《道路工程》讲义一零

《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辆注：①前悬：指车体前面至至前轮车轴中心心的距离；②②轴距：指前轮车轴中中心至后轮车轴轴中心的距离；；

③后悬：指后车轴中心心至车体后面的的距离。鞍式列车适用于于大型集装箱运运输，其作为有有大型集装箱车车通行的高等级道路的设设计依据。公路设计车辆城市道路非机动车包括：电动车、自行车车、三轮车、板板车和兽力车。。其外部参考尺寸寸见下表：城市道路设计车车辆我国汽车行业强强制性标准标准准GB1589——89对汽车的外廓尺尺寸限界作了如如下规定：汽车外廓尺寸限限界即对汽车的的总高、总宽、、总长的限制规规定，这项规定定适用于公路和和城市道路运输输用的汽车及汽汽车列车。汽汽车最大外外廓尺寸应不超超过如下限制规规定：总高4.0m；

总宽（不包包括后视镜）2.5m；

总长：载重汽车（包括括越野载重汽车车）12.0m；

客车12.0m；铰接式客车18.0m；

牵引车拖半半挂车16.5m；

汽车全挂挂汽车列车20.0m。汽车的尺寸道路交通流特性性及通行能力道路设计的基本本依据设计车辆计算行车速度交通量通行能力与服务务水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设计交通量交通流的三个基基本要素：速度、交通量、、交通密度1、设计车辆规范对各种车辆辆进行分类，将将其尺寸标准化，称为设计车辆。路上行驶的车辆辆类型繁多，各各具不同的尺寸寸，对道路的几几何和结构尺寸寸提出了不同的的要求。所以在道路设计计时，通常选择择一些车辆作为为设计车辆，这这些车辆的尺寸寸和行驶特性要要求将对道路设设计起控制作用用。设计车辆在公路设计过程程中，“设计车辆”是一种设计所采采用的有代表性性的车型，其外外廓尺寸、载重重量和运行性能能是用于确定公公路几何设计、、交叉几何设计计和路基宽度的的主要依据。因此将设计车辆作为道道路设计的依据据之一。设计车辆的选择择依据是道路的的功能等级和使使用该道路的车车辆组成。轿车车和卡车一般是是道路设计需要要考虑的最小车车辆。大多数公公路设计应考虑虑选择一种半挂挂式组合货车作作为设计车辆，，特别是在弯道道处设计路缘石石或分隔带时。。设计车辆小客车载载重汽车鞍鞍式列车车我国《公路工程技术标标准》和《城市道路设计规规范》选用的设计车辆辆有三种类型：：小客车、载重汽车和鞍式列车。并分别规定了了它们的外廓尺尺寸，作为设计计式的控制指标标。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（计计算行车速度））道路设计标准的的高低取决于设设计车速的高低低，即计算行车车速度的高低。。设计车速（计计算行车速度））是道路几何设设计的一项主要要控制指标。2、设计车速（计计算行车速度））定义：具有中等驾驶水水平的驾驶员，，在天气良好、、低交通密度时时，安全行驶所所能维持的最大大速度。设计车速是决定定公路几何形状状的基本依据，，曲线半径、超超高、视距等技技术指标都起着着决定的作用，，同时也影响着着车道的尺寸和和数目以及路肩肩宽度等指标的的确定。所选用的设计速速度（计算行车车速度）越高，，道路几何设计计的标准也越高高，道路的修建建费用也相应提提高，特别是在地形复复杂的地段。然然而，依据过低低的设计速度修修建的道路，如如果需要日后再再进行改善提高高，往往会耗资资巨大，甚至因因不可能实施而而被迫放弃。按设计速度所建建立的几何设计计标准是低限要要求。条件许可时，应应采用尽可能高高的线形标准。。由于地形或使使用要求变化，，整条道路的不不同路段可能需需要选择不同的的设计速度，但但路段的长度不不宜过长，同时时，不同设计速速度的路段之间间应有设计速度度逐渐变化的过过渡段。2、设计车速（计计算行车速度））从工程的难易程度度、工程量大小及技术经济的合理性考虑，，我国各级公路路按不同的使用用要求分为不同同的设计速度，，二至四级公路路分为两种，高高速公路与一级级公路由于设计计的速度高、线线形指标高、工工程造价大，设设计速度对其影影响的程度相对对较大，将高速速公路与一级公公路的设计速度度分为三种，供供设计时增加灵灵活度、更好地地配合地形和景景观、合理优化化设计用。2、设计车速（计计算行车速度））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各级城市道路设设计车速行车车速与设计计车速的关系行车速度是指在道路上的的实际行驶速度，它受气候、地地形、交通密度度和道路本身条条件的影响，同同时与驾驶员的的技术也有很大大关系。行车速度与计算算行车速度的区区别在于前者是是车辆的实际运运行速度，后者者为用来确定道道路设计参数的的一个规定车速速。当行车条件比较较好时，行车速速度能够达到或或超过设计速度度；相反，如果果公路上行车条条件较差则行车车速度大多低于于设计速度。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。它它是表征征交通流流特性的的主要参参数之一一，用以以度量交交通流的的拥挤程程度。交通量（（Q）、交通通密度（（K）和平均均速度（（V）之间的的关系：：3、交通量量小时交通通量(HV)：单位小小时内通通过的车车辆数（（辆/h）；年平均日日交通量量(AADT)：指一年年365天内观测测交通量量结果的的平均值值。N＝一年内内交通量量总和/365平均日交交通量(ADT)：在少于于一年的的时段内内的每日日交通量量的平均均数（辆辆/d），即该该时段内内通过的的车辆总总数除以以时段天天数。所谓的道道路交通通量，通通常是指指通过道道路某断断面的双向交通通量。两个方方向的交交通量在在某些时时候是不不平衡的的，所以以道路设设计时，，应考虑虑交通量量的方向向分布，，按主要方向向的交通通量确定道路路所需提提供的通通行能力力。3、交通量量设计交通通量设计交通通量为预预期到设设计年限限末，用用以作为为道路设设计依据据而确定定的交通通量。道路设计计交通量量用于确定车道道数、交叉口选选型及设设计，交通信号号及其他交通设施施的设计等等。路面的设设计交通通量，则则以年平均日日交通量量换算为使使用年限限内一条条车道上上标准车车轴载的的累计有有效作用用次数为为准。设计小时时交通量量是确定定公路等级级、评价公路运行行状态和服务水平平的重要参参数。道路规划划设计时时，通常常依据运运输需求求估计年年平均日日交通量量。但是是按照平平均日交交通量确确定道路路实施所所需的容容量，由由于交通通量的月月变化和和日变化化，年内有很很多时间间出现交交通量超超出平均均日交通通量的情情况，所所以设计计时会出出现很多多时间因因容量不不足而产产生的交交通拥堵堵。因此，，设计时时应该按按照小时时交通量量，特别别是年内内的高峰峰小时交交通量来来确定设设计的容容量。什么是设设计小时时交通量量(DHV)？设计交通通量设计小时时交通量量为为拟订道道路（主主要是城城市道路路和交通通量大的的公路））、交通通设施的的设计指指标而定定的交通通量，一一般采用用设计年年限最后后一年的的预期第第30位小时交交通量。。设计小时时交通量量越小，，公路的的建设规规模就越越小，建建设费用用也就越越低。但但是，不恰当地地降低设设计小时时交通量量会使公公路的交交通条件件恶化、、交通阻阻塞和交交通事故故增多，，公路的的综合经经济效益益降低。设计交通通量设计小时时交通量量DHV设计交通通量设计小时时交通量量DHV设计交通通量第二章道道路交交通特性性与特征征4）交通密密度3、交通量量第二章道道路交交通特性性与特征征车头间距距与车间间时距3、交通量量4、通行能能力和服服务水平平道路通行行能力是在一定定的道路路和交通通条件下下，道路路上某一一路段适适应车流流的能力力，以单位时间间内通过过的最大大车辆数数表示。单位时时间通常常以小时时计（辆辆/小时）。。基本通行能力是指在理想条件下，单位时间内一一个车道或一条车车道某一路段可以以通过的小客车最最大数，是计算各种通行能能力的基础。通常按照四级服服务水平时所能通通过的最大小时交交通量，即理论上上所能通行的最大大小时交通量确定定。可能通行能力是由于通常现实的的道路和交通条件件与理想条件有较较大差距，考虑了了影响通行能力的的诸多因素（如车车道宽度、侧向净净宽和大型车混入入后）对基本通行行能力进行修正后的通行能力。1.通行能力4、通行能力和服务务水平设计通行能力是指公路交通的运运行状态保持在某一设计的的服务水平时，单位时间内公路路上某一路段可以以通过的最大车辆辆数。因此，设计通行能能力与选取的服务务水平级别有关；；设计通行能力是实实际道路可能接受受的通过能力，考考虑了人为主观对对道路的要求，按按照道路运行质量量要求及经济、安全、出入入口交通条件等因素而确定作为为设计依据的。1.通行能力4、通行能力和服务务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.通行能力4、通行能力和服务务水平基本通行能力可能通行能力设计通行能力三者间的关系各种修正系数指定服务水平下的的V/C比1.通行能力4、通行能力和服务务水平通行能力＞交通需求 无交通通拥挤通行能力＜交通需求 交通拥拥挤发生都市中早晚交通拥挤交通需求究竟在多多大程度上超过了了通行能力？10％？、20％？30％………倍以上？交通需求超过通行行能力的5～10％的程度交通拥挤发生严重交通拥堵为什么会发生交通通阻塞？1.通行能力4、通行能力和服务务水平为什么要分析通行行能力？交通需求≠交通供供给－交通拥堵问题－交通事故问题－环境污染问题－能源消耗问题1.通行能力4、通行能力和服务务水平为什么要重视通行行能力？1.通行能力4、通行能力和服务务水平1辆拖拉机＝？辆3吨货车1辆摩托车＝？辆轿轿车？车辆换算系数和换换算交通量4、通行能力和服务务水平车辆数量的表现交通量1×换算系系数1＋交通量2×换算算系数2＋………→换算成小汽汽车数（pcu：passengercarunit，标准车当量数：是是将实际的各种机机动车和非机动车车交通量按一定的的折算系数换算成成某种标准车型的的当量交通量）【例】标准辆数2,000pcu/h←实际辆数1,800辆/h车辆换算系数和换换算交通量4、通行能力和服务务水平 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标准车当量数高速公路基本通行行能力与设计通行行能力（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850～1000700～900550～700一级公路基本通行行能力与设计通行行能力（pcu/h/ln）各级公路适应的通通行能力双车道二、三和四四级公路基本通行行能力与设计通行行能力（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—最大服务交交通量与基基本通行能能力之比；；V/C越大，即说说明交通量量越接近基基本通行能能力，即道道路的服务务水平就越越低。各级公路适适应的通行行能力道路的服务水平是指用户在在使用道路路时所感到到的交通流流的运行状状况，它反反映了道路路的使用质质量。按照运行状状况随交通通密度和交交通量的变变化情况，，美国将道道路的服务务水平分为为6级。我国则则分为4个等级(新版规范分分为6个等级)。服务水平1234评定服务水水平的各项项因素：行车速度和和行驶时间间；车辆行驶时时的自由程程度；行车受阻或或受限制的的情况，可可用每公里里停车次数数和车辆延延误时间来来衡量；行车的安