高速公路设计依据与技术标准全解.ppt

1 DesignofExpresswayandInterchange 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 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 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 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 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 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 知识拓展 各国高速公路的设计车速 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 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 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 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 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 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 KDDHV 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 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 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 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 知识扩展 收费公路车辆通行费车型分类JT T489 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 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 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 知识拓展 HCM 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 高速公路组成和影响范围 二 基本路段通行能力 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 3 75米 车道宽度 4 50米侧向净宽 1 75米足够的视距和良好的线形高速公路位于平原微丘区 纵坡不大于2 路面状况良好交通流中全部都是小客车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 式中 T0 最小车头时距 L0 最小车头间距 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 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