“交通调查”实验教学组织探索与实践

梁化民

(天津城建大学 土木工程学院, 天津 300384)

“交通调查”实验教学组织探索与实践

梁化民

(天津城建大学 土木工程学院, 天津 300384)

交通调查是交通工程项目的起点,交通调查实验是交通工程专业最基础的实验课程之一。在归纳交通调查实验内容和任务目标的基础上,针对当前交通调查实验教学组织中存在的主要问题,对教学内容、教学组织及考核方法进行优化与创新,提出了“突出强化基本技能训练,构建课内外相结合、以综合性交通工程虚拟课题为牵引的实验教学体系,并完善考核环节”的交通调查实验教学组织策略与方法。教学实践证明,此方法能够有效提高学生的动手热情,提高学生分析和解决问题的能力。

交通工程； 交通调查； 实验教学组织

交通调查是交通工程项目的起点,是交通系统规划、设计、建设与管理的基础性工作。交通工程学的发展在一定程度上依靠交通调查工作的开展和数据资料的积累与利用[1]。综合型交通调查是准确诊断交通问题症结、制定科学有效的交通政策的基本途径[1-4]。因此交通调查实验是交通工程专业最重要、最基础的实践课程之一,但同时也是最容易被忽视的交通实验课程[5],实验效果不佳在一定程度上影响了学生严谨求实作风的养成。

1 交通调查实验的任务目标和实验内容

1.1 交通调查实验的主要任务目标

交通工程专业的从业目标是交通运输系统分析与规划、交通设计、交通工程设施设计、施工与管理、交通系统管理与控制等。以上领域涉及的分析、规划、设计、施工、管理与控制均以交通调查与分析为基础性工作,因此交通调查实验教学的主要任务是运用交通工程专业的基本原理、基本理论,通过系统训练学生对于交通数据的调查采集和分析应用,提高学生的实际动手能力,适应未来岗位工作需要。文献[6]提出,交通工程专业实验教学体系的金字塔结构包括专业基础实验、专业技能实验、综合设计实验和创新研究实验。显然,交通调查实验处于金字塔的底部,涵盖了专业基础实验和专业技能实验。

1.2 交通调查实验的特点

1.2.1 调查手段需要软件与硬件相结合

不同于一般的社会调查通常只需设计合理的调查问卷即可进行,交通调查还需要综合应用各种可能的软硬件工具,因为其不仅涉及“人”,还涉及“车”和“路”。 交通调查的软件手段包括调查问卷、话单分析、手机信令提取、调查日志、小票法、浮动车数据提取、公交卡数据提取(从数据库提取)[2-4]；硬件手段包括各类交通检测和监测装置。交通检测装置一般由传感器和计数器2部分组成,利用车辆通过时声、光、电、磁等物理量的周期性变化来检测单个车辆的通过以获取交通量数据,多数情况下还可同时获得车辆的速度、车型等状态参数。监测装置目前主要有摄像法和遥感法等,除了获取单个车辆的信息外,还可获得交通流的宏观状态,如交通密度、排队长度等。交通检测和监测装置除了布设在道路上或路侧之外,还可以存在于车载系统,如GPS等[7]。

1.2.2 数据分析是交通调查实验的重要内容

交通调查的目的是了解和掌握交通流的规律。交通流在时间和空间上均有复杂的动态、随机特性,这些特性隐藏在交通调查取得的大量静态化的数据之中,只有通过合理的数据处理和分析方法,才能获得有用的交通流参数,为改善、优化道路交通提供实际参考。数据分析方法包括数据聚类、数据挖掘、指标计算、统计分析、分布拟合、时间序列分析、GIS分析、仿真分析、回归预测、灰色系统预测等。对于交通动态过程的分析,由于现场调查工作量大,因此可调查采集不完全数据,运用仿真分析的方法,充分发掘调查数据的价值,弥补现场调查的不足[8]。

1.2.3 交通调查通常需要团队协作

交通系统具有明显的分布特征和动态特征,为全面了解给定时刻的交通系统特性,必然要求在多个点同时展开调查,或是在一个点调查交通系统的多个参数。这就需要多人形成调查团队进行协作，例如十字交叉口交通量调查需12人,每个入口左转、直行、右转各需1人,如果需要区分车型或调查非机动车流量,还需更多调查人员。

1.2.4 调查内容在发展,调查手段需要创新

随着对交通管理和控制的科学化、精细化要求的增加,交通调查的内容也在传统调查内容的基础上进行扩展。例如为了进行微观交通特性的研究和适应交通智能装备的研发应用,需要对于车辆实时速度、加速度、车辆连续轨迹等方面内容的调查[9-10]；为了解城市宏观交通流状态,提高城市交通规划水平和评估城市交通污染,需高效率地调查整个城市的大面积的交通流状态。对于这些调查需求,传统的调查手段难以满足需要,须应用新的技术,创新调查手段。

由此可见,交通调查实验的顺利进行需要学生掌握丰富的知识与技能,见表1。

表1 交通调查实验对学生知识和技能的要求

1.3 交通调查实验的主要内容

交通调查实验的基本内容包括：车速、交通密度、交通量、车头时距、排队长度等交通流基本参数的调查；道路通行能力调查；行车延误调查；起讫点调查(OD调查)；车辆停放调查；行人交通调查；自行车交通调查；公共交通调查；交通安全调查；交通环境保护调查；交通设施调查等[11-12]。根据调查目的,调查内容可概括为以下4类。

(1) 交通流基本参数调查。交通流基本参数中,最基本的参数是交通量、车速、交通密度,其次还有车头间距、车头时距、排队长度等。这些参数可以通过人工和仪器设备相结合的方式直接调查获得,用于揭示交通流的复杂特性。

(2) 道路基本能力分析及服务水平评价调查。体现道路基本能力的主要参数是道路通行能力,其次还包括行车延误。道路通行能力分析需要的调查数据主要有道路几何条件、道路环境条件、断面交通量、自由流车速、饱和车头时距等,调查对象包括公路(道路)路段(双车道、多车道、高速公路)、车流交织区、匝道及匝道连接点、收费站、道路平面交叉口,以及公交线路、自行车道、行人通行设施等各类交通设施[13]。行车延误作为道路疏导交通这一基本能力发挥的另一项重要体现,调查包括路段行车延误调查和交叉口行车延误调查。

(3) 交通规划设计调查。交通规划调查的重点内容是起讫点(OD)调查,包括个人出行OD调查、车辆OD调查、货流OD调查,是运用四阶段法进行交通规划的基础工作。用于交通设计的调查包括交通流运行参数调查、交通信号调查、交通标志标线与交通设施调查、车辆停放调查、行人交通调查、自行车交通调查等,是科学设计道路、交叉口、交通信号控制系统、停车场以及其他交通设施的基础。

(4) 交通系统外部性调查。交通系统既是国民经济的重要基础设施,同时具有负外部性,如产生环境污染、交通事故等。调查主要包括交通安全调查和交通环境保护调查。交通安全调查主要有交通事故现场调查、交通事故统计分析,以及交通冲突参数的调查。交通环境保护调查主要有交通大气污染调查、车辆排放调查、交通噪声调查等。

2 当前交通调查实验教学组织中存在的主要问题

2.1 教学内容尚不够系统和全面

计划内的交通调查实验课时少，根据对国内部分交通工程专业的实践教学情况的调查,交通调查实验只有一周左右的课时,甚至只有交通量调查和地点车速调查2项,仅就交通流基本参数的调查来说,也未完全覆盖,因此学生对于交通流复杂特性的直观感受和交通流数据采集方法的掌握均不够。由于课时有限,对于其他调查内容通常难以涉及。

2.2 基本技能训练力度不够

交通调查基本技能包括调查工具的应用技能和数据分析技能。通过对国内部分高校交通工程专业的考察得知,这2项训练的力度均不够。对于调查工具的应用而言,由于许多高校的交通工程专业缺乏足够的调查仪器设备,交通调查以人工调查为主,激光、雷达等测速设备以演示为主,学生难以掌握操作方法,而且由于交通调查设备在实际道路上临时铺设较困难,也影响了这类基本技能的训练。另外,由于学生对于数据分析软件、数学和计算机工具的掌握不够,也影响了数据分析技能的训练力度。

2.3 数据造假问题难以在考核中发现

交通调查实验不是仅在实验室中完成的,需要在实际道路上进行[9]。在具体实施过程中,调查实验需要分组在多个地点同时进行,指导教师在调查实验过程中难以照顾到每一组或每一个学生。更为复杂的是,由于交通调查实验的对象和交通系统的动态随机特性,每个调查实验均不可能有标准实验结果,这就为学生提交实验报告时的数据造假提供了可能,而实验指导教师也难以及时发现,影响到实验考核的有效性,也潜在地降低了实验的效果。

3 交通调查实验内容与组织方法的优化创新

交通调查实验教学内容与组织方法优化与创新的基本思路：突出强化基本技能训练,及时提升综合应用能力,重视严谨求实作风养成(见表2)。

表2 交通调查实验教学创新与优化的基本思路

3.1 教学内容优化与创新

(1) 将交通调查实验的基本内容系统化。交通调查的应用可以是交通系统的分析、规划、设计、施工、管理与控制等诸多领域。站在具体行业应用领域的角度,将交通调查实验的具体内容进行梳理,并构建相对独立、具有较好的可操作性并能灵活组合的交通调查模块。可按交通流基本参数调查、道路基本能力分析及服务水平评价调查、交通规划设计调查和交通系统外部性调查等4类进行细分。

(2) 强化基本技能的训练。基本技能包括实验方案设计、实验组织、实验仪器操作和实验数据分析技能。实验方案设计关系到实验的可行性、能否采集到有用的数据,以及数据的准确度和精度。要强化此项技能的训练,除了加强理论知识的学习外,还有多练,从失败中总结经验。实验组织是交通调查实验独有的技能,因为交通调查往往需要多人协作完成。交通调查实验用于数据采集的仪器设备众多,不可能全部用到,但在教学过程中应通过有代表性的仪器设备的使用理解原理,在使用方法上掌握规律,做到举一反三。为提高实验数据分析技能,应针对实验对象的特点,加强概率论与数理统计、算法与程序设计以及SPSS等数据分析工具的应用。

(3) 设计综合性课题。在“学以致用”中提高学生参与调查的兴趣,适时提升学生分析和解决综合问题的能力。任何综合性的交通工程课题,均离不开交通调查与分析。综合性课题可以是实际课题,也可以是虚拟课题。对于有实际课题的教师,可吸收学生参与其交通调查。但实际课题毕竟不多,为此可构建一体化的实验平台,并依托此平台设置丰富多彩的虚拟综合性课题。无论实际还是虚拟的综合性课题,都是以解决实际问题为出发点,因此可提高学生的兴趣,同时也可以潜移默化地提高其分析和解决问题的能力。

3.2 教学组织方法优化与创新

(1) 合理安排教学进度,先训练基本技能,再生成综合调查和应用能力。交通调查实验的对象较为复杂,学生难以把握其难度，如果太简单没有“技术含量”则学生没有动力,太复杂则学生难以完成而去造假,或失去兴趣,因此教学进度的安排至关重要。先期应进行基本技能的训练,等学生的基本技能已经形成,可以正确设计调查方案、熟练获取交通流基本参数并分析时,则可以循序渐进、适度提高,通过综合性课题的训练,及时提高学生的综合调查和应用能力。

(2) 模块化、标准化组织实验教学内容。将交通调查实验的具体对象进行细化,设计相对独立的、模块化的交通调查实验项目,尽可能多地覆盖交通调查实验对象。每个实验项目需标准化,在任务书中应明确实验目的、实验内容、实验要求、实验原理(方法、手段)、实验步骤、实验考核等。将实验项目汇编成交通调查实验指导教材,并在校园网上构建交通调查实验项目库,除满足课内的交通调查实验教学外,还可指导学生在课外完成扩展项目,实现课内与课外相结合,提高交通调查实验的教学效果。

3.3 考核方法的创新

(1) 设计开发调查数据真实性评判系统。数据造假严重背离“严谨、求实”的实验学风,严重损害未来作为交通工程师的职业素质。为防止学生在交通调查实验中可能发生的数据造假,专门设计开发调查数据真实性评判系统。该系统收集路网上各调查地点的交通设计参数,并设法获得这些调查地点某些关键时间段的交通流动态数据,分析其变化规律。将以上数据存入评判系统的数据库。当学生提交实验报告时,同时提交规定格式的调查数据。将这些数据输入评判系统,则会给出关于数据真伪的结论。对于数据库中没有相应数据的调查项目,还可通过对调查数据进行深度分析,通过逻辑环节检验学生调查数据是否造假。

(2) 改革实验报告提交方法。为应用调查数据真实性评判系统对学生的调查数据是否造假进行检验,学生在提交书面报告的同时,应提交规定格式的电子版调查数据。另外,在交通调查实验项目模块化、标准化的基础上,可设计实验报告的网上提交系统,学生可将其实验报告逐步提交,而不是一次性提交；网上系统对每一步提交的数据进行标准化的分析,并与学生提交的分析结论进行对比,做出评判,从而提高考核的客观性和详细程度。

4 结语

在天津市“十三五规划”课题和天津城建大学教改项目的支持下,系统分析了交通工程专业实践教学的特点,明确了交通调查实验在交通工程实践中的地位和作用。分析了交通调查实验目前存在的主要问题；结合教学实践,系统梳理了交通调查实验教学内容,对教学组织进行了优化设计：

一是在课内实验环节中,对交通调查实验内容进行模块化、标准化设计,突出基本技能训练；

二是在课内实验的基础上,通过设计综合性的交通工程虚拟课题,引导学生自主开展调查与数据分析,提高学生参与交通调查实验的兴趣与热情,提升学生分析问题和解决问题的能力；

三是完善交通调查实验的考核环节,加强学生的严谨求实作风养成。

在目前的培养方案中,交通调查实验的课内教学时间仅为一周。但基于本文提出的方法,经过科学的组织,实验的系统性得到较大提升,由原来的交通量调查和地点车速调查2项内容,提升到交通流基本参数综合调查、信号交叉口交通调查、车辆停放调查、公共交通调查、慢行交通调查5个专题的实验教学内容。通过对教学环节和进度的合理安排,学生在训练基本技能的基础上循序渐进,在较为浓厚的学习氛围中,自觉运用课余时间完成实验任务。实践证明,学生的综合分析和解决问题的能力得到较大提升,在综合课程设计和毕业设计(论文)环节中体现尤为明显。

References)

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[2] 邹哲,刘荣,曹伯虎,等.综合交通调查关键技术与天津实践[M].北京：中国建筑工业出版社,2013.

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[13] 陈宽民,严宝杰.道路通行能力分析[M].2版.北京:人民交通出版社,2011.

Exploration and practice of experimental teaching organization in traffic survey

Liang Huamin

(School of Civil Engineering,Tianjin Chengjian University,Tianjin 300384,China)

A convincing traffic survey is the starting point of any traffic engineering project,then correspondingly traffic survey experiment is one of the most basic experimental courses of traffic engineering. The contents and mission objectives of the traffic survey experiment are summarized,and according to the main problems existing in the current traffic survey experimental teaching organization,an innovative experimental teaching system is established. The main points of this system are to concentrate on the basic skill training by the standardization of experiments’ teaching arrangements,to arouse the students’ interest by providing some traffic engineering virtual research projects,and to improve the experiments’ effectiveness by improving the assessment means. Teaching practice has proved that this system can effectively enhance students’ hands-on enthusiasm,and improve their ability to analyze and solve problems.

traffic engineering; traffic survey; experimental teaching organization

10.16791/j.cnki.sjg.2017.04.042

2016-11-28

天津市教育科学“十三五”规划课题(HE4028)；天津城建大学教育教学改革与研究项目(JG-1308)

梁化民(1970—),男,甘肃定西,硕士,副教授,主要从事交通工程系统分析与仿真研究.

E-mail：huaminliang@126.com

U491; G642.0

A

1002-4956(2017)4-0167-04