《道路工程》講義1102PPPT2

《道路工程》

RoadEngineering中南大學(xué)土木工程學(xué)院道路工程系道路工程中南大學(xué)土木工程學(xué)院道路工程系

第二章道路交通特性1道路交通的基本特性2道路車輛類型3道路設(shè)計的基本依據(jù)本章主要內(nèi)容道路交通基本特性人的特性及其影響人是交通系統(tǒng)中的最活躍的因素；人是交通需求之源；人是影響交通安全之關(guān)鍵；人是改善交通系統(tǒng)之主；道路交通系統(tǒng)應(yīng)以人為本車輛類型車輛的屬性車輛的性能和運行特性車輛污染

噪音污染廢氣污染腐蝕性液體污染道路車輛的特性機動車非機動車尺寸質(zhì)量性能道路等級道路功能與需求地形條件道路工程及其設(shè)施的規(guī)劃與設(shè)計要考慮并滿足這些設(shè)施的使用對象—載運工具運行特性的要求。行駛在道路上的車輛種類很多，有機動車和非機動車。摩托車、小汽車、公共汽車、載重汽車、拖掛車和大型集裝箱車等。電動車、自行車、三輪車、板車、獸力車等。車輛的類型行駛在道路上的不同車輛對道路規(guī)劃、設(shè)計以及附屬設(shè)施都提出了不同的要求。車輛的類型：客車和貨車客車貨車包括卡車（輕型、中型、重型）、組合式貨車（各種拖掛式貨車）

包括轎車、面包車、公共汽車（小型、中型、鉸接式）車輛的類型車輛的屬性在確定交通工程的某些任務(wù)中起著重要作用。屬性參數(shù)包括：尺寸參數(shù)、質(zhì)量（重量）參數(shù)和性能參數(shù)。車輛的尺寸由車輛的總長度、寬度和高度組成，它會影響到道路的線形（轉(zhuǎn)彎半徑）、車道的寬度、交通結(jié)構(gòu)物的凈空、停車場等交通設(shè)施的設(shè)計。道路設(shè)計的各種因素，如路幅組成、縱坡、視線、彎道加寬、交叉口設(shè)計等都與車輛的外部尺寸密切相關(guān)。影響道路幾何設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的其他尺寸參數(shù)還有：前懸距離、后懸距離、軸距、雙軸中心距、三軸中心距、輪中心距等。車輛的屬性和性能車輛的重量影響到對道路和橋梁的結(jié)構(gòu)承受荷載能力的要求。車輛的重量特性主要由車的總重、軸重、軸型和輪型來表征。車輛的總重或軸重越大，對道路和橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的要求就越高，同時，在使用過程中對道路和橋梁的損壞程度也越嚴重，因而，所道路工程的造價、運營和管理費用就越高。為了兼顧道路建設(shè)和運營部門級道路使用者各方的利益，對道路上行駛車輛的總重和軸重的最高值都進行了定量限制。車輛的屬性和性能公路設(shè)計車輛外輪廓尺寸公路設(shè)計車車輛注：①前懸：指車體前前面至前輪輪車軸中心心的距離；；②②軸距：指前輪車車軸中心至至后輪車軸軸中心的距距離；③③后懸：指后車軸軸中心至車車體后面的的距離。鞍式列車適適用于大型型集裝箱運運輸，其作作為有大型型集裝箱車車通行的高等級道路路的設(shè)計依依據(jù)。公路設(shè)計車車輛城市道路非機動車包括：電動車、自自行車、三三輪車、板板車和獸力力車。其外部參考考尺寸見下下表：城市道路設(shè)設(shè)計車輛我國汽車行行業(yè)強制性性標準標準準GB1589—89對汽車的外外廓尺寸限限界作了如如下規(guī)定：：汽車外廓尺尺寸限界即即對汽車的的總高、總總寬、總長長的限制規(guī)規(guī)定，這項項規(guī)定適用用于公路和和城市道路路運輸用的的汽車及汽汽車列車。。汽汽車最大外外廓尺寸應(yīng)應(yīng)不超過如如下限制規(guī)規(guī)定：總高4.0m；

總寬（（不包括后后視鏡）2.5m；

總長：：載重汽車（（包括越野野載重汽車車）12.0m；

客車12.0m；鉸接式客車車18.0m；

牽引車車拖半掛車車16.5m；

汽車車全掛汽車車列車20.0m。汽車的尺寸寸道路交通流流特性及通通行能力道路設(shè)計的的基本依據(jù)據(jù)設(shè)計車輛計算行車速速度交通量通行能力與與服務(wù)水平平小客車載重汽車鞍式列車設(shè)計速度行車速度交通流分析析設(shè)計交通量量交通流的三三個基本要要素：速度、交通通量、交通通密度1、設(shè)計車輛輛規(guī)范對各種種車輛進行行分類，將將其尺寸標準化，稱為設(shè)計車輛。路上行駛的的車輛類型型繁多，各各具不同的的尺寸，對對道路的幾幾何和結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸提出出了不同的的要求。所以在道路路設(shè)計時，，通常選擇擇一些車輛輛作為設(shè)計計車輛，這這些車輛的的尺寸和行行駛特性要要求將對道道路設(shè)計起起控制作用用。設(shè)計車輛在公路設(shè)計計過程中，，“設(shè)計車輛”是一種設(shè)計計所采用的的有代表性性的車型，，其外廓尺尺寸、載重重量和運行行性能是用用于確定公公路幾何設(shè)設(shè)計、交叉叉幾何設(shè)計計和路基寬寬度的主要要依據(jù)。因此將設(shè)計車輛作作為道路設(shè)設(shè)計的依據(jù)據(jù)之一。設(shè)計車輛的的選擇依據(jù)據(jù)是道路的的功能等級級和使用該該道路的車車輛組成。。轎車和卡卡車一般是是道路設(shè)計計需要考慮慮的最小車車輛。大多多數(shù)公路設(shè)設(shè)計應(yīng)考慮慮選擇一種種半掛式組組合貨車作作為設(shè)計車車輛，特別別是在彎道道處設(shè)計路路緣石或分分隔帶時。。設(shè)計車輛小客車載載重汽汽車鞍鞍式式列車我國《公路工程技技術(shù)標準》和《城市道路設(shè)設(shè)計規(guī)范》選用的設(shè)計計車輛有三三種類型：：小客車、載重汽車和鞍式列車。并分別規(guī)規(guī)定了它們們的外廓尺尺寸，作為為設(shè)計式的的控制指標標。設(shè)計車輛鞍式列車公路設(shè)計車輛（單位：m）小客車載重汽車設(shè)計車輛2、設(shè)計車速速（計算行行車速度））道路設(shè)計標標準的高低低取決于設(shè)設(shè)計車速的的高低，即即計算行車車速度的高高低。設(shè)計計車速（計計算行車速速度）是道道路幾何設(shè)設(shè)計的一項項主要控制制指標。2、設(shè)計車車速（計計算行車車速度））定義：具有中等等駕駛水水平的駕駕駛員，，在天氣氣良好、、低交通通密度時時，安全全行駛所所能維持持的最大大速度。。設(shè)計車速速是決定定公路幾幾何形狀狀的基本本依據(jù)，，曲線半半徑、超超高、視視距等技技術(shù)指標標都起著著決定的的作用，，同時也也影響著著車道的的尺寸和和數(shù)目以以及路肩肩寬度等等指標的的確定。。所選用的的設(shè)計速速度（計計算行車車速度））越高，，道路幾幾何設(shè)計計的標準準也越高高，道路路的修建建費用也也相應(yīng)提提高，特別是在在地形復(fù)復(fù)雜的地地段。然然而，依依據(jù)過低低的設(shè)計計速度修修建的道道路，如如果需要要日后再再進行改改善提高高，往往往會耗資資巨大，，甚至因因不可能能實施而而被迫放放棄。按設(shè)計速速度所建建立的幾幾何設(shè)計計標準是是低限要要求。條件許可可時，應(yīng)應(yīng)采用盡盡可能高高的線形形標準。。由于地地形或使使用要求求變化，，整條道道路的不不同路段段可能需需要選擇擇不同的的設(shè)計速速度，但但路段的的長度不不宜過長長，同時時，不同同設(shè)計速速度的路路段之間間應(yīng)有設(shè)設(shè)計速度度逐漸變變化的過過渡段。。2、設(shè)計車車速（計計算行車車速度））從工程的難難易程度度、工程量大大小及技術(shù)經(jīng)濟濟的合理性性考慮，，我國各各級公路路按不同同的使用用要求分分為不同同的設(shè)計計速度，，二至四四級公路路分為兩兩種，高高速公路路與一級級公路由由于設(shè)計計的速度度高、線線形指標標高、工工程造價價大，設(shè)設(shè)計速度度對其影影響的程程度相對對較大，，將高速速公路與與一級公公路的設(shè)設(shè)計速度度分為三三種，供供設(shè)計時時增加靈靈活度、、更好地地配合地地形和景景觀、合合理優(yōu)化化設(shè)計用用。2、設(shè)計車車速（計計算行車車速度））項目類別級別設(shè)計車速(km/h)快速路80，60主干路I60，50II50，40III40，30次干路I50，40II40，30III30，20支路I40，30II30，20III20各級城市市道路設(shè)設(shè)計車速速行車車速速與設(shè)計計車速的的關(guān)系行車速度度是指在道道路上的的實際行駛駛速度，它受氣氣候、地地形、交交通密度度和道路路本身條條件的影影響，同同時與駕駕駛員的的技術(shù)也也有很大大關(guān)系。。行車速度度與計算算行車速速度的區(qū)區(qū)別在于于前者是是車輛的的實際運運行速度度，后者者為用來來確定道道路設(shè)計計參數(shù)的的一個規(guī)規(guī)定車速速。當(dāng)行車條條件比較較好時，，行車速速度能夠夠達到或或超過設(shè)設(shè)計速度度；相反反，如果果公路上上行車條條件較差差則行車車速度大大多低于于設(shè)計速速度。影響行車車速度的的主要因因素：1）駕駛員員因素；；2）車輛因因素；3）道路因因素；4）交通因因素；5）環(huán)境因因素。設(shè)計速度度較高時時，平均均實際行行車速度度約為設(shè)設(shè)計速度度的60%～70%；設(shè)計速速度較低低時，實實際行車車速度約約為設(shè)計計速度的的80%～90%，甚至超超過設(shè)計計速度。。超過設(shè)設(shè)計速度度的情況況是危險險的，所所以在地地形良好好，線形形順適，，視野開開闊容易易產(chǎn)生超超速行駛駛（超過過設(shè)計速速度）的的路段，，要特別別注意曲曲線半徑徑、超高高、縱坡坡等方面面的合理理配置。。3、交通量量交通量：：是指單位位時間內(nèi)內(nèi)通過道道路某斷斷面的交交通流量量（即單位時時間通過過道路某某斷面的的車輛數(shù)數(shù)目）。交通密度度：是在一一定時間間內(nèi)（一一般以平平均晝夜夜計算）），在一一定長度度路段上上的車輛輛數(shù)量，，他反映映了道路路上車輛輛的密集集程度。。以“K（輛/km）”記。它是表表征交通流特特性的主要參參數(shù)之一，用用以度量交通通流的擁擠程程度。交通量（Q）、交通密度度（K）和平均速度度（V）之間的關(guān)系系：3、交通量小時交通量(HV)：單位小時內(nèi)內(nèi)通過的車輛輛數(shù)（輛/h）；年平均日交通通量(AADT)：指一年365天內(nèi)觀測交通通量結(jié)果的平平均值。N＝一年內(nèi)交通通量總和/365平均日交通量量(ADT)：在少于一年年的時段內(nèi)的的每日交通量量的平均數(shù)（（輛/d），即該時段段內(nèi)通過的車車輛總數(shù)除以以時段天數(shù)。。所謂的道路交交通量，通常常是指通過道道路某斷面的的雙向交通量。兩個方向的的交通量在某某些時候是不不平衡的，所所以道路設(shè)計計時，應(yīng)考慮慮交通量的方方向分布，按按主要方向的交交通量確定道路所需需提供的通行行能力。3、交通量設(shè)計交通量設(shè)計交通量為為預(yù)期到設(shè)計計年限末，用用以作為道路路設(shè)計依據(jù)而而確定的交通通量。道路設(shè)計交通通量用于確定車道數(shù)、交叉口選型及及設(shè)計，交通通信信號號及其其他他交通通設(shè)設(shè)施施的設(shè)設(shè)計計等等。。路面面的的設(shè)設(shè)計計交交通通量量，，則則以以年平平均均日日交交通通量量換算算為為使使用用年年限限內(nèi)內(nèi)一一條條車車道道上上標標準準車車軸軸載載的的累累計計有有效效作作用用次次數(shù)數(shù)為為準準。。設(shè)計計小小時時交交通通量量是是確確定定公路路等等級級、評評價價公路路運運行行狀狀態(tài)態(tài)和服務(wù)務(wù)水水平平的重重要要參參數(shù)數(shù)。。道路路規(guī)規(guī)劃劃設(shè)設(shè)計計時時，，通通常常依依據(jù)據(jù)運運輸輸需需求求估估計計年年平平均均日日交交通通量量。。但但是是按按照照平平均均日日交交通通量量確確定定道道路路實實施施所所需需的的容容量量，，由由于于交交通通量量的的月月變變化化和和日日變變化化，，年內(nèi)內(nèi)有有很很多多時時間間出出現(xiàn)現(xiàn)交交通通量量超超出出平平均均日日交交通通量量的的情情況況，，所所以以設(shè)設(shè)計計時時會會出出現(xiàn)現(xiàn)很很多多時時間間因因容容量量不不足足而而產(chǎn)產(chǎn)生生的的交交通通擁擁堵堵。因因此此，，設(shè)設(shè)計計時時應(yīng)應(yīng)該該按按照照小小時時交交通通量量，，特特別別是是年年內(nèi)內(nèi)的的高高峰峰小小時時交交通通量量來來確確定定設(shè)設(shè)計計的的容容量量。。什么么是是設(shè)設(shè)計計小小時時交交通通量量(DHV)？設(shè)計計交交通通量量設(shè)計計小小時時交交通通量量為為擬擬訂訂道道路路（（主主要要是是城城市市道道路路和和交交通通量量大大的的公公路路））、、交交通通設(shè)設(shè)施施的的設(shè)設(shè)計計指指標標而而定定的的交交通通量量，，一一般般采采用用設(shè)設(shè)計計年年限限最最后后一一年年的的預(yù)預(yù)期期第第30位小小時時交交通通量量。。設(shè)計計小小時時交交通通量量越越小小，，公公路路的的建建設(shè)設(shè)規(guī)規(guī)模模就就越越小小，，建建設(shè)設(shè)費費用用也也就就越越低低。。但但是是，，不恰恰當(dāng)當(dāng)?shù)氐亟到档偷驮O(shè)設(shè)計計小小時時交交通通量量會會使使公公路路的的交交通通條條件件惡惡化化、、交交通通阻阻塞塞和和交交通通事事故故增增多多，，公公路路的的綜綜合合經(jīng)經(jīng)濟濟效效益益降降低低。設(shè)計計交交通通量量設(shè)計計小小時時交交通通量量DHV設(shè)計計交交通通量量設(shè)計計小小時時交交通通量量DHV設(shè)計計交交通通量量第二二章章道道路路交交通通特特性性與與特特征征4）交交通通密密度度3、交交通通量量第二二章章道道路路交交通通特特性性與與特特征征車頭頭間間距距與與車車間間時時距距3、交交通通量量4、通通行行能能力力和和服服務(wù)務(wù)水水平平道路路通通行行能能力力是在在一一定定的的道道路路和和交交通通條條件件下下，，道道路路上上某某一一路路段段適適應(yīng)應(yīng)車車流流的的能能力力，，以以單位位時時間間內(nèi)內(nèi)通通過過的的最最大大車車輛輛數(shù)數(shù)表表示示。單單位位時時間間通通常常以以小小時時計計（（輛輛/小時時））。?；颈就ㄍㄐ行心苣芰ακ侵钢冈谠诶硐胂霔l條件件下，，單單位位時時間間內(nèi)內(nèi)一一個個車車道道或或一一條條車車道道某某一一路路段段可可以以通通過過的的小小客客車車最最大大數(shù)數(shù)，，是計計算算各各種種通通行行能能力力的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)。通通常常按按照照四四級級服服務(wù)務(wù)水水平平時時所所能能通通過過的的最最大大小小時時交交通通量量，，即即理理論論上上所所能能通通行行的的最最大大小小時時交交通通量量確確定定。?？赡苣芡ㄍㄐ行心苣芰ακ怯捎捎谟谕ㄍǔ３，F(xiàn)現(xiàn)實實的的道道路路和和交交通通條條件件與與理理想想條條件件有有較較大大差差距距，，考考慮慮了了影影響響通通行行能能力力的的諸諸多多因因素素（（如如車車道道寬寬度度、、側(cè)側(cè)向向凈凈寬寬和和大大型型車車混混入入后后））對對基基本本通通行行能能力力進進行行修正正后后的通通行行能能力力。。1.通行行能能力力4、通通行行能能力力和和服服務(wù)務(wù)水水平平設(shè)計計通通行行能能力力是指指公公路路交交通通的的運運行行狀狀態(tài)態(tài)保持持在在某某一一設(shè)設(shè)計計的的服服務(wù)務(wù)水水平平時時，單單位位時時間間內(nèi)內(nèi)公公路路上上某某一一路路段段可可以以通通過過的的最最大大車車輛輛數(shù)數(shù)。。因此此，，設(shè)設(shè)計計通通行行能能力力與與選選取取的的服服務(wù)務(wù)水水平平級級別別有有關(guān)關(guān)；；設(shè)計計通通行行能能力力是是實實際際道道路路可可能能接接受受的的通通過過能能力力，，考考慮慮了了人人為為主主觀觀對對道道路路的的要要求求，，按按照照道道路路運運行行質(zhì)質(zhì)量量要要求求及及經(jīng)濟濟、、安安全全、、出出入入口口交交通通條條件件等因因素素而而確確定定作作為為設(shè)設(shè)計計依依據(jù)據(jù)的的。。1.通行能能力4、通行行能力力和服服務(wù)水水平類別條件服務(wù)水平基本通行能力在理想的道路、交通管制條件下不論服務(wù)水平如何可能通行能力在實際或預(yù)測的道路、交通管制條件下不論服務(wù)水平如何設(shè)計行能力在預(yù)測的道路、交通管制條件下在所選用的設(shè)計服務(wù)水平下1.通行能能力4、通行行能力力和服服務(wù)水水平基本通通行能能力可能通通行能能力設(shè)計通通行能能力三者間間的關(guān)關(guān)系各種修修正系系數(shù)指定服服務(wù)水水平下下的V/C比1.通行能能力4、通行行能力力和服服務(wù)水水平通行能能力＞交通需需求無無交交通擁擁擠通行能能力＜交通需需求交交通通擁擠擠發(fā)生生都市中早晚晚交通通擁擠擠交通需需求究究竟在在多大大程度度上超超過了了通行行能力力？10％？、、20％？30％…………倍以上上？交通需需求超超過通通行能能力的的5～10％的程度交通擁擁擠發(fā)發(fā)生嚴重交交通擁擁堵為什么么會發(fā)發(fā)生交交通阻阻塞？？1.通行能能力4、通行行能力力和服服務(wù)水水平為什么么要分分析通通行能能力？？交通需需求≠≠交通通供給給－交通擁擁堵問問題－交通事事故問問題－環(huán)境污污染問問題－能源消消耗問問題1.通行能能力4、通行行能力力和服服務(wù)水水平為什么么要重重視通通行能能力？？1.通行能能力4、通行行能力力和服服務(wù)水水平1輛拖拉拉機＝＝？輛輛3噸貨車車1輛摩托托車＝＝？輛輛轎車車？車輛換換算系系數(shù)和和換算算交通通量4、通行行能力力和服服務(wù)水水平車輛數(shù)數(shù)量的的表現(xiàn)現(xiàn)交通量量1××換算算系數(shù)數(shù)1＋交通通量2×換換算系系數(shù)2＋…………→換換算算成小小汽車車數(shù)（pcu：passengercarunit，標準車車當(dāng)量量數(shù)：：是將將實際際的各各種機機動車車和非非機動動車交交通量量按一一定的的折算算系數(shù)數(shù)換算算成某某種標標準車車型的的當(dāng)量量交通通量）【例】】標準輛輛數(shù)2,000pcu/h←實實際輛輛數(shù)1,800輛/h車輛換換算系系數(shù)和和換算算交通通量4、通行行能力力和服服務(wù)水水平 設(shè)計速度120km/h100km/h80km/h基本通行能力220022002000設(shè)計通行能力160014001150注：H=Hour小時；；LN=Lane車道；；PCU=PassengerCarUnit標準車車當(dāng)量量數(shù)高速公公路基基本通通行能能力與與設(shè)計計通行行能力力（（pcu/h/ln）設(shè)計速度100km/h80km/h60km/h作為干線公路的一級公為集散公路的一級公路850～1000700～900550～700一級公公路基基本通通行能能力與與設(shè)計計通行行能力力（（pcu/h/ln）各級公公路適適應(yīng)的的通行行能力力雙車道道二、、三和和四級級公路路基本本通行行能力力與設(shè)設(shè)計通通行能能力（（pcu/h/ln）公路等級設(shè)計速度（km/h）基本通行能力(pcu/h)不準超車區(qū)（%）V/C比折減后的設(shè)計通行能力(pcu/h)二級公路608014002500(79m)<30%、30%70%0.640.487001600三級公路304012001300(6.57m)<30%、30%70%0.540.35400700四級公路20小于1200(<6m)>70%<0.35小于

400注：V/C—最大服服務(wù)交交通量量與基基本通通行能能力之之比；；V/C越大，，即說說明交交通量量越接接近基基本通通行能能力，，即道道路的的服務(wù)務(wù)水平平就越越低。。各級公公路適適應(yīng)的的通行行能力力道路的的服務(wù)水水平是指用用戶在在使用用道路路時所所感到到的交交通流流的運運行狀狀況，，它反反映了了道路路的使使用質(zhì)質(zhì)量。。按照運運行狀狀況隨隨交通通密度度和交交通量量的變變化情情況，，美國國將道道路的的服務(wù)務(wù)水平平分為為6級。我我國則則分為為4個等級級(新版規(guī)規(guī)范分分為6個等級級)。服務(wù)水水平1234評定服服務(wù)水水平的的各項項因素素：行車速速度和和行駛駛時間間；車輛行行駛時時的自自由程程度；；行車受受阻或或受限限制的的情況況，可可用每每公里里停車車次數(shù)數(shù)和車車輛延延誤時時間來來衡量量；行車的的安全全性，，以事事故率