《道路工程》

RoadEngineering中南大學(xué)土木工程學(xué)院道路工程系道路工程中南大學(xué)土木工程學(xué)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道路車輛類型3道路設(shè)計的基本依據(jù)本章主要內(nèi)容道路交通基本特性人的特性及其影響人是交通系統(tǒng)中的最活躍的因素；人是交通需求之源；人是影響交通安全之關(guān)鍵；人是改善交通系統(tǒng)之主；道路交通系統(tǒng)應(yīng)以人為本車輛類型車輛的屬性車輛的性能和運行特性車輛污染

噪音污染廢氣污染腐蝕性液體污染道路車輛的特性機動車非機動車尺寸質(zhì)量性能道路等級道路功能與需求地形條件道路工程及其設(shè)施的規(guī)劃與設(shè)計要考慮并滿足這些設(shè)施的使用對象—載運工具運行特性的要求。行駛在道路上的車輛種類很多，有機動車和非機動車。摩托車、小汽車、公共汽車、載重汽車、拖掛車和大型集裝箱車等。電動車、自行車、三輪車、板車、獸力車等。車輛的類型行駛在道路上的不同車輛對道路規(guī)劃、設(shè)計以及附屬設(shè)施都提出了不同的要求。車輛的類型：客車和貨車客車貨車包括卡車（輕型、中型、重型）、組合式貨車（各種拖掛式貨車）

包括轎車、面包車、公共汽車（小型、中型、鉸接式）車輛的類型車輛的屬性在確定交通工程的某些任務(wù)中起著重要作用。屬性參數(shù)包括：尺寸參數(shù)、質(zhì)量（重量）參數(shù)和性能參數(shù)。車輛的尺寸由車輛的總長度、寬度和高度組成，它會影響到道路的線形（轉(zhuǎn)彎半徑）、車道的寬度、交通結(jié)構(gòu)物的凈空、停車場等交通設(shè)施的設(shè)計。道路設(shè)計的各種因素，如路幅組成、縱坡、視線、彎道加寬、交叉口設(shè)計等都與車輛的外部尺寸密切相關(guān)。影響道路幾何設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的其他尺寸參數(shù)還有：前懸距離、后懸距離、軸距、雙軸中心距、三軸中心距、輪中心距等。車輛的屬性和性能車輛的重量影響到對道路和橋梁的結(jié)構(gòu)承受荷載能力的要求。車輛的重量特性主要由車的總重、軸重、軸型和輪型來表征。車輛的總重或軸重越大，對道路和橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的要求就越高，同時，在使用過程中對道路和橋梁的損壞程度也越嚴(yán)重，因而，所道路工程的造價、運營和管理費用就越高。為了兼顧道路建設(shè)和運營部門級道路使用者各方的利益，對道路上行駛車輛的總重和軸重的最高值都進行了定量限制。車輛的屬性和性能公路設(shè)計車輛外輪廓尺寸公路設(shè)設(shè)計車車輛注：①①前懸：指車車體前前面至至前輪輪車軸軸中心心的距距離；；②②軸距：指前前輪車車軸中中心至至后輪輪車軸軸中心心的距距離；；③③后懸：指后后車軸軸中心心至車車體后后面的的距離離。鞍式列列車適適用于于大型型集裝裝箱運運輸，，其作作為有有大型型集裝裝箱車車通行行的高等級級道路路的設(shè)設(shè)計依依據(jù)。公路設(shè)設(shè)計車車輛城市道道路非機動動車包括：：電動車車、自自行車車、三三輪車車、板板車和和獸力力車。。其外外部部參參考考尺尺寸寸見見下下表表：：城市市道道路路設(shè)設(shè)計計車車輛輛我國國汽汽車車行行業(yè)業(yè)強強制制性性標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)GB1589——89對汽汽車車的的外外廓廓尺尺寸寸限限界界作作了了如如下下規(guī)規(guī)定定：：汽車車外外廓廓尺尺寸寸限限界界即即對對汽汽車車的的總總高高、、總總寬寬、、總總長長的的限限制制規(guī)規(guī)定定，，這這項項規(guī)規(guī)定定適適用用于于公公路路和和城城市市道道路路運運輸輸用用的的汽汽車車及及汽汽車車列列車車。。汽汽車車最最大大外外廓廓尺尺寸寸應(yīng)應(yīng)不不超超過過如如下下限限制制規(guī)規(guī)定定：：總高高4.0m；總總寬寬（（不不包包括括后后視視鏡鏡））2.5m；總總長長：：載重重汽汽車車（（包包括括越越野野載載重重汽汽車車））12.0m；客客車車12.0m；鉸接接式式客客車車18.0m；牽牽引引車車拖拖半半掛掛車車16.5m；汽汽車車全全掛掛汽汽車車列列車車20.0m。汽車車的的尺尺寸寸道路路交交通通流流特特性性及及通通行行能能力力道路路設(shè)設(shè)計計的的基基本本依依據(jù)據(jù)設(shè)計計車車輛輛計算算行行車車速速度度交通通量量通行行能能力力與與服服務(wù)務(wù)水水平平小客客車車載重重汽汽車車鞍式式列列車車設(shè)計計速速度度行車車速速度度交通通流流分分析析設(shè)計計交交通通量量交通通流流的的三三個個基基本本要要素素：：速度度、、交交通通量量、、交交通通密密度度1、設(shè)設(shè)計計車車輛輛規(guī)范范對對各各種種車車輛輛進進行行分分類類，，將將其其尺尺寸寸標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化化，稱稱為為設(shè)計計車車輛輛。路上上行行駛駛的的車車輛輛類類型型繁繁多多，，各各具具不不同同的的尺尺寸寸，，對對道道路路的的幾幾何何和和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)尺尺寸寸提提出出了了不不同同的的要要求求。。所以以在在道道路路設(shè)設(shè)計計時時，，通通常常選選擇擇一一些些車車輛輛作作為為設(shè)設(shè)計計車車輛輛，，這這些些車車輛輛的的尺尺寸寸和和行行駛駛特特性性要要求求將將對對道道路路設(shè)設(shè)計計起起控控制制作作用用。設(shè)計計車車輛輛在公公路路設(shè)設(shè)計計過過程程中中，，““設(shè)計車輛輛”是一種設(shè)設(shè)計所采采用的有有代表性性的車型型，其外外廓尺寸寸、載重重量和運運行性能能是用于于確定公公路幾何何設(shè)計、、交叉幾幾何設(shè)計計和路基基寬度的的主要依依據(jù)。因此將設(shè)計車輛輛作為道道路設(shè)計計的依據(jù)據(jù)之一。設(shè)計車輛輛的選擇擇依據(jù)是是道路的的功能等等級和使使用該道道路的車車輛組成成。轎車車和卡車車一般是是道路設(shè)設(shè)計需要要考慮的的最小車車輛。大大多數(shù)公公路設(shè)計計應(yīng)考慮慮選擇一一種半掛掛式組合合貨車作作為設(shè)計計車輛，，特別是是在彎道道處設(shè)計計路緣石石或分隔隔帶時。。設(shè)計車輛輛小客車載載重汽車車鞍鞍式列車車我國《公路工程程技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》和《城市道路路設(shè)計規(guī)規(guī)范》選用的設(shè)設(shè)計車輛輛有三種種類型：：小客車、載重汽車車和鞍式列車車。并分別別規(guī)定了了它們的的外廓尺尺寸，作作為設(shè)計計式的控控制指標(biāo)標(biāo)。設(shè)計車輛輛鞍式列車公路設(shè)計車輛（單位：m）小客車載重汽車設(shè)計車輛輛2、設(shè)計車車速（計計算行車車速度））道路設(shè)計計標(biāo)準(zhǔn)的的高低取取決于設(shè)設(shè)計車速速的高低低，即計計算行車車速度的的高低。。設(shè)計車車速（計計算行車車速度））是道路路幾何設(shè)設(shè)計的一一項主要要控制指指標(biāo)。2、設(shè)計車車速（計計算行車車速度））定義：具有中等等駕駛水水平的駕駕駛員，，在天氣氣良好、、低交通通密度時時，安全全行駛所所能維持持的最大大速度。。設(shè)計車速速是決定定公路幾幾何形狀狀的基本本依據(jù)，，曲線半半徑、超超高、視視距等技技術(shù)指標(biāo)標(biāo)都起著著決定的的作用，，同時也也影響著著車道的的尺寸和和數(shù)目以以及路肩肩寬度等等指標(biāo)的的確定。。所選用的的設(shè)計速速度（計計算行車車速度））越高，，道路幾幾何設(shè)計計的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)也越高高，道路路的修建建費用也也相應(yīng)提提高，特別是在在地形復(fù)復(fù)雜的地地段。然然而，依依據(jù)過低低的設(shè)計計速度修修建的道道路，如如果需要要日后再再進行改改善提高高，往往往會耗資資巨大，，甚至因因不可能能實施而而被迫放放棄。按設(shè)計速速度所建建立的幾幾何設(shè)計計標(biāo)準(zhǔn)是是低限要要求。條件許可可時，應(yīng)應(yīng)采用盡盡可能高高的線形形標(biāo)準(zhǔn)。。由于地地形或使使用要求求變化，，整條道道路的不不同路段段可能需需要選擇擇不同的的設(shè)計速速度，但但路段的的長度不不宜過長長，同時時，不同同設(shè)計速速度的路路段之間間應(yīng)有設(shè)設(shè)計速度度逐漸變變化的過過渡段。。2、設(shè)計車車速（計計算行車車速度））從工程的難難易程度度、工程量大大小及技術(shù)經(jīng)濟濟的合理性性考慮，，我國各各級公路路按不同同的使用用要求分分為不同同的設(shè)計計速度，，二至四四級公路路分為兩兩種，高高速公路路與一級級公路由由于設(shè)計計的速度度高、線線形指標(biāo)標(biāo)高、工工程造價價大，設(shè)設(shè)計速度度對其影影響的程程度相對對較大，，將高速速公路與與一級公公路的設(shè)設(shè)計速度度分為三三種，供供設(shè)計時時增加靈靈活度、、更好地地配合地地形和景景觀、合合理優(yōu)化化設(shè)計用用。2、設(shè)計車車速（計計算行車車速度））項目類別級別設(shè)計車速(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各級城市市道路設(shè)設(shè)計車速速行車車速速與設(shè)計計車速的的關(guān)系行車速度度是指在道道路上的的實際行駛駛速度，它受氣氣候、地地形、交交通密度度和道路路本身條條件的影影響，同同時與駕駕駛員的的技術(shù)也也有很大大關(guān)系。。行車速度度與計算算行車速速度的區(qū)區(qū)別在于于前者是是車輛的的實際運運行速度度，后者者為用來來確定道道路設(shè)計計參數(shù)的的一個規(guī)規(guī)定車速速。當(dāng)行車條條件比較較好時，，行車速速度能夠夠達到或或超過設(shè)設(shè)計速度度；相反反，如果果公路上上行車條條件較差差則行車車速度大大多低于于設(shè)計速速度。影響行車車速度的的主要因因素：1）駕駛員員因素；；2）車輛因因素；3）道路因因素；4）交通因因素；5）環(huán)境因因素。設(shè)計速度度較高時時，平均均實際行行車速度度約為設(shè)設(shè)計速度度的60%～70%；設(shè)計速速度較低低時，實實際行車車速度約約為設(shè)計計速度的的80%～90%，甚至超超過設(shè)計計速度。。超過設(shè)設(shè)計速度度的情況況是危險險的，所所以在地地形良好好，線形形順適，，視野開開闊容易易產(chǎn)生超超速行駛駛（超過過設(shè)計速速度）的的路段，，要特別別注意曲曲線半徑徑、超高高、縱坡坡等方面面的合理理配置。。3、交通量量交通量：：是指單位位時間內(nèi)內(nèi)通過道道路某斷斷面的交交通流量量（即單位時時間通過過道路某某斷面的的車輛數(shù)數(shù)目）。交通密度度：是在一一定時間間內(nèi)（一一般以平平均晝夜夜計算）），在一一定長度度路段上上的車輛輛數(shù)量，，他反映映了道路路上車輛輛的密集集程度。。以“K（輛/km）”記。它是表表征交通流特特性的主要參參數(shù)之一，用用以度量交通通流的擁擠程程度。交通量（Q）、交通密度度（K）和平均速度度（V）之間的關(guān)系系：3、交通量小時交通量(HV)：單位小時內(nèi)內(nèi)通過的車輛輛數(shù)（輛/h）；年平均日交通通量(AADT)：指一年365天內(nèi)觀測交通通量結(jié)果的平平均值。N＝一年內(nèi)交通通量總和/365平均日交通量量(ADT)：在少于一年年的時段內(nèi)的的每日交通量量的平均數(shù)（（輛/d），即該時段段內(nèi)通過的車車輛總數(shù)除以以時段天數(shù)。。所謂的道路交交通量，通常常是指通過道道路某斷面的的雙向交通量。兩個方向的的交通量在某某些時候是不不平衡的，所所以道路設(shè)計計時，應(yīng)考慮慮交通量的方方向分布，按按主要方向的交交通量確定道路所需需提供的通行行能力。3、交通量設(shè)計交通量設(shè)計交通量為為預(yù)期到設(shè)計計年限末，用用以作為道路路設(shè)計依據(jù)而而確定的交通通量。道路設(shè)計交通通量用于確定車道數(shù)、交叉口選型及及設(shè)計，交通信號及其他交通設(shè)施的設(shè)計等。路面的設(shè)計交交通量，則以以年平均日交通通量換算為使用年年限內(nèi)一條車車道上標(biāo)準(zhǔn)車車軸載的累計計有效作用次次數(shù)為準(zhǔn)。設(shè)計小時交通通量是確定公路等級、評價公路運行狀態(tài)態(tài)和服務(wù)水平的重要參數(shù)。。道路規(guī)劃設(shè)計計時，通常依依據(jù)運輸需求求估計年平均均日交通量。。但是按照平平均日交通量量確定道路實實施所需的容容量，由于交交通量的月變變化和日變化化，年內(nèi)有很多時時間出現(xiàn)交通通量超出平均均日交通量的的情況，所以以設(shè)計時會出出現(xiàn)很多時間間因容量不足足而產(chǎn)生的交交通擁堵。因此，設(shè)計計時應(yīng)該按照照小時交通量量，特別是年年內(nèi)的高峰小小時交通量來來確定設(shè)計的的容量。什么是設(shè)計小小時交通量(DHV)？設(shè)計交通量設(shè)計小時交通通量

為擬擬訂道路（主主要是城市道道路和交通量量大的公路））、交通設(shè)施施的設(shè)計指標(biāo)標(biāo)而定的交通通量，一般采采用設(shè)計年限限最后一年的的預(yù)期第30位小時交通量量。設(shè)計小時交通通量越小，公公路的建設(shè)規(guī)規(guī)模就越小，，建設(shè)費用也也就越低。但但是，不恰當(dāng)?shù)亟到档驮O(shè)計小小時交通量量會使公路路的交通條條件惡化、、交通阻塞塞和交通事事故增多，，公路的綜綜合經(jīng)濟效效益降低。設(shè)計交通量量設(shè)計小時交交通量DHV設(shè)計交通量量設(shè)計小時交交通量DHV設(shè)計交通量量第二章道道路交通特特性與特征征4）交通密度度3、交通量第二章道道路交通特特性與特征征車頭間距與與車間時距距3、交通量4、通行能力力和服務(wù)水水平道路通行能能力是在一定的的道路和交交通條件下下，道路上上某一路段段適應(yīng)車流流的能力，，以單位時間內(nèi)內(nèi)通過的最最大車輛數(shù)數(shù)表示。單位時間間通常以小小時計（輛輛/小時）?；就ㄐ心苣芰κ侵冈诶硐霔l件下，單位時時間內(nèi)一個個車道或一一條車道某某一路段可可以通過的的小客車最最大數(shù)，是計算各種種通行能力力的基礎(chǔ)。通常按照照四級服務(wù)務(wù)水平時所所能通過的的最大小時時交通量，，即理論上上所能通行行的最大小小時交通量量確定?？赡芡ㄐ心苣芰κ怯捎谕ǔ３，F(xiàn)實的道道路和交通通條件與理理想條件有有較大差距距，考慮了了影響通行行能力的諸諸多因素（（如車道寬寬度、側(cè)向向凈寬和大大型車混入入后）對基基本通行能能力進行修正后的通行能力力。1.通行能力4、通行能力力和服務(wù)水水平設(shè)計通行能能力是指公路交交通的運行行狀態(tài)保持在某一一設(shè)計的服服務(wù)水平時時，單位時間間內(nèi)公路上上某一路段段可以通過過的最大車車輛數(shù)。因此，設(shè)計計通行能力力與選取的的服務(wù)水平平級別有關(guān)關(guān)；設(shè)計通行能能力是實際際道路可能能接受的通通過能力，，考慮了人人為主觀對對道路的要要求，按照照道路運行行質(zhì)量要求求及經(jīng)濟、安全全、出入口口交通條件件等因素而確確定作為設(shè)設(shè)計依據(jù)的的。1.通行能力4、通行能力力和服務(wù)水水平類別條件服務(wù)水平基本通行能力在理想的道路、交通管制條件下不論服務(wù)水平如何可能通行能力在實際或預(yù)測的道路、交通管制條件下不論服務(wù)水平如何設(shè)計行能力在預(yù)測的道路、交通管制條件下在所選用的設(shè)計服務(wù)水平下1.通行能力4、通行能力力和服務(wù)水水平基本通行能能力可能通行能能力設(shè)計通行能能力三者間的關(guān)關(guān)系各種修正系系數(shù)指定服務(wù)水水平下的V/C比1.通行能力4、通行能力力和服務(wù)水水平通行能力＞交通需求無無交通擁擁擠通行能力＜交通需求交交通擁擠擠發(fā)生都市中早晚交通通擁擠交通需求究究竟在多大大程度上超超過了通行行能力？10％？、20％？30％………倍以上？交通需求超超過通行能能力的5～10％的程度交通擁擠發(fā)發(fā)生嚴(yán)重交通擁擁堵為什么會發(fā)發(fā)生交通阻阻塞？1.通行行能能力力4、通通行行能能力力和和服服務(wù)務(wù)水水平平為什什么么要要分分析析通通行行能能力力？？交通通需需求求≠≠交交通通供供給給－交通通擁擁堵堵問問題題－交通通事事故故問問題題－環(huán)境境污污染染問問題題－能源源消消耗耗問問題題1.通行行能能力力4、通通行行能能力力和和服服務(wù)務(wù)水水平平為什什么么要要重重視視通通行行能能力力？？1.通行行能能力力4、通通行行能能力力和和服服務(wù)務(wù)水水平平1輛拖拖拉拉機機＝＝？？輛輛3噸貨貨車車1輛摩摩托托車車＝＝？？輛輛轎轎車車？車輛輛換換算算系系數(shù)數(shù)和和換換算算交交通通量量4、通通行行能能力力和和服服務(wù)務(wù)水水平平車輛輛數(shù)數(shù)量量的的表表現(xiàn)現(xiàn)交通通量量1××換換算算系系數(shù)數(shù)1＋交交通通量量2××換換算算系系數(shù)數(shù)2＋＋…………→→換換算算成成小小汽汽車車數(shù)數(shù)（pcu：passengercarunit，標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)車車當(dāng)當(dāng)量量數(shù)數(shù)：：是是將將實實際際的的各各種種機機動動車車和和非非機機動動車車交交通通量量按按一一定定的的折折算算系系數(shù)數(shù)換換算算成成某某種種標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)車車型型的的當(dāng)當(dāng)量量交交通通量量）【例例】】標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)輛輛數(shù)數(shù)2,000pcu/h←實實際際輛輛數(shù)數(shù)1,800輛/h車輛換算算系數(shù)和和換算交交通量4、通行能能力和服服務(wù)水平平 設(shè)計速度120km/h100km/h80km/h基本通行能力220022002000設(shè)計通行能力160014001150注：H=Hour小時；LN=Lane車道；PCU=PassengerCarUnit標(biāo)準(zhǔn)車當(dāng)當(dāng)量數(shù)高速公路路基本通通行能力力與設(shè)計計通行能能力（（pcu/h/ln）設(shè)計速度100km/h80km/h60km/h作為干線公路的一級公為集散公路的一級公路850～1000700～900550～700一級公路路基本通通行能力力與設(shè)計計通行能能力（（pcu/h/ln）各級公路路適應(yīng)的的通行能能力雙車道二二、三和和四級公公路基本本通行能能力與設(shè)設(shè)計通行行能力（（pcu/h/ln）公路等級設(shè)計速度（km/h）基本通行能力(pcu/h)不準(zhǔn)超車區(qū)（%）V/C比折減后的設(shè)計通行能力(pcu/h)二級公路608014002500(79m)<30%、30%70%0.640.487001600三級公路304012001300(6.57m)<30%、30%70%0.540.35400700四級公路20小于1200(<6m)>70%<0.35小于

400注：V/C——最大服務(wù)務(wù)交通量量與基本本通行能能力之比比；V/C越大，即即說明交交通量越越接近基基本通行行能力，，即道路路的服務(wù)務(wù)水平就就越低。。各級公路路適應(yīng)的的通行能能力道路的服務(wù)水平平是指用戶戶在使用用道路時時所感到到的交通通流的運運行狀況況，它反反映了道道路的使使用質(zhì)量量。按照運行行狀況隨隨交通密密度和交交通量的的變化情情況，美美國將道道路的服