《道路工程》讲义1102PPPT2

《道路工程》

RoadEngineering中南大学土木工程学院道路工程系道路工程中南大学土木工程学院道路工程系

第二章道路交通特性1道路交通的基本特性2道路车辆类型3道路设计的基本依据本章主要内容道路交通基本特性人的特性及其影响人是交通系统中的最活跃的因素；人是交通需求之源；人是影响交通安全之关键；人是改善交通系统之主；道路交通系统应以人为本车辆类型车辆的属性车辆的性能和运行特性车辆污染

噪音污染废气污染腐蚀性液体污染道路车辆的特性机动车非机动车尺寸质量性能道路等级道路功能与需求地形条件道路工程及其设施的规划与设计要考虑并满足这些设施的使用对象—载运工具运行特性的要求。行驶在道路上的车辆种类很多，有机动车和非机动车。摩托车、小汽车、公共汽车、载重汽车、拖挂车和大型集装箱车等。电动车、自行车、三轮车、板车、兽力车等。车辆的类型行驶在道路上的不同车辆对道路规划、设计以及附属设施都提出了不同的要求。车辆的类型：客车和货车客车货车包括卡车（轻型、中型、重型）、组合式货车（各种拖挂式货车）

包括轿车、面包车、公共汽车（小型、中型、铰接式）车辆的类型车辆的属性在确定交通工程的某些任务中起着重要作用。属性参数包括：尺寸参数、质量（重量）参数和性能参数。车辆的尺寸由车辆的总长度、宽度和高度组成，它会影响到道路的线形（转弯半径）、车道的宽度、交通结构物的净空、停车场等交通设施的设计。道路设计的各种因素，如路幅组成、纵坡、视线、弯道加宽、交叉口设计等都与车辆的外部尺寸密切相关。影响道路几何设计和结构设计的其他尺寸参数还有：前悬距离、后悬距离、轴距、双轴中心距、三轴中心距、轮中心距等。车辆的属性和性能车辆的重量影响到对道路和桥梁的结构承受荷载能力的要求。车辆的重量特性主要由车的总重、轴重、轴型和轮型来表征。车辆的总重或轴重越大，对道路和桥梁结构承载能力的要求就越高，同时，在使用过程中对道路和桥梁的损坏程度也越严重，因而，所道路工程的造价、运营和管理费用就越高。为了兼顾道路建设和运营部门级道路使用者各方的利益，对道路上行驶车辆的总重和轴重的最高值都进行了定量限制。车辆的属性和性能公路设计车辆外轮廓尺寸公路设计车车辆注：①前悬：指车体前前面至前轮轮车轴中心心的距离；；②②轴距：指前轮车车轴中心至至后轮车轴轴中心的距距离；③③后悬：指后车轴轴中心至车车体后面的的距离。鞍式列车适适用于大型型集装箱运运输，其作作为有大型型集装箱车车通行的高等级道路路的设计依依据。公路设计车车辆城市道路非机动车包括：电动车、自自行车、三三轮车、板板车和兽力力车。其外部参考考尺寸见下下表：城市道路设设计车辆我国汽车行行业强制性性标准标准准GB1589—89对汽车的外外廓尺寸限限界作了如如下规定：：汽车外廓尺尺寸限界即即对汽车的的总高、总总宽、总长长的限制规规定，这项项规定适用用于公路和和城市道路路运输用的的汽车及汽汽车列车。。汽汽车最大外外廓尺寸应应不超过如如下限制规规定：总高4.0m；

总宽（（不包括后后视镜）2.5m；

总长：：载重汽车（（包括越野野载重汽车车）12.0m；

客车12.0m；铰接式客车车18.0m；

牵引车车拖半挂车车16.5m；

汽车车全挂汽车车列车20.0m。汽车的尺寸寸道路交通流流特性及通通行能力道路设计的的基本依据据设计车辆计算行车速速度交通量通行能力与与服务水平平小客车载重汽车鞍式列车设计速度行车速度交通流分析析设计交通量量交通流的三三个基本要要素：速度、交通通量、交通通密度1、设计车辆辆规范对各种种车辆进行行分类，将将其尺寸标准化，称为设计车辆。路上行驶的的车辆类型型繁多，各各具不同的的尺寸，对对道路的几几何和结构构尺寸提出出了不同的的要求。所以在道路路设计时，，通常选择择一些车辆辆作为设计计车辆，这这些车辆的的尺寸和行行驶特性要要求将对道道路设计起起控制作用用。设计车辆在公路设计计过程中，，“设计车辆”是一种设计计所采用的的有代表性性的车型，，其外廓尺尺寸、载重重量和运行行性能是用用于确定公公路几何设设计、交叉叉几何设计计和路基宽宽度的主要要依据。因此将设计车辆作作为道路设设计的依据据之一。设计车辆的的选择依据据是道路的的功能等级级和使用该该道路的车车辆组成。。轿车和卡卡车一般是是道路设计计需要考虑虑的最小车车辆。大多多数公路设设计应考虑虑选择一种种半挂式组组合货车作作为设计车车辆，特别别是在弯道道处设计路路缘石或分分隔带时。。设计车辆小客车载载重汽汽车鞍鞍式式列车我国《公路工程技技术标准》和《城市道路设设计规范》选用的设计计车辆有三三种类型：：小客车、载重汽车和鞍式列车。并分别规规定了它们们的外廓尺尺寸，作为为设计式的的控制指标标。设计车辆鞍式列车公路设计车辆（单位：m）小客车载重汽车设计车辆2、设计车速速（计算行行车速度））道路设计标标准的高低低取决于设设计车速的的高低，即即计算行车车速度的高高低。设计计车速（计计算行车速速度）是道道路几何设设计的一项项主要控制制指标。2、设计车车速（计计算行车车速度））定义：具有中等等驾驶水水平的驾驾驶员，，在天气气良好、、低交通通密度时时，安全全行驶所所能维持持的最大大速度。。设计车速速是决定定公路几几何形状状的基本本依据，，曲线半半径、超超高、视视距等技技术指标标都起着着决定的的作用，，同时也也影响着着车道的的尺寸和和数目以以及路肩肩宽度等等指标的的确定。。所选用的的设计速速度（计计算行车车速度））越高，，道路几几何设计计的标准准也越高高，道路路的修建建费用也也相应提提高，特别是在在地形复复杂的地地段。然然而，依依据过低低的设计计速度修修建的道道路，如如果需要要日后再再进行改改善提高高，往往往会耗资资巨大，，甚至因因不可能能实施而而被迫放放弃。按设计速速度所建建立的几几何设计计标准是是低限要要求。条件许可可时，应应采用尽尽可能高高的线形形标准。。由于地地形或使使用要求求变化，，整条道道路的不不同路段段可能需需要选择择不同的的设计速速度，但但路段的的长度不不宜过长长，同时时，不同同设计速速度的路路段之间间应有设设计速度度逐渐变变化的过过渡段。。2、设计车车速（计计算行车车速度））从工程的难难易程度度、工程量大大小及技术经济济的合理性性考虑，，我国各各级公路路按不同同的使用用要求分分为不同同的设计计速度，，二至四四级公路路分为两两种，高高速公路路与一级级公路由由于设计计的速度度高、线线形指标标高、工工程造价价大，设设计速度度对其影影响的程程度相对对较大，，将高速速公路与与一级公公路的设设计速度度分为三三种，供供设计时时增加灵灵活度、、更好地地配合地地形和景景观、合合理优化化设计用用。2、设计车车速（计计算行车车速度））项目类别级别设计车速(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各级城市市道路设设计车速速行车车速速与设计计车速的的关系行车速度度是指在道道路上的的实际行驶驶速度，它受气气候、地地形、交交通密度度和道路路本身条条件的影影响，同同时与驾驾驶员的的技术也也有很大大关系。。行车速度度与计算算行车速速度的区区别在于于前者是是车辆的的实际运运行速度度，后者者为用来来确定道道路设计计参数的的一个规规定车速速。当行车条条件比较较好时，，行车速速度能够够达到或或超过设设计速度度；相反反，如果果公路上上行车条条件较差差则行车车速度大大多低于于设计速速度。影响行车车速度的的主要因因素：1）驾驶员员因素；；2）车辆因因素；3）道路因因素；4）交通因因素；5）环境因因素。设计速度度较高时时，平均均实际行行车速度度约为设设计速度度的60%～70%；设计速速度较低低时，实实际行车车速度约约为设计计速度的的80%～90%，甚至超超过设计计速度。。超过设设计速度度的情况况是危险险的，所所以在地地形良好好，线形形顺适，，视野开开阔容易易产生超超速行驶驶（超过过设计速速度）的的路段，，要特别别注意曲曲线半径径、超高高、纵坡坡等方面面的合理理配置。。3、交通量量交通量：：是指单位位时间内内通过道道路某断断面的交交通流量量（即单位时时间通过过道路某某断面的的车辆数数目）。交通密度度：是在一一定时间间内（一一般以平平均昼夜夜计算）），在一一定长度度路段上上的车辆辆数量，，他反映映了道路路上车辆辆的密集集程度。。以“K（辆/km）”记。它是表表征交通流特特性的主要参参数之一，用用以度量交通通流的拥挤程程度。交通量（Q）、交通密度度（K）和平均速度度（V）之间的关系系：3、交通量小时交通量(HV)：单位小时内内通过的车辆辆数（辆/h）；年平均日交通通量(AADT)：指一年365天内观测交通通量结果的平平均值。N＝一年内交通通量总和/365平均日交通量量(ADT)：在少于一年年的时段内的的每日交通量量的平均数（（辆/d），即该时段段内通过的车车辆总数除以以时段天数。。所谓的道路交交通量，通常常是指通过道道路某断面的的双向交通量。两个方向的的交通量在某某些时候是不不平衡的，所所以道路设计计时，应考虑虑交通量的方方向分布，按按主要方向的交交通量确定道路所需需提供的通行行能力。3、交通量设计交通量设计交通量为为预期到设计计年限末，用用以作为道路路设计依据而而确定的交通通量。道路设计交通通量用于确定车道数、交叉口选型及及设计，交通通信信号号及其其他他交通通设设施施的设设计计等等。。路面面的的设设计计交交通通量量，，则则以以年平平均均日日交交通通量量换算算为为使使用用年年限限内内一一条条车车道道上上标标准准车车轴轴载载的的累累计计有有效效作作用用次次数数为为准准。。设计计小小时时交交通通量量是是确确定定公路路等等级级、评评价价公路路运运行行状状态态和服务务水水平平的重重要要参参数数。。道路路规规划划设设计计时时，，通通常常依依据据运运输输需需求求估估计计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确确定定道道路路实实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变变化化和和日日变变化化，，年内内有有很很多多时时间间出出现现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况况，，所所以以设设计计时时会会出出现现很很多多时时间间因因容容量量不不足足而而产产生生的的交交通通拥拥堵堵。因因此此，，设设计计时时应应该该按按照照小小时时交交通通量量，，特特别别是是年年内内的的高高峰峰小小时时交交通通量量来来确确定定设设计计的的容容量量。。什么么是是设设计计小小时时交交通通量量(DHV)？设计计交交通通量量设计计小小时时交交通通量量为为拟拟订订道道路路（（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））、、交交通通设设施施的的设设计计指指标标而而定定的的交交通通量量，，一一般般采采用用设设计计年年限限最最后后一一年年的的预预期期第第30位小小时时交交通通量量。。设计计小小时时交交通通量量越越小小，，公公路路的的建建设设规规模模就就越越小小，，建建设设费费用用也也就就越越低低。。但但是是，，不恰恰当当地地降降低低设设计计小小时时交交通通量量会会使使公公路路的的交交通通条条件件恶恶化化、、交交通通阻阻塞塞和和交交通通事事故故增增多多，，公公路路的的综综合合经经济济效效益益降降低低。设计计交交通通量量设计计小小时时交交通通量量DHV设计计交交通通量量设计计小小时时交交通通量量DHV设计计交交通通量量第二二章章道道路路交交通通特特性性与与特特征征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与与特特征征车头头间间距距与与车车间间时时距距3、交交通通量量4、通通行行能能力力和和服服务务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条条件件下下，，道道路路上上某某一一路路段段适适应应车车流流的的能能力力，，以以单位位时时间间内内通通过过的的最最大大车车辆辆数数表表示示。单单位位时时间间通通常常以以小小时时计计（（辆辆/小时时））。。基本本通通行行能能力力是指指在在理想想条条件件下，，单单位位时时间间内内一一个个车车道道或或一一条条车车道道某某一一路路段段可可以以通通过过的的小小客客车车最最大大数数，，是计计算算各各种种通通行行能能力力的的基基础础。通通常常按按照照四四级级服服务务水水平平时时所所能能通通过过的的最最大大小小时时交交通通量量，，即即理理论论上上所所能能通通行行的的最最大大小小时时交交通通量量确确定定。。可能能通通行行能能力力是由由于于通通常常现现实实的的道道路路和和交交通通条条件件与与理理想想条条件件有有较较大大差差距距，，考考虑虑了了影影响响通通行行能能力力的的诸诸多多因因素素（（如如车车道道宽宽度度、、侧侧向向净净宽宽和和大大型型车车混混入入后后））对对基基本本通通行行能能力力进进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务务水水平平设计计通通行行能能力力是指指公公路路交交通通的的运运行行状状态态保持持在在某某一一设设计计的的服服务务水水平平时时，单单位位时时间间内内公公路路上上某某一一路路段段可可以以通通过过的的最最大大车车辆辆数数。。因此此，，设设计计通通行行能能力力与与选选取取的的服服务务水水平平级级别别有有关关；；设计计通通行行能能力力是是实实际际道道路路可可能能接接受受的的通通过过能能力力，，考考虑虑了了人人为为主主观观对对道道路路的的要要求求，，按按照照道道路路运运行行质质量量要要求求及及经济济、、安安全全、、出出入入口口交交通通条条件件等因因素素而而确确定定作作为为设设计计依依据据的的。。1.通行能能力4、通行行能力力和服服务水水平类别条件服务水平基本通行能力在理想的道路、交通管制条件下不论服务水平如何可能通行能力在实际或预测的道路、交通管制条件下不论服务水平如何设计行能力在预测的道路、交通管制条件下在所选用的设计服务水平下1.通行能能力4、通行行能力力和服服务水水平基本通通行能能力可能通通行能能力设计通通行能能力三者间间的关关系各种修修正系系数指定服服务水水平下下的V/C比1.通行能能力4、通行行能力力和服服务水水平通行能能力＞交通需需求无无交交通拥拥挤通行能能力＜交通需需求交交通通拥挤挤发生生都市中早晚晚交通通拥挤挤交通需需求究究竟在在多大大程度度上超超过了了通行行能力力？10％？、、20％？30％…………倍以上上？交通需需求超超过通通行能能力的的5～10％的程度交通拥拥挤发发生严重交交通拥拥堵为什么么会发发生交交通阻阻塞？？1.通行能能力4、通行行能力力和服服务水水平为什么么要分分析通通行能能力？？交通需需求≠≠交通通供给给－交通拥拥堵问问题－交通事事故问问题－环境污污染问问题－能源消消耗问问题1.通行能能力4、通行行能力力和服服务水水平为什么么要重重视通通行能能力？？1.通行能能力4、通行行能力力和服服务水水平1辆拖拉拉机＝＝？辆辆3吨货车车1辆摩托托车＝＝？辆辆轿车车？车辆换换算系系数和和换算算交通通量4、通行行能力力和服服务水水平车辆数数量的的表现现交通量量1××换算算系数数1＋交通通量2×换换算系系数2＋…………→换换算算成小小汽车车数（pcu：passengercarunit，标准车车当量量数：：是将将实际际的各各种机机动车车和非非机动动车交交通量量按一一定的的折算算系数数换算算成某某种标标准车车型的的当量量交通通量）【例】】标准辆辆数2,000pcu/h←实实际辆辆数1,800辆/h车辆换换算系系数和和换算算交通通量4、通行行能力力和服服务水水平 设计速度120km/h100km/h80km/h基本通行能力220022002000设计通行能力160014001150注：H=Hour小时；；LN=Lane车道；；PCU=PassengerCarUnit标准车车当量量数高速公公路基基本通通行能能力与与设计计通行行能力力（（pcu/h/ln）设计速度100km/h80km/h60km/h作为干线公路的一级公为集散公路的一级公路850～1000700～900550～700一级公公路基基本通通行能能力与与设计计通行行能力力（（pcu/h/ln）各级公公路适适应的的通行行能力力双车道道二、、三和和四级级公路路基本本通行行能力力与设设计通通行能能力（（pcu/h/ln）公路等级设计速度（km/h）基本通行能力(pcu/h)不准超车区（%）V/C比折减后的设计通行能力(pcu/h)二级公路608014002500(79m)<30%、30%70%0.640.487001600三级公路304012001300(6.57m)<30%、30%70%0.540.35400700四级公路20小于1200(<6m)>70%<0.35小于

400注：V/C—最大服服务交交通量量与基基本通通行能能力之之比；；V/C越大，，即说说明交交通量量越接接近基基本通通行能能力，，即道道路的的服务务水平平就越越低。。各级公公路适适应的的通行行能力力道路的的服务水水平是指用用户在在使用用道路路时所所感到到的交交通流流的运运行状状况，，它反反映了了道路路的使使用质质量。。按照运运行状状况随随交通通密度度和交交通量量的变变化情情况，，美国国将道道路的的服务务水平平分为为6级。我我国则则分为为4个等级级(新版规规范分分为6个等级级)。服务水水平1234评定服服务水水平的的各项项因素素：行车速速度和和行驶驶时间间；车辆行行驶时时的自自由程程度；；行车受受阻或或受限限制的的情况况，可可用每每公里里停车车次数数和车车辆延延误时时间来来衡量量；行车的的安全全性，，以事事故率