[交通运输]选线设计公路1.ppt

铁路及公路选线,道路设计基础,土木工程学院道路与铁道工程系 易思蓉,四川成都二环路北一段111号电话:028-87600623,87602879邮编:610031Email:,第一章 道路交通基础,本章要点：1）了解道路的分级与技术标准;2）熟悉道路选线设计的依据，包括设计车辆、设计车速、交通量和通行能力的概念。,一、公路的分级与技术标准,公路的分类 在公路网中起骨架作用的公路称为干线公路。干线公路分为：国家干线公路在国家公路网中具有全国性的政治、经济、国防意义，并经确定为国家干线的公路。简称国道。省干线公路在省公路网中，具有全省性的政治、经济、国防意义并经确定为省级干线的公路。简称省道。县公路具有全县性的政治、经济意义，并经确定为县级的公路。乡公路主要为乡村生产、牛活服务并经确定为乡级的公路。支线公路指在公路网中起连接作用的公路。,一、公路的分级与技术标准,公路的分级 我国的公路按交通量及其使用任务、性质分为两类五个等级。两类即汽车专用公路和一般公路。汽车专用公路：汽车专用公路分为高速公路、一级公路和二级公路三个级别。高速公路:一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成小客车的年平均昼夜交通量为25,000辆以上，为具有特别重要的政治、经济意义，专供汽车分道高速行驶并全部控制出入的公路。一级公路：一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成小客车的年平均昼夜交通量为10000辆25,000辆，为连接重要政治、经济中心，通往重点工矿区、港口、机场，专供汽车分道行驶并部分控制出入的公路。二级公路：一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成小客车的年平均昼夜交通量为2000辆7000辆，为连接政治、经济中心或大工矿区、港口、机场等地的专供汽车行驶的公路。,一、公路的分级与技术标准,公路的分级一般公路:一般公路分为二级公路、三级公路和四级公路三个级别。二级公路:一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的年平局昼夜交通量为20005000辆，为连接政治、经济中心或大工矿区、港口、机场等地的公路。三级公路:一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的年平局昼夜交通量为2000辆以下，为沟通县以上城市的公路。四级公路：一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的年平局昼夜交通量为200辆以下，为沟通县、乡（镇）、村等的公路。,一、公路的分级与技术标准,公路的技术标准公路技术标准是由各项技术指标来体现的；公路技术标准取决于下列因素：路线在公路网中的任务、性质远景交通量及交通组成地形和其他自然条件设计速度（或称计算速度）。表1-1P5,一、公路的分级与技术标准,各类各级道路的主要技术指标,一、公路的分级与技术标准,各级公路的主要技术指标,一、公路的分级与技术标准,公路等级的选用公路等级应根据公路网的规划和远景交通量，从全局出发，结合公路的使用任务和性质综合确定。各级公路所能适应的年平均昼夜交通量，是指远景设计年限的交通量。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、四级公路为10年；四级公路也可根据实际情况适当缩短。一条公路可根据交通量等情况分段采用不同的等级。一条公路通过不同地形分区时，在相互衔接处前后一定长度范围内，应结合地形的变化，主要技术标准随之逐渐过度，避免出现突变。在同一地形分区范围内分段采用不同公路等级时，相邻设计路段的计算行车速度之差不宜超过20km/h。按不同计算行车速度设计的各设计路段长度不宜过短。高速公路、一般公路一般不小于20km，特殊情况下可减短至10km；其它等级公路及城市出入口一级公路一般不小于10km，特殊情况可减短至5km。,二、道路选线设计的依据,道路选线设计的主要依据指：设计车辆设计车速交通量和通行能力,（一）设计车辆,作为道路设计依据的汽车可分为四类，即：小客车、载重汽车、半挂车和铰接车。其相应的外廓尺寸如下图半挂车适用于大型集装箱运输，可作为高速公路、一级公路和有大型集装箱运营的公路设计的依据；其他公路必须保证小型汽车及载重汽车的安全和顺利舒适的通行.,（一）设计车辆,汽车的最小转弯半径普通汽车（载重汽车和半挂车）为12m小汽车为6m影响路缘石或路岛的转弯车道设计，一般应以半挂车的转弯半径作为控制。汽车的输出功率与其重量之比小汽车为3.75kW/kN;载重汽车为0.75kW/kN半挂车为0.525kW/kN;在一般公路上确定纵坡度和坡段长度时，应以输出功率与重量之比为0.75kW/kN的汽车作为主要控制；但受半挂车影响大的特殊公路或路段，在计算纵坡长度和设置爬坡道时，则应适当考虑半挂车。,（二）设计车速（计算行车速度）,设计车速：是指在气候正常，交通密度小，汽车运行只受道路本身条件（几何要素、路面、附属设施等）的影响时，一般驾驶员能保持安全而舒适地行驶的最大行驶速度。计算行车速度的取值要根据道路类别、级别、地形特征等具体情况抉择，并在道路设计规范或技术标准一类文件中有所规定。各级道路的计算行车速度的确定与汽车的最高车速、经济车速和平均技术速度有关。各级公路的设计车速按地形进行分类（表1-1）,（二）设计车速（计算行车速度）,最高车速是指不受其他车辆影响的条件下按汽车机械性能和动力性能可能达到的最高速度。经济车速是汽车在一般道路上行驶时消耗燃料最节省（耗油、磨耗最小）的速度。平均技术速度是指汽车在道路上行驶时的实际平均速度，通常指各路段不同条件下的限制车速。道路上的平均行驶车速还随交通量的大小而变化，交通量大时平均车速低，交通量小时平均车速高。美国公路几何设计提出：在中等交通量情况下，平均行驶车速为计算行车速度的7086；在较小交通量情况下，平均行驶车速为计算行车速度的8090。,（三）公路交通量,公路交通量：是单位时间内通过道路某断面的交通流量（即单位时间通过道路某断面的车辆数目）。其具体数字由交通调查和交通预测确定。交通调查、分析和交通预测是道路建设项目可行性研究阶段进行现状评价、综合分析建设项目的必要性和可行性的基础，也是确定道路建设项目的建设规模、技术等级、工程设施、经济效益评价及道路几何线形设计的主要依据。因此，交通调查、分析及交通量预测水平的高低，尤其是预测的水平、质量和可靠程度，将直接影响到项目决策的科学性和工程技术设计的经济合理性。常用的交通量有年平均日交通量、平均日交通量和高峰小时交通量。,（三）公路交通量,年平均日交通量（AADT）将全年统计的日交通量总和除以全年总天数，所得平均值为年平均日交通量，单位为pcud。它是确定道路等级的依据。式中 Qi一年内每天的双向交通量，pcud。,（三）公路交通量,平均日交通量（ADT）将观测期间内统计所得车辆的总和除以观测期间内的总天数，所得的平均值为平均日交通量，单位为pcud。平均日交通量可采用抽样观测的方法获得，也可按月或按周观测统计得月平均日交通量（MADT）或周平均日交通量（WADT）。表达示概括为：式中 Qi各规定时间段内的双向交通量，pcud；n 各规定时间段的天数。,（三）公路交通量,高峰小时交通量（PHV）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（通常指一日或上午、下午）出现的最大小时交通量称为高峰小时交通量。,（三）公路交通量,设计交通量：指欲建公路到达远景设计年限时能达到的平均日交通量（辆/日）。一般按年平均增长率累计计算确定：,N0起始年平均日交通量，包括现有交通量和道路建成后从其它道路上吸引过来的交通量。,Nd=N0(1+)n-1,年平均增长率；,n远景设计年度。,（三）公路交通量,远景设计年限平均日交通量依据道路使用任务及性质，根据历年交通观测资料推算求得。一般由规划部门整理的OD调查表，并经远景出行分布分配到道路上的数据获得。若无此数据，改建道路可以调查年的交通量为准，推算增长交通量、转移交通量与诱增交通量，从而估算出远景年平均日交通量。新建道路可根据邻近道路转移到新路的交通量进行估算。自然增长交通量一般可按年平均增长率累计由下式计算：Nd=N0(1+)n-1转移交通量是指道路改善后或新路出现时由相邻交通线路转移过来的交通量，应从各项交通资料的综合分析得出。诱增交通量是指随道路两侧建筑物开发而增加的交通量，可根据未来建筑物性质预估。,（三）公路交通量,设计小时交通量 小时交通量（辆/小时）是以小时为计算时段的交通量，是确定车道数和车道宽度或评价服务水平的依据。借助一年中每小时交通量的变化曲线来指导确定最合乎设计使用的小时交量。包括我国在内的许多国家，均采用第30位小时交通量作为设计依据。即将一年中测得的8760小时交通量按大小顺序排列，取序号为第30位的小时交通量作为设计交通量。（如下图）,（三）公路交通量,设计小时交通量计算,主要方向高峰小时设计交通量计算式：,Nh=NdkD,Nh高峰小时两个方向的总交通量(辆/小时）,k=18(1+A)X-0.08+,A地区修正系数；X设计小时时位；,D方向系数，D=(Nh/Nh)，可采用0.6；,Nd设计年限的年平均日交通量（辆/日）；,k设计小时交通量系数，k=(Nh/Nd)；平时有观测资料时，绘制关系图求得；无资料时，可按下式计算：,设计年限的日交通量，=0.2-0.0002Nd,（三）公路交通量,交通量折算 我国一般公路是机动车和非机动车混合行驶，即混合交通；在一般公路上，交通量计算是将公路上行驶的各种车辆折合成中型载重车的数量来表示；在设置慢车道实行分道行驶的道路或路段上，其交通量应按汽车交通量和非汽车交通量分别计算。以载重汽车为标准的折算系数如下：载重汽车=1.0；带拖挂的载重汽车=1.5(包括大平板车)；小汽车=0.5（包括吉普车、摩托车）；兽力车=2.0；架子车=0.5（包括人力车）；自行车=0.1以小汽车为标准的折算系数：小汽车=1.0（包括吉普车、摩托车）；载重汽车=2.0；带拖挂载重车、铰接车=3.0,（三）公路交通量,交通量的观测 交通量观测是道路规划或设计的重要前期工作。观测方法有人工与计数器相结合方法，也有用自动观测仪进行长期连续观测的方法。目前，多采用前者，其步骤如下：选定观测地点路段上交通量的观测，宜选择在车流比较稳定的断面。交叉口流量流向的观测，则应设在交叉口的四个进口道断面（停车线附近）。,（三）公路交通量,交通量的观测确定观测日期和时间永久性观测站一般进行系统长年观测；人工观测则选择有代表性的日期和时间进行抽样观测，并需确定一年中观测的次数、每次观测的天数和一天观测的时数。统计表格的设计根据观测类别的不同，可设计各种表格，常用表格有路段交通量观测统计表、交叉口机动车流量观测统计表、交叉口非机动车流量观测统计表和交通量观测结果汇总表。,路段交通量观测表道路名称 日期 断面编号 天气 观测者,注：1中型客车指单节公交车，8人以上客车。2大型客车指铰接公交车；大型货车指半挂车，拖挂车。3时间区划，可按5分钟或10分钟或15分钟。,（三）公路交通量,交叉口机动车交通量观测表日期 星期 时间 天气 观测者 地点,（三）公路交通量,非机动车流量观测表交叉口编号 日期 观 测 者 天气 地点,（三）公路交通量,道路交叉口交通流量统计表 区（县）路 路口,（三）公路交通量,流量流向汇总表 机动车 交叉口 第 页 共 页 非机动车,（三）公路交通量,（三）公路交通量,绘制流量流向图路段流量分布图,（三）公路交通量,绘制流量流向图交叉口流量流向图可以直接按进口、出口、直行、右转、左转分别绘出，并标出数字，如下图a；也可按流向线型绘制，如环形交叉口直行与另一方向进环的直行交织，可在图上表示出来，如下图b。,交叉口以数字标明进口道流量示意图,（三）公路交通量,绘制流量流向图交叉口流量流向图交叉口流量图也可更直观地以一定的宽度表示流量的大小，如下图所示。其中a、b分别为四路和环形交叉口的流量图。,a 四路交叉口 b 环形交叉口,（四）公路通行能力,通行能力的基本概念是指在一定的道路和交通条件下，道路上某路段适应车流的能力，以单位时间内通过的最大车辆数表示（辆/小时）。对于多车道道路，用一条车道的通过数表示；双车道公路用往返车道通过数的合计数表示，它是正常条件下道路交通的极限值。基本通行能力基本通行能力是指在理想条件下，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。基本通行能力可采用“车头时距”或“车头间距”推求。车头时距指连续两车通过车道或道路上同一地点的时间间隔；车头间距指交通流中连续两车之间的距离。,（四）公路通行能力,可能通行能力可能通行能力考虑了影响通行能力的诸多因素后，对基本通行能力进行了修正后的通行能力。一条机动车道的可能通行能力可按车头时距计算：式中 Cp一条车道的可能通行能力(pcu/h);ti车头时距，即连续车流中两车先后通过车道同一断面的时间间隔，一般取平均车头间隔时间(s/pcu)。,（四）公路通行能力,设计通行能力设计通行能力系指道路交通的运行状态保持在某一设计的服务水平时，单位时间内通过道路某一断面的最大可能车辆数。由可能通行能力乘以最大服务交通量与基本通行能力的比值（VC）得到。VC小，说明最大服务交通量小，车流运行条件好，可理解为服务水平高，但道路的经济性相对较差，反之则服务水平低。一般来说，（VC）小于0.7时,道路畅通无阻,大于0.7且小于或等于1.0时,高峰时阻塞,大于1.0时,严重阻塞,需改善。服务水平指道路使用者对道路服务质量的满意程度。我国按照车流运行状态，把从小交通量自由流至交通量达到可能状态的受限制车流这一运行条件范围分为四级服务水平；服务交通量与每一级服务水平相应的交通量。,