道路运输的特点 .doc

道路运输的特点 :机动灵活、直达运输，客运优势大；适应性强、服务面广、时间随意性大; 交通设施限制少、可伸展至任意地区; 投资少、资金周转快、社会效益显著;为其他运输方式集散、接运客货；技术特性简单，车辆易于驾驶，燃料贵，服务人员多，单位运量较小，成本偏高道路发展史:古代: 牛、马车道驰道（秦朝）丝绸之路（BC2世纪）道路网（唐朝）全国道路系统(清代) 。 近代: 从1906年广西友谊关修建第一条公路，到1949年底，全国公路里程仅有8.1万公里。 现代: 新中国成立以后，公路建设迅速发展； 1978年底通车公路里程达88万公里，2007年底总里程达到357.3万公里。高速公路发展迅速（1988年），2007年底高速公路通车里程将达到5.36万公里。十一五规划，2020年，达到10万公里左右，基本建成国家高速公路网。道路现状分析:公路数量少,通达深度不够路网等级低、路面质量差、标准低 发展不平衡 通行能力低 服务水平低 道路发展规划: 公路主骨架（国道主干线），水运主通道港站主枢纽和支持保障系统 五纵七横（五条纵线、七条横线） “7918”高速公路网（7条射线、9条纵线、18条横线）道路分类 1公路：国道、省道、县道 2城市道路：城市内部，市政设施组成部分 3厂矿道路：厂内外露天矿山道路，专用 4林区道路：林业运输工具 5乡村道路：不列入公路等级，供行人和农业运输工具使用。公路分级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路公路分级 1高速公路 汽车专用公路：分向、分车道行驶，全部控制出入，四车道及四车道以上，立体交叉； 四车道：折合小客车的年平均日交通量2500055000辆； 六车道：折合小客车的年平均日交通量4500080000辆； 八车道：折合小客车的年平均日交通量60000100000辆2、 一级公路 汽车分向、分车道上行驶，根据需要控制出入口的多车道； 四车道：折合小客车的年平均日交通量1500030000辆； 六车道：折合小客车的年平均日交通量2500055000辆； 连接高速公路、大中城市城乡结合部、开发区经济带及人 烟稀少地区的干线公路。 3、二级公路 汽车行驶的双车道公路； 双车道：折合小客车的年平均日交通量500015000辆； 为中等以上城市的干线公路或通往大工矿区、港口、机场的公路； 混合交通量大的路段，可设置慢车道供非汽车交通行驶。4、三级公路 汽车行驶的双车道公路； 双车道：折合小客车的年平均日交通量20006000辆。5、四级公路 汽车行驶的双车道或单车道公路； 双车道：折合小客车的年平均日交通量2000辆以下； 单车道：折合小客车的年平均日交通量400辆以下道路技术标准 技术标准：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。1、 公路等级选用的基本原则 根据公路功能、路网规划、交通量、地区的综合运输体系、远期发展规划等，经论证后确定。 国家及省属干线公路选用高速公路、一级公路或二级公路。 交通量不大的干线公路或一般县乡公路选用三级公路。 交通量小的县乡公路可选用四级公路。 预测交通量介于一级公路与高速公路之间时： （拟建干线公路，宜选用高速公路；拟建集散公路，宜选用一级公路；） 一条道路可采用不同的车道数和等级，但变更地点应合适：交通量变化大，驾驶员能够明显判断，交叉口等处。且设主要技术指标过渡段。 同一设计路段（设计车速相同的路段）长度： 高速公路不小于15km；一、二级不小于10km；（控制频繁变更）2、各级公路设计交通量的预测 高速公路和主干线功能的一级公路按20年预测； 集散功能的一级公路，二、三级公路按15年预测； 设计交通量的起算年为该项目可行性研究报告中的计划通车年； 充分考虑道路范围内远期社会、经济的发展和综合运输体系的影响；四、城市道路分类、分级 （一）城市道路分类 1快速路：为城市中大量、长距的快速交通服务（分隔带、部分或全部控制出入口、立体交叉，过街利用天桥或地道。）2主干路：联系城市主要分区，城市骨架（机非分离，扩大口交叉、沿线不宜设大量人流的公共建筑，街坊出入口设于支路上） 3次干路：与主干路结合形成城市道路网，服务功能（可不设机非分离、允许吸引人流的公共建筑、扩大口交叉或渠化交叉） 4支路：为次干路与居民区、工业区、市中心区等内部道路的连接线，解决局部交通，服务功能。（不得与快速路相接，与其交叉时应采用分离式交叉口）2、 城市道路分级 1除快速路以外，各类道路划分为三级（大城市应采用各类道路的一级标准，中等城市应采用各类道路的二级标准，小城市应采用各类道路的一级标准）2城市大小按照非农业人口总数划分：大城市：50万以上，中等城市：2050万，小城市：20万以下3选用城市道路等级时，受地形限制的山城可降低一级，特殊发展的中小城市可提高一级，特殊情况，特别论证4城市道路设计年限：快速路、主干路为20年，次干路为15年，支路为1015年道路设计控制 一、设计车辆 1、种类 小客车：抗滑性 载重汽车：路基路面、纵坡、坡长鞍式列车：转弯半径 铰接车：控制城市道路用地2、交通量换算 代表车型与车辆折算系数 代表车型小客车中型车大型车拖挂车 标准规定：标准车型为小客车 折算系数 1.0 1.5 2.0 3.0 载重要求小于2t27t 714t 大于14t2、 设计车速 （计算行车速度） 1、设计速度：是指在气候条件良好，交通量正常，汽车行驶只受公路本身条件影响时，驾驶员能够安全、舒适驾驶车辆行驶的最大速度。最重要的技术指标 2、设计速度的规定 公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路设计速度（km/h）12010080 100 80 60 80 60 40 30 203、 设计速度的选用 （1）高速公路 作为重要的干线公路，或者交通量大，或者位于地形地质条件良好的地段，宜采用120或100km/h； 当受自然条件限制时，可选用80km/h； 特殊困难的局部路段，可采用60km/h，但长度不宜大于15km； 仅限于相邻两互通式立体交叉之间，与其它相邻路段的设计速度应大于80km/h。 （2） 一级公路 作为干线公路且干扰少时，宜采用100km/或80km/h； 一级公路作为混合交通量大的集散公路时，宜采用80km/h或60km/h。（3） 二级公路 作为干线公路或城市间的干线公路时，宜采用80km/h； 作为集散公路时，宜采用60km/h；位于地形、地质等自然条件复杂的山区时，宜采用40km/h。 （4）三级公路 作为干线公路时，可用40km/h； 作为县乡公路或位于地形等条件限制的路段，可选用30km/h（5）四级公路：20km/h 城市道路的各类道路的设计速度见表1-4，条件允许宜取大值4、运行速度 （1）定义：中等技术水平的驾驶员在良好的气候条件下，实际道路状况和交通条件下所能保持的安全速度。通常采用测定的第85百分位行驶速度作为运行速度。（2）设计中的应用： 根据设计速度初定道路线形，通过测算模型计算路段运行速度，用速度差控制标准检查和修正线形，以修正后的运行速度为依据确定路线其他设计指标。三、交通量 1、设计交通量（规划交通量） 定义：拟建道路到预测年限时所能达到的年平均日交通量。 计算公式： 式中： 预测年的平均日交通量，辆/d； 起始年平均日交通量，辆/d；计划通车年 年平均增长率，%； 预测年限（20年，15年，10年）设计交通量确定道路等级，论证道路的计划费用，道路结构设计的依据，不直接用于道路几何路线设计2、设计小时交通量 小时交通量：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时的依据 D：方向不均匀系数0.50.6 K:设计小时交通量系数4、 通行能力 确定道路等级，规模，主要技术指标和几何线形要素的依据1、基本通行能力：指在理想条件下，单位时间内一条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。 计算方法： 车头时距： C=3600/t t为连续车流平均车头间隔时间（s）。 车头间距： C=1000V/l 式中：V车速，km/h； l连续车流平均车头间隔距离(m)。3、 设计通行能力 道路运行状态保持在某一设计的服务水平时，单位时间内道路上某断面可以通过的最大车辆数。道路服务水平：从小交通量自由流至交通量达到可能状态的限制车流这一运行条件范围分为四级（一、二、三、四）服务水平 公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路服务水平二级 二级 三级 三级 - - 与每一级服务水平相应的交通量称为服务交通量设计通行能力：由可能通行能力乘以与该路服务水平相应的交通量和基本通行能力之比（V/C）得到。 V/C值小，则最大服务交通量小，车流运行条件好，服务水平就高； V/C值大，则服务交通量大，车流运行条件差，服务水平低。5、 公路建筑限界与公路用地 1、建筑限界 公路建筑限界又称净空，是为保证车辆、行人的通行安全，对公路和桥面上以及隧道中规定的一定的高度和宽度范围内不允许有任何障碍物侵入的空间界限。它由净高和净宽两部分组成。 2、公路用地 公路用地是指为修建、养护公路及其沿线设施而依照国家规定所征用的土地。 一、公路的基本组成1、线形组成：平面：直线+曲线 纵断面：坡度线+竖曲线2、结构组成：路基路面+排水工程+防护工程+特殊构造物+交通设施（照明、标志、绿化)二、城市道路组成 机动车道+非机动车道+人行道+绿化带+沿街沟渠+地下管线+交通安全设施+沿街地面设施三、城市道路网结构形式、特点 1、方格网式：适：地势平坦、中小城市或大城市的局部 优点：布局整齐、便于建筑布置和方向识别、交通组织便捷 缺点：对角线交通组织不便（可设对角线方向的干道）2、环形放射式：适：大城市或特大城市 优：利于市中心和各分区、郊区的联系 缺点：交通组织不便街坊形式不规则，市中心交通集中 （可设两个以上的中心或将放射干道分别止于二环、三环）3、自由式道路网：式山丘城市 优：可利用地形，节约工程造价 缺：非直线性系数大、不规则街坊多、建筑用地分散 、混合式道路网：以上三种形式的组合，且以方格网式与环行放射式的混合应用广泛四、红线规划 1、红线：划分城市道路用地和城市建筑用地、生产用地及其他备用地的分界控制线 作用：控制街道两侧建筑不能侵入道路规划用地、具体单项工程的设计依据、城市各种公用设施、各项管线工程的用地依据 2、红线设计内容 ：宽度：道路总宽（由其功能、性质决定其横断面的形式 位置：新区：城市总平面图定案确定路中心线的位置画出红线宽度定红线位置 旧区：近期辟筑达规划宽度（少数） 逐步改建逐步形成（瓶颈、新陈代谢）定位原则：尽量同现有道路平行（避免与管线斜交叉）近期一次辟筑或拓宽至规划宽度者，以一侧拓宽为宜长期控制逐步形成的道路：中心不动，两侧建筑平均后退 两侧都有永久性建筑，根据结构打通底部，做人行道处理 确定交叉口形式 确定控制点的坐标、标高 第三章 平 面 设 计1、基本概念 路线：道路中心线的空间位置 平面：路线在水平面上的投影 纵断面：沿中心竖直剖切再行伸展横断面：中线上任意一点的法向切面2、路线设计步骤:平面设计纵断面设计 横断面设计3、平面设计的基本要求 汽车行驶轨迹：曲线、曲率、曲率的变化率连续 平面线形三要素：直线、圆曲线、缓和曲线 平面设计的内容：合理确定平面线形三要素的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，并使其与地形，地物，环境，景观等协调 主流的平面线形组合：过去：直线+短曲线 现在：以曲线为主，连以缓一、直线的线形特征 1具有路线短捷、缩短里程和行车方向明确的特点。直线具有视距良好、行车快速、易于排水等特点。 2已知两点就可以确定一条直线，因而直线线形简单，容易测设。3直线型公路给人以简捷、直达、刚劲的良好印象，在美学上有其自身的视觉特点。 4直线难以与地形及周围环境相协调。采用过长的直线会破坏自然景观，并易造成大挖大填，工程的经济性也较差。 5从行车的安全和线形美观来看，过长的直线，线性呆板，行车单调，安全性较差。 二、直线长度限制 1、直线最大长度 由于长直线的安全性差，因此在运用直线线形并确定其长度时，必须持谨慎态度。 最大长度值尚处研究中，总的原则是：公路线形应与地形相适应，与景观相协调，直线的最大长度应有所限制，当采用长直线时，为弥补景观单调的缺陷，应结合具体情况采取相应的技术措施。我国：城镇及其附近或其他景色有变化的地点大于20v是可以接受的，景色单调处最好控制在20v以内，特殊条件下应特殊处理，不宜作出某种限制。不能片面追求长直线 。 日本：20v，俄罗斯：8km，美国：4.83km 2、直线的最小长度 1）同向曲线间的直线最小长度 同向曲线是指两个转向相同的相邻曲线间以直线形成的平面的线形。同向曲线间直线长度就是指前一曲线的终点至后一曲线的起点之间的长度。 规范规定，当设计速度60km/h时，同向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜；当设计速度40km/h时，可参照上述规定执行；受条件限制时，宜将同向曲线改为大半径曲线或者将两曲线作成复曲线、卵形曲线或者C曲线 2）反向曲线间的直线最小长度 反向曲线是指两个转向相反的相邻曲线间以直线或者缓和曲线或者经相连接形成的平面线形。规定规定: 当设计速度60km/h时，反向曲线直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的2倍为宜；当设计速度40km/h时，可参照上述规定执行；当曲线两端设有缓和曲线时，也可以直接相连，构成S曲线。3）相邻回头曲线间的直线最小长度 回头曲线是指山区公路为克服高差在同一坡面上回头展线时所采用的曲线。 规范规定：在回头曲线之间，前一回头曲线的终点至后一回头曲线起点的距离宜满足表3-1的要求 回头曲线间最小直线长度 直线长度 一般值(m) 低限值(m)二级公路 200 120三级公路 150 100四级公路 100 80 三、直线设计要求1适用条件路线不受地形、地物限制的平原区或山间的开阔谷地；市镇及其邻近或规划方正的农耕区等以直线为主体的地区；为缩短构造物长度以便于施工的长大桥梁、隧道路段；为争取较好的行车和通视条件的平面交叉前后； 双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线，以提供较好条件的超车路段。 2、直线运用注意问题 采用直线应特别注意它同地形的关系，在运用直线并决定其长度时，必须持谨慎态度，并不宜采用长直线。 若必须用到长直线时，需考虑其他方式改善视觉疲劳问题。长直线或长下坡尽头的平面曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规定要求外，还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。 在长直线上纵坡不宜过大，因为长直线在陡坡下行时很容易导致超速行车。 长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜 公路两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种或设置不同风格的建筑物、雕塑等措施，以改善单调的景观。 关于“长直线”的量化问题。 总的原则是：公路线形应该与地形相适应，与景观相协调，不强求长直线，也不硬性去掉直线而设置曲线。 直线长度亦不宜过短，特别是同向圆曲线间不得设置短的直线。 圆曲线特点 1任意点的曲率半径R=const，曲率=1/R，测设计算简单。2比直线更能适应地形的变化，多个圆曲线可组合为复曲线，适应能力更强。3离心力作用对汽车的安全和舒适行不利，半径越小，越危险4汽车在圆曲线上转弯时多占路面宽度；5视距条件差，在小半径圆曲线内侧行驶时，视线受到路堑和其他障碍的阻挡。一、圆曲线的几何要素及计算式 圆曲线是公路平面设计中最常用的线形之一。 切线长：T=Rtan 曲线长：L=R 外 距： E=R（sec1） 切曲差：J=2TL式中： T切线长，m； L曲线长，m ；E 外距，m；J 切曲差（或校正值），m; R圆曲线半径，m； 转角，（） 二、圆曲线半径的计算公式与影响因素 汽车在圆曲线上行驶的力平衡： 无超高时： 有超高时： 横向力系数 :单位车重的横向力二、圆曲线半径的计算公式与影响因素 根据汽车行驶在曲线上的力的平衡式得到 式中 ： R圆曲线半径，m； V行车速度，km/h；横向力系数； ib超高横坡度，%。在指定车速V下，最小 决定于容许的最大横向力系数 和该曲线的最大超高对这些因素讨论如下： 横向力系数 超高横坡度 1关于横向力系数 横向力系数可近似为单位车重上受到的横向力。 横向力的存在对行车产生不利影响，而且越大越不利，主要表现在以下几方面： 考虑汽车行驶的横向稳定性 考虑驾驶员操作 考虑燃料消耗和轮胎磨损 考虑乘车的舒适性 （1） 考虑汽车行驶的横向稳定性汽车在圆曲线上行驶的稳定性包括横向倾覆稳定性和横向滑移稳定性。 汽车在设计和制造时，已充分考虑横向倾覆稳定性，在正常装载和行驶情况下，不会在横向上产生倾覆。 在平曲线设计过程中，主要考虑横向滑移稳定性，即保证轮胎不在路面上产生滑移： （ f轮胎与路面间的摩阻系数）（ 2）考虑驾驶员操作 弯道上行驶的汽车，在横向力作用下，轮胎会产生横向变形，使轮胎的中间平面与轮迹前进方向形成一个横向偏移角，致使增加了汽车在方向操纵上的困难，尤其是车速较高时，就更不容易保持驾驶方向上的稳定。 (3）考虑燃料消耗和轮胎磨损 由于横向力的影响，行驶在曲线上的汽车比在直线上的汽车的燃料消耗和轮胎磨损都要大。 （4）考虑乘车的舒适性 汽车行驶在弯道上，随横向力系数值的大小不同，乘客将有不同的感受。 研究表明： 的舒适界限，由0.10到0.16随行车速度而变化，设计中对高、低速路可取不同的数值。2超高横坡度 （1）最大超高横坡度 考虑汽车在公路上的各种状况特别是兼顾快、慢车的行驶安全等必须满足： (fw 一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数 ） 400050005000以上 折减值（%） 1 2 3理想最大纵坡和不限长度的最大纵坡 理想最大纵坡：设计车型即载重汽车在油门全开的情况下，持续以理想速度v1行驶所能克服的坡度。 （v1 ：低速路为设计车速，高速路为载重汽车的最大速度）不限长度的最大纵坡：将车速从v1降低到v2时等速行驶时克服的最大纵坡（v2为容许速度，不小于设计速度的1/2-2/3 ）最小纵坡：各级公路的长路堑路段、以及其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的纵坡。 当必须设计水平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时，边沟排水设计应与纵坡设计一起综合考虑，其边沟应作纵向排水设计。坡长限制 最大坡长的限制 最大坡长限制：是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。 纵坡越陡，坡长越长，对行车的影响越大。标准对各级公路不同陡坡的最大坡长均进行了限制，如 表 所示。书P63 陡坡组合坡长 当连续陡坡是由几个不同受限坡度值的坡段组合而成时，应按不同坡度的坡长限制折算确定；其连续陡坡最短坡长应大于规范规定最小坡长。例：某三级公路，第一坡段纵坡度为7%，长度为200m，第二坡段纵坡度为6%，长度为200m，若第三坡段采用4%的坡度，其坡长最多可设多长？ 解：第一坡段占坡长限制的2/5（200/500）； 第二坡段占坡长限制的2/7（200/700）； 则第三坡段可设置 ： （12/52/7）1100 = (31.43/ 100)1100=345.71m。最小坡长的限制 最小坡长的限制主要是从汽车行驶的平顺性的要求考虑 。最小坡长通常以设计行车速度行驶915s的行程作为规定值 。 标准规定，各级公路最短坡长如下表所示。书P64缓和坡段 当陡坡长度达到限制坡长时，应安排一段缓坡，用以恢复在陡坡上降低的速度。缓和坡段的作用主要是为了改善汽车在连续陡坡上行驶的紧张状况，避免汽车长时间低速行驶或汽车下坡产生不安全因素。 不同等级的公路其缓和坡度不同，对于越岭公路标准规定缓和坡段的纵坡应不大于3%，其长度应不得小于最小坡长要求。注意其平面位置 平均纵坡 平均纵坡：是指一定长度的路段纵向所克服的高差与该路段长度的比。平均纵坡是衡量路线线形设计质量的重要指标之一。 标准规定二、三、四级公路越岭路线连续上坡（或下坡）路段，相对高差为200m500m时，平均纵坡不应大于5.5%；相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5%。并注意任意连续3km 路段的平均纵坡不宜大于5.5% 。合成坡度 合成坡度：是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向。合成坡度可按矢量关系或勾股定理关系导出： 书 65当陡坡与小半径平曲线相重叠时，在条件许可的情况下，以采用较小的合成坡度为宜。特别是在下述情况的合成坡度必须小于 8% ：（冬季路面有积雪、结冰地区；自然横坡较陡峻的傍山路段；非汽车交通量比率高的路段。） 各级公路的最小合成坡度不宜小于 0.5% 。当合成坡度小于 0.5% 时，则应采取综合排水措施，以保证路面排水畅通。竖曲线设计 竖曲线：纵断面上相邻两条纵坡线相交的转折处，为了行车平顺用一段曲线来缓和，这条连接两纵坡线的曲线叫竖曲线。 竖曲线的形状：通常采用圆曲线或二次抛物线两种。在设计和计算上为方便一般采用二次抛物线形式。凸形、凹形竖曲线：纵断面上相邻两条纵坡线相交形成转坡点，其相交角用转坡角表示。当竖曲线转坡点在曲线上方时为凸形竖曲线，反之为凹形竖曲线。1、 竖曲线 如图所示，设相邻两纵坡坡度分别为i1 和i2，则相邻两坡度的代数差即转坡角为= i1-i2 ，其中i1、i2为本身之值，当上坡时取正值，下坡时取负值。当 i1- i2为正值时，则为凸形竖曲线。当 i1 - i2 为负值时，则为凹形竖曲线。竖曲线基本方程式 我国采用的是二次抛物线形作为竖曲线的常用形式。其基本方程为： 若取抛物线参数为竖曲线的半径 ，则有： 书66竖曲线要素计算公式 切线上任意点与竖曲线间的竖距h： 竖曲线曲线长： 竖曲线切线长 竖曲线的外距 竖曲线上任意点至相应切线的距离（竖距）： 式中：x 为竖曲线任意点至竖曲线起点（终点）的距离, m； R 为竖曲线的半径，m 凹形竖曲线极限最小半径确定考虑因素 缓和冲击 前灯照射距离要求 跨线桥下视距要求 经行时间不宜过短 凸、凹形竖曲线都要受到上述缓和冲击、视距及行驶时间三种因素控制。竖曲线半径及曲线长度的选择 各级公路的竖曲线最小长度和半径规定表3-6所列，在竖曲线设计时，保证竖曲线半径要求。竖曲线极限最小半径是缓和行车冲击和保证行车视距所必须的竖曲线半径的最小值，该值只有在地形受限制迫不得已时采用。 通常为了使行车有较好的舒适条件，设计时多采用大于极限最小半径1.52.0倍，该值为竖曲线一般最小值。除了保证竖曲线半径要求，还必须满足竖曲线最小长度规定。我国按照汽车在竖曲线上以设计速度行驶3s行程时间控制竖曲线最小长度。表 书683、竖曲线的设计和计算 竖曲线设计 竖曲线设计，首先应确定合适的半径。在不过分增加工程量的情况下，宜选择较大的竖曲线半径；只有当地形限制或其它特殊困难时，才选用极限最小半径。 从视觉观点考虑，竖曲线半径通常选用表3-6所列一般最小值的1.54.0倍，即如下表所示： 设计速度 （km/h） 120 100 80 60 40竖曲线半径（m） 凸形 20000 16000 12000 9000 3000 凹形 12000 10000 8000 6000 2000 相邻竖曲线衔接时应注意： 同向竖曲线：特别是两同向凹形竖曲线间如果直线坡段不长，应合并为单曲线或复曲线形式的