）：東進(jìn)口道當(dāng)量流量=1200×(1-15%)×1+1200×15%×2=1200×0.85×1+1200×0.15×2=1020+360=1380pcu/h西進(jìn)口道當(dāng)量流量=1100×0.85×1+1100×0.15×2=935+330=1265pcu/h單向總當(dāng)量流量=1380+1265=2645pcu/h（每方向2車道，故單車道當(dāng)量流量=2645/2=1322.5pcu/h）（2）計(jì)算實(shí)際通行能力：實(shí)際通行能力=基本通行能力×車道寬度修正系數(shù)×縱坡修正系數(shù)×大型車修正系數(shù)已知車道寬度3.5m（標(biāo)準(zhǔn)寬度3.5m，修正系數(shù)1.0），縱坡2%修正系數(shù)0.95，大型車修正系數(shù)=1/(1+P_t(E_t-1))=1/(1+0.15×(2.0-1))=1/1.15≈0.87實(shí)際通行能力=2000×1.0×0.95×0.87≈2000×0.8265=1653pcu/h·車道（3）服務(wù)水平判斷：?jiǎn)诬嚨缹?shí)際流量1322.5pcu/h，介于1200-1500之間，對(duì)應(yīng)LOSC。2.某十字交叉口采用兩相位信號(hào)控制，周期時(shí)長(zhǎng)T=120s，綠信比g_1=0.4（東西相位）、g_2=0.35（南北相位），損失時(shí)間L=10s（兩相位總損失時(shí)間）。已知東西方向進(jìn)口道飽和流量S_1=1800輛/h·車道（3車道），南北方向S_2=1600輛/h·車道（2車道）。試計(jì)算：（1）該交叉口的實(shí)際通行能力；（2）若東西方向高峰小時(shí)流量為3500輛/h，南北方向?yàn)?000輛/h，判斷是否會(huì)發(fā)生擁堵（需考慮通行能力利用率，利用率>0.9則擁堵）。解：（1）交叉口實(shí)際通行能力計(jì)算：實(shí)際通行能力=Σ（各相位飽和流量×綠信比×車道數(shù)）東西相位通行能力=S_1×g_1×n_1=1800×0.4×3=2160輛/h南北相位通行能力=S_2×g_2×n_2=1600×0.35×2=1120輛/h交叉口總實(shí)際通行能力=2160+1120=3280輛/h（2）擁堵判斷：東西方向流量3500輛/h>東西相位通行能力2160輛/h，利用率=3500/2160≈1.62>0.9南北方向流量2000輛/h>南北相位通行能力1120輛/h，利用率=2000/1120≈1.79>0.9兩方向利用率均超過0.9，故交叉口會(huì)發(fā)生擁堵。四、論述題（32分）結(jié)合智能交通系統(tǒng)（ITS）的核心技術(shù)，論述其對(duì)城市交通管理與控制的優(yōu)化作用，并以哈爾濱市冬季交通特點(diǎn)為例提出針對(duì)性應(yīng)用建議。智能交通系統(tǒng)（ITS）通過融合信息技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、分析與決策，對(duì)城市交通管理與控制的優(yōu)化作用主要體現(xiàn)在以下方面：1.動(dòng)態(tài)交通感知與預(yù)測(cè)：ITS利用視頻檢測(cè)器、地磁傳感器、浮動(dòng)車GPS等技術(shù)，實(shí)時(shí)采集路網(wǎng)流量、速度、事件（如事故、擁堵）等數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型（如LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）預(yù)測(cè)未來15-30分鐘的交通狀態(tài)。例如，通過分析早高峰期間各主干道的歷史數(shù)據(jù)，可提前預(yù)測(cè)可能發(fā)生擁堵的節(jié)點(diǎn)，為信號(hào)配時(shí)調(diào)整提供依據(jù)。2.自適應(yīng)信號(hào)控制：傳統(tǒng)定時(shí)控制無法適應(yīng)交通需求的動(dòng)態(tài)變化，而ITS支持的自適應(yīng)控制（如SCOOT系統(tǒng)）可根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的流量、占有率等參數(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)周期、綠信比和相位差。例如，當(dāng)某進(jìn)口道排隊(duì)長(zhǎng)度超過閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)延長(zhǎng)該相位綠燈時(shí)間，減少車輛等待延誤。3.交通需求管理（TDM）：ITS通過出行信息服務(wù)平臺(tái)（如手機(jī)APP、可變信息標(biāo)志）向出行者提供實(shí)時(shí)路況、公共交通班次、停車泊位等信息，引導(dǎo)出行者選擇更優(yōu)路徑或交通方式。例如，早高峰期間提示某快速路擁堵，推薦相鄰次干路或地鐵出行，均衡路網(wǎng)負(fù)荷。4.協(xié)同式交通控制：ITS支持車路協(xié)同（V2X）技術(shù)，車輛與路側(cè)單元（RSU）實(shí)時(shí)通信，獲取前方交叉口的信號(hào)狀態(tài)（如剩余綠燈時(shí)間），引導(dǎo)駕駛員調(diào)整車速（如以“綠波速度”行駛），減少急剎急啟現(xiàn)象，降低排放與能耗。針對(duì)哈爾濱市冬季交通特點(diǎn)（如低溫導(dǎo)致路面結(jié)冰、雪天能見度低、清雪作業(yè)影響路網(wǎng)通行），ITS的針對(duì)性應(yīng)用建議如下：（1）冬季路面狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)警：在易結(jié)冰路段（如橋梁、坡道路段）部署路面溫度傳感器、結(jié)冰檢測(cè)器，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)（如氣溫、濕度），通過ITS平臺(tái)實(shí)時(shí)發(fā)布“路面結(jié)冰預(yù)警”，并聯(lián)動(dòng)可變限速標(biāo)志降低車速（如從60km/h降至40km/h），同時(shí)引導(dǎo)清雪車優(yōu)先前往該區(qū)域作業(yè)。（2）清雪車輛智能調(diào)度：為清雪車安裝GPS定位裝置，通過ITS平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛位置與作業(yè)進(jìn)度，結(jié)合路網(wǎng)擁堵數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整清雪路線（如優(yōu)先清理連接商業(yè)區(qū)與居住區(qū)的主干道）。同時(shí)，向社會(huì)車輛發(fā)布“清雪作業(yè)路段繞行提示”，減少清雪車與社會(huì)車輛的沖突。（3）雪天信號(hào)配時(shí)優(yōu)化：雪天路面附著系數(shù)降低，車輛制動(dòng)距離延長(zhǎng)，需增大信號(hào)相位的安全間隔（如黃燈時(shí)間從3s