道路設(shè)計(jì)交通基礎(chǔ)

道路交通基礎(chǔ)設(shè)計(jì)車輛汽車動(dòng)力性能設(shè)計(jì)車速設(shè)計(jì)交通量設(shè)計(jì)通行能力第一頁，共五十三頁。2023/2/41一、設(shè)計(jì)車輛一、設(shè)計(jì)車輛作用二、設(shè)計(jì)車輛的種類三、汽車的性能第二頁，共五十三頁。2023/2/421、設(shè)計(jì)車輛作用設(shè)計(jì)車輛是指對(duì)道路上行駛的各種車輛進(jìn)行歸類，將其尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，稱為設(shè)計(jì)車輛，作為道路設(shè)計(jì)的依據(jù)主要用于制定各項(xiàng)設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。汽車的物理性質(zhì)及行駛于路上的各種車輛的組合對(duì)于道路幾何設(shè)計(jì)有決定性的意義。

1、車輛的輪廓尺寸影響：道路平面、橫斷面等尺寸，如車道寬度，曲線半徑等。

2、車輛的運(yùn)行特性影響：縱斷面設(shè)計(jì)，如縱坡度、坡長(zhǎng)等

3、軸載組成和作用次數(shù)：對(duì)道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有重要影響。第三頁，共五十三頁。2023/2/432、設(shè)計(jì)車輛的種類公路設(shè)計(jì)車輛《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》將機(jī)動(dòng)車分為三類：

1.小客車；2.載重汽車；3.鞍式車。第四頁，共五十三頁。2023/2/44

設(shè)計(jì)車輛外廓尺寸第五頁，共五十三頁。2023/2/45

公路設(shè)計(jì)車輛第六頁，共五十三頁。2023/2/46公路設(shè)計(jì)車輛外廓尺寸第七頁，共五十三頁。2023/2/47

《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》將機(jī)動(dòng)車分為三種類型：小型汽車普通汽車鉸接車將非機(jī)動(dòng)車分為四種類型：自行車三輪車板車獸力車城市道路設(shè)計(jì)車輛第八頁，共五十三頁。2023/2/48城市道路機(jī)動(dòng)車設(shè)計(jì)車輛第九頁，共五十三頁。2023/2/49城市道路設(shè)計(jì)車輛外廓尺寸第十頁，共五十三頁。2023/2/410二、汽車性能1、汽車的牽引力2、行駛阻力3、汽車的動(dòng)力性能4、汽車的制動(dòng)性第十一頁，共五十三頁。2023/2/411把驅(qū)動(dòng)輪上的扭矩Mx用一對(duì)力偶Ta和T代替，Ta作用在輪緣上與路面水平反力F抗衡，T作用在輪軸上推動(dòng)汽車前進(jìn)，稱為牽引力1、汽車的牽引力第十二頁，共五十三頁。2023/2/4122、行駛阻力汽車的行駛阻力包括：空氣阻力、滾動(dòng)阻力、坡度阻力和慣性阻力第十三頁，共五十三頁。2023/2/413（1）空氣阻力汽車在行駛中，由于迎面空氣的壓力、車后的真空吸力及空氣與車身表面的摩擦力阻礙汽車前進(jìn)，總稱為空氣阻力。當(dāng)行駛速度在100km／h以上，約一半的功率用來克服空氣阻力。第十四頁，共五十三頁。2023/2/414車輪在路面上滾動(dòng)所產(chǎn)生的阻力，是由輪胎與路面變形引起的。它與路面類型、輪胎結(jié)構(gòu)及行駛速度等有關(guān)。滾動(dòng)阻力與輪胎承受的力成正比（2）滾動(dòng)阻力第十五頁，共五十三頁。2023/2/415第十六頁，共五十三頁。2023/2/416汽車在坡道上行駛時(shí)，汽車重量在平行于路面方向有分力，上坡時(shí)分力與汽車前進(jìn)方向相反，阻礙汽車行駛；而下坡時(shí)分力與前進(jìn)方向相同，推動(dòng)汽車行駛。滾動(dòng)阻力和坡度阻力合為道路阻力（3）坡度阻力第十七頁，共五十三頁。2023/2/417汽車變速行駛時(shí)，需要克服其質(zhì)量變速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性和慣性力矩稱為慣性阻力（4）慣性阻力第十八頁，共五十三頁。2023/2/4183、汽車的動(dòng)力特性汽車的動(dòng)力性能系指汽車所具有的加速、上坡、最大速度等性能。研究汽車的動(dòng)力性能的目的主要為道路縱斷面設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。1、汽車的動(dòng)力因數(shù)第十九頁，共五十三頁。2023/2/419D稱為動(dòng)力因數(shù)，即為單位車重具備的牽引潛力。它表征某型汽車在海平面高程上、滿載情況下，每單位車重克服道路阻力和慣性阻力的性能。第二十頁，共五十三頁。2023/2/420（2）汽車的行駛狀態(tài)汽車的最高速度是指節(jié)流閥全開、滿載(不帶掛車)，在表面平整堅(jiān)實(shí)水平路段上作穩(wěn)定行駛時(shí)的速度。汽車的最小穩(wěn)定速度是指滿載(不帶掛車)在路面平整堅(jiān)實(shí)的水平路段上，穩(wěn)定行駛時(shí)的最低速度(即臨界速度)。汽車的最高速度與最小穩(wěn)定速度之間的差值愈大，表示汽車對(duì)道路阻力的適應(yīng)性愈強(qiáng)第二十一頁，共五十三頁。2023/2/421汽車的爬坡能力是指汽車能克服坡度的能力。最大爬坡度系指汽車在堅(jiān)硬路面上用最低擋作等速行駛時(shí)所能克服的最大坡度。汽車的最大爬坡能力是用最大爬坡坡度評(píng)定的。（3）汽車的爬坡能力第二十二頁，共五十三頁。2023/2/4224、制動(dòng)性機(jī)動(dòng)車輛的制動(dòng)性，是指車輛在行駛中能否按需要有效地減速或停車的能力。機(jī)動(dòng)車輛的制動(dòng)過程，是將車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程。制動(dòng)力是利用汽車制動(dòng)器內(nèi)的摩擦阻力矩來形成路面對(duì)車輪的切向摩擦阻力。最大值為車輪與路面之間的附著力制動(dòng)力是評(píng)價(jià)制動(dòng)性能的參數(shù)。制動(dòng)力的大小從本質(zhì)上表明制動(dòng)性能的好壞第二十三頁，共五十三頁。2023/2/423當(dāng)車輛制動(dòng)達(dá)最大強(qiáng)度(車輪不再滾動(dòng)只產(chǎn)生滑動(dòng))時(shí)，制動(dòng)力與制動(dòng)狀態(tài)下車輛的慣性力相平衡，即：從行車安全上看，制動(dòng)減速度愈大，制動(dòng)效果愈好。但過大的制動(dòng)減速度，例如在緊急制動(dòng)下減速度可達(dá)7.5-8m／s2，對(duì)乘客舒適與安全不利。一般的且易接受的制動(dòng)減速度不大于1.5—2m／s2。（1）制動(dòng)減速度第二十四頁，共五十三頁。2023/2/424（2）制動(dòng)時(shí)間（1）駕駛員反應(yīng)時(shí)間t1（2）機(jī)械反應(yīng)時(shí)間（3）制動(dòng)減速度或制動(dòng)力增長(zhǎng)時(shí)間（4）持續(xù)制動(dòng)時(shí)間t3（5）制動(dòng)解除時(shí)間t4第二十五頁，共五十三頁。2023/2/425制動(dòng)距離是綜合評(píng)價(jià)車輛制動(dòng)性能的參數(shù)。指從踩制動(dòng)踏板到車輛停止所走過的距離。其長(zhǎng)短取決于制動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)情況及制動(dòng)力使車輛產(chǎn)生的減速度情況。（3）制動(dòng)距離第二十六頁，共五十三頁。2023/2/4265、汽車的行駛穩(wěn)定性定義：汽車在行駛過程中，在外部因素作用下，汽車能保持正常行駛狀態(tài)和方向，不致失去控制而產(chǎn)生滑移、傾覆等現(xiàn)象的能力影響汽車行駛穩(wěn)定性的因素汽車本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)駕駛員的操作技術(shù)道路與環(huán)境等外部因素第二十七頁，共五十三頁。2023/2/4271）汽車行駛的縱向穩(wěn)定性第二十八頁，共五十三頁。2023/2/428（1）縱向傾覆條件分析產(chǎn)生縱向傾覆的臨界狀態(tài)是汽車前輪法向反作用力z。為零，此時(shí)，汽車可能繞后輪點(diǎn)發(fā)生傾覆現(xiàn)象。第二十九頁，共五十三頁。2023/2/429（2）縱向倒溜條件第三十頁，共五十三頁。2023/2/430（3）縱向穩(wěn)定性的保證汽車在坡道上行駛時(shí)，縱向倒溜現(xiàn)象發(fā)生在縱向傾覆之前。保證汽車行駛的縱向穩(wěn)定性，縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)滿足不產(chǎn)生縱向倒溜為條件。則汽車行駛時(shí)縱向穩(wěn)定性的條件為第三十一頁，共五十三頁。2023/2/4312）橫向穩(wěn)定性橫向穩(wěn)定性是指車輛在橫向傾斜的道路上行駛或在急轉(zhuǎn)彎時(shí)，不致發(fā)生繞左右側(cè)輪顛覆(翻車)的能力。使車輛發(fā)生橫向側(cè)翻的作用力，既與道路的橫向傾斜角有關(guān)，也與曲線行駛離心力有關(guān)。1）橫向傾覆條件第三十二頁，共五十三頁。2023/2/432第三十三頁，共五十三頁。2023/2/433（2）橫向滑移條件（3）橫向穩(wěn)定性的保證汽車在平曲線上行駛時(shí)的橫向穩(wěn)定性主要取決于橫向力系數(shù)u值的大小。汽車在平曲線上行駛時(shí)，橫向滑移現(xiàn)象發(fā)生在橫向傾覆之前，因此道路設(shè)計(jì)中平曲線最小半徑滿足橫向滑移條件。一般在滿載情況下能夠保證橫向行車的穩(wěn)定性。但裝載過高時(shí)可能發(fā)生傾覆現(xiàn)象。因此應(yīng)控制汽車裝載高度。第三十四頁，共五十三頁。2023/2/434三、設(shè)計(jì)車速（計(jì)算行車速度）影響汽車的行駛速度除了汽車本身的性能和駕駛技術(shù)之外，還包括道路的幾何形狀路面質(zhì)量氣候條件交通量交通管制所采用的限速規(guī)定當(dāng)氣候條件和交通狀況良好時(shí)，道路的外部條件基本上決定了駕駛?cè)藛T采用的車速——道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的高低決定設(shè)計(jì)車速的大小第三十五頁，共五十三頁。2023/2/435天氣良好、交通密度低的條件下，具有中等駕駛技術(shù)的駕駛員在路段上保持安全、舒適行駛的最大速度。1、設(shè)計(jì)車速的概念說明：設(shè)計(jì)車速（計(jì)算行車速度）并不是駕駛?cè)藛T在道路上所采用的車速。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：當(dāng)設(shè)計(jì)車速較低時(shí)，平均行車速度約為設(shè)計(jì)車速的80-90%當(dāng)設(shè)計(jì)車速較高時(shí)，平均行車速度約為設(shè)計(jì)車速的60-70%第三十六頁，共五十三頁。2023/2/4362、設(shè)計(jì)車速作用確定道路幾何尺寸的依據(jù)對(duì)曲線的半徑、視距起著決定作用，對(duì)車道數(shù)、路肩等起到影響寬度。在山嶺重丘區(qū)計(jì)算行車速度的大小還直接影響公路工程數(shù)量的大小和工程的難易程度，影響道路建設(shè)投資，可以根據(jù)實(shí)測(cè)資料，利用極限最小半徑，確定山嶺地區(qū)的計(jì)算行車速度公路等級(jí)極限最小半徑（m)計(jì)算行車速度(km/h)備注一>10060根據(jù)實(shí)測(cè)資料獲得二>6040第三十七頁，共五十三頁。2023/2/437公路設(shè)計(jì)車速3、設(shè)計(jì)車速的數(shù)值按不同計(jì)算行車速度設(shè)計(jì)的各路段長(zhǎng)度不宜過短，一般高速公路>15km，一、二級(jí)公路>10km；各級(jí)公路需要改變行車速度時(shí)，在保證線形連續(xù)性的前提下，應(yīng)設(shè)置過渡段和相應(yīng)的標(biāo)志第三十八頁，共五十三頁。2023/2/438城市道路設(shè)計(jì)車速的選取應(yīng)該和道路的類型和級(jí)別有關(guān)：

第三十九頁，共五十三頁。2023/2/439四、設(shè)計(jì)交通量（一）交通量的概念

（二）設(shè)計(jì)交通量的計(jì)算

（三）交通量的換算

第四十頁，共五十三頁。2023/2/440

1、定義指在單位時(shí)間內(nèi)通過道路某一斷面或某一條車道的交通實(shí)體數(shù)量。

注意：?jiǎn)挝粫r(shí)間，可以是小時(shí)、天、分鐘等根據(jù)需要決定。交通量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度、氣候、物產(chǎn)、文化生活水平等多方面因素有關(guān)，且隨著時(shí)間、地點(diǎn)的不同隨機(jī)變化是交通管理、交通規(guī)劃、道路設(shè)計(jì)等的重要依據(jù)。（一）交通量的定義第四十一頁，共五十三頁。2023/2/441平均日交通量ADT第四十二頁，共五十三頁。2023/2/442（二）設(shè)計(jì)交通量設(shè)計(jì)交通量：作為道路規(guī)劃和設(shè)計(jì)依據(jù)的交通量。設(shè)計(jì)年限平均日交通量設(shè)計(jì)小時(shí)交通量第四十三頁，共五十三頁。2023/2/443指擬建道路到達(dá)遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年限時(shí)能達(dá)到的年平均日交通量。它是確定道路等級(jí)、道路結(jié)構(gòu)和安全設(shè)施設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)。

1、設(shè)計(jì)年限平均日交通量第四十四頁，共五十三頁。2023/2/444Nt=N0.(1+r)t-1式中:

Nt－設(shè)計(jì)年限的年平均日交通量;

N0－基年的交通量;

r－交通量的年遞增率； t－設(shè)計(jì)年限。我國的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：高速公路、一級(jí)公路的設(shè)計(jì)年限為20年；二級(jí)公路的設(shè)計(jì)年限為15年；三級(jí)、四級(jí)公路設(shè)計(jì)年限為10年。第四十五頁，共五十三頁。2023/2/4452、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量

取全年第30位小時(shí)交通量作為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量。

第30位小時(shí)交通量將全年8760小時(shí)交通量從大到小排列,排在第30位的小時(shí)交通量。第四十六頁，共五十三頁。2023/2/44630小時(shí)交通量的確定：設(shè)計(jì)小時(shí)交通量DHV=AADT×K將第30小時(shí)交通量和AADT比值K，稱為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)（公路）。高峰小時(shí)交通量系數(shù)（城市道路）。公路：K值在11%-15%，平均為13.3%，一般平原取13%，山區(qū)取15%;城市道路：K值在9%-14%。通常取為11%第四十七頁，共五十三頁。2023/2/447設(shè)計(jì)小時(shí)交通量的應(yīng)用對(duì)于多車道公路，運(yùn)用設(shè)計(jì)小時(shí)交通量可以確定車道數(shù)和路幅寬度

DHV=AADT*K N=DHV/C單 W=W1*N其中：DHV：設(shè)計(jì)小時(shí)交通量（輛/h） N：車道數(shù) C單：每一條車道設(shè)計(jì)通行能力（輛/h） W：路幅寬度（m） W1：一條車道寬度（m）第四十八頁，共五十三頁。2023/2/448對(duì)于雙向二車道的道路:可不考慮交通量的方向分布,取雙向交通量即可對(duì)于單向兩車道以上的道路，應(yīng)該考慮方向分布系數(shù)，設(shè)計(jì)小時(shí)交通量取單向交通量考慮行車方向不均勻系數(shù)時(shí)方向分布系數(shù)計(jì)算公式如下：第四十九頁，共五十三頁。2023/2/449DDHV-單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量;(輛/小時(shí))AADT-設(shè)計(jì)年限的年平均日交通量(輛/天)K-設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù);KD-方向分布系數(shù),即主要方向交通量與斷面交通量的比值.車道數(shù)量為：

第五十頁，共五十三頁。2023/2/450（三）交通量的換算在實(shí)測(cè)交通量的基礎(chǔ)上，將不同類型的車輛按其占有的時(shí)間和空間不同，換算成標(biāo)準(zhǔn)車型的交通量。我國公路均以小客車為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換算我國城市道路均以小客車為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換算第五十一頁，共五十三頁。2023/2/451公路交通量換算系數(shù)