高速公路设计依据与技术标准(1)

西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室1DesignofExpresswayandInterchange西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室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西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室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西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室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、设计车辆西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室1.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2.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。确定设计车辆的意义西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室依据公路工程技术标准西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室•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。西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室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、设计速度西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室公路设计速度的选取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，经论证确定。高速公路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。西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室知识拓展-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。西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室知识拓展—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/h120km/h100km/h80km/h美国129km/h113km/h96km/h80km/h日本/墨西哥120km/h100km/h80km/h60km/h西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室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4；西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室运行车速：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。期望车速：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——运行车速西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室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。V期望影响V运行,并使V运行尽可能接近V期望。三种车速之间的理想关系为: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。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。西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室三、设计交通量•交通量是指公路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）、交通量概念西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室•（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。西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室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。西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室设计小时交通量•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。西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室•预测年平均日交通量推导公式西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室知识拓展: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：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西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室交通量的时间分布（24小时分布）0102030405060789101112131415161718192021222324123456大客车小客车拖挂车大货车中货车小货车西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室交通量的时间分布（8760小时分布）西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室•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西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室•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.(100%)双向总交通量主要方向交通量D西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室•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%西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室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8.09.58.58.59.09.5一级公路9.511.010.010.010.511.0双车道公路11.513.512.012.513.013.5城间高速公路12.013.512.512.513.013.5一级公路13.515.014.014.014.515.0双车道公路15.517.516.016.517.017.5西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室•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——交通组成西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室•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、大型车和拖挂车四类。小型车西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室知识扩展:收费公路车辆通行费车型分类JT/T489-2003西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室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、通行能力的概念西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室知识拓展——通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)西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室•(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西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室V/C比图西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室•(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；西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室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）西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室知识拓展——HCM西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室二、高速公路通行能力计算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。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。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、分流和交织现象。（一）、高速公路基本路段西