高速公路設(shè)計依據(jù)與技術(shù)標準.ppt

1,Design of Expressway and Interchange,西華大學(xué)交通與汽車工程學(xué)院 交通工程教研室,第三章 高速公路設(shè)計依據(jù)與技術(shù)標準,西華大學(xué)交通與汽車工程學(xué)院 交通工程教研室,主要內(nèi)容,第一節(jié) 高速公路設(shè)計依據(jù) 第二節(jié) 高速公路通行能力與服務(wù)水平 第三節(jié) 高速公路分類與技術(shù)標準,第一節(jié) 高速公路設(shè)計依據(jù),設(shè)計車輛 設(shè)計速度 設(shè)計交通量 AADT 設(shè)計小時交通交通量,第一節(jié) 高速公路設(shè)計依據(jù),設(shè)計車輛是指公路設(shè)計所采用的具有代表性的車型。 行駛在公路上的車輛主要有機動車和非機動車兩類，其中機動車有摩托車、小汽車、公共汽車、載貨汽車、拖拉機和大型集裝箱車等，非機動車有自行車、三輪車、板車和畜力車等。 根據(jù)公路的使用任務(wù)和性質(zhì)，高速公路、一級公路為機動車服務(wù)，二、三、四級公路為混合車型(含非機動車)服務(wù)。,一、設(shè)計車輛,設(shè)計車輛是高速公路設(shè)計的重要依據(jù)之一,主要用于確定公路設(shè)計各項控制指標 道路的技術(shù)指標如行車道寬度、曲線加寬、視距等都與車輛的外廓尺寸及性能有關(guān)。,確定設(shè)計車輛的意義,依據(jù),鞍式列車適用于大型集裝箱運輸，可作為高速公路的設(shè)計依據(jù)。小客車的最小轉(zhuǎn)彎半徑為6m，載重汽車和鞍式列車為12m。確定路緣石或交通島的轉(zhuǎn)彎車道半徑時，一般應(yīng)以鞍式列車的轉(zhuǎn)彎半徑作為控制。,1.定義：指當氣候條件良好、交通密度小、汽車運行只受道路本身條件（幾何要素、路面、附屬設(shè)施等）的影響時，中等駕駛技術(shù)的駕駛員能保持安全順適行駛的最大行駛速度。 2.作用：設(shè)計速度是決定道路幾何形狀的基本依據(jù)。道路的曲線半徑、超高、視距等直接與設(shè)計速度有關(guān)。同時也影響車道寬度、中間帶寬度、路肩寬度等指標的確定。,二、設(shè)計速度,公路設(shè)計速度的選取 各級公路設(shè)計速度應(yīng)根據(jù)公路的功能、等級及交通組成，結(jié)合沿線地形、地質(zhì)等狀況，經(jīng)論證確定。 高速公路 一般為120km/h、100km/h或80km/h，特殊困難的局部路段，且因新建工程可能誘發(fā)工程地質(zhì)病害時，經(jīng)論證并報主管部門批準，該局部路段的設(shè)計速度可采用60km/h，但長度不宜大于15km ，或僅限于相鄰兩互通式立體交叉之間，與其相鄰路段的設(shè)計速度不應(yīng)大于80km/h。,知識拓展-設(shè)計車速分段選取,級差一般為20km/h; 分段長度不宜小于20km 分段之間設(shè)過渡段； 變更點的位于置易于判斷，如車站、村鎮(zhèn)、交叉道口或地形明顯變化處等。,知識拓展各國高速公路的設(shè)計車速,我國高速公路的設(shè)計速度,第一級 設(shè)計車速：120km/h，平原微丘區(qū)，車道數(shù)為8、6、4； 第二級 設(shè)計車速：100km/h，重丘區(qū)，車道數(shù)為4； 第三級 設(shè)計車速：80km/h，山嶺區(qū)，車道數(shù)為4；,運行車速： 定義 ：運行車速是在特定路段長度上車輛實際行駛速度。由于不同的車輛在行駛過程中可能采用不同的車速，通常用測定的第85個百分點上的車輛行駛速度作為運行車速。,期望車速： 是指在行車輛在不受或基本不受其他車輛約束的條件下, 駕駛員所希望達到的最高“安全”車速。一般而言, 期望車速與道路等級及交通狀況、在行車輛的性能狀況、駕駛員的性格、承運任務(wù)的急緩相關(guān)。當在行車輛駕駛員感覺行駛過程中的運行速度低于期望車速一定數(shù)值時,便有改變其車速的意圖。,知識拓展運行車速,設(shè)計車速是用于規(guī)定道路路段的設(shè)計標準。高等級公路因受地形、地貌影響, 不同路段采用不同的設(shè)計車速。 V期望影響V運行,并使V運行盡可能接近V期望。 三種車速之間的理想關(guān)系為:對于高等級公路上不同路段的設(shè)計車速,確定與之相適應(yīng)的運行速度,同時也使駕駛員產(chǎn)生與之對應(yīng)的期望車速。 實際中,三種車速間的關(guān)系是:駕駛員并不關(guān)注高等級公路的設(shè)計車速,而是根據(jù)路段條件,確定相應(yīng)的運行速度、期望車速,只要條件許可,便按心目中的期望車速引導(dǎo)在行汽車的運行速度。,三、設(shè)計交通量,交通量是指公路上某一斷面在單位時間內(nèi)通過的車輛數(shù)量，如小時交通量、日交通量。 根據(jù)觀測方法和觀測時間的不同，最常用的交通量有：年平均日交通量(AADT)、高蜂小時交通量(PHV)、平均日交通量(ADT)、日平均小時交通量(DAHV)和第30位高峰小時交通量(30HAHV)。交通量反映了某條公路上的交通負荷，也反映了汽車運輸時對公路設(shè)施的要求。,（一）、交通量概念,（1）年平均日交通量（AADT）是一年的總交通量除以365天，是我國統(tǒng)計的公路交通量的通用單位。 （2）設(shè)計交通量是指擬建道路到預(yù)測年限時所能達到的年平均日交通量（輛/日），其值根據(jù)交通量預(yù)測得到。,設(shè)計交通量的預(yù)測年限規(guī)定：,國家及省屬重要干線公路-20年預(yù)測； 國家及省屬干線公路-15年預(yù)測，但對于國家及省屬干線的高速公路-20年預(yù)測。 設(shè)計交通量的預(yù)測起算年應(yīng)為該項目可行性研究報告中的計劃通車年；當提交可行性研究報告年到公路通車年超過5年時，在編制初步設(shè)計前應(yīng)對規(guī)劃交通量予以核對。,設(shè)計小時交通量,設(shè)計小時交通量 小時交通量（輛/小時）是以小時為計算時段的交通量，是確定車道數(shù)和車道寬度或評價服務(wù)水平的依據(jù)。,預(yù)測年平均日交通量推導(dǎo)公式,知識拓展:設(shè)計交通量的構(gòu)成,趨勢交通量：是指通過已有公路的交通量按其歷史資料和經(jīng)濟資料的相關(guān)關(guān)系，在經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測的基礎(chǔ)上預(yù)測的未來交通量。 誘增交通量：由于道路條件的改善所激發(fā)的潛在交通需求 轉(zhuǎn)移交通量：由于道路條件的改善,所吸引的從其他交通方式(鐵路/航空等)的交通量.,設(shè)計交通量一般由趨勢交通量、誘增交通量和轉(zhuǎn)移交通量構(gòu)成,交通量的時間分布（24小時分布）,交通量的時間分布（8760小時分布）,設(shè)計小時交通量 計算公式 DDHVAADTDK DDHV第30小時兩個方向的總交通量 AADT年平均日交通量（輛/h） D方向不均勻系數(shù) K設(shè)計小時交通量系數(shù),方向分布系數(shù) 美國研究:D為50-80%,一般為67%.宜取50%-60%,亦可根據(jù)當?shù)亟煌坑^測資料確定.,設(shè)計小時交通量系數(shù):選定時段的小時交通量與年平均日交通量的比值. 其值一般在8-18%,設(shè)計小時交通量系數(shù)（% ),交通組成是指各種車型在車流中所占比例。 據(jù)交通調(diào)查，我國高速公路上的車輛由小貨車、中型貨車、大貨車、小客車、大客車和拖掛車六種車型組成。 交通調(diào)查資料統(tǒng)計顯示，我國大部分高速公路的交通流以小客車為主，超過了中型車等其他車型所占比例，而且隨著全國高速公路網(wǎng)的逐步完善，特別是汽車產(chǎn)業(yè)政策與結(jié)構(gòu)的調(diào)整，交通流中的小客車和大型客貨車以及集裝箱車的比重將會隨著平均運距的增加而逐年增長。,知識拓展交通組成,根據(jù)國家“九五”攻關(guān)項目公路通行能力研究的成果，以車輛運行特性作為車輛分類標準，從對交通運行的影響考慮，將高速公路上常見的機動車六種車型歸并為:小型車、中型車、大型車和拖掛車四類。,小型車,知識擴展:收費公路車輛通行費車型分類 JT/T 489-2003,第二節(jié) 高速公路通行能力與服務(wù)水平,道路通行能力，簡稱交通容量，即單位時間內(nèi)以一定車速能通過道路某斷面的車輛數(shù)的多少（輛/h） 通行能力是指在一定的道路、交通、管制和環(huán)境條件下，對應(yīng)于一定的行駛質(zhì)量即服務(wù)水平，在某一道路斷面k單位時間(通常取15min或1h)所能通過的最大車輛數(shù)。,一、通行能力的概念,知識拓展通行能力與交通量的區(qū)別,交通量是道路上實際運行交通體的觀測值，具有動態(tài)性與隨機性； 通行能力則是根據(jù)道路的幾何特性、交通狀況及規(guī)定運行特征所確定的最大流量，其數(shù)值具有相對的穩(wěn)定性與規(guī)定性。 在正常運行狀況下，道路的交通量均小于通行能力，當交通量遠遠小于通行能力時，車流為自由流狀態(tài)，車速高，駕駛自由度大，隨著交通量的增加，車流的運行狀態(tài)會逐漸惡化，當交通量接近或達到通行能力時，車流為強制流狀態(tài)，將會出現(xiàn)車流擁擠、阻塞等現(xiàn)象。 通行能力反映了道路的容量，交通量則反映了道路的負荷量。因此，常用交通量且與通行能力的比值來表征道路的負荷程度(或利用率、飽和度),(1)通過道路通行能力和設(shè)計交通量的具體分析，可以正確地確定新建道路的等級、規(guī)模、主要技術(shù)指標和線形幾何要素； (2)通過對現(xiàn)有道路通行能力的觀測、分析、評定，并與現(xiàn)有交通量對比，可以確定現(xiàn)有道路系統(tǒng)或某一路段所存在的問題，提出改進的方案或措施；,通行能力分析的作用,V/C比圖,(3)道路通行能力可作為交通樞紐的規(guī)劃、設(shè)計、改建及交通設(shè)施配置的依據(jù)； (4)道路通行能力可作為路網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計和方案比選的依據(jù)； (5)道路通行能力可作為交通管理、運營、行車組織及控制方式確定或方案選擇的依據(jù)；,高速公路通行能力的分類,知識拓展HCM,二、 高速公路通行能力計算,高速公路是具有四個或四個以上車道，并設(shè)有中央分隔帶，全部立體交叉并具有完善的交通安全設(shè)施與管理設(shè)施、服務(wù)設(shè)施，全部控制出入，專供汽車高速行駛的公路。 高速公路主要由基本路段、交織路段、匝道和匝道連接點三部分組成。 高速公路的車流特征為完全連續(xù)流，無任何外界因素干擾，但在駛?cè)牒婉偝鲞^程中，車流仍存在著合流、分流和交織現(xiàn)象。,（一）、高速公路基本路段,高速公路組成和影響范圍,（二）、基本路段通行能力,高速公路基本路段通行能力計算步驟是先求取處理想條件下的通行能力，然后根據(jù)實際情況進行修正后得到可能通行能力。理想條件是： 3.75米車道寬度 4.50米 側(cè)向凈寬1.75米 足夠的視距和良好的線形 高速公路位于平原微丘區(qū)，縱坡不大于2 路面狀況良好 交通流中全部都是小客車 駕駛員特征均為經(jīng)常行駛高速公路，且技術(shù)熟練，遵守交通法規(guī)者,(1)車頭時距法 車頭時距是指連續(xù)車流中前后兩車通過高速公路上同一斷面的時間間隔。,式中：T0：最小車頭時距，L0：最小車頭間距,1.通行能力計算,(2)車頭間距法 車頭間距是指連續(xù)車流中前后兩車保持行車安全的車頭之間的距離。,可能通行能力是在實際的道路和交通條件下，單位時間內(nèi)通過公路上某一點的最大可能交通量。 計算實際通行能力是以基本通行能力為基礎(chǔ)，考慮到實際的地形、道路和交通狀況，確定其修正系數(shù)，再乘以基本通行能力，即得實際公路、交通在一定環(huán)境條件下的可能通行能力。,（二）可能通行能力,可能,交通組成對通行能力影響的修正系數(shù),由于我國修建山區(qū)高速公路的時間非常短暫，還沒有對特定上坡路段的大中型車輛的折算系數(shù)進行過系統(tǒng)研究。表314是1998年版交通工程手冊(中國公路學(xué)會交通工程手冊編委會)提供的特定上坡路段車輛折算系數(shù)表。,坡度修正系數(shù),駕駛員總體特征的影響可通過修正系數(shù)來反映。根據(jù)駕駛員的技術(shù)熟練、遵守交通法規(guī)的程度、在高速公路或相似路段上的行駛經(jīng)驗及駕駛員的健康狀況取值，一般在0.901.0之間。,駕駛員條件修正系數(shù),設(shè)計通行能力或稱規(guī)劃通行能力，是指公路根據(jù)使用要求的不同，按不同服務(wù)水平條件下所具有的通行能力，也就是要求公路所承擔的服務(wù)交通量，通常作為公路規(guī)劃和設(shè)計的依據(jù)。,(三)設(shè)計通行能力,1車道數(shù)的確定 根據(jù)單車道的設(shè)計通行能力和預(yù)測得到的規(guī)劃年限設(shè)計年平均日交通量，可以按下式確定高速公路的車道數(shù)：,(四)通行能力分析在高速公路規(guī)劃和設(shè)計階段的應(yīng)用,注意的問題,(1)由于幾何構(gòu)造、交通條件的變化，相鄰路段的N值可能不同，甚至同一路段兩個方向所需的N也可能不一樣(特定上坡路段)，故設(shè)計分析計算時應(yīng)特別注意。 (2)考慮特定上坡路段的設(shè)計小時交通量超過其路段設(shè)計通行能力時，需考慮設(shè)置爬坡車道。 (3)計算出來的N值通常是非整數(shù)，決定用較其大的整數(shù)還是較其小的整數(shù)，是一個復(fù)雜的問題。這不僅要看小數(shù)值的大小，還要考慮經(jīng)濟和其他一些因素，并且在決定所采用的N(整數(shù))之前，還要進行運行分析，以便對服務(wù)水平作出比較。 (4)在最后確定車道數(shù)時，必須要符合基本車道數(shù)要求。,（三） 交織路段的通行能力,(一)交織區(qū)概念 行駛方向大致相同而不完全一致的兩股或多股車流，沿著一定長度的路段，不借助于交通控制與指揮設(shè)備，自主進行合流而后又分流的運行方式稱為交織。當一合流區(qū)后面緊接著一分流區(qū)，或當一條駛?cè)朐训谰o接著一條駛出匝道，并在兩者之間有輔助車道連接時，就構(gòu)成了交織區(qū)。,1、交織區(qū)概念與交織區(qū)類型,交織區(qū)：簡單交