第三章高速公路的設計標準

（公路水路運輸標準）第三章高速公路的設計標準載重車122.541.56.54半掛車162.541.24+8.82第二節(jié)設計車速要依據(jù)。一、設計車速的定義駛的最大速度。二、計車速的確定：（要考慮下述一系列問題）計算行車速度值會影響道路的規(guī)模，并影響道路建設投資。所以，1、設計車速的確定考慮了汽車行駛的實際需要和經(jīng)濟性，是汽車行駛要求與經(jīng)濟性平衡的結果。一速度，但應盡量滿足汽車機械性能的發(fā)揮。消耗為最小的車速。汽車越接近經(jīng)濟時速運營費用越低。但通常經(jīng)濟時速較低，從時間效益考慮，通常駕駛員不會追求以經(jīng)濟時速行駛。因此，設計車速應該是最高時速與經(jīng)濟時速之間的一個速度。2、設計車速（計算行車速度）的取值要根據(jù)道路類別，級別，地形特征等計車速定的較高，山嶺區(qū)地形起伏，工程實施困難，設計車速定的較低。二、高速公路設計車速國《公路工程技術標準》(TIT001—97)(以下簡稱《標準》)規(guī)定：1120km／h100km／h或80km／h60km／h度。2、對于高速公路，設計車速應以小客車為主考慮。雖然目前我國高速公路上行駛的車輛種類仍較多，大貨車也有相當比例，但車輛性能正在不斷地改善，3、對同一條高速公路，如果途經(jīng)的地區(qū)地形有較大差異，設計車速可根據(jù)實際情況分段確定。但是，為了保證行車的連續(xù)性，應拄意以下幾點：(1)分段之間的設計速度差÷般按20km/h(2)不同設計車速分段不宜過短，通常高速公路分段長度不宜小于20km；(3)需要改變計算行車速度時，應設置過渡段，過渡段長度可根據(jù)具體地形條件結合各方面的使用效果，靈活確定；(4)計算行車速度變更點的位置，應選擇在駕駛人員能夠明顯判斷路況發(fā)生變化而需要改的標志。各級公路計算行車速度表3—2公路等級高速公路一二三四計算行車速度120100806010060804060304020高速公路一般選用120km／h100km／h或80km／h的計算行車速度。對個別特殊困難路段，允許采用60km／h的計算行車速度，但應經(jīng)過技術經(jīng)濟論證。表3—2所列100km／h80km／h60km／h0kin／h級、三級、四級公路的計算行車速度分別采用表列60kin／h、40km／h、30km／h、20km／h。第三節(jié)交通量一、交通量1、概念：交通量是指在單位時間內(nèi)通過道路某一地點或某一斷面的車輛數(shù)2、交通量的作用及影響因素：⑴是道路規(guī)劃、設計和交通規(guī)劃、交通管理的依據(jù)。有關，并且隨時間的不同而變化。3、進行道路設計時，常用的交通量有：（1）平均交通量交通量不是一個靜止的量，它是隨時間變化的，在表達方式上通常取某—通量還有月平均日交通量、周平均日交通量以及任意期間(依特定分析目的而定)的平均日交通量等。以上平均交通量可以概括成如下的表達式：平均日交通量=式中：Qi—計算期內(nèi)各單位時間的交通量；n—計算期內(nèi)的單位時間總數(shù)。如果計算年平均日交通量(AADT)時，n為365或366，則年平均日交通量(AADT)=（3-1）由此類推月平均日交通量(MADT)=（3-2）周平均日交通量(MADT)=（3-3）（2）高峰小時交通量：一天中各小時的交通量不均衡，一般上下午各有一個高峰，交通量呈現(xiàn)高峰的那一個小時稱為高峰小時。所以，一定時間內(nèi)(通常指)通高峰期間連續(xù)1h的最大小時交通量）（3）第30位小時交通量：將一年當中8760個小時的小時交通量，按大小3030位小時交通量。將一年中8760小時交通量依大小次序排列，然后計算出每一個小時交序為橫坐標，可以繪制出一年中小時交通量曲線圖(圖3-1)。從圖上可以發(fā)現(xiàn)：從第1到第30位左右的小時交通量減少的比較顯著，即曲線斜率大；而從第30位以后，交通量減少得非常緩慢，曲線較為平直，即曲線斜率小。據(jù)此規(guī)律，美國和日本等選取第30位小時交通量為設計小時交通量。這樣，使道路設計既滿足了99.67%時間內(nèi)的交通需求，將交通擁擠時間保持在最低限度(只占0．33％)，又大大降低了公路建設費用，經(jīng)濟合理。第30位小時交通量是國外經(jīng)驗數(shù)值，由于我國公路交通組成情況不同于國外，美國日本量系數(shù)曲線的顯著變化位置一般在第20而第30位小時之后的曲線較平緩，考慮技術與經(jīng)濟效益方面的因素，確定設計小時交通量的位數(shù)一般取第3020至40位小時交通量之間，選用最為經(jīng)濟合理的位數(shù)，作為設計小時交通量的位數(shù)。二、設計交通量1、設計交通量和日本的研究認為，取一年的第30位最大小時交通量作為設計小時交通量，即將一年中測得的876030位的小時交通量作為設計交通量。3030平緩。采用第3029個小時的交通量超出交通設99.67%時交通量，因為它只是當年的交通量數(shù)據(jù)，我們設計道路是為了20年后也能夠入一個系數(shù)K值。2、系數(shù)K⑴第3030位小時交通量系K9個省的10K值的分布為11%一15%，平均為13.3%。X稱為設計高峰小時交通量與年平均日交通量的比值。K值的分布在9％一14則KK城市道路用11％；公路：平原區(qū)用13％，山區(qū)用15％。各地區(qū)道路K交通量，則根據(jù)X值和通過預測推算設計年限末預期的平均日交通量求得。3、設計年限年平均日交通量的推求：一般應由規(guī)劃部門整理的OD調(diào)查表，并經(jīng)遠景出行分布分配到道路上的數(shù)道路可根據(jù)鄰近道路轉移到新路的交通量進行估算。⑴增長交通量可按下列公式計算：Nt=Ni(1+γ)t-1（2-3-4）式中Nt——設計年限第t年的年平均日交通量(pcu／d)；Ni——起算年份的交通量(pcu／d)；t——設計年限(a)車行道的寬度能滿足道路交通增長的要求；γ——交通量的年遞增率。交通量年遞增率r，應由各地分別確定。它與當?shù)氐纳鐣?jīng)濟發(fā)展有關，確定過程中宜用多種途徑反復求證。交通資料的綜合分析得出。4、方向分布系數(shù)δ時間內(nèi)兩個方向的交通量會有差別，這樣我們就要考慮方向分布系數(shù)。外資料上下班路線δ=0.7=0.6=0.5干道上來往變化不大，根據(jù)六個城市的觀測資料，機動車高峰小時δ值為0.51—0.56，為安全起見，δ值可取0．6。5、求設計小時交通量(1)數(shù),計算公式如下：Nh(雙)＝Nda*k（2-3-5）(2)單向兩車道以上的道路，設計小時交通量取單向交通量。計算公式如下：Nh(單)＝Nda*k*δ（2-3-6）式中:Nh—設計小時交通量(pcu/h)；k—設計高峰小時交通量系數(shù)或第30位小時交通量系數(shù)；取0.11,0.13,0.15等；δ—方向不均勻系數(shù)。三、交通量的觀測1.觀測是道路規(guī)劃或設計的重要前期工作。2.觀測方法：⑴工與計數(shù)器相結合的觀測的方法。⑵用自動觀測儀進行長期連續(xù)觀測的方法。四、交通量的換算定的道路條件下?lián)Q算為單一車種，即當量交通量(pcu)。1、國外多以小客車為標準換算車輛。2、我國高速公路、一級公路和大城市亦以小客車為標準換算車輛。3.未超過20%，可以普通汽車為標準換算車輛。設計中車種換算系數(shù)可根據(jù)下表采用。交通部規(guī)定的車種換算系數(shù)表2—3車輛種類換算系數(shù)載貨汽車、大客車、重型載貨汽車、拖拉機10.帶掛車的載貨汽車、大平板車1.5小汽車、吉普車、摩托車、人力車（架子車）0.5獸力車2.0自行車0.1城市道路設計規(guī)范規(guī)定的車種換算系數(shù)表2—4車型類別小汽車普通汽車鉸接汽車路段11.52.0環(huán)形交叉口11.42.0信號交叉口11.62.5第四節(jié)道路路段通行能力一、通行能力1(良好的天氣情況下)，一條車行道或道路的某一斷面上能夠通過的最大車輛或行人hh輛／晝夜或輛／s表示的。車輛多指小汽車，當有其它車輛混入時，均采用等效采用當量小汽車為單位。注意以下幾點：⑴定的道路和交通條件下同的道路條件和交通條件下，有不同的通行能力。求改善道路或交通條件，以期提高通行能力。2、影響因素境、駕駛員技術和氣候等。專家學者都致力于確定和提高通行能力的研究。二、機動車通行能力的類別（強調(diào)的是機動車通行能力的研究）基本通行能力是指道路與交通處于理想情況下，每一條車道(或每一條道路)在單位時間內(nèi)能夠通過的最大交通量。作為理想的道路條件，主要是車道寬度應不小于3.65m，路旁的側向余寬不小于1.75m，縱坡平緩并有開闊的視野、良好的平面線形和路面狀況。且無任何方向的干擾。行能力，亦稱理論通行能力，其公式推導如下：圖3—2為連續(xù)運行車流前后車頭間隔的示意圖。算公式如下：L=l車+U×t+S制+l安=l車++l安(2-4-1)式中：l車—汽車長度(m)；V—行車速度(km／h)；t—司機反應時間(s)，為司機在反應時間內(nèi)車輛行駛的距離(m)，反應時間為1—1.8(s)；k2—后車剎車安全系數(shù)；k1—前車剎車安全系數(shù)；據(jù)蘇聯(lián)測設載重汽車導出k2-k1=0.67；ψ—輪胎與路面間的附著系數(shù)，通常取0.2-0.5；f—滾動阻力系數(shù)，可取0.02；i—道路縱坡，上坡取正號，下坡取負號；—后車正常制動剎車與前車緊急剎車的制動距離之差值；l安--車輛間的安全間距(m)；可取2-5m。理論通行能力公式如下：N=(2-4-2)式中：N—通行能力（vep/h）;L—車頭間距（mV—行車速度（m/s）;V—行車速度（km/h把車頭間距公式帶入上式，得理論通行能力的計算公式：N最大=(2-4-3)車輛長度對于小汽車采用5m,對于解放牌汽車采用8m代入上述數(shù)值則得：N解=1000v/[vt/3.6+v2/(254φ)+8+2]=1000/[t/3.6+v/(254φ)+10/v]以不同車速及不同車速的φ值代入上式，則得出各車速時相應的基本通行能力，列于下表縱向附著系數(shù)φ與車速q的關系表2-5v(km／h)120100806050403020φ值0.290.300.3l0.330.350.380.440.44一條車道計算的通行能力表2-6V(km／h)12010080605040302010計算的車道通行能力(輛／h)502592703861933106211551055696職整后的采用值(輛／h)5006007009001000110012001000700從表中數(shù)值可知，N解為v、φ的函數(shù)，φ值越大則N解亦增大，速度增加500-12002000輛／h我們的建議值。美、日對于基本通行能力的規(guī)定及建議值表2-7道路斷面形式計算單位基本通行能力(輛／L)日本的道路技術標準美國公路通行能力手冊(19655)建議我國采用值雙向雙車道雙向往返合計250020002000小汽車1000解放牌貨車多車道平均每一條車道25002000上列數(shù)值可視情況適當折減即得實際道路、交通與一定環(huán)境條件下的可能通行能力。影響通行能力的修正系數(shù)為：1、道路條件的修正系數(shù)要方面予以修正。①車道寬度修正系數(shù)γ1時其通過量能達到理論上的最大值，當車道寬度小于該值時，則通行能力降低。美國規(guī)定該寬度為3.65m，日本規(guī)定為3.5m，小于此寬度的修正系數(shù)列于表3—8。車道寬度對通行能力影響的修正系數(shù)γ1值表3—8日本公路技術標準美國公路通行能力手冊規(guī)定車道寬度修正系數(shù)γ1車道寬度雙車道γ1多車道γ13.501.003.651.001.003.250.943.350.880.973.000.853.000.810.912.750.772.750.760.81②側向凈空的修正系數(shù)γ2側向凈空是指車道外邊緣至路側障礙物(護墻、橋欄、擋墻，燈柱、臨時停放的車輛等)(理想條件規(guī)定的數(shù)值)會使駕駛員感到不安全，從而降速、偏離車道線，使旁側車道利用率降低。故當側向凈空不足時應予以修正，其修正系數(shù)γ2，列于表3—9。側向凈空對通行能力影響的修正系數(shù)γ2值表3—9側向凈空日本公路技術標準美國公路通行能力手冊1.751.501.251.00.750.50.001.821.220.610.00雙車道一側凈空不足1.000.980.960.930.910.880.851.000.970.930.86兩側凈空不足1.000.960.920.860.810.750.701.000.940.850.76多車道一側凈空不足1.001.000.990.980.970.950.901.000.990.970.90兩側凈空不足1.000.990.980.970.940.900.811.000.980.940.81③縱坡度修正系數(shù)γ3道路縱坡的大小對行車速度有很大的影響，特別是對于載重貨車、拖掛車，7%多，因此應予以修正。載貨汽車對通行能力的影響列于表3—103根據(jù)載貨汽車所占百分數(shù)按下式計算：γ3=100/（100-ρT+ETρT5.3）式中：ρT--載貨汽車所占百分率；ET--3—10一定坡度和坡長查得。貨車在雙車道交通條件下的換算系數(shù)表3—10一輛載貨汽車相當平均縱坡于小汽車數(shù)3%4%5%6%7%坡道長度(m)1603.94.14.24.24.43204.14.34.54.75.14804.34.64.95.35.59604.44.85.25.86.51204.65.15.76.47.116004.65.36.06.77.4注：如修正貨車因坡度影響的通行能力時，可用表中數(shù)值除以2，即換算成以貨車為單位。另一種方法是采用上坡時的最大車流量與平坡的最大車流量進行對比的百分數(shù)來表示，這樣查得的百分數(shù)即為縱坡的修正系數(shù)，因限于篇幅不作介紹o④視距不足修正系數(shù)γ4往不能滿足行車要求，特別是超車的要求。在超車視距小于450m的路段，如平則其影響越大。視距不足的修正只適用于雙車道道路，其修正值見表3—11。視距不足對通行能力影響的修正系數(shù)γ4值表3—11視距小于450m的路段行車速度(Km/h)占全長的百分比%35—6464—7272—8080—8801.001.001.001.00200.880.910.960.93400.850.870.890.83600.800.800.800.70800.760.730.690.501000.690.640.560.27⑤沿途條件修正系數(shù)γ5沿途條件是指道路兩旁街造化程度，由于道路兩側力降低，因此計算的通行能力應予以修正(表3—12)。街道沿線條件對通行能力影響的修正系數(shù)γ5表3—12街道化程度未街道化區(qū)段少許街道化區(qū)段街道化區(qū)段修正系數(shù)1.0—0.90.9—0.80.8—0.72、交通條件修正系數(shù)γ680％左右。汽車(表3—3)。而城建部門亦有采用小汽車為標準(表3—4)。例3.1某道路上坡坡度為4%960m20%T=20，載貨汽車所占百分率）4%，坡長為960m，由表得ET=4.8，已知ρT=20，代入式（5.3）則得：γ3=100/（100-ρT+ETρT）=100/（100-20+4.8*20）=57%例3.2某城的入城干道，地處平原區(qū)，初建按三級公路標準，即路基寬為8.5m7.0m60km／h（時一條車道的理論通行能力采用900輛/h2％，視距不足路段長度占全路段的20％。根據(jù)交通量調(diào)查，該路段載貨車交通量為875輛／h，吉普車8輛／h，自行車115輛／h，板車13輛／h，馬車5輛／h，試求該路交通量是否超過其本身的通行能力。V=60km／h，查表得一條車道的計算通行能力采用值為900輛／h，對雙車道為1800輛／h。求可能通行能力需確定以下修正系數(shù)：1．車道寬為3.5m，得γ1=1.0。2．兩側路肩寬度均為0.75m，得γ2=0.81。3．縱坡為2％，即γ3=1.0，可不予修正。4．超車視距不足路段占20％，得γ4=0.88。5．它是城市出入口干道，兩側已經(jīng)街道化，得γ5=0.75。因此其可能通行能力N可能為：N可能=N基*γ1*γ2*γ3*γ4*γ5=961(輛／h)算系數(shù)采用0.10，板車為0.50和馬車為2.0，則換算為載重汽車的交通量:Q2=875+8*0.5+115*0.1+13*0.5+5*2=907(輛／h)。N可能>Q2，該路段的調(diào)查交通量尚未達到該路段的可能通行能力。1、概念：設計通行能力是指道路交通的運行狀態(tài)保持在某一設計的服務水平時，道路上某一路段的通行能力。2、目前我們通常是按一定的修正系數(shù)來修正可能通行能力獲得設計通行能力。路段設計通行能力分為四種情況：⑴不受平面交叉口影響的一條機動車道的通行能力：Nm=αc×Nppcu/d式中αc--道路分類系數(shù)，數(shù)值查表3—13Np--一條車道的可能通行能力機動車道的道路分類系數(shù)表3—13道路分類快速路主干路次干路支路αc0.750.80.850.9支路，分類系數(shù)較大，使用條件較差。⑵受平面交叉口影響的一條機動車道的通行能力：要考慮交叉口折減系數(shù)αa，受交叉口之間距離和交叉口信號燈周期的影響。系數(shù)主要受交叉口之間距離與信號燈配時的影響，稱為交叉口折減系數(shù)αa，可查表獲得。那么受平面交叉口影響的一條機動車道的通行能力：Nm=αc×Np×αapcu/d⑶不受平面交叉口影響的多條機動車道的通行能力：折減。通常以靠近中線的第一條車道的通行能力作為1(即100％)，第二條車道的通行能力為第一條車道的0.85，第三條車道的通行能力則為0.79，第四條車道為0.6l詳見表3—14：車道通行能力折減系數(shù)值表3—14車道數(shù)單向一車道單向二車道單向三車道單向四車道折減系數(shù)1.01.852.643.25由上表可見，車道數(shù)增加，通行能力相應折減，故從實際效果出發(fā)，過多的車道并不能提高太大的通行能力。不計交叉口影響多車道的設計通行能力為：Nm1=αc×Np×αmpcu／h式中，Nm1——不受平面交叉口影響的多車道設計通行能力；Np——可能通行能力；αc--道路分類系數(shù)；αm--通行能力車道折減系數(shù)。⑷受平面交叉口影響的多條機動車道設計通行能力。Nm1=αc×Np×αa×αmpcu／h第五節(jié)機動車車行道寬度的確定關于機動車車行道寬度的確定方法對于城市道路、公路均適用。一、車行道：是道路上供車輛行駛的部分。車輛混合行駛。二、道寬度：與車行道不同（機動車車行道是由數(shù)條車道組成的）1、車道寬度概念：在車行道上供單一縱列車輛安全行駛的地帶，稱為一條車道，一條車道所必需的寬度，稱為車道寬度。2影響因素：機動車車道的寬度決定于設計車輛外廓寬度、橫向安全距離、以及不同車速行駛時的車輛擺動寬度等。3、取值：不同車種和不同行駛車速要求不同車道寬度與之適應。根據(jù)我國對公路和大、中、小城市道路的行駛車輛觀測得出，車速>40km／h時，采用3．75m；反之，車速〈40km／h時采用3．5m?？焖俾窓C動車道寬度也有采用4m的。我國各級公路車行道寬度可查表。三、機動車車行道寬度的確定：的乘積與(變速車道或爬坡車道)、緊急停車帶或機動車車行道寬度Wc=N×b+2ωmcWc---機動車車行道寬度N---雙向車道數(shù)，通常取整數(shù)b---一條車道寬度ωmc---路緣帶寬度（0.25m—0.5m）1N=雙向設計小時交通量/N通常取整數(shù)（其中，一條車道的設計通行能力Nm=αc×Np×αapcu/d）⑴若求得N=1.5,則N取2Wc=N×b+2ωmc⑵若求得N=2.5,則N取4計小時交通量受方向分布系數(shù)δ的影響，通行能力受通行能力車道折減系數(shù)αm的影響。所以要驗算上式估算出的4是否滿足要求。/單向多條車道的設計通行能力≤1是否成立，成立Nm1=αc×Np×αa×αmpcu／h）2、機動車車行道寬度：Wc=N×b+2ωmc3、幾點注意：⑴通常雙向車道數(shù)不宜采用奇數(shù)，如采用雙向三