《道路勘测设计》第一章

《道路勘测设计》

道路勘测设计:

道路的几何设计

(道路的宽度、线形的几何构成)

路基路面:

道路的结构设计

第一章绪论

第二章汽车行使理论第三章平面设计

第四章纵断面设计

第五章横断面设计第六章选线第七章定线第八章道路交叉设计第一章§1.2道路现状及发展趋势§1.1城市交通运输体系§1.3道路分类与技术标准§1.4道路的基本组成绪论§1.5道路勘测设计阶段§1.7通行能力§1.6道路勘测设计的依据芝加哥的城市交通一．交通运输的概念交通(Traffic)

－－人、车、物以及信息在两地之间的往来、传递、输送。地面交通地下交通水上交通空中交通信息交通地面交通法国的轻轨交通自行车交通磁悬浮交通管道交通§1.1城市交通运输体系道路运输、铁路运输、水上运输、航空运输和管道运输共同构成城市综合交通运输体系二．各类交通运输方式运输方式定义和特点水上运输是以船舶在江、河、湖泊、人工水道及海洋运送客货的运输方式1.载运量大、（海运货轮载量几千至数万吨，相当于铁路200～300节车皮的运量），适宜进行长途运输及特大件货物运输；2.耗能少，成本低；3.投资省，节约土地；4.不足之处是会受到通航水道与航线的制约、气象因素的影响，航行速度较慢。航空运输是依靠以飞机为主的各类航空器实现客货运输1.运行速度快，运程短捷，并可抵达地面运输方式难以到达的地区；2.具有显著的灵活性、舒适性和相对安全性；3.基建周期短、投资少，无需地面交通线路建设那样大量的基建费用。4.运载量小，营运成本高，只适合于远距离的客运和急需物资、贵重物品、时间要求紧等情况的小批量货运；管道运输是利用封闭管道，以重力或气压动力，连续运送特定货物的运输方式1.运量大，连续不间断；2.运距短，占地少；3.耗能与费用低，接近于水运；4.受气候和季节影响小；5.沿程无噪音、污染，安全性好；6.可远程控制，自动管理，维修量小，劳动生产率高；7.运送货物类别单一.运输方式比较运输方式定义和特点铁路运输是利用列车运送客货的运输方式1.运距长、运量大、是综合运输体系的大动脉，一般用于大宗长距离笨重货物及人流的运输；2.运输速度快；3.一般不受气候和季节影响，连续性强，高速、准时、可靠性强；4.运输成本不高。

道路运输指货物和旅客借助一定的运输工具，沿道路某个方向，作有目的的移动过程1.具有较高的机动性、灵活性、广泛性；2.投资少、见效快、经济效益高；3.运送方便、适应性强、商品流通周期短、资金周转快，可实现“门到门”的直达运输；4.高速公路运输速度显著提高，运量增大。

1995年11月，在北京由建设部、财政部、中国人民银行、世界银行和亚洲开发银行联合主办的“中国城市交通发展战略研讨会”中，与会专家代表对中国城市交通应当付诸实施的行动纲领达成了高度的共识，归纳为五项原则，四项标准和八项运动。五项原则：（1）交通的目的是实现人和物的移动，而不是车辆的移动；（2）交通收费和价格应当反映全部社会成本；（3）交通体制改革应该在社会主义市场经济原则指导下进一步深化，以提高效率；（4）政府的职能应该是指导交通的发展；（5）应当鼓励私营部门参与提供交通运输服务。四项标准：（1）经济的可行性；（2）财政的可承受性；（3）社会的可接受性；（4）环境的可持续性。八项运动：（1）改革城市交通运输行政管理体制；（2）提高城市交通管理的地位；（3）制定减少机动车空气和噪声污染的对策；（4）制定控制需求的政策；（5）制定发展大运量公共交通的战略；（6）改革公共交通管理和经营；（7）制定交通产业的财政战略；（8）加强城市交通规划和人才培养。“北京宣言”

序号斜拉桥名称

主跨径（M）

国别

完成年1苏通大桥1088中国2008.62昂船洲大桥1018中国香港20073多多罗桥890日本19994诺曼底桥856法国19955南京长江第三大桥648中国2005.106南京长江第二大桥628中国20017武汉第三长江大桥618中国20018青州闽江大桥605中国20019杨浦大桥602中国199310徐浦大桥590中国199611名港中央大桥590日本1997世界十大斜拉桥排名苏通大桥具有高、深、长、大的工程结构特点。高，主要体现在塔高３０６米，为世界第一高桥塔；深，苏通大桥主墩基础由１３１根长约１２０米、直径２.５米至２.８米的钻孔灌注桩组成，是世界规模最大、入土最深的桥梁桩基础。；长，苏通大桥主跨跨径达1088米，斜拉索长度达580米，均为世界之最；大，是由于高、深、长等桥梁结构特点和特殊的建设条件，苏通大桥具有超大型的工程规模，且设计、科研、施工和建设管理的难度很大，存在较多的工程技术难点和风险。

苏通大桥是世界第一跨度斜拉桥，是成为中国由桥梁大国向桥梁强国转变的第一个标志性建筑。桥名主跨(m)建成年地点明石海峡大桥(Akashi)19901998日本舟山西堠门大桥16502007

中国大带桥（GreatBelt）16241997丹麦润扬长江公路大桥南汊桥14902005

中国亨伯桥（Humber）14101981英国江阴长江大桥（Jiangyin）13851999中国青马大桥（TsingMa）13771997中国香港费雷泽诺桥（Verrazano）12981964美国纽约金门大桥（GoldenGate）12801937美国旧金山海依靠斯特（Kusten）12101998瑞典麦金纳克大桥（MaCkinac）11581958美国密执安世界十大悬索桥排名日本明石海峡大桥

目前世界上主跨最长的悬索桥，1998年4月5日建成通车。它跨越日本本州—四国岛之间的明石海峡，最终实现了日本人一直想修建一系列桥梁把4个大岛（本州、九州、北海道和四国岛）连在一起的愿望，创造了上世纪世界建桥史的新纪录。大桥全长3910m，主跨长1990m，桥面宽35m，设6车道；桥塔高280m，基础沉箱的直径约80m，高约70m；两根大缆各由290根高强钢索构成，直径为1.222m；总投资约40亿美元。大桥按可以承受里氏8.5级强烈地震和抗150年一遇的80m/s的暴风设计。1995年1月17日，日本坂神发生里氏7.2级大地震（震中距桥址才4公里），大桥附近的神户市内5000人丧生，10万幢房屋夷为平地，但该桥经受住了大自然的无情考验，只是南岸的岸墩和锚锭装置发生了轻微位移，使桥的长度增加了0.8m。除地震以外，还必须保证大桥在台风季节能够经受住时速超过200公里狂风的袭击。为此对桥梁进行了1%模型的风洞试验，在桥塔上安装了20个质量阻尼装置。明石海峡大桥是世界上第一座主跨超过1英里(为1609m)及l海里(合l852m)的桥梁。两边跨也很大，每跨达960m，是目前世界上最长的边跨。钢桥塔高为280m，是世界上最高的桥塔。用钢衍式加劲梁，横截面尺寸为35.5m×14.0m。其梁高比其它任何一座悬索桥都高。本桥桥面设有6车道，通航净空高为65m。

§1.2道路现状及发展趋势1.历史概况2.道路现状3.存在问题4.道路规划5.发展趋势1.历史概况

我国公路建设始于1908年(光绪末年)。1908年3月，满清政府为镇压人民起义，广西巡府拔军响十万银元派驻军苏元春部修建镇南关(友谊关)—凭详—那堪龙州公路(55公里)。谭洗明部各营修建龙州—水口关公路(长33公里)。1949年新中国成立时，全国公路网通车里程仅8.1万KM。时间段概况1949～1978年全国公路通车里程增长较快，从1952年的12.7万km，增加到1978年的89万km，其中干线公路23.7km。但公路等级普遍很低，与当时缓慢的经济发展要求相比，总体上尚能适应。1978～1985年国民经济恢复较快，交通紧张问题凸现，交通结构不合理问题暴露，国家开始调整国民经济结构，加强以铁路建设为中心，同时相应重视公路建设。公路通车总里程94.24万km，其中一级公路422km，通车里程年增长1.1万km。“七五”期间国家明确交通运输是国民经济发展的瓶颈产业，国务院批准设立公路建设专项基金和车辆购置附加费，专门用于公路建设。公路通车总里程为102.8万km，其中高速公路522km，通车里程年增长1.7万km。“八五”期间高等级公路通车里程增长迅速，达118.6万km，其中高速公路3422km，在一些大经济区内，已经形成以高速公路为主的高等级干线公路网。“九五”期间重点建设国道主干线建设，除部分路段外，基本以城际间高速公路或汽车专用公路贯通。通车总里程达133万km，其中高速公路突破1.5万km。2001～2010年重点建设“五纵七横”的国道主干线，改善和提高边境口岸公路标准，完成川藏、青藏等国防公路的整治和改造，积极扶持未通车的行政村公路建设，实现行政村基本通公路。京津塘高速路91年

京沈高速公路99年

至2005年底，全国公路总里程达到181万km,至2009年底，全国公路总里程达到386万km，其中高速公路总里程约6.5万公里，在世界上排在第二位，仅次于美国；全国农村公路约334万公里，92.7%的乡镇通了沥青（水泥）路，东部地区95.6%、中部地区88.5%的建制村通了沥青（水泥）路，西部地区90.1%的建制村通了公路。

至2010年底，我国公路网总里程达到398.4万公里，高速公路通车总里程达7.4万公里。

2.道路现状

目前，美国拥有约10万公里高速公路，居世界第一。3.存在问题城市道路与公路路网密度均较低，美国公路密度每百平方公里为67公里，英国为160公里，法国为147公里，日本为303公里，印度为61公里，而我国只有17.5公里。每万人拥有公路长度，美国为242公里，英国为63公里，法国为140公里，日本为91.5公里，印度为22公里，而我国只有11公里。平均城市道路路网密度及面积率仅为国外平均值的1/4,人均道路面积仅为国外的1/8.公路数量少

发达国家相比，仍然相差较大。如美国为630万公里，日本140万公里。(2005年)

公路通行能力不足，交通控制及交通管理不善国道有约35％的路段超负荷运行，许多公路混合交通严重，交通堵塞频发，路面维修养护不够。

公路技术标准较低，质量较差二级以上公路里程达到249741km，占总里程的比例为13.1%。高级公路仅占公路总里程的0.82％。而发达国家已达1.5％左右，如加拿大为1.88％，德国已达1.72％，美国为1.37％，印度、马来西亚等发展中国家高速公路发展也很快。东西部发展不平衡（highwayplanning）“五纵七横”国道主干线规划于1992年由交通部正式提出，总长约3．5万公里，由12条国道主干线和公路主枢纽及信息系统构成，是全国公路网的主骨架，主要路线都采用高速公路技术标准。“五纵七横”国道主干线于2007年底全部开通。满洲里哈尔滨乌鲁木齐呼和浩特二连浩特北京沈阳长春丹东大连青岛连云港济南徐州淮阴上海宁波南昌台北长沙衡阳南宁海口香港澳门广州韶关同江绥芬河厦门高雄昆明霍尔果斯格尔木拉萨瑞丽河口友谊关北海湛江桂林西安重庆银川太原石家庄天津烟台西宁兰州成都珲春三亚唐山国道主干线南京合肥武汉郑州杭州福州贵阳珠海深圳4.道路规划“两纵两横三个重要路段”的线路有：

“两纵”：

1、黑龙江同江至海南三亚线2、北京至珠海线

“两横”：

1、连云港至霍尔果斯线2、上海至成都线“三个重要路段”指的是：

1、北京至沈阳线，是丹东至拉萨国道主干线中交通流量最大的一部分。长约700公里，规划目标全部为高速公路。

2、北京至上海线，是由北京至福州主干线上的北京至泰安段、同江至三亚主干线上的淮阴至上海以及泰安至淮阴主干线连接线组成，长约1350公里。

3、西南地区出海通道，该线走向是重庆至贵阳至南宁至北部湾地区，长约1270公里。“两纵两横三个重要路段”“五纵七横”国道主干线“五纵七横”国道主干线示意图高速公路规划2.国家高速公路网

2005年1月提出，采用放射线与纵横网格相结合的布局形态，构成由中心城市向外放射以及横连东西、纵贯南北的公路交通大通道，包括7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线，简称为“7918网”，总规模大约为8万5千公里

趋势

城市道路进入了快速发展的阶段，道路里程的平均年增长率达到10％，且主要集中于联系城市各功能组团的高等级城市快速路以及联系城市与周围卫星城和附属城镇的高等级城际道路上。城市经济和城市化进程的不断发展所带来的交通需求强度的压力城市综合水平的提高和城市生产、交换、分配等功能对交通效率的要求使城市道路交通网络体系要求整体升级5.发展趋势城市道路发展趋势道路工程发展趋势系统规划科学设计综合管理整体建设高新技术GISGPSCADITS综合应用新材料新工艺新设备新观念绿色交通运输体系采用交通工程理论充分发掘已有道路资源潜力重视环境保护和城市景观

轻质、高强砼改性沥青复合材料等

盾构施工等施工机械国产化研发大型沥青砼和水泥砼自动联合摊铺机等5.发展趋势§1.3道路分类与技术标准道路分类按使用特点分类公路(highway)城市道路(urbanroad)专用道路(factoriesandminesroad)乡村道路(countryroad)国道省道县道乡道厂矿道路林区道路快速路主干路次干路支路公路线路编号中的字母代表线路的行政等级，G代表国道，S代表省道，X代表县道，Y代表乡道。国道编号

国道，是国家干线公路的简称，是在国家公路网中具有全国性、经济意义，并经确定为国家干线的公路。根据地理走向，我国国道分为三类：第一类以首都北京为中央，呈扇面辐射的公路；第二类是我国版图之内南北走向的公路；第三类是东西走向的公路。

目前全国共有70条国道。每一条公路干线均采用三位数字表示，其中第一位数字表示国道的类别：即1**代表第一类国道，现有12条；2**代表第二类国道，现有28条；3**代表第三类国道，现有30条。编号中的第二、第三位数字表示国道的排列顺序，1**的**就是第一类国道自正北开始按顺时针方向排列的序数，其他两类国道也同样排列。§1.3道路分类与技术标准一、公路分级与技术标准二、城市道路分类与技术标准一、公路分级与技术标准1.公路分级公路等级——根据交通部2004－03—01实施的《公路工程技术标准》JTGB01—2003(以后简称《标准》)将公路根据使用任务、功能和适应的交通量分为：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。1.公路分级高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出人的干线公路。

四车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限平均昼夜交通量为25000辆一55000辆。

六车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限平均昼夜交通量为45000辆一80000辆。

八车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限平均昼夜交通量为60000辆一100000辆。②．一级公路：为供汽车分向、分车道行驶的公路，一般能适应各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为15000-30000辆。③.二级公路：一般能适应各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为3000-7500辆,折合成小客车的年平均日交通量5000~15000。④．三级公路：一般能适应各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为1000-4000辆,折合成小客车的年平均日交通量2000~6000。⑤．四级公路：一般能适应各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为:双车道1500以下(折合成小客车2000辆以下)；单车道200(折合成小客车400)以下。二级公路

四级公路汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0≤19座的客车和载重量≤2t的货车中型车1.5＞19座的客车和载重量＞2t~≤7t的货车大型车2.0载重量＞7t～≤14t拖挂车3.0载重量＞14t的货车根据交通部2004－03—01实施的《公路工程技术标准》JTGB01—2003公路等级的选用原则——应根据公路功能、路网规划、交通量，并充分考虑项目所在地区的综合运输体系、远期发展等，经论证后确定。一条公路，可分段选用不同的公路等级或同一公路等级不同的设计速度、路基宽度，但不同公路等级、设计速度、路基宽度间的衔接应协调，过渡应顺适。预测的设计交通量介于一级公路与高速公路之间，拟建公路为干线公路时，宜选用高速公路；拟建公路为集散公路时，宜选用一级公路。干线公路宜选用二级及二级以上公路。

各级公路远景设计年限：高速公路和一级公路为20年

二级公路为15年

三级公路为15年

四级公路一般为10年。设计路段长度：

按不同计算行车速度设计的各路段不宜过短。

高速公路不宜小于15km

一级、二级公路不宜小于10km。各级公路主要技术指标汇总表公路等级高速公路一级二级三级四级计算行车速度（km/h）120100806010060804060304020车道数8644444422221或2行车道宽度（m）2×15.02×11.252×7.52×7.52×7.52×7.02×7.52×7.09.07.07.06.3.5或6.0路基宽度

（m）一般值42.5035.0027.50或

28.0026.0024.5022.5025.5022.5012.008.508.507.506.50变化值40.5033.0025.5024.5023.0020.0024.0020.0017.00

4.50或7.00极限最小半径（m）65040025012540012525060125306015停车视距（%）21016011075160751104075304020最大纵坡（%）345546576869车辆荷载计算荷载汽车—超20级汽车—超20级

汽车—20级汽车—20级汽车—20级汽车—10级验算荷载挂车—120挂车—120

挂车—100挂车—100挂车—100履带—50一、公路分级与技术标准2.技术标准技术标准选取原则路线在公路网中的性质及任务；远景设计交通量及交通组合；地形及其他自然条件；采用的计算行车速度。车速选用高速公路一般选用120km/h的计算行车速度，当受条件限制时，可选用100或80的计算行车速度。特殊困难的局部路段，且因新建工程可能诱发工程地质病害时，应论证并报主管部门批准，该局部路段的设计车速可采用60km/h，但长度不宜大于15km，或仅限于相邻两互通式立体交叉之间，与其相邻路段的设计车速不应大于80km/h；2.技术标准一级公路作为干线公路时，设计车速宜采用100km/h或80km/h。一级公路作为集散公路时，根据混合交通量、平面交叉间距等因素，设计车速宜采用60km/h或80km/h。二级公路作为干线公路时，设计车速宜采用80km/h。二级公路作为集散公路时，混合交通量较大，平面交叉间距较小的路段，设计车速宜采用60km/h。二级公路位于地形、地质等自然条件复杂的山区，经论证该路段的设计速度可采用40km/h。二、城市道路分类与技术标准1.城市道路分类2.各级城市道路技术指标比较城市道路分类——根据我国《城市道路设计规范》（CJJ37—90）将城市道路分为四类十级：快速路、主干路、次干路、支路四类，除快速路以外的每类道路按其所在城市的规模、设计交通量、地形等又分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。1.城市道路分类快速路：主要用于主、副城区间的、大量的、长距离的快速交通运输，是城市路网系统中的骨架道路，具有双向六车道或以上、中央分隔带和外部辅道，进出车流全部受控为连续流的大容量机动车交通载体。设计车速达60～80km/h。全封闭隧道式全立交主干路：负担城市的主要交通流量，起到联系城市各区域间的、大型交通枢纽和对外交通的功能。与快速路共同构成城市路网系统中的骨架道路，设计车速达30～60km/h。交通性生活性

次干路：城市次干路主要是分流城市主干路交通，并连接城市支路，将支路交通吸引至主干路。它配合主干路共同形成城市干道网。次干路主要承担城市小区间中等距离的交通流，兼有交通性和生活性功能，其主要功能是“到达”，起着交通流量的集散作用。设计车速为20～50km/h。支路：支路是次干道之间的衔接道路，主要将居民内的交通流输送到城市次干路，将城市主干路、次干路的交通流分散到小区。支路的主要功能是“到达”，同时为小区内的居民生活提供交通便利。设计车速为20～40km/h。项目类别级别设计车速

(km/h)双向机动车道数(条)分隔带设

置横断面形式快速路

80--60≥4必须设双、四幅主干路I60--50≥4应设单、双、三II50--403-4应设单、双、三III40--302-4可设单、双、三次干路I50--402-4可设单、双、三II40--302-4不设单III30--202不设单支

路I40--302不设单II30--202不设单III202不设单城市道路分级及技术标准道路线形道路结构道路附属物纵断面线形横断面线形道路组成平面线形路基路

面综合管线其它挡墙护坡标志标线桥梁隧道涵洞§1.4道路的基本组成道路的基本组成路面结构面层基层垫层土基综合管线道路的基本组成道路的基本组成桥梁隧道涵洞道路的基本组成挡墙干垒挡土墙道路的基本组成护坡标线道路的基本组成标志公路规划、勘测设计、施工、养护。具体步骤：1．依长远规划或项目建议书进行可行性研究。2．依可行性研究，编制计划任务书(设计任务书)。3．根据批准的计划任务书，现场勘测，编制初步设计文件及概算。4．根据初步设计文件，编制施工图设计和工程预算。5．列入年度基本建设计划。6．进行施工前的各项准备工作。7．编制施工组织计划及开工报告。8．竣工验收，决算。一．公路基本建设程序§1.5道路勘测设计阶段§1.5道路勘测设计阶段可行性研究一般由下级单位编制后按规定上报审批，包括：区域或地区综合运输网交通运输现状，现有公路在综合运输网中的地位和作用；现有公路状况及存在的问题；公路建设项目提出的背景、建设的必要性、紧迫性及社会经济意义；公路项目所在地区的经济特征及其与建设项目的关系；公路运输量、交通量预测；公路建设规模与技术标准；

(一)可行性研究阶段§1.5道路勘测设计阶段建设条件；路线走向、方案比选和主要控制点；主要工程数量;投资估算和资金筹措；建设安排和实施计划；经济评价;收费公路的财务分析；环境影响评价。

(一)可行性研究阶段§1.5道路勘测设计阶段对于技术简单、方案明确的小型建设项目，可采用一阶段设计，即—阶段施工图设计；公路工程基本建设项目一般采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计。技术上复杂、基础资料缺乏和不足的建设项目或建设项目中的特大桥、互通式立体交叉、隧道、高速公路和一级公路的交通工程及沿线设施中的机电设备等，必要时采用三阶段设计、即初步设计、技术设计和施工图设计。

(二)勘测设计阶段依据工程性质的要求可分三阶段：一阶段设计：两阶段设计：三阶段设计：§1.5道路勘测设计阶段第一篇总说明书第二篇总体设计(用于高速公路．一级公路）第三篇路线第四篇路基、路面及排水第五篇桥梁、涵洞第六篇隧道第七篇路线交叉第八篇交通工程及沿线设施第九篇环境保护第十篇渡口码头及其他工程第十一篇筑路材料第十二篇施工方案或施工组织计划第十三篇设计概算或修正概算、施工图预算附件基础资料设计文件组成

公路建筑限界与公路用地公路建筑限界：是保证公路上规定的车辆正常运行与安全，在一定宽度和高度范围内不允许有任何障碍物侵入的空间范围，又称建筑净空。公路用地：是指为修建、养护公路及其修建沿线设施而依照国家规定所征用的地幅。

(填方地段为公路路堤两侧排水沟外缘以外不小于1m的土地;挖方地段为路堑坡顶截水沟外边缘以外不小于1m的土地.

城市道路红线的规划

道路红线：指城市道路用地的分界控制线。包括车行道、人行道、绿化带在内的总宽度。

§1.6道路勘测设计的依据(控制要素)道路勘测设计的基本设计依据：设计车速(designspeed)设计车辆(designvehicle)设计交通量(designtrafficvolume)通行能力（trafficcapacity)服务水平(levelofservice)最高时速——汽车按其机械性能和动力性能可能达到的最高速度。如：东风EQ-140型载重车为90km/h，桑塔纳小客车为169km/h。经济时速——汽车在一段公路上行驶的最经济（耗油、磨耗最小）的时速。如：解放牌CA-10B型载重车为35~45km/h。平均技术速度——汽车在公路上实际行驶的平均速度。在一条公路上路段的技术条件各不相同，这些速度称为技术车速，各路段技术车速的平均值，表示该公路实际汽车可能行驶的最大车速。计算行车速度——即具有控制性的路段上,是当气候条件良好、交通密度小、车辆行驶只受公路本身的道路条件的影响时，具有中等驾驶技术的驾驶人员能安全顺适地驾驶车辆的速度。它对确定公路的曲线半径、超高、视距等技术指标起着决定的作用，同时也影响着车道的尺寸和数目以及路肩宽度等指标的确定，是决定公路几何形状的基本依据。设计车速设计车速的制定：主要有三种方法⑴．行政命令⑵．统计方法⑶．调查法

⑴．行政命令：用于高速公路和一级公路。高速公路按地形分平原微丘、重丘、山岭分别为120km/h，100km/h,80km/h，60km/h。⑵.统计方法：平原微丘区二、三、四级公路。对已建成公路的平均技术车速进行统计，按平均技术车速与设计车速的比值推算公路等级平均车速(km/h)平均车速/设计车速计算值规范取值二500.6-0.783-7180三40-450.7-0.864-5060四350.8-0.943-3940⑶调查法：山岭重丘区二三四级公路

通常以调查车辆在平曲线最小半径上的行驶车速为控制条件。公路等级

高速公路

一级公路

二级公路

三级公路

四级公路

设计速度（km/h）

120

100

80

100

80

60

80

60

40

30

20

各级公路的计算行车速度

1．概念：作为公路设计依据的车型称设计车辆车辆的几何尺寸、重量、性能直接关系到行车道宽度、弯道加宽、道路纵坡、行车视距、道路净空等道路的基本参数。设计车辆车辆类型

总长

（m）

总宽

（m）

总高

（m）

前悬

（m）

轴距

（m）

后悬

（m）

小客车

6

1.8

2

0.8

3.8

1.4

载重汽车

12

2.5

4

1.5

6.5

4

鞍式列车

16

2.5

4

1.2

4+8.8

2

2.设计车辆的规定：公路设计车辆外廓尺寸

城市道路设计车辆的外廓尺寸见下表：车辆类型总长总宽总高前悬后悬轴距小型汽车51.81.61.01.32.7普通汽车122.54.01.54.06.5铰接车182.54.01.73.85.8-6.71．

交通量：单位时间内通过道路某断面的车辆数(或行人数)

交通量是交通规划、交通建设规模、公路几何线形设计的主要依据。交通量的单位：辆/年，辆/日(年平均日交通量)，辆/小时。

2．设计交通量：公路远景设计年限能达到的年平均日交通量(辆/日)，是确定道路等级的基本依据。

设计交通量的推算：①．根据年平均增长率推算:Nd=No(1+γ)n-1②．根据年平均增长量推算：Nd=No+nΔ

3．设计小时交通量：远景设计年限主要方向标准高峰小时交通量(单向)。

①．小时交通量：以小时为单位的交通量。是确定车道数的主要依据。

②．高峰小时交通量：一年或一日中的最大小时交通量。设计交通量③.标准高峰小时交通量：全年8760小时个交通量按照大小的顺序排列，取30位小时交通量为标准高峰小时交通量。

④．设计小时交通量与年平均日交通量的关系

Nh=Nd×kDD----方向不均匀系数。k----设计小时交通量系数

4．交通量的折算

交通量在计算时，应将行驶中的车辆折算为某种标准车辆，公路中一般以小客车作为标准车辆，城市道路中一般以小汽车为标准车辆.通行能力是指在一定的道路交通条件下，单位时间内通过的最大车辆数。通行能力反应了道路上某一路段适应车流的能力。它是正常条件下道路交通的极限值，故也叫饱和交通量。一.通行能力的定义（trafficcapacity）二.通行能力的分类

1.基本通行能力basictrafficcapacity：在理想道路交通条件下，单位时间内一个车道或一条车道某一路段可以通过的小客车最大数，是计算各种通行能力的基础。通行能力其计算采用：车头时距和车头间距推求2.

可能通行能力possibletrafficcapacity：在一般道路交通条件下，每条车道以一定的车速连续安全行驶每小时能通过的最大车辆数。其中α1－－车道折减系数

α2－－交叉口折减系数

α3－－车道宽度折减系数

α4－－行人折减系数

3.设计通行能力（designtrafficcapacity)

道路交通的运行状态保持在一定的服务水平时，单位时间内道路上某一路段可通过的最大车量数。

美国城市干线街道服务水平分类服务水平运行情况平均运行速度（km/h）负荷系数高峰小时系数服务交通量与能力之比A自由交通量（畅通）≥48按近于零≤0.70≤0.60(0.80)B稳定车流（稍有延误）≥40≤0.10≤0.80≤0.70(0.85)C稳定车流（能接受的延误）≥32≤0.30≤0.85≤0.80(0.90)D接近不稳定车流（能忍受的延误）≥24≤0.70≤0.90≤0.90(0.95)E不稳定车流（拥挤、不能忍受的延误）≤1.0（典型为0.85）≤0.95≤1.00F强制性车流（阻塞）＜24无意义

因此Nd=Nk×v/cV—服务交通量。

C—道路通行能力。服务水平

服务水平----道路的使用者对道路提供服务的满意程度。

高峰小时系数是以15分钟高峰区间推算所得,它是对交通流出现集中程度的反映,其值越大,则产生交通拥堵的概率也越大,此时段的服务水平越低.高峰小时系数,就是高峰小时交通量与高峰小时内某一时段的交通量扩大为高峰小时的交通量之比.公路等级

高速

一级

二级

三级

四级

服务水平

二级

二级

三级

三级

一级服务水平：交通量小、驾驶员能自由或较自由地选择行车速度并以设计速度行驶，行驶车辆不受或基本不受交通流中其他车辆的影响，交通流处于自由流状态，超车需求远小于超车能力，被动延误少，为驾驶员和乘客提供的舒适便利程度高。

各级公路设计采用的服务水平二级服务水平：随着交通量的增大，速度逐渐减小，行驶车辆受别的车辆或行人的干扰较大，驾驶员选择行车速度的自由度受到一定限制，交通流状态处于稳定流的中间范围，有拥挤感；到二级下限时，车辆间的相互干扰较大，开始出现车队，被动延误增加，为驾驶员提供的舒适便利程度下降，超车需求与超车能力相当。

三级服务水平：当交通需求超过二级服务水平对应的服务交通量后，驾驶员选择车辆运行速度的自由度受到很大限制，行驶车辆受别的车辆或行人的干扰很大，交通流处于稳定流的下半部分，并已接近不稳定流范围，流量稍有增长就会出现交通拥挤，服务水平显著下降；到三级下限时行车延误的车辆达到80%，所受的限制已达到驾驶员所允许的最低限度，超车需求超过了超车能力，但可通行的交通量尚未达到最大值。

四级服务水平：交通需求继续增大，行驶车辆受别的车辆或行人的干扰更加严重，交通流处于不稳定流状态；靠近下限时每小时可通行的交通量达到最大值，驾驶员已无自由选择速度的余地，交通流变成强制状态，所有车辆都以通行能力对应的但相对均匀的速度行驶。一旦上游交通需求和来车强度稍有增加，或交通流出现小的扰动，车流就会出现走走停停的状态，此时能通过的交通量很不稳定，其变化范围从基本通行能力到零，时常发生交通阻塞。

第二章§2.2牵引力与牵引平衡§2.1概述§2.3汽车行驶的稳定性§2.4汽车的制动性能汽车行驶理论§2.5汽车行驶轨迹

本章主要介绍汽车的行驶特性，为道路线形设计作准备。学习目的道路设计是以满足汽车行驶的要求为前提的。汽车运动基本规律及对公路的要求，指导公路设计,保证公路的使用品质、服务等级。汽车行驶理论是公路线形设计的理论基础。§2.1概述研究内容研究汽车的驱动力和行驶阻力；分析汽车运动的基本规律；研究汽车主要动力性能；分析影响汽车主要使用性能的因素。汽车行驶对道路的基本要求安全：保证汽车的行驶稳定性，避免发生翻车、倒溜、侧滑等；迅速：行驶速度——平均技术速度。经济：运输成本：低；运输生产率：高评价汽车运输工作效率的指标有：

汽车运输生产率——周转率运输成本——油料及轮胎消耗舒适：视觉上：线形美观，赏心悦目，自然环境与景观协调生理上：平稳、不颠簸，离心力小心理上：轻松，有安全感，心情愉快。§2.1概述汽车的行驶性能动力性能——指汽车所具有的牵引力所决定的汽车加速、爬坡和最大速度的性能。汽车的动力性能越好，就会有较高的车速、较好的爬坡能力和加速能力。通过性（越野性）——指汽车在各种道路和无路地带行驶的能力。汽车通过性能越好，汽车使用的范围越广。制动性——指汽车强制停车和降低车速的能力。行驶平顺性——指汽车在不平道路上行驶时，汽车免受冲击和震动的能力。操纵稳定性——指汽车是否按驾驶员的意图控制汽车的性能。包括汽车的转向特性、高速稳定性和操纵轻便性。§2.2牵引力与牵引平衡

1.汽车行驶中的受力分析2.牵引力的产生和传递3.汽车的行驶阻力

4.牵引平衡和汽车行驶的条件5.动力性能分析1.汽车行驶中的受力分析汽车运动时所受到的力——路面摩擦力－－由汽车轮胎与路面接触而产生，司机可以通过加速、制动而改变作用力，以控制汽车的运行；因路面凹凸不平而产生的力－－包括垂直方向及前后、左右的力，它恶化了汽车的耐久性和平顺性，影响了行驶的稳定性；由于路面结构而产生的力－－包括路拱超高侧向力、由于路面形状而产生的力、弯道引起的力。1.汽车行驶中的受力分析运动状态直线行驶曲线行驶图2.1汽车直线上坡加速行驶的受力示意图1.汽车行驶中的受力分析直线行驶Ga——重力；Pw——空气阻力，Pj1——汽车加速时产生的惯性力；Mf1、Mf2——滚动阻力矩；Mj1、Mj2——惯性力矩；X1、X2——车轮上的切向反作用力；Z1、Z2——车轮上的法向反作用力；1.汽车行驶中的受力分析Me——扭矩（发动机产生于曲轴上的转动力矩）；Pf——滚动阻力；Mf1、Mf2——滚动阻力矩；rk——车轮半径。曲线行驶1.汽车行驶中的受力分析Ga——重力；Pjy——惯性力，hg——汽车重心高度；图2.2汽车在横坡道上曲线行驶的受力图PjysinαPjycosαrl一、汽车的驱动力汽车的动力来源：汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。在发动机里热能转化成机械能,产生有效功率Ne，经过传动系变速和传动，将曲轴的扭矩Me传给驱动轮，产生Mk的扭矩驱动汽车驱动轮旋转，轮胎对路面产生向后的水平推力，则路面对车辆产生向前的推力，驱使汽车行驶。

2.牵引力的产生和传递汽车的动力传递——动力扭矩-离合器－变速箱－传动轴－（万向节头轴）－主传动器及车轴－驱动轮e有效功率Ne——指汽车在单位时间内所具有的做功的能力（kW）。扭矩Me——指汽车发动机产生于曲轴上的转动力矩（N.m），决定了汽车产生牵引力的大小。转速ne——指发动机曲轴单位时间内的旋转次数（r/mim）。转速的旋转影响汽车行驶的快慢。2.牵引力的产生和传递转动角速度ω——指单位时间内发动机曲轴转动的角度（rad/s）。发动机输出的功率Ne与产生的扭矩Me的关系：（1）发动机曲轴扭矩Me及发动机转速特性TrMe有效功率Ne与曲轴扭矩Me的关系——发动机内燃料燃烧产生的热能，通过活塞、曲轴转化为机械能，产生Ne，驱使曲轴以每分钟ne的转速旋转，产生扭矩Me，再经过一系列的变速、传动，在驱动轮上产生扭矩Mk推动汽车前进。发动机特性曲线——将发动机所发出的功率Ne、扭矩Me以及单位燃料消耗量g与发动机曲轴的转速ne之间的函数关系以曲线表示.若此曲线是当节气阀全开即最大供油量时所得，称为发动机外特性曲线；若在节气阀部分开启即部分供油量时所得的曲线称为发动机的部分负荷特性曲线或节流特性曲线；随着转速的提高，发动机所发出的扭矩和功率都在增加。当曲轴转速为nm时发动机扭矩达到最大值Mmax；若进一步提高曲轴转速，则发动机扭矩将下降，但发动机功率将继续增加，直至达到最大值Nmax,若再继续提高曲轴转速，则由于气缸充气恶化、机械损失等原因，发动机所发出的功率将逐渐降低。此时发动机的磨损甚为剧烈，故一般发动机设计均使其最大转速不大于最大功率时转速的10％～25％。eee例如：解放牌CA-10Bi0=7.63,η=0.80-0.85.r=0.482m(0.459)ik=6.24,3.32,1.9,1.0,0.81,6.7(分别为：一、二、三、四、五、倒档发动机扭矩传递

②．万向节头的扭矩传递至驱动轮上的扭矩

主传动器机械效率所以η载重汽车为0.8-0.85，小汽车为0.85-0.95发动机扭矩Me万向节头上的扭矩Mn驱动轮上的扭矩Mk

变速器机械效率①．发动机扭矩Me传递至万向节头上的扭矩N(3)驱动轮扭矩Mk及牵引力Pt图2.5驱动轮的受力分析结论要求汽车具有较大的牵引力，则必须采用较大的变速比ik，i0，但随着变速比的增大，车速就会降低，故汽车设有几个档位，各档位具有固定的变速比或最大速度值；采用低速挡，能获得较大的牵引力和较低的车速；采用高速挡，能获得较小的牵引力和较高的车速。式中：Mk——作用在汽车驱动轮上的扭矩（N·m）；Me——曲轴扭矩（N·m），

G，G’——汽车重力及与之相平衡的反力；T——行驶阻力；F——水平反力。3.汽车的行驶阻力空气阻力道路阻力惯性阻力空气阻力——汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力，车后的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进，总称为空气阻力。

式中：K——空气阻力系数，它与汽车的流线型有关；

F——汽车迎风面积（或称正投影面积）（m2）；V——汽车与空气的相对速度（Km／h），可近似地取汽车的行驶速度。3.汽车的行驶阻力空气阻力空气阻力道路阻力__是由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型及纵坡度而产生的阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻力。（1）滚动阻力弹性轮胎反复变形时，其材料内部发生摩擦要消耗一部分功率。在柔性路面上汽车行驶时汽车不仅轮胎变形，而且路面也会变形，其接触面之间产生摩擦要消耗部分功率（路面之反力前移，与车轮重力形成反向力矩）。另外，由于路面的不平整而造成轮胎震动和撞击引起部分功率的消耗。道路阻力3.汽车的行驶阻力

滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡道倾角为α时，其值可用下式计算：

Pf＝Gfcosα

由于坡道倾角α一般较小，认为cosα≈1，则

Pf=Gf（N）道路阻力式中：Pf——滚动阻力（N）；

G——车辆总重力（N）；

f——滚动阻力系数，它与路面类型、轮胎结构和行驶速度等有关，一般应由试验确定，在一定类型的轮胎和一定车速范围内，可视为只和路面状况有关的常数，见表2.1.2。道路阻力式中：Pi——坡度阻力（N）；

G——车辆总重力（N）；

i——道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。图2.7坡度阻力坡度阻力——汽车在坡道倾角为α的道路上行驶时，车重G在平行于路面方向的分力为Gsinα，上坡时它与汽车前进方向相反，阻碍汽车行驶；而下坡时与前进方向相同，助推汽车行驶。坡度阻力可用下式计算

Pi=+Gsinα

因坡道倾角一般较小，认为sinα≈tgα＝i，则

Pi=G*i（N）PR=G（f+i）式中：f+i——统称道路阻力系数。滚动阻力和坡度阻力均与道路状况有关，且都与汽车的总重力成正比，将它们统称为道路阻力，以PR表示道路阻力汽车变速行驶时，需要克服其质量变速运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力，用Pj表示。平移惯性力旋转惯性力矩平移质量的惯性力

旋转质量的惯性力矩

惯性阻力惯性阻力计算：式中：δ——惯性力系数（或旋转质量换算系数）。

δ＝l＋δ1＋δ2ik2

δ1——表示汽车车轮惯性力的影响系数，一般δ1=0.03～0.05；δ2——表示发动机飞轮惯性力的影响系数，

一般小客车δ2=0.05～0.07，

载重汽车δ2=0.04～0.05；ik——变速箱的速比。汽车的总行驶阻力P为：

P=Pw十PR十Pj汽车的运动方程式——汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时候，称为驱动平衡。其驱动平衡方程式（也称汽车的运动方程式）为：4.牵引平衡和汽车行驶条件（1）汽车的运动方程式（2）汽车的行驶条件汽车行驶的必要条件（即驱动条件）——汽车在道路上行驶，当驱动力等于各种行驶阻力之和时，汽车就等速行驶；当驱动力大于各种行驶阻力之和时，汽车就加速行驶；当驱动力小于各种行驶阻力之和时，汽车就减速行驶，直至停车。要使汽车行驶，必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。即Pt≥P

4.牵引平衡和汽车行驶条件必要条件充分条件式中：——附着系数，主要取决于路面的粗糙程度和潮湿泥泞程度，轧胎的花纹和气压，以及车速和荷载等，计算时可按表2-5选用；Gd——驱动轮荷载，一般情况下，小汽车为总重的0.5～0.65倍，载重车为总重的0.65～0.80倍。汽车行驶的充分条件（即附着条件）——汽车在道路上行驶，若轮胎与路面间的摩擦力很小，不能提供足够的附着力，则轮胎将在路面上打滑，甚至空转，汽车仍不能前进。故汽车牵引力必须小于或等于轮胎与路面间的最大摩擦力，即Pt≤Gd必要条件充分条件（2）汽车的行驶条件总结：必要条件-----牵引力大于或等于各项阻力之和充分条件-----牵引力小于或等于轮胎与路面间的最大摩擦力动力特性——能反映汽车动力性能的指标。汽车的动力性能——指汽车所具有的加速、上坡、最大速度等的性能。汽车的动力性愈好，速度就愈高，所能克服的行驶阻力也愈大。5.动力性能分析一、汽车的动力因数D

汽车的运动方程式：Pt=Pw+PR+Pj

改变形式:Pt-Pw=PR+Pj（1）等号左端Pt-Pw称为汽车的后备驱动力，与汽车的构造和行驶速度有关。（2）等号右边与道路状况及行驶方式有关，代入表达式

令上式左端为D为使不同类型汽车的动力性进行比较，且有相同的评价尺度，将上式两端分别除以车辆总重Ga，得

动力因数D——表征某型汽车在海平面高程上，满载情况下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能(单位车重所具有的后备牵引力)。

单位重量的有效牵引力当汽车的动力因数为D，道路阻力系数为ψ，汽车的行驶状态有以下三种情况.汽车的行驶状态由得

当ψ=D时:a＝0等速行驶

当ψ>D时：减速行驶式中：ψ——道路阻力系数，

当ψ＜D时：加速行驶汽车的爬坡能力

⑴．汽车的爬坡能力是指汽车在良好路面上等速行驶时克服了其它行驶阻力后所能爬上的纵坡度。因0，则

(2—24)

⑵．最大爬坡度系指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度。由于最低档爬坡能力大，坡道倾角也大，此时，

，应该用下式计算

解此三角函数方程式，得

(2—25)汽车的行驶稳定性——是指汽车在行驶过程中，在外部因素作用下，汽车尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。§2.3汽车行驶的稳定性1.纵向稳定性从不同方向看2.横向稳定性表现滑动稳定性倾覆稳定性影响汽车行驶稳定性的主要因素——汽车本身的结构参数；驾驶员的因素；作用于汽车的外部因素。§2.3汽车行驶的稳定性1.纵向稳定性§2.3汽车行驶的稳定性导致纵向失稳的环境——若汽车在某一运动状态下，前轮的法向反作用力为零时，则汽车将发生前轴车轮离地而导致纵向倾覆。当后轮的法向反作用力为零时，根据附着条件，其牵引力将不复存在，汽车丧失行驶能力。纵向倒溜纵向倾覆临界状态：汽车前轮法向反作用力Z1为零。

Z1L-Gl2cosα0

+Ghgsinα0=0Z1L=Gl2cosα0

-Ghgsinα0=0纵向倾覆结论1——纵向倾覆性仅与汽车结构参数L2和hg有关，L2越大，则α0越大，纵向倾覆稳定性越好；汽车重心位置越高，则α0越小，纵向稳定性越差；当公路的坡度角α≥α0时，汽车将失去控制，可能绕后轴产生纵向倾覆。临界状态：下滑力等于驱动轮与路面的附着力

Gsinα＝Gd因为sinα

tgα=i，则纵向滑移临界状态条件：纵向倒溜结论2——当公路的坡度角α≥α

时，由于驱动轮附着条件的限制，所能产生的牵引力不足以克服α的坡度，汽车可能产生纵向滑转或倒溜。一般接近于1，而远远小于1，所以，i<i0

即汽车在坡道上行驶时，在发生纵向倾覆之前，首先发生纵向滑移现象。道路设计只要满足不产生纵向滑移，就可避免汽车的纵向倾覆现象出现。汽车行驶时纵向稳定性的条件为纵向稳定性的保证2.横向稳