高速公路设计依据与技术标准

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1、第 三 章高 速 公 路 设 计 依 据 与 技 术 标 准 西华大学交通与汽车工程学院 交通工程教研室 主 要 内 容 第 一 节 高 速 公 路 设 计 依 据 第 二 节 高 速 公 路 通 行 能 力 与 服 务 水 平 第 三 节 高 速 公 路 分 类 与 技 术 标 准 第 一 节 高 速 公 路 设 计 依 据设计车辆设计速度设计交通量 AADT设计小时交通交通量 第 一 节 高 速 公 路 设 计 依 据 设 计 车 辆 是 指 公 路 设 计 所 采 用 的 具 有 代 表 性 的 车型 。 行 驶 在 公 路 上 的 车 辆 主 要 有 机 动 车 和 非 机 动 车 两

2、类 ， 其 中 机 动 车 有 摩 托 车 、 小 汽 车 、 公 共 汽 车 、载 货 汽 车 、 拖 拉 机 和 大 型 集 装 箱 车 等 ， 非 机 动 车有 自 行 车 、 三 轮 车 、 板 车 和 畜 力 车 等 。 根 据 公 路 的 使 用 任 务 和 性 质 ， 高 速 公 路 、 一 级 公路 为 机 动 车 服 务 ， 二 、 三 、 四 级 公 路 为 混 合 车 型(含 非 机 动 车 )服 务 。一 、 设 计 车 辆 设计车辆是高速公路设计的重要依据之一,主要用于确定公路设计各项控制指标道路的技术指标如行车道宽度、曲线加宽、视距等都与车辆的外廓尺寸及性能有关。

3、确 定 设 计 车 辆 的 意 义 依据 鞍 式 列 车 适 用 于 大 型 集 装 箱 运 输 ， 可 作 为高 速 公 路 的 设 计 依 据 。 小 客 车 的 最 小 转 弯半 径 为 6m， 载 重 汽 车 和 鞍 式 列 车 为 12m。 确定 路 缘 石 或 交 通 岛 的 转 弯 车 道 半 径 时 ， 一般 应 以 鞍 式 列 车 的 转 弯 半 径 作 为 控 制 。 n 1.定 义 ： 指 当 气 候 条 件 良 好 、 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 ， 中

4、等 驾 驶 技 术 的 驾 驶 员 能 保持 安 全 顺 适 行 驶 的 最 大 行 驶 速 度 。 2.作 用 ： 设 计 速 度 是 决 定 道 路 几 何 形 状 的 基 本 依据 。 道 路 的 曲 线 半 径 、 超 高 、 视 距 等 直 接 与 设 计速 度 有 关 。 同 时 也 影 响 车 道 宽 度 、 中 间 带 宽 度 、路 肩 宽 度 等 指 标 的 确 定 。二 、 设 计 速 度 n 公 路 设 计 速 度 的 选 取n 各 级 公 路 设 计 速 度 应 根 据 公 路 的 功 能 、 等 级 及 交通 组 成 ， 结 合 沿 线 地 形 、 地 质 等 状 况

5、 ， 经 论 证 确定 。u高 速 公 路n 一 般 为 120km/h、 100km/h或 80km/h， 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 并 报 主 管 部 门 批 准 ， 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。 知识拓展-设计车速分段选取级差一般为20km/h; 分段长度不宜小于20km 分段之间

6、设过渡段； 变更点的位于置易于判断，如车站、村镇、交叉道口或地形明显变化处等。 知识拓展各国高速公路的设计车速国家/地区高速公路设计速度等级前苏联150km /h德国/法国/西班牙/意大利140km /h 120km /h 100km /h 80km /h美国129km /h 113km /h 96km /h 80km /h日本/墨西哥120km /h 100km /h 80km /h 60km /h 我国高速公路的设计速度第一级 设计车速：120km/h，平原微丘区，车道数为8、6、4； 第二级 设计车速：100km/h，重丘区，车道数为4； 第三级 设计车速：80km/h，山岭区，车道数为

7、4； n 运 行 车 速 ：n 定 义 ： 运 行 车 速 是 在 特 定 路 段 长 度 上 车 辆 实 际 行 驶 速度 。 由 于 不 同 的 车 辆 在 行 驶 过 程 中 可 能 采 用 不 同 的 车速 ， 通 常 用 测 定 的 第 85个 百 分 点 上 的 车 辆 行 驶 速 度 作为 运 行 车 速 。n 期 望 车 速 ：n 是 指 在 行 车 辆 在 不 受 或 基 本 不 受 其 他 车 辆 约 束 的 条 件下 , 驾 驶 员 所 希 望 达 到 的 最 高 “ 安 全 ” 车 速 。 一 般 而言 , 期 望 车 速 与 道 路 等 级 及 交 通 状 况 、 在

8、 行 车 辆 的 性能 状 况 、 驾 驶 员 的 性 格 、 承 运 任 务 的 急 缓 相 关 。 当 在行 车 辆 驾 驶 员 感 觉 行 驶 过 程 中 的 运 行 速 度 低 于 期 望 车速 一 定 数 值 时 ,便 有 改 变 其 车 速 的 意 图 。知 识 拓 展 运 行 车 速 n 设 计 车 速 是 用 于 规 定 道 路 路 段 的 设 计 标 准 。 高 等 级 公 路 因受 地 形 、 地 貌 影 响 , 不 同 路 段 采 用 不 同 的 设 计 车 速 。n V期 望 影 响 V运 行 ,并 使 V运 行 尽 可 能 接 近 V期 望 。n 三 种 车 速 之

9、间 的 理 想 关 系 为 :对 于 高 等 级 公 路 上 不 同 路 段的 设 计 车 速 ,确 定 与 之 相 适 应 的 运 行 速 度 ,同 时 也 使 驾 驶 员产 生 与 之 对 应 的 期 望 车 速 。n 实 际 中 ,三 种 车 速 间 的 关 系 是 :驾 驶 员 并 不 关 注 高 等 级 公 路的 设 计 车 速 ,而 是 根 据 路 段 条 件 ,确 定 相 应 的 运 行 速 度 、 期望 车 速 ,只 要 条 件 许 可 ,便 按 心 目 中 的 期 望 车 速 引 导 在 行 汽车 的 运 行 速 度 。 三 、 设 计 交 通 量 交 通 量 是 指 公 路

10、 上 某 一 断 面 在 单 位 时 间 内 通 过 的车 辆 数 量 ， 如 小 时 交 通 量 、 日 交 通 量 。 根 据 观 测 方 法 和 观 测 时 间 的 不 同 ， 最 常 用 的 交 通量 有 ： 年 平 均 日 交 通 量 (AADT)、 高 蜂 小 时 交 通 量(PHV)、 平 均 日 交 通 量 (ADT)、 日 平 均 小 时 交 通 量(DAHV)和 第 30位 高 峰 小 时 交 通 量 (30HAHV)。 交 通量 反 映 了 某 条 公 路 上 的 交 通 负 荷 ， 也 反 映 了 汽 车运 输 时 对 公 路 设 施 的 要 求 。（ 一 ） 、 交

11、通 量 概 念 （ 1） 年 平 均 日 交 通 量 （ AADT）是一年的总交通量除以365天，是我国统计的公路交通量的通用单位。（2）设 计 交 通 量是指拟建道路到预测年限时所能达到的年平均日交通量（辆/日），其值根据交通量预测得到。 设 计 交 通 量 的 预 测 年 限 规 定 ： 国 家 及 省 属 重 要 干 线 公 路 -20年 预 测 ； 国 家 及 省 属 干 线 公 路 -15年 预 测 ， 但 对 于 国家 及 省 属 干 线 的 高 速 公 路 -20年 预 测 。 设 计 交 通 量 的 预 测 起 算 年 应 为 该 项 目 可 行 性 研 究报 告 中 的 计

12、划 通 车 年 ； 当 提 交 可 行 性 研 究 报 告 年到 公 路 通 车 年 超 过 5年 时 ， 在 编 制 初 步 设 计 前 应 对规 划 交 通 量 予 以 核 对 。 设 计 小 时 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 。 预测年平均日交通量推导公式 知识拓展:设计交通量的构成趋势交通量：是指通过已有公路的交通量按其历史资料和经济资料的相关关系，在经济发展预测的基础上预测的未来交通量。 诱增交通量

13、：由于道路条件的改善所激发的潜在交通需求转移交通量：由于道路条件的改善,所吸引的从其他交通方式(铁路/航空等)的交通量.设计交通量一般由趋势交通量、诱增交通量和转移交通量构成 交通量的时间分布（24小时分布） 交通量的时间分布（8760小时分布） 设计小时交通量 计算公式 DDHV AADT D K DDHV 第 30小 时 两 个 方 向 的 总 交 通 量 AADT 年 平 均 日 交 通 量 （ 辆 /h） D 方 向 不 均 匀 系 数 K 设 计 小 时 交 通 量 系 数 方向分布系数美国研究:D为50-80%,一般为67%.宜取50%-60%,亦可根据当地交通量观测资料确定. (

14、100%)双向总交通量主要方向交通量D 设计小时交通量系数:选定时段的小时交通量与年平均日交通量的比值.其值一般在8-18% 设 计 小 时 交 通 量 系 数 （ % )公路环境及分类华北东北华东中南西南西北京、津、冀、晋、蒙辽、吉、黑沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁豫、湘、鄂、粤、桂、琼川、滇、黔、藏陕、甘、青、宁、新近郊高速公路8.0 9.5 8.5 8.5 9.0 9.5一级公路9.5 11.0 10.0 10.0 10.5 11.0双车道公路11.5 13.5 12.0 12.5 13.0 13.5城 间高速公路12.0 13.5 12.5 12.5 13.0 13.5一级公路13.5 1

15、5.0 14.0 14.0 14.5 15.0双车道公路15.5 17.5 16.0 16.5 17.0 17.5 交 通 组 成 是 指 各 种 车 型 在 车 流 中 所 占 比 例 。 据 交 通 调 查 ， 我 国 高 速 公 路 上 的 车 辆 由 小 货 车 、 中 型 货 车 、大 货 车 、 小 客 车 、 大 客 车 和 拖 挂 车 六 种 车 型 组 成 。 交 通 调 查 资 料 统 计 显 示 ， 我 国 大 部 分 高 速 公 路 的 交 通 流 以小 客 车 为 主 ， 超 过 了 中 型 车 等 其 他 车 型 所 占 比 例 ， 而 且 随着 全 国 高 速 公

16、 路 网 的 逐 步 完 善 ， 特 别 是 汽 车 产 业 政 策 与 结构 的 调 整 ， 交 通 流 中 的 小 客 车 和 大 型 客 货 车 以 及 集 装 箱 车的 比 重 将 会 随 着 平 均 运 距 的 增 加 而 逐 年 增 长 。知 识 拓 展 交 通 组 成 根 据 国 家 “ 九 五 ” 攻 关 项 目 公 路 通 行 能 力 研 究 的 成 果 ， 以 车 辆 运 行 特 性 作 为 车 辆 分 类 标 准 ， 从对 交 通 运 行 的 影 响 考 虑 ， 将 高 速 公 路 上 常 见 的 机动 车 六 种 车 型 归 并 为 :小 型 车 、 中 型 车 、 大

17、 型 车 和拖 挂 车 四 类 。 小型车 知识扩展:收费公路车辆通行费车型分类 JT/T 489-2003 第 二 节 高 速 公 路 通 行 能 力 与 服 务 水 平道路通行能力，简称交通容量，即单位时间内以一定车速能通过道路某断面的车辆数的多少（辆/h） 通 行 能 力 是 指 在 一 定 的 道 路 、 交 通 、 管 制和 环 境 条 件 下 ， 对 应 于 一 定 的 行 驶 质 量 即服 务 水 平 ， 在 某 一 道 路 断 面 k单 位 时 间 (通常 取 15min或 1h)所 能 通 过 的 最 大 车 辆 数 。一 、 通 行 能 力 的 概 念 知 识 拓 展 通

18、行 能 力 与 交 通 量 的 区 别 交 通 量 是 道 路 上 实 际 运 行 交 通 体 的 观 测 值 ， 具 有 动 态 性 与 随机 性 ； 通 行 能 力 则 是 根 据 道 路 的 几 何 特 性 、 交 通 状 况 及 规 定 运 行 特征 所 确 定 的 最 大 流 量 ， 其 数 值 具 有 相 对 的 稳 定 性 与 规 定 性 。 在 正 常 运 行 状 况 下 ， 道 路 的 交 通 量 均 小 于 通 行 能 力 ， 当 交 通量 远 远 小 于 通 行 能 力 时 ， 车 流 为 自 由 流 状 态 ， 车 速 高 ， 驾 驶自 由 度 大 ， 随 着 交 通

19、量 的 增 加 ， 车 流 的 运 行 状 态 会 逐 渐 恶 化 ，当 交 通 量 接 近 或 达 到 通 行 能 力 时 ， 车 流 为 强 制 流 状 态 ， 将 会出 现 车 流 拥 挤 、 阻 塞 等 现 象 。 通 行 能 力 反 映 了 道 路 的 容 量 ， 交 通 量 则 反 映 了 道 路 的 负 荷 量 。因 此 ， 常 用 交 通 量 且 与 通 行 能 力 的 比 值 来 表 征 道 路 的 负 荷 程 度 (或 利 用 率 、 饱 和 度 ) (1)通 过 道 路 通 行 能 力 和 设 计 交 通 量 的 具 体分 析 ， 可 以 正 确 地 确 定 新 建 道

20、路 的 等 级 、规 模 、 主 要 技 术 指 标 和 线 形 几 何 要 素 ； (2)通 过 对 现 有 道 路 通 行 能 力 的 观 测 、 分 析 、评 定 ， 并 与 现 有 交 通 量 对 比 ， 可 以 确 定 现有 道 路 系 统 或 某 一 路 段 所 存 在 的 问 题 ， 提出 改 进 的 方 案 或 措 施 ； 通 行 能 力 分 析 的 作 用 V/C比图 (3)道 路 通 行 能 力 可 作 为 交 通 枢 纽 的 规 划 、设 计 、 改 建 及 交 通 设 施 配 置 的 依 据 ； (4)道 路 通 行 能 力 可 作 为 路 网 规 划 、 设 计和 方

21、 案 比 选 的 依 据 ； (5)道 路 通 行 能 力 可 作 为 交 通 管 理 、 运 营 、行 车 组 织 及 控 制 方 式 确 定 或 方 案 选 择 的 依据 ； 高 速 公 路 通 行 能 力 的 分 类根 据 车 辆 运 行 状态 的 特 征 不 同 基 本 路 段 通 行 能 力 、 交 织 区 通 行 能力 、 匝 道 通 行 能 力根 据 通 行 能 力 的性 质 和 使 用 要 求的 不 同 基 本 通 行 能 力 、 可 能 通 行 能 力 、 实际 通 行 能 力 （ 设 计 通 行 能 力 ） 知识拓展HCM 二 、 高 速 公 路 通 行 能 力 计 算n

22、高 速 公 路 是 具 有 四 个 或 四 个 以 上 车 道 ， 并 设 有 中央 分 隔 带 ， 全 部 立 体 交 叉 并 具 有 完 善 的 交 通 安 全设 施 与 管 理 设 施 、 服 务 设 施 ， 全 部 控 制 出 入 ， 专供 汽 车 高 速 行 驶 的 公 路 。 n 高 速 公 路 主 要 由 基 本 路 段 、 交 织 路 段 、 匝 道 和 匝道 连 接 点 三 部 分 组 成 。 n 高 速 公 路 的 车 流 特 征 为 完 全 连 续 流 ， 无 任 何 外 界因 素 干 扰 ， 但 在 驶 入 和 驶 出 过 程 中 ， 车 流 仍 存 在着 合 流 、

23、分 流 和 交 织 现 象 。 （ 一 ） 、 高 速 公 路 基 本 路 段 高 速 公 路 组 成 和 影 响 范 围 n 高 速 公 路 基 本 路 段 通 行 能 力 计 算 步 骤 是 先 求 取 处 理 想 条 件下 的 通 行 能 力 ， 然 后 根 据 实 际 情 况 进 行 修 正 后 得 到 可 能 通行 能 力 。 理 想 条 件 是 ： n 3.75米 车 道 宽 度 4.50米 n 侧 向 净 宽 1.75米n 足 够 的 视 距 和 良 好 的 线 形n 高 速 公 路 位 于 平 原 微 丘 区 ， 纵 坡 不 大 于 2n 路 面 状 况 良 好n 交 通 流

24、中 全 部 都 是 小 客 车 n 驾 驶 员 特 征 均 为 经 常 行 驶 高 速 公 路 ， 且 技 术 熟 练 ， 遵 守 交通 法 规 者 (1) 车 头 时 距 法 车 头 时 距 是 指 连 续 车 流 中 前 后 两 车 通 过 高 速 公 路上 同 一 断 面 的 时 间 间 隔 。 hvehL vTCB /,10003600 00 1.通 行 能 力 计 算 (2) 车 头 间 距 法 车 头 间 距 是 指 连 续 车 流 中 前 后 两 车 保 持 行 车 安全 的 车 头 之 间 的 距 离 。 可 能 通 行 能 力 是 在 实 际 的 道 路 和 交 通 条 件

25、下 ， 单位 时 间 内 通 过 公 路 上 某 一 点 的 最 大 可 能 交 通 量 。 计 算 实 际 通 行 能 力 是 以 基 本 通 行 能 力 为 基 础 ， 考虑 到 实 际 的 地 形 、 道 路 和 交 通 状 况 ， 确 定 其 修 正系 数 ， 再 乘 以 基 本 通 行 能 力 ， 即 得 实 际 公 路 、 交通 在 一 定 环 境 条 件 下 的 可 能 通 行 能 力 。（ 二 ） 可 能 通 行 能 力 可能 交 通 组 成 对 通 行 能 力 影 响 的 修 正 系 数 由 于 我 国 修 建 山 区 高 速 公 路 的 时 间 非 常 短 暂 ， 还 没

26、有 对 特定 上 坡 路 段 的 大 中 型 车 辆 的 折 算 系 数 进 行 过 系 统 研 究 。 表3 14是 1998年 版 交 通 工 程 手 册 (中 国 公 路 学 会 交 通 工程 手 册 编 委 会 )提 供 的 特 定 上 坡 路 段 车 辆 折 算 系 数 表 。坡 度 修 正 系 数 驾 驶 员 总 体 特 征 的 影 响 可 通 过 修 正 系数 来 反 映 。 根 据 驾 驶 员 的 技 术 熟 练 、 遵守 交 通 法 规 的 程 度 、 在 高 速 公 路 或 相 似路 段 上 的 行 驶 经 验 及 驾 驶 员 的 健 康 状 况取 值 ， 一 般 在 0.

27、90 1.0之 间 。驾 驶 员 条 件 修 正 系 数 设 计 通 行 能 力 或 称 规 划 通 行 能 力 ， 是 指 公 路 根 据 使 用要 求 的 不 同 ， 按 不 同 服 务 水 平 条 件 下 所 具 有 的 通 行 能力 ， 也 就 是 要 求 公 路 所 承 担 的 服 务 交 通 量 ， 通 常 作 为公 路 规 划 和 设 计 的 依 据 。(三 )设 计 通 行 能 力 1 车 道 数 的 确 定 根 据 单 车 道 的 设 计 通 行 能 力 和 预 测 得 到 的规 划 年 限 设 计 年 平 均 日 交 通 量 ， 可 以 按 下 式确 定 高 速 公 路 的

28、 车 道 数 ： (四 )通 行 能 力 分 析 在 高 速 公 路 规 划 和 设 计 阶 段 的 应 用 注 意 的 问 题 (1)由 于 几 何 构 造 、 交 通 条 件 的 变 化 ， 相 邻 路 段 的 N值 可 能不 同 ， 甚 至 同 一 路 段 两 个 方 向 所 需 的 N也 可 能 不 一 样 (特 定上 坡 路 段 )， 故 设 计 分 析 计 算 时 应 特 别 注 意 。 (2)考 虑 特 定 上 坡 路 段 的 设 计 小 时 交 通 量 超 过 其 路 段 设 计通 行 能 力 时 ， 需 考 虑 设 置 爬 坡 车 道 。 (3)计 算 出 来 的 N值 通

29、常 是 非 整 数 ， 决 定 用 较 其 大 的 整 数 还是 较 其 小 的 整 数 ， 是 一 个 复 杂 的 问 题 。 这 不 仅 要 看 小 数 值的 大 小 ， 还 要 考 虑 经 济 和 其 他 一 些 因 素 ， 并 且 在 决 定 所 采用 的 N(整 数 )之 前 ， 还 要 进 行 运 行 分 析 ， 以 便 对 服 务 水 平作 出 比 较 。 (4)在 最 后 确 定 车 道 数 时 ， 必 须 要 符 合 基 本 车 道 数 要 求 。 （ 三 ） 交 织 路 段 的 通 行 能 力 (一 )交 织 区 概 念 行 驶 方 向 大 致 相 同 而 不 完 全 一

30、致 的 两 股 或 多 股 车 流 ， 沿着 一 定 长 度 的 路 段 ， 不 借 助 于 交 通 控 制 与 指 挥 设 备 ， 自 主进 行 合 流 而 后 又 分 流 的 运 行 方 式 称 为 交 织 。 当 一 合 流 区 后面 紧 接 着 一 分 流 区 ， 或 当 一 条 驶 入 匝 道 紧 接 着 一 条 驶 出 匝道 ， 并 在 两 者 之 间 有 辅 助 车 道 连 接 时 ， 就 构 成 了 交 织 区 。1、 交 织 区 概 念 与 交 织 区 类 型 交 织 区 ： 简 单 交 织 区 和 多 重 交 织 区 简 单 交 织 区 由 一 单 个 汇 合 点 接 着

31、单 个 分 离 点 形成 。 其 可 分 为 ：单一目的交织区和双目的交织区 多 重 交 织 区 由 一 个 汇 合 点 接 着 有 两 个 分 离 点 或由 两 个 汇 合 点 接 着 一 个 分 离 点 形 成 。 多 重 交 织 区 分析 可 借 助 简 单 交 织 区 的 分 析 方 法 。（ 二 ） 交 织 区 类 型 交 织 区 的 交 通 运 行 特 性 ， 主 要 研 究 车 辆 跟 驰 特 性和 变 换 车 道 特 性 。 （ 1） 交 织 车 辆 的 运 行 特 性 （ 2） 非 交 织 车 辆 的 运 行 特 性 （ 3） 车 道 变 换 ： 在 有 限 的 长 度 内 必 须 变 换 车 道 ， 要 么 减 速 等 待或 冒 险 变 换 。 （ 4） 车 头 时 距 重 新 分 布 （ 5） 表 现 结 果 ： 车 速 降 低 、 车 头 时 距 增 加 、 交 通 量 减 小2、 交 织 区 的 交 通 运 行 特 性