第三章高速公路的设计标准

（公路水路运输标准）第三章高速公路的设计标准载重车122.541.56.54半挂车162.541.24+8.82第二节设计车速要依据。一、设计车速的定义驶的最大速度。二、计车速的确定：（要考虑下述一系列问题）计算行车速度值会影响道路的规模，并影响道路建设投资。所以，1、设计车速的确定考虑了汽车行驶的实际需要和经济性，是汽车行驶要求与经济性平衡的结果。一速度，但应尽量满足汽车机械性能的发挥。消耗为最小的车速。汽车越接近经济时速运营费用越低。但通常经济时速较低，从时间效益考虑，通常驾驶员不会追求以经济时速行驶。因此，设计车速应该是最高时速与经济时速之间的一个速度。2、设计车速（计算行车速度）的取值要根据道路类别，级别，地形特征等计车速定的较高，山岭区地形起伏，工程实施困难，设计车速定的较低。二、高速公路设计车速国《公路工程技术标准》(TIT001—97)(以下简称《标准》)规定：1120km／h100km／h或80km／h60km／h度。2、对于高速公路，设计车速应以小客车为主考虑。虽然目前我国高速公路上行驶的车辆种类仍较多，大货车也有相当比例，但车辆性能正在不断地改善，3、对同一条高速公路，如果途经的地区地形有较大差异，设计车速可根据实际情况分段确定。但是，为了保证行车的连续性，应拄意以下几点：(1)分段之间的设计速度差÷般按20km/h(2)不同设计车速分段不宜过短，通常高速公路分段长度不宜小于20km；(3)需要改变计算行车速度时，应设置过渡段，过渡段长度可根据具体地形条件结合各方面的使用效果，灵活确定；(4)计算行车速度变更点的位置，应选择在驾驶人员能够明显判断路况发生变化而需要改的标志。各级公路计算行车速度表3—2公路等级高速公路一二三四计算行车速度120100806010060804060304020高速公路一般选用120km／h100km／h或80km／h的计算行车速度。对个别特殊困难路段，允许采用60km／h的计算行车速度，但应经过技术经济论证。表3—2所列100km／h80km／h60km／h0kin／h级、三级、四级公路的计算行车速度分别采用表列60kin／h、40km／h、30km／h、20km／h。第三节交通量一、交通量1、概念：交通量是指在单位时间内通过道路某一地点或某一断面的车辆数2、交通量的作用及影响因素：⑴是道路规划、设计和交通规划、交通管理的依据。有关，并且随时间的不同而变化。3、进行道路设计时，常用的交通量有：（1）平均交通量交通量不是一个静止的量，它是随时间变化的，在表达方式上通常取某—通量还有月平均日交通量、周平均日交通量以及任意期间(依特定分析目的而定)的平均日交通量等。以上平均交通量可以概括成如下的表达式：平均日交通量=式中：Qi—计算期内各单位时间的交通量；n—计算期内的单位时间总数。如果计算年平均日交通量(AADT)时，n为365或366，则年平均日交通量(AADT)=（3-1）由此类推月平均日交通量(MADT)=（3-2）周平均日交通量(MADT)=（3-3）（2）高峰小时交通量：一天中各小时的交通量不均衡，一般上下午各有一个高峰，交通量呈现高峰的那一个小时称为高峰小时。所以，一定时间内(通常指)通高峰期间连续1h的最大小时交通量）（3）第30位小时交通量：将一年当中8760个小时的小时交通量，按大小3030位小时交通量。将一年中8760小时交通量依大小次序排列，然后计算出每一个小时交序为横坐标，可以绘制出一年中小时交通量曲线图(图3-1)。从图上可以发现：从第1到第30位左右的小时交通量减少的比较显著，即曲线斜率大；而从第30位以后，交通量减少得非常缓慢，曲线较为平直，即曲线斜率小。据此规律，美国和日本等选取第30位小时交通量为设计小时交通量。这样，使道路设计既满足了99.67%时间内的交通需求，将交通拥挤时间保持在最低限度(只占0．33％)，又大大降低了公路建设费用，经济合理。第30位小时交通量是国外经验数值，由于我国公路交通组成情况不同于国外，美国日本量系数曲线的显著变化位置一般在第20而第30位小时之后的曲线较平缓，考虑技术与经济效益方面的因素，确定设计小时交通量的位数一般取第3020至40位小时交通量之间，选用最为经济合理的位数，作为设计小时交通量的位数。二、设计交通量1、设计交通量和日本的研究认为，取一年的第30位最大小时交通量作为设计小时交通量，即将一年中测得的876030位的小时交通量作为设计交通量。3030平缓。采用第3029个小时的交通量超出交通设99.67%时交通量，因为它只是当年的交通量数据，我们设计道路是为了20年后也能够入一个系数K值。2、系数K⑴第3030位小时交通量系K9个省的10K值的分布为11%一15%，平均为13.3%。X称为设计高峰小时交通量与年平均日交通量的比值。K值的分布在9％一14则KK城市道路用11％；公路：平原区用13％，山区用15％。各地区道路K交通量，则根据X值和通过预测推算设计年限末预期的平均日交通量求得。3、设计年限年平均日交通量的推求：一般应由规划部门整理的OD调查表，并经远景出行分布分配到道路上的数道路可根据邻近道路转移到新路的交通量进行估算。⑴增长交通量可按下列公式计算：Nt=Ni(1+γ)t-1（2-3-4）式中Nt——设计年限第t年的年平均日交通量(pcu／d)；Ni——起算年份的交通量(pcu／d)；t——设计年限(a)车行道的宽度能满足道路交通增长的要求；γ——交通量的年递增率。交通量年递增率r，应由各地分别确定。它与当地的社会经济发展有关，确定过程中宜用多种途径反复求证。交通资料的综合分析得出。4、方向分布系数δ时间内两个方向的交通量会有差别，这样我们就要考虑方向分布系数。外资料上下班路线δ=0.7=0.6=0.5干道上来往变化不大，根据六个城市的观测资料，机动车高峰小时δ值为0.51—0.56，为安全起见，δ值可取0．6。5、求设计小时交通量(1)数,计算公式如下：Nh(双)＝Nda*k（2-3-5）(2)单向两车道以上的道路，设计小时交通量取单向交通量。计算公式如下：Nh(单)＝Nda*k*δ（2-3-6）式中:Nh—设计小时交通量(pcu/h)；k—设计高峰小时交通量系数或第30位小时交通量系数；取0.11,0.13,0.15等；δ—方向不均匀系数。三、交通量的观测1.观测是道路规划或设计的重要前期工作。2.观测方法：⑴工与计数器相结合的观测的方法。⑵用自动观测仪进行长期连续观测的方法。四、交通量的换算定的道路条件下换算为单一车种，即当量交通量(pcu)。1、国外多以小客车为标准换算车辆。2、我国高速公路、一级公路和大城市亦以小客车为标准换算车辆。3.未超过20%，可以普通汽车为标准换算车辆。设计中车种换算系数可根据下表采用。交通部规定的车种换算系数表2—3车辆种类换算系数载货汽车、大客车、重型载货汽车、拖拉机10.带挂车的载货汽车、大平板车1.5小汽车、吉普车、摩托车、人力车（架子车）0.5兽力车2.0自行车0.1城市道路设计规范规定的车种换算系数表2—4车型类别小汽车普通汽车铰接汽车路段11.52.0环形交叉口11.42.0信号交叉口11.62.5第四节道路路段通行能力一、通行能力1(良好的天气情况下)，一条车行道或道路的某一断面上能够通过的最大车辆或行人hh辆／昼夜或辆／s表示的。车辆多指小汽车，当有其它车辆混入时，均采用等效采用当量小汽车为单位。注意以下几点：⑴定的道路和交通条件下同的道路条件和交通条件下，有不同的通行能力。求改善道路或交通条件，以期提高通行能力。2、影响因素境、驾驶员技术和气候等。专家学者都致力于确定和提高通行能力的研究。二、机动车通行能力的类别（强调的是机动车通行能力的研究）基本通行能力是指道路与交通处于理想情况下，每一条车道(或每一条道路)在单位时间内能够通过的最大交通量。作为理想的道路条件，主要是车道宽度应不小于3.65m，路旁的侧向余宽不小于1.75m，纵坡平缓并有开阔的视野、良好的平面线形和路面状况。且无任何方向的干扰。行能力，亦称理论通行能力，其公式推导如下：图3—2为连续运行车流前后车头间隔的示意图。算公式如下：L=l车+U×t+S制+l安=l车++l安(2-4-1)式中：l车—汽车长度(m)；V—行车速度(km／h)；t—司机反应时间(s)，为司机在反应时间内车辆行驶的距离(m)，反应时间为1—1.8(s)；k2—后车刹车安全系数；k1—前车刹车安全系数；据苏联测设载重汽车导出k2-k1=0.67；ψ—轮胎与路面间的附着系数，通常取0.2-0.5；f—滚动阻力系数，可取0.02；i—道路纵坡，上坡取正号，下坡取负号；—后车正常制动刹车与前车紧急刹车的制动距离之差值；l安--车辆间的安全间距(m)；可取2-5m。理论通行能力公式如下：N=(2-4-2)式中：N—通行能力（vep/h）;L—车头间距（mV—行车速度（m/s）;V—行车速度（km/h把车头间距公式带入上式，得理论通行能力的计算公式：N最大=(2-4-3)车辆长度对于小汽车采用5m,对于解放牌汽车采用8m代入上述数值则得：N解=1000v/[vt/3.6+v2/(254φ)+8+2]=1000/[t/3.6+v/(254φ)+10/v]以不同车速及不同车速的φ值代入上式，则得出各车速时相应的基本通行能力，列于下表纵向附着系数φ与车速q的关系表2-5v(km／h)120100806050403020φ值0.290.300.3l0.330.350.380.440.44一条车道计算的通行能力表2-6V(km／h)12010080605040302010计算的车道通行能力(辆／h)502592703861933106211551055696职整后的采用值(辆／h)5006007009001000110012001000700从表中数值可知，N解为v、φ的函数，φ值越大则N解亦增大，速度增加500-12002000辆／h我们的建议值。美、日对于基本通行能力的规定及建议值表2-7道路断面形式计算单位基本通行能力(辆／L)日本的道路技术标准美国公路通行能力手册(19655)建议我国采用值双向双车道双向往返合计250020002000小汽车1000解放牌货车多车道平均每一条车道25002000上列数值可视情况适当折减即得实际道路、交通与一定环境条件下的可能通行能力。影响通行能力的修正系数为：1、道路条件的修正系数要方面予以修正。①车道宽度修正系数γ1时其通过量能达到理论上的最大值，当车道宽度小于该值时，则通行能力降低。美国规定该宽度为3.65m，日本规定为3.5m，小于此宽度的修正系数列于表3—8。车道宽度对通行能力影响的修正系数γ1值表3—8日本公路技术标准美国公路通行能力手册规定车道宽度修正系数γ1车道宽度双车道γ1多车道γ13.501.003.651.001.003.250.943.350.880.973.000.853.000.810.912.750.772.750.760.81②侧向净空的修正系数γ2侧向净空是指车道外边缘至路侧障碍物(护墙、桥栏、挡墙，灯柱、临时停放的车辆等)(理想条件规定的数值)会使驾驶员感到不安全，从而降速、偏离车道线，使旁侧车道利用率降低。故当侧向净空不足时应予以修正，其修正系数γ2，列于表3—9。侧向净空对通行能力影响的修正系数γ2值表3—9侧向净空日本公路技术标准美国公路通行能力手册1.751.501.251.00.750.50.001.821.220.610.00双车道一侧净空不足1.000.980.960.930.910.880.851.000.970.930.86两侧净空不足1.000.960.920.860.810.750.701.000.940.850.76多车道一侧净空不足1.001.000.990.980.970.950.901.000.990.970.90两侧净空不足1.000.990.980.970.940.900.811.000.980.940.81③纵坡度修正系数γ3道路纵坡的大小对行车速度有很大的影响，特别是对于载重货车、拖挂车，7%多，因此应予以修正。载货汽车对通行能力的影响列于表3—103根据载货汽车所占百分数按下式计算：γ3=100/（100-ρT+ETρT5.3）式中：ρT--载货汽车所占百分率；ET--3—10一定坡度和坡长查得。货车在双车道交通条件下的换算系数表3—10一辆载货汽车相当平均纵坡于小汽车数3%4%5%6%7%坡道长度(m)1603.94.14.24.24.43204.14.34.54.75.14804.34.64.95.35.59604.44.85.25.86.51204.65.15.76.47.116004.65.36.06.77.4注：如修正货车因坡度影响的通行能力时，可用表中数值除以2，即换算成以货车为单位。另一种方法是采用上坡时的最大车流量与平坡的最大车流量进行对比的百分数来表示，这样查得的百分数即为纵坡的修正系数，因限于篇幅不作介绍o④视距不足修正系数γ4往不能满足行车要求，特别是超车的要求。在超车视距小于450m的路段，如平则其影响越大。视距不足的修正只适用于双车道道路，其修正值见表3—11。视距不足对通行能力影响的修正系数γ4值表3—11视距小于450m的路段行车速度(Km/h)占全长的百分比%35—6464—7272—8080—8801.001.001.001.00200.880.910.960.93400.850.870.890.83600.800.800.800.70800.760.730.690.501000.690.640.560.27⑤沿途条件修正系数γ5沿途条件是指道路两旁街造化程度，由于道路两侧力降低，因此计算的通行能力应予以修正(表3—12)。街道沿线条件对通行能力影响的修正系数γ5表3—12街道化程度未街道化区段少许街道化区段街道化区段修正系数1.0—0.90.9—0.80.8—0.72、交通条件修正系数γ680％左右。汽车(表3—3)。而城建部门亦有采用小汽车为标准(表3—4)。例3.1某道路上坡坡度为4%960m20%T=20，载货汽车所占百分率）4%，坡长为960m，由表得ET=4.8，已知ρT=20，代入式（5.3）则得：γ3=100/（100-ρT+ETρT）=100/（100-20+4.8*20）=57%例3.2某城的入城干道，地处平原区，初建按三级公路标准，即路基宽为8.5m7.0m60km／h（时一条车道的理论通行能力采用900辆/h2％，视距不足路段长度占全路段的20％。根据交通量调查，该路段载货车交通量为875辆／h，吉普车8辆／h，自行车115辆／h，板车13辆／h，马车5辆／h，试求该路交通量是否超过其本身的通行能力。V=60km／h，查表得一条车道的计算通行能力采用值为900辆／h，对双车道为1800辆／h。求可能通行能力需确定以下修正系数：1．车道宽为3.5m，得γ1=1.0。2．两侧路肩宽度均为0.75m，得γ2=0.81。3．纵坡为2％，即γ3=1.0，可不予修正。4．超车视距不足路段占20％，得γ4=0.88。5．它是城市出入口干道，两侧已经街道化，得γ5=0.75。因此其可能通行能力N可能为：N可能=N基*γ1*γ2*γ3*γ4*γ5=961(辆／h)算系数采用0.10，板车为0.50和马车为2.0，则换算为载重汽车的交通量:Q2=875+8*0.5+115*0.1+13*0.5+5*2=907(辆／h)。N可能>Q2，该路段的调查交通量尚未达到该路段的可能通行能力。1、概念：设计通行能力是指道路交通的运行状态保持在某一设计的服务水平时，道路上某一路段的通行能力。2、目前我们通常是按一定的修正系数来修正可能通行能力获得设计通行能力。路段设计通行能力分为四种情况：⑴不受平面交叉口影响的一条机动车道的通行能力：Nm=αc×Nppcu/d式中αc--道路分类系数，数值查表3—13Np--一条车道的可能通行能力机动车道的道路分类系数表3—13道路分类快速路主干路次干路支路αc0.750.80.850.9支路，分类系数较大，使用条件较差。⑵受平面交叉口影响的一条机动车道的通行能力：要考虑交叉口折减系数αa，受交叉口之间距离和交叉口信号灯周期的影响。系数主要受交叉口之间距离与信号灯配时的影响，称为交叉口折减系数αa，可查表获得。那么受平面交叉口影响的一条机动车道的通行能力：Nm=αc×Np×αapcu/d⑶不受平面交叉口影响的多条机动车道的通行能力：折减。通常以靠近中线的第一条车道的通行能力作为1(即100％)，第二条车道的通行能力为第一条车道的0.85，第三条车道的通行能力则为0.79，第四条车道为0.6l详见表3—14：车道通行能力折减系数值表3—14车道数单向一车道单向二车道单向三车道单向四车道折减系数1.01.852.643.25由上表可见，车道数增加，通行能力相应折减，故从实际效果出发，过多的车道并不能提高太大的通行能力。不计交叉口影响多车道的设计通行能力为：Nm1=αc×Np×αmpcu／h式中，Nm1——不受平面交叉口影响的多车道设计通行能力；Np——可能通行能力；αc--道路分类系数；αm--通行能力车道折减系数。⑷受平面交叉口影响的多条机动车道设计通行能力。Nm1=αc×Np×αa×αmpcu／h第五节机动车车行道宽度的确定关于机动车车行道宽度的确定方法对于城市道路、公路均适用。一、车行道：是道路上供车辆行驶的部分。车辆混合行驶。二、道宽度：与车行道不同（机动车车行道是由数条车道组成的）1、车道宽度概念：在车行道上供单一纵列车辆安全行驶的地带，称为一条车道，一条车道所必需的宽度，称为车道宽度。2影响因素：机动车车道的宽度决定于设计车辆外廓宽度、横向安全距离、以及不同车速行驶时的车辆摆动宽度等。3、取值：不同车种和不同行驶车速要求不同车道宽度与之适应。根据我国对公路和大、中、小城市道路的行驶车辆观测得出，车速>40km／h时，采用3．75m；反之，车速〈40km／h时采用3．5m。快速路机动车道宽度也有采用4m的。我国各级公路车行道宽度可查表。三、机动车车行道宽度的确定：的乘积与(变速车道或爬坡车道)、紧急停车带或机动车车行道宽度Wc=N×b+2ωmcWc---机动车车行道宽度N---双向车道数，通常取整数b---一条车道宽度ωmc---路缘带宽度（0.25m—0.5m）1N=双向设计小时交通量/N通常取整数（其中，一条车道的设计通行能力Nm=αc×Np×αapcu/d）⑴若求得N=1.5,则N取2Wc=N×b+2ωmc⑵若求得N=2.5,则N取4计小时交通量受方向分布系数δ的影响，通行能力受通行能力车道折减系数αm的影响。所以要验算上式估算出的4是否满足要求。/单向多条车道的设计通行能力≤1是否成立，成立Nm1=αc×Np×αa×αmpcu／h）2、机动车车行道宽度：Wc=N×b+2ωmc3、几点注意：⑴通常双向车道数不宜采用奇数，如采用双向三