《道路勘测设计》教案-A版

重庆交通大学

教师教案

课程名称:《道路勘测设计》

授课对象：土木工程专业

开课单位：土木建筑学院

教研室：道路工程系

教师姓名：王卫花

2009年01月01日

校训

严谨求实团结进取

教风

敬业精业善教善育

工作作风

为公唯实勤勉高效

学风

勤学勤思求真求新

第1讲

讲授章节第1章绪论

1.1道路运输概论

1.2道路的分类、分级与技术标准

授课目的1、了解我国道路发展概况及发展规划

2、了解《公路技术标准》基础知识，掌握公路等级划分依据与方法

授课方式多媒体

重点1、公路发展规划

2、公路分级与主要技术标准

参考文献1、《公路工程技术标准》JTGBO1-2003

2、《公路路线设计规范》JTGD20-2006

3、《城市道路设计规范》CJJ037-90

教学内容要点批注

第1章绪论

1.1道路运输概论

交通运输是国民经济的基础产业之一，它把国民经济各领域和各

个地区联系起来，在社会物质财富的生产和分配过程中，在广大人民

生活中起着极为重要的作用。

交通运输业（产业之一）一交通运输网（构成）一公路运输（方

式之一，网）

1.国家综合运输系统的构成

铁路、道路、水运、航空、管道等五种运输方式。

这些运输方式在技术经济上各具特点。现代运输方式

♦铁路运输：适用于远程的大宗货物及旅客运输。陆路运输

特点：运输量大；迅速；但需转运（二次、三次），装卸费用较现代高速铁路：

高；轮轨、磁悬浮

因受铁路轨道控制，属线性运输。

♦公路运输：适于客、货的各种运距的小批量运输

特点：机动、灵活，适应性强，直达，迅速；单车运量小；

可实现门——门运输，减少中转费用，属于平面服务；

既可承担直达运输，又可承担其他运输方式的转运任务。

♦水运：通航地区最廉价的运输方式，线性运输

特点：利用天然水运资源，只需加以整治，即可使用；

通过能力高、运量大，耗能省、运输成本低；受自然因素

制约大、

方式：内河、海洋（近海、远洋）

♦航空运输：适于快速运送旅客及贵重紧急商品、货物，点对点运输

特点：速度最快；费用最高；舒适

♦管道运输：运送液体、气体和粉状货物的专用方式

特点：专业性强(专用)；连续性强，运输成本低、损耗少，安全

性好

2.道路运输在国民经济中的地位

公路运输可以深入到城市、工厂、矿山、村庄，可实现门到门的

运输，能迅速集中和分散货物，避免中转重复装卸，批量不受限制，

时间不受约束，是我国综合运输体系中最活跃的一种运输方式。

公路(Highway)：是指连接城市、乡村、厂矿、林区之间的道路。

一般主要供汽车行驶。

城市道路(Urbanroad)：是指城市范围内的道路，供各种车辆和行

人通行。它作为城市的公共空间，是城市建设的基础，是城市交通、

生产和生活的必要设施，是城市总平面布置的骨架。

道路勘测设计：roadsurveyanddesign

3.我国道路现状与发展规划数据：

(1)道路发展史公路通车里程：

古代：早在公元前2000年前，就有了可以行驶牛、马车的道路。1978年底88万

秦始皇统一六国后，大修驰道，颁布“车同轨”法令，使得道路建设得公里

到一个较大的发展。1994年底110万

近代：本世纪初(1902年)汽车输入我国，通行汽车的公路开始1999年底134

发展起来。从1906年在广西友谊关修建第一条公路开始建设。到1949万

年底，全国公路通车里程仅有8.1万公里。2002年底176

现代：中华人民共和国成立以后。为了迅速恢复和发展国民经济，万

巩固国防，国家对公路建设作出了很大努力，取得了显著成就。特别2007年底357.3

是改革开放后的十几年来，公路建设迅速发展。万

(2)道路现状评价高速公路：

存在的问题：1990年沈大高速

①数量少。用两个指标表达：1999年底1.1万

公路通车总里程：目前通车里程虽己达175.8万公里，但与发达2002年底2.52

国家相比，仍然相差较大。万

公路密度：即每百平方公里国土面积拥有的公路里程数，我国只2007年底5.36

有18公里。万

②公路网等级低、高等级公路少、路面质量差、标准低。

③发展不平衡。东西部差距较大，平原区与山区差别大。96年：

④通行能力低。通行能力大、运营效益高的公路主骨架未形成。美国：642万

⑤服务水平低。公路运输服务不满足要求。

（3）发展规划8.84万

①发展方向68.56km/100km-

能提高等级与加大密度并举。新建公路，沟通断头路。（未来印度：206万

10年计划新建3万公里）0

国道主干线高速公路网建设，旧路技术改造：62.66km/100km2

直接改造：二级公路以下公路可直接改建为二级或一级公路日本：116万

新建复线：二级公路改造，增设高速公路复线

求运输工具向专业化方向发展。0.6万

大型车、小型车发展，控制中型车307km/100km2

先运输服务向高效优质发展。

求管理信息化发展。

②发展规划

然国道主干线公路全部建成高速公路。（3.5万公里）

1990〜2020年，总长3.5万公里国道主干线公路全部建成高速公

路。

2003年，完成“两纵两横”；

2020年，完成“五纵七横”。

为发展我国公路、水路交通，交通部在“七五”期末制订了交通发

展长远规划。即在发展以综合运输体系为主的交通运输业总方针指导“五纵七横”已

下，按照“统筹规划、条块结合、分层负责、联合建网”的方针，从“八于2007年底基

五”开始用三十年左右的时间建设公路主骨架、水运主通道、港站主枢本贯通，比原计

纽和交通支持系统的“三主一支持”交通长远规划。划提前13年；西

“三主一支持''中的公路主骨架即国道主干线系统，它是国道网中部开发8条省级

由专供汽车行驶的高速公路和原汽车专用一、二级公路为主组成的快通道建设己完成

速通道。全国共有国道70条，12万余公里。其中选定“五纵七横''共总量的80%。

3.5万公里为国道主干线。

五纵是：

♦从同江经哈尔滨、长春、沈阳、大连、烟台、青岛、连云港、

上海、宁波、福州、深圳、广州、湛江、海口至三亚。

♦由北京经天津、济南、徐州、合肥、南昌至福州。

♦由北京经石家庄、郑州、武汉、长沙、广州至珠海。

♦由二连浩特经集宁、大同、太原、西安、成都、内江、昆明、

至河口。

♦由重庆经贵阳、南宁、至湛江。

七横是：

♦由绥芬河经哈尔滨至满州里。

♦由丹东经沈阳、唐山、北京、呼和浩特、银川、兰州、西宁、

格尔木至拉萨。国道划分方法：

♦由青岛经济南、石家庄、太原至银川。首都放射线：

♦由连云港经徐州、郑州、西安、兰州、乌鲁木齐至霍尔果斯G1。10-G112

♦由上海经南京、合肥、武汉、重庆至成都。南北纵线：

♦由上海经杭州、南昌、长沙、贵阳、昆明至瑞丽。G201-G228

♦由衡阳经南宁至昆明。东西横线：

*省道干线道路网形成。G3O1-G33O

除国道主干线外，各省、市自治区还根据本区的情况，正在规划

修建省级干线网。当这些规划完全实现后，我国的公路交通就将彻底

改变面貌。内蒙：三横九纵

於2030年实现智能化公路运输系统。十二出口

然2040年智能化综合交通运输系统形成。

1.2道路的分级与技术标准

1.道路的分类

(1)道路的定义

道路是供各种车辆(无轨)和行人通行的工程设施。按其特点分

为公路、城市道路、厂矿道路、林区道路及乡村道路。

(2)公路(highway)

主要指连接城市、乡村和工矿基地等，主要供汽车行驶，具备一

定技术和设施的道路。公路按照其重要性和使用性质可划分为国道、

省道、县道和专用公路。

(3)城市道路(urban-road)

指在城市范围内供车辆和行人通行的，具备一定技术条件和设施

的道路。按《城市道路设计规范》JTJ37-90进行设计。

(4)厂矿道路

主要为工厂矿山运输车辆通行的道路。厂矿道路按1987年国家计

委颁布由交通部修订的《厂矿道路设计规范》(GBJ22-87)

(5)林区道路

修建在林区、主要供各种林业运输工具通行的道路。林区道路的

技术要求应按专门制定的林区道路工程技术标准执行。

(6)乡村道路

修建在乡村、农场，主要供行人及各种农业运输工具通行的道路，

由县、乡统一规划，一般不列入国家公路等级标准。

2.公路分级与技术标准

(1)公路等级的分级

《公路工程技术标准》沿革：

1956年草案、1972年版、1981年版、1988年版、1997年版、2003

年版JTGB01-2003

《标准》将公路根据按使用任务、功能及交通量分为五个等级，

即：

高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。

划分等级目的：按需求建设公路

依据：公路使用任务、功能、远景设计交通量

高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的干线公

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

远景设计年限年平均昼夜交通量为25000-55000辆；

♦六车道：45000〜80000辆；

♦八车道：60000〜100000辆。

功能：专供汽车分向、分车道行驶的干线公路。

其它公路为除高速公路以外的干线公路(主要指一、二级公路)、

集散公路(三级公路)、地方公路(四级公路)，分四个等级。这样突

出了使用功能，便于选用，也有利于与国际接轨，便于交流。

一级公路为供汽车分向、分车道行驶的公路，根据需要控制出入，

四车道一般能适应按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，六车道25000〜55000辆。

功能：一级公路是连接高速公路或是某些大城市的城乡结合部、

开发区经济带及人烟稀少地区的干线公路。它实际上是有两种不同的

任务和功能：一种是具有干线功能，部分控制出入；另一种是可以采

用平交的距离不长的连接线等。一级公路强调必须分向、分车道行驶，

《标准》规定一级公路一般应设置中央分隔带。当受特殊条件限制时，

必须设置分隔设施，不允许用画线代替。

二级公路：供汽车行驶的双车道公路。一般能适应按各种车辆折

合成小客车的年平均日交通量为5000~15000辆。

功能：二级公路为中等以上城市的干线公路或者是通往大工矿区、

港口的公路。

三级公路：主要供汽车行驶的双车道公路。一般能适应按各种车

辆折合成小客车的年平均日交通量为2000〜6000辆。

功能：为沟通县、城镇之间的集散公路。

四级公路：公各种车辆行驶的双车道或单车道公路。一般能适应

按各种车辆折合成小客车的年平均日交通量为：双车道2000辆以下；

单车道400辆以下。

功能：为沟通乡、村等地的地方公路。

(2)公路等级的选用

公路等级应根据公路的功能和规划交通量规划，结合项目所在地

区的综合运输体系、远景发展、路网规划、景论证后确定。

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10年；四级公路一般为10年，也可根据实际情

况适当调整。

对于一条比较长的公路可以根据沿途情况的变化和交通量的变

化，分段采用不同的车道数或不同的公路等级。

对于分期修建公路工程，特别是半幅的高速公路，今后不提倡。

对于某些由于建设资金不足等实际情况而确定需要分期修建的公路，

一定要作好统筹安排，最好对前、后期工程进行一次设计，使前期工

程在后期仍能充分利用。

一条公路，可根据交通量等情况分段采用不同的车道数或不同的

公路等级，衔接处应明显易判断。

(3)公路建设中对环境保护的规定

①公路环境保护应贯彻“以防为主、以治为辅、综合治理”的原

则。

②公路建设应根据自然条件进行绿化、美化路容、保护环境。

③高速、一级公路和有特殊要求的公路建设项目应作环境影响评

价。

④生态环境脆弱的地区，或因工程施工可能造成环境近期难以恢

复的地带，应做环境保护设计。

(4)公路建设用地

公路建设应贯彻保护耕地、节约用地的原则。在确定公路用地范

围时，应符合以下规定：

①公路用地范围为公路路堤两侧排水沟外边缘以外或路堑坡顶截

水沟边缘以外不小于1m范围内的土地，在有条件的地段，高速公路、

一级公路不小于3m,二级公路不小于2m；

②在风沙、雪害等特殊地质地带，设防护设施时，应根据实际需

要确定用地范围；

③桥梁、隧道、互通式立体交叉、分离式立体交叉、平面交叉、

交通安全设施、服务设施、管理设施、绿化以及料场、苗圃等用地，

根据实际需要确定用地范围。

(5)公路工程技术标准

定义：是指在一定自然环境条件下能保持车辆正常行驶性能所采

用的技术指标体系。

各级公路的主要技术指标：设计速度、车道数、路基宽度、停车

视距、圆曲线半径、最大纵坡。

设计速度是技术标准中最重要的指标，对工程费用和运输效率的

影响最大。设计速度是由前三个因素根据技术政策制定的。路线在公

路网中具有重要经济、国防意义者，交通量较大者，地形平易者，规

定较高的设计速度；反之则规定较低的设计速度。城市可按照其市

区和近郊区(不

3.城市道路分类与技术分级包括所属县)的

⑴城市道路分类非农业人口总数

按照道路在城市道路网中的地位、交通功能以及对沿线建筑物的划分为：

服务功能，城市道路分为四类：大城市，人口50

①快速路万以上.

快速路为城市中大量、长距离、快速交通服务。快速路对向行车中等城市：人口

道之间应设中间分车带，其进出口应采用全控制或部分控制。在20〜50万。

快速路两侧不应设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口，小城市：人口不

两侧一般建筑物的进出口应加以控制。在进出口较多时，宜在两侧另足20万。

建辅道。

②主干路

主干路为连接城市各主要分区的干路，以交通功能力主。自行车

交通量大时，宣采用机动车与非机动车分隔形式，如三幅路或四幅路。

主干路两侧不应设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口。

③次干路

次干路与主干路结合组成城市道路网，起集散交通作用，兼有服

务功能。

④支路

支路为次于路与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功

能为主。

（2）城市道路分级

除快速路外，各类道路按照所在城市的规模、设计交通量、地形

等分为：I、II、IH级。大城市应采用各类道路中的I级标准；中等城

市应采用n级标准；小城市应采用ni级标准，见教材表1-2。

城市道路交通量达到饱和状态时的设计年限，《城市道路设计规

范》JTJ37-90（简称《城规》）规定：快速路为20年；次干路为15年；

支路为10〜15年。

4.设计速度

设计速度是确定公路几何形状的基本车速，是用于设计各等级公

路受限制部分（最小平曲线半径、最大纵坡等）的主要依据。通常可

以认为“是在天气良好、交通密度小的情况下，一般驾驶员能够保持

安全而舒适行驶的最大速度”。各级公路的设计速度按教材表1.3的规

定。

高速公路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，经论证，该局部路段的设计速度可采用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

计速度不应大于80km/h。

一级公路作为干线公路时，设计速度宜采用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，设计速度宜采用60km/h或80km/h。

二级公路作为干线公路时，设计速度宜采用80km/h。

二级公路作为集散公路时，混合交通量大、平面交叉间距小路段，

设计速度宜采用60km/ho

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。

高速公路设计路段不宜小于15km,一、二级公路设计路段不宜小

于10km.

不同设计速度的设计路段间必须设置过渡段。

5.交通量

单位时间内，通过道路某一断面处来往的实际车辆数。单位时间

一般用一小时或一日，分别称为小时交通量和日交通量。常用到的交

通量有：年平均日交通量、最大日交通量、最大高峰小时交通量、日

平均小时交通量。

交通量的单位（以小时单位为例）有veh/h和pcu/h之分，veh为

vehicle的缩写，是实际调查的交通量，而pcu为passengercarunit的

缩写，是经过折算的交通量。在公路等级的划分中介绍的交通量即为

经过了折算的交通量。交通量折算采用小客车为标准车型，各汽车代

表车型的车辆折算系数如下：

各汽车代表车型与折算系数表

汽车代表车型车辆折算系数说明

小客车1.0W19座的客车和教

质量W2t的货车

中型车1.5＞19座的客车和载

质量＞2t~W7t的货

车

大型车2.0载质量＞7t-Wl4t的

货车

拖挂车3.0载质量＞14t的货车

畜力车、人力车、自行车等非机动车，在设计交通量换算中按路

侧干扰因素计；

一、二级公路上行驶的拖拉机按路侧干扰因素计；

三、四级公路上行驶的拖拉机每辆折算为4辆小客车。

6.各级公路适应的交通量

各级公路适应的交通量与服务水平、车道数、方向不均匀系数、

设计小时交通量系数等有关。各级公路能适应的年平均日交通量见教

材表1.4^1.5^1.6o

公路服务水平分为四级，是为了说明公路交通负荷状况，以交通

流状态为划分条件，定性地描述交通流从自由流、稳定流到饱和流和

强制流的变化阶段。各级公路设计采用的服务水平规定如下：高速公

路和一级公路采用二级服务水平，二、三级公路采用三级服务水平。

一级公路作为集散公路时，可采用三级服务水平。互通式立交的合分

流段、匝道及交织段可采用三级服务水平。

一级服务水平：交通量小，驾驶者能自由地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，为驾驶者和乘客提供的舒适便利程度高。

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，驾驶者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，为驾驶者提

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，驾驶者选择运行速度的自由度受到很大的限制，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

者允许的最低限度，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，驾驶者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。

7.通行能力与行车密度

通行能力亦称道路交通容量，是指车辆在正常可以接受的运行速

度，并保证行车舒适、车流无阻碍的条件下，单位时间内通过道路上

某一断面处的最大车辆数，以辆/h或辆/昼夜计。

交通量和交通密度，前者是固定地点，在一定时间内通过的车辆

数，而后者则是固定时间（一般以平均昼夜计算），在一定长度路段（例

如10km）上的车辆数量，它反映了道路上车辆的密集程度。如设交通

量为Q（辆/h）、交通密度为K（辆/h）、路段平均车速为V（km/h）,

则它们之间有如下关系

Q=KV

第2讲

讲授章节1.3道路的基本组成

1.4道路勘测设计程序

1.5本课程的任务

授课目的1.掌握道路的基本组成和道路勘测设计的程序;

2.了解本课程的任务

授课方式多媒体

道路的基本组成和勘测设计程序

参考文献

教学内容要点批注

1.3道路的基本组成

1.公路的基本组成

（1）线形组成

包括平面线形、纵面线形、空间线形

（2）结构组成

公路是交通运输的建筑结构物，它不仅承受荷载的作用，而且受

着自然条件的影响，其结构组成主要包括：路基路面工程，排水工程

（桥涵、渗水路堤、过水路面等），防护工程（挡土墙、护坡、护栏等）、

特殊构造物以及交通服务设施。

①路基路面的基础，是行车部分的基础，设计时必须保证其

稳定性、坚实并符合规定的尺寸，以承受汽车和自然因素的作用。断

面形状一般有路堤、路堑、半填半挖三种路基形式。

②路面是用各种坚硬材料铺筑于路基顶面的单层或多层供汽

车直接行驶的结构层。通常由基层和面层组成。路面按其使用品质、

材料组成和结构强度可有高级、次高级、中级、低级之分。按其力学

性质可分为柔性路面和刚性路面两大类。常用材料有沥青、水泥、碎

（砾）石、砂、粘土等。

③排水构造物主要为桥、涵洞，其它的排水设施有边沟、排

水沟、截水沟、盲沟、渡槽、渗水路堤、过水路面等。

④桥涵为跨越水流供汽车行驶的构造物。

⑤渗水路堤是用石块堆砌成的路堤，用以通过流量不大的季

节性水流。

⑥过水路面是容许周期性水流从路表面通过的行车部分。

⑦防护工程为保证路基稳定或行车安全所修筑的工程设施，

如挡土墙、护坡、护栏等。

⑧特殊构造物例如半山桥、半山洞、悬出路台、廊桥等。

⑨交通服务设施，包括：

器照明设施：如灯柱、弯道反光镜等；

然交通标志：使驾驶员知道前面路段的情况和特点，有下列四类：

我警告标志：指明前面有行车障碍物和行车危险的地点，促使驾

驶员集中注意力；

求禁令标志：指明各种必要遵守的交通限制，如车速限制、不

准停车等；

能指示标志：指示驾驶员行驶的方向、里程等；

状指路标志：表示行政区划分界、地名、预告出入口等；

找服务设施：如加油站、汽车站、养路站、食宿站等。

然植树绿化与美化工程：是美化公路环境的必要组成部分，它为

道路使用者提供一个安全、舒适的行车环境。环境绿化有利于

净化空气、舒畅人们的心情，且可提高行车的安全。

2.城市道路的组成

城市道路的组成，包括机动车道、非机动车道、人行道

绿化带；沿街沟、进水口、地下管道、鲁井、雨水管排

污管、构筑物；沿街地面设施，如照明灯柱、电杆、给水栓等；地下

各种管线，如电缆、煤气管；交通安全设施；交叉口、停车场、公共

汽车站台等。

1.4道路勘测设计程序

根据我国《公路工程基本建设管理办法》的规定，公路基本建设程

序大致如下：

①根据长远规划或项目建议书，进行可行性研究；

②根据可行性研究，编制计划任务书，进行现场勘测，编制初步

设计文件（也称设计计划任务书）；

③根据批准的计划任务书，进行现场勘测，编制初步设计文件和

概算；

④根据批准的初步设计文件，编制施工图和施工图预算；

⑤列入年度基本建设计划，进行招标、投标确定施工承包单位、

监理单位；

⑥进行施工前的各项准备工作；

⑦编制实施性施工组织设计及开工报告，报上级主管部门审批；

⑧严格执行有关施工的规程和规定，坚持正常施工秩序，作好施

工纪录，建立技术档案；

⑨编制竣工图表和工程决算，办理竣工验收。

1.公路工程可行性研究

“可行性研究”是基本建设前期工作的一项重要内容，是建设程

序的组成部分，是建设项目决策和编制计划任务书的科学依据，可定

义为“论证工程（或产品）项目技术上的可能性和经济上的合理性，

并论证何时修建或分期修建，提供业主决策依据，保证工程的经济效

果”。

公路建设必须严格遵守国家规定的基本建设程序。所有大中型项

目应根据批准的项目建议书（或委托书），进行可行性研究，可行性研

究工作完成后应进行评估。经过综合分析后，提出投资少、效益好的

建设方案。

可行性研究工作是交通建设综合管理的手段，必须从运输生产的

目的出发。研究技术可行性必须与经济效益相结合，研究经济效益必

须考虑采用新技术的可能，重视运输领域的综合效益。

可行性研究应附有必要的图表，其中包括路线方案（及比较方案）

图、历年工农业总产值与客货运量统计表、公路客货运量、交通量预

测表、效益计算表等。

在可行性研究同时，应进行环境影响分析，以工程性质、路线位

置、资源利用、环境影响等为依据。同时，可行性研究还应对工程进

行宏观分析，确定项目是否成立。在计划任务书下达后，进行初步设

计的同时，应编制环境影响评价书（EIS:environmentalimpact

statement）,即根据预测工程对环境的影响，提出对环境污染、破坏

的防治措施以及综合整治的方法。

2.计划任务书

公路勘测设计工作是根据批准的计划任务书进行的。设计任务书

一般由提出计划的主管部门下达或由下级单位编制后报批。计划任务

书应包括下列内容：①建设的依据和意义；②路线的建设规模和修建

性质；③路线的基本走向和主要控制点；④工程技术等级和主要技术

标准；⑤勘测设计的阶段划分及各阶段完成的时间；⑥建设期限，投

资估算，需要钢、木、水泥的数量；⑦施工力量的原则安排；⑧附路

线示意图。

在计划任务书实施过程中，如对建设规模、期限、技术等级

标准及路线走向等重大问题有变更时，应报原审批机关同意。

3.勘测设计阶段划分

公路勘测设计根据路线的设计和要求，可分为一阶段测设、两阶

段测设和三阶段测设。一阶段测设、两

（1）一阶段测设：适用于技术简单、方案明确的小型公路工程。阶段测设、三阶

即根据批准的设计任务书，进行一次详细定测，编制施工图设计和工段测设是根据不

程预算。同建设项目采用

（2）两阶段测设：为公路测设的主要程序即通常一般公路所采用的不同的测设方

的测设程序。其步骤为：先进行初测、编制初步设计和工程概算；经法，而不是一个

上级批准初步设计后，再进行定测、编制施工图和工程预算。也可直连续的测设过

接进行定测、编制初步设计；然后根据批准的初步设计，通过补充测程。

量编制施工图。同时，应注意区

（3）三阶段测设：对于技术上复杂而又缺乏经验的建设项目或建分不同测设阶段

设项目中的个别路段、特殊大桥、互通式立体交叉、隧道等，必要时编制的文件是有

应采用三阶段设计。即分初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段。区别的。

技术设计阶段主要是对重大、复杂的技术问题，落实技术方案，计算

工程数量，提出修正的施工方案，修正设计概算。其深度和要求介于

初步设计和施工图设计之间。

不论采用哪种划分阶段设计，在勘测前都要进行实地调查（或称

视察）它是勘测前不可缺少的一个步骤，也可与可行性研究结合在一

起，但不作为一个阶段

4.设计文件的编制

设计文件是公路勘测设计的最后成果，经审查批准后是公路施工

的依据。其组成、内容和要求随设计阶段不同而异。

根据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（1996年1月1

日交通部批准）规定，设计文件组成和内容：由总说明书、总体设计

（高速公路、一级公路）、路线、路基、路面及排水、桥梁、涵洞、隧

道、路线交叉、交通工程及沿线设施、环境保护、渡口码头及其它工

程、筑路材料、施工方案（施工组织计划）、设计概算（施工图预算）

共13篇组成。其表达形式有：文字说明、设计图、表格三种。

5.城市道路红线规划

道路红线是指城市道路用地的分界控制线，红线间的宽度为道路

的用地范围，也称道路的总宽度、规划路幅。城市道路的红线规划是

依据城市总体规划确定的道路网的形式和各条道路的功能、性质、走

向和位置等因素确定。

红线设计的主要内容有：

1）确定道路红线宽度：根据道路的功能、性质，考虑道路横断面

型式，定出机动车道、非机动车道、人行道和绿化带等组成部分的合

理宽度，从而确定道路的总宽度，及红线宽度；

2）确定红线位置：在城市总体规划基础上对新建区道路，选择

规划道路中心位置，并拟定道路横断面宽度绘出道路红线，对旧城改

建道路规划红线应根据少拆迁原则以一侧拓宽为宜，对于长期控制，

逐步形成的道路，定位时，可按照现有道路中线不动，两侧建筑平均

后退确定；

3）确定交叉口型式：根据各交叉口的类型与具体条件和近、远期

结合的要求，确定交叉口用地范围、具体位置和尺寸，并以红线方式

绘在平面图上；

4）确定控制点的坐标和标高：规划道路中线的转折点和各条道路

的交点，即控制点，控制点平面位置可直接实地测量，标高则由竖向

规划、设计确定。

1.5本课程的任务

1.本课程的性质和学习本课程的基本要求

道路勘测设计是土木工程专业交通土建方向的一门主要专业课。

它主要介绍道路勘测设计的基本理论、原则和方法，是实践性很强、

与理论紧密结合的课程。因此，学习本课程，必须贯彻理论与实践相

结合的原则，通过学习，应能掌握道路线形的基本设计方法。课程除

课堂教学外，还结合多媒体进行教学，并要求完成路线课程设计，在

条件允许的情况下，进行一些专业性问题的参观或调查，生产实践方

面的内容将在毕业实习中得到锻炼与掌握。

2.本课程的特点

道路是一条带状的空间三维结构，它涉及人、车、路和环境等诸

多因素的影响和约束。道路交通特性、驾驶者的心理状态与公路几何

设计都有着密切的关系，为了能综合满足行车安全、快速、经济、舒

适和路容美观的需要，要求在设计时要深入调查、综合研究各方面产

生的作用，从而设计出技术先进、方案合理、坚固耐用、经济节约的

道路。

本课程与各基础、专业课程有着紧密的联系，涉及较多的如工程

制图、工程测量、工程地质、桥涵水文、桥梁工程、路基路面、道路

建筑材料、道路工程经济与管理等。本课程与这些课程有紧密结合和

综合运用。

3.本课程的主要内容

本课程的主要内容包括汽车行驶理论、公路可行性研究、平面线

形设计、纵断面设计、横断面设计、选线、定线、外业勘测等主要内

容。

如何进行合理的公路线形几何设计和路线勘测是本课程研究的重

点。有关道路结构的内容将在路基路面、桥梁工程、隧道工程、桥涵

水文等专业课中学习。

复习思考题

1.交通运输方式有哪些？道路运输的特点是什么？

2.高速公路与一般公路相比有哪些特点？它在公路运输中的地位

和作用是什么？

3.什么是道路？它包括哪些主要种类？

4.公路和城市道路的等级是怎样划分的？各级公路与城市道路的

主要技术指标有哪些？

5.公路勘测设计为什么要分阶段进行设计？针对不同情况如何选

用设计阶段？

6.设计文件由哪几部分内容组成？

7.解释如下名词：路线，设计车速，经济时速，平均技术车速，

设计交通量，通行能力，城市道路红线。

8.公路等级选用时应考虑哪些主要因素？

第3讲

讲授章节第2章汽车行驶理论

2.1概述

2.2牵引力及牵引力平衡

授课目的1.了解研究汽车行驶理论的意义、汽车的行驶性能；

2.掌握牵引力的产生及传递、汽车的行驶阻力、汽车行驶的条件。

授课方式多媒体

重点汽车行驶的行驶阻力、汽车行驶的条件

参考文献

教学内容要点批注

2.1概述

1.研究汽车行驶理论的意义

（1）汽车行驶理论是公路线形设计的理论基础，是制定公路线形几

何标准（如平曲线半径、纵坡坡度等）的理论依据。

（2）掌握应用汽车行驶理论对于指导公路线形设计、研究和制定公

路技术标准有着重要意义。

2.汽车的行驶性能

（1）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。

（2）制动性：指汽车强制停车和降低车速的能力。汽车制动性能的好坏，

直接关系到行车安全，制动性能好，汽车才能以较高的车速行驶。

（3）通过性（又称越野性）：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，汽车使用的范围就越广。

（4）行驶稳定性：指汽车遵循驾驶者指定方向行驶的能力。汽车行驶稳

定性直接关系到行车的安全。

（5）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。汽车行驶平顺性，对汽车平均技术车速、乘车舒适性、运货完整

性等有很大影响。

（6）操纵稳定性：指汽车是否按驾驶员的意图控制汽车的性能。它包括

汽车的转向特性、高速稳定性和操纵轻便性。

2.2汽车的牵引力与牵引力平衡

1.牵引力的产生及传递

汽车的行驶需要克服各种行驶阻力，必须具备足够的动力一一牵引

力。汽车行驶时牵引力来自内燃发动机。燃料在发动机内燃烧，将热能

转变为机械能。因此牵引力取决于发动机性能。

(1)表征汽车发动机特性的基本指标

①有效功率

有效功率指汽车在单位时间内所具有的做功的能力，单位为千瓦

(KW)„不同的汽车，发动机性能不同，所发出的有效功率也不同。如在

发动机转速为3000时，不同汽车发动机所发出的最大功率分别为：解放

CA—141,Nmax=99KW/3000r(135马力)；黄河JN—150,

Nmax=117.6kw/1800r；红旗小轿车CA-772,Nmax=161.8KW/4000r»

②转速

转速是指发动机曲轴单位时间内的旋转次数,用每分钟转数(r/min)

为单位。转速的大小影响汽车行驶的快慢。

③扭矩

扭矩是指汽车发动机产生于曲轴上的转动力矩，用牛顿米(N.m)

为单位。汽车发动机扭矩的大小，决定了汽车产生牵引力的大小。

④转动角速度

指单位时间内发动机曲轴转动的角度，单位是弧度/秒(rad/s)。

(2)发动机有效功率Ne和扭矩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

生有效功率N,，驱使曲轴以每分钟4的转速旋转，产生扭矩再

经过一系列的变速、传动，在驱动轮上产生扭矩推动汽车前进。其

基本公式为：

Ne=M,,G7/1000(kW)

0)=27mJ60(rad/s)

即Ne=2nMene/(1000x60)=Mene/9549

或M=9549x_L

ee

(3)驱动轮扭矩及牵引力6

汽车的动力传递为：动力扭矩(发动机)一离合器一变速箱(万向

节头轴)一主传动器及车轴一驱动轮，即发动机曲轴扭矩通过离合

器、变速箱，随所用排挡的变速比"和机械效率以，传至万向节头轴上

的扭矩为此时，Mn=M(,ikT]k,万向节头轴上的扭矩再传至

主传动器，并随主传动器的减速比%及机械效率；7。经车轴传到驱动轮上

的扭矩为Mq。这样，M卜=Mjo"o=Wo%,取〃时=勿〃o,

有Mk。由动力学的基本原理，可得到牵引力Q：

P=k_

又V=27rr6Q_=0377(km/h)

&而100()ikiQ

所以有牵引力

P=03772Mr)=3600"〃”(N)

'yeMy

由公式可看出，汽车的牵引力与速度成反比，亦即高的速度与大的

牵引力是不可兼得的。如果要求汽车具有较大的牵引力，则必须采用较

大的变速比。、M，但随着变速比乙、%的增大，车速v会下降。因此,

汽车设有几个排挡，各档具有固定的转速比或最大速度值。采用低速档,

能获得较大的牵引力和较低的车速，采用高速档，能获得较高的车速和

较小的牵引力。图2.6为汽车的牵引特性图。

2.汽车的行驶阻力

汽车运动时需要不断克服运动中所遇到的各种阻力。这些阻力或来

自汽车赖以行驶的路面，或来自汽车周围的介质一一空气，通常前者称

之为滚动阻力(Pf),而后者称为空气阻力(Pw)o此外，汽车上坡行驶

时，所需克服的汽车重力在平行于路面方向的分力称为坡度阻力_<Pi):

汽车加速行驶时，所需克服惯性的阻力，称为惯性阻力（Pj）»

（1）滚动阻力（〃）

滚动阻力（PJ是车轮在路面上滚动时，因路面与轮胎变形而引起

产生的阻力。它与路面种类、状态、车速、轮胎结构及充气压力有关。

滚动阻力Pf与轮胎负荷G成正比，即P,=fG。

全部车轮上的滚动阻力即为：

Pf=fGa

其中G—J车轮负荷（N）G“一J汽车总重量（N）

f7滚动阻力系数。与路面状况、行驶速度、轮胎的性质等多种

因素有关。

（2）空气阻力

汽车在空气中运动，空气本身也有运动，两者综合形成的相对运动，

造成对汽车行驶的阻力。汽车在行驶中迎风面受空气阻碍所引起的阻力

与汽车迎风面的压力、形状、面积大小，汽车后面因空气稀薄产生的吸

力及汽车表面与空气的摩阻等有关。为了简化计算，采用集中作用的空

气阻力心,来等效各个影响因素的阻力作用，同时称空气阻力的作用

点为汽车的风帆中心。

由空气动力学的研究和实验得知，汽车在空气介质中运动时的阻力

可用下式确定

KFV2

凡=一^（N）

13

（3）坡度阻力

在具有纵向坡度的公路上，当汽车上坡时，重力在平行路面方向的

分力与汽车行进的方向相反，阻碍汽车行驶，此称为坡度阻力或上坡阻

力；下坡时，其重力在平行路面方向的分力与汽车行进的方向相同，形

成了坡度助力。坡度阻力与车重力和公路的坡度角有关。

公路纵向斜坡的陡缓程度通常用坡度来表示，坡度是纵坡的垂直高

度与其水平长度之比的百分率。若以，代表坡道的坡度（％）,a代表坡

道的倾角（度），则i=/z/s=rga。如图2-7,汽车在坡上行驶时，

坡度阻力为

Pi=+Gasin<z（上坡为正，下坡为负）

因道路纵坡坡度不会大于10°,可用tana代替sina,而

tana«sina«z,即有：

Pj=土G“tana-±G/

（4）惯性阻力

汽车变速行驶时，需要克服变速运动所产生的惯性阻力和惯性力矩，

这就是惯性阻力舄。惯性阻力由两部分组成：①汽车加速或减速前进产

生的惯性力9上叱；②汽车上机械转动部分（飞轮、离合器、车轮等）

g出

因加速或减速旋转产生的回转惯性力矩。亦即

。=心，=（1+5+药产dv

j7,12k____

g力g出

式中：汽车回转质量换算系数，与车速、变速比有关。

Si—J汽车车轮惯性影响系数；

方2—1发动机飞轮惯性影响系数。

上述四种阻力，空气阻力和滚动阻力永远为正，汽车行驶的任何情

况下都存在；坡度阻力汽车上坡为正，平坡为零，下坡为负；而惯性阻

力则是加速为正，减速为负，等速为零。

3.牵引平衡和汽车行驶的必要条件

（1）牵引平衡为使汽车运动，汽车的牵引力必须与运动时所遇到的

各项阻力之和

平衡，即

P产月七P卢Pw±Pj

（2）汽车行驶的两个条件第一个条件是：汽车的牵引力必须大于等

于汽车的行驶阻力，是汽

车行驶的充分条件，也称为驱动条件。第二个条件是：牵引力必须小于

或等于轮胎与路面间的最大摩擦力

（即附着力），是汽车行驶的必要条件，也称为附着条件。附着程度的好

坏主要取决于轮胎与地面在接触处变形后相互摩擦的

情况。附着系数9主要与下述因素有关：

①路面的粗糙程度和潮湿泥泞程度

②轮胎花纹和轮胎气压

③车速

④荷载

车速越高，路表面越光滑而潮湿，则附着系数夕越小。在计算时可以采

用教材表2.5所示的附着系数在各种类型路面上的平均值。

4.动力性能分析

将牵引平衡方程中的匕移至等号的前面，则得到

P—P=G(/±z)±G巨史

1Waa

gdt

两侧同时除以汽车总重G,,,就得到汽车单位重量的无量纲牵引平衡

方程，消去了汽车构造系数的影响。即

_P,-Pw=/±/±——

GaSdt

式中左边代表汽车单位重量的有效牵引力；右边为汽车的动力性能，

这个数值称为动力因素，用D表示，表征汽车克服道路阻力和惯性阻力

的能力，随车速而变化。

当汽车做等速行驶，dv/dt^O,则

D-f±i-y/

式中收称为道路阻力系数。

第4讲

讲授章节2.3汽车在道路上行驶的稳定性

授课目的掌握汽车行驶的稳定性分析

授课方式多媒体

重点纵向稳定性和横向稳定性分析

参考文献

教学内容要点批注

2.3汽车在道路上行驶的稳定性

汽车行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，受外部因素作用下，尚能

保持或很快恢复原行驶状态和方向，不至于失去控制而发生侧滑、倾覆

等现象的能力。

影响汽车行驶稳定性主要有以下三方面的因素：

①汽车本身的结构参数。

②驾驶员的因素。

③作用于汽车的外部因素。

汽车的纵向稳

定性分析是公

汽车在行驶过程中，随着运动状态的改变，作用在前后车轮上的法路最大纵坡、

向反作用力亦有相应的变化。若汽车在某一运动状态下，前轮的法向反合成坡度等指

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。当后轮的标制定的理论

法向反作用力为零时，根据附着条件，其牵引力将不复存在，汽车丧失依据。

行驶能力。此两种情况均为汽车的纵向失稳，导致汽车纵向倾覆或倒溜。

(1)汽车在直坡道上的受力分析

图2.8所示为后轴驱动的双轴汽车在直坡道上低等速行驶，忽略滚

动阻力、空气阻力影响时的受力情况。

对汽车后轮着地点B取矩，则可求得前轮垂直反力：

Z、L=GcosoL,-Gasin6/?q,

G„cosaL7-G„sinaho

z、=Z

对前轮着地点A取矩，则可得后论垂直反力：

Z,L=G„cos«L,-G“sinah„

G〃coscrLj-Gnsinah,

---------E---------

(2)纵向倾覆

当汽车前轮离地即法向作用力为零时，将导致汽车绕后轮纵向倾覆,

此时，ZI=0。

即得纵向倾覆稳定条件：

Gacos«0£2-Gasinanh^=0

L

tana=2

o,_

式中。0—J汽车产生纵向倾覆时，道路纵向极限坡度角。由上式

可知，当公路的坡度角a2ao时，汽车将失去控制，可能

绕后轴产生纵向倾覆。纵向倾覆稳定性仅与汽车结构参数L2和4有关，

4越大，则越大，纵向倾覆稳定性好；汽车重心位置越高，则为越

小，纵向稳定性越差。一般L，的数值在汽车设计中考虑，其比值

LJhA1,因此，一般来说就向倾覆稳定条件容易满足。

46

(3)纵向倒溜

从驱动轮的附着条件可知，当汽车上坡时产生倒溜极限状态时，下

滑力与最大附着力平衡，略去次要因数，则下滑力=6〃5皿。"，附着

加Z卸将(2-22)带入得

GsinaG“cosaJ|+G“sin%A

二0

"°L

tana-+&tana”

=9

。