道路設計交通基礎

道路交通基礎設計車輛汽車動力性能設計車速設計交通量設計通行能力第一頁，共五十三頁。2023/2/41一、設計車輛一、設計車輛作用二、設計車輛的種類三、汽車的性能第二頁，共五十三頁。2023/2/421、設計車輛作用設計車輛是指對道路上行駛的各種車輛進行歸類，將其尺寸標準化，稱為設計車輛，作為道路設計的依據(jù)主要用于制定各項設計控制指標。汽車的物理性質及行駛于路上的各種車輛的組合對于道路幾何設計有決定性的意義。

1、車輛的輪廓尺寸影響：道路平面、橫斷面等尺寸，如車道寬度，曲線半徑等。

2、車輛的運行特性影響：縱斷面設計，如縱坡度、坡長等

3、軸載組成和作用次數(shù)：對道路結構設計有重要影響。第三頁，共五十三頁。2023/2/432、設計車輛的種類公路設計車輛《公路工程技術標準》將機動車分為三類：

1.小客車；2.載重汽車；3.鞍式車。第四頁，共五十三頁。2023/2/44

設計車輛外廓尺寸第五頁，共五十三頁。2023/2/45

公路設計車輛第六頁，共五十三頁。2023/2/46公路設計車輛外廓尺寸第七頁，共五十三頁。2023/2/47

《城市道路設計規(guī)范》將機動車分為三種類型：小型汽車普通汽車鉸接車將非機動車分為四種類型：自行車三輪車板車獸力車城市道路設計車輛第八頁，共五十三頁。2023/2/48城市道路機動車設計車輛第九頁，共五十三頁。2023/2/49城市道路設計車輛外廓尺寸第十頁，共五十三頁。2023/2/410二、汽車性能1、汽車的牽引力2、行駛阻力3、汽車的動力性能4、汽車的制動性第十一頁，共五十三頁。2023/2/411把驅動輪上的扭矩Mx用一對力偶Ta和T代替，Ta作用在輪緣上與路面水平反力F抗衡，T作用在輪軸上推動汽車前進，稱為牽引力1、汽車的牽引力第十二頁，共五十三頁。2023/2/4122、行駛阻力汽車的行駛阻力包括：空氣阻力、滾動阻力、坡度阻力和慣性阻力第十三頁，共五十三頁。2023/2/413（1）空氣阻力汽車在行駛中，由于迎面空氣的壓力、車后的真空吸力及空氣與車身表面的摩擦力阻礙汽車前進，總稱為空氣阻力。當行駛速度在100km／h以上，約一半的功率用來克服空氣阻力。第十四頁，共五十三頁。2023/2/414車輪在路面上滾動所產(chǎn)生的阻力，是由輪胎與路面變形引起的。它與路面類型、輪胎結構及行駛速度等有關。滾動阻力與輪胎承受的力成正比（2）滾動阻力第十五頁，共五十三頁。2023/2/415第十六頁，共五十三頁。2023/2/416汽車在坡道上行駛時，汽車重量在平行于路面方向有分力，上坡時分力與汽車前進方向相反，阻礙汽車行駛；而下坡時分力與前進方向相同，推動汽車行駛。滾動阻力和坡度阻力合為道路阻力（3）坡度阻力第十七頁，共五十三頁。2023/2/417汽車變速行駛時，需要克服其質量變速運動時產(chǎn)生的慣性和慣性力矩稱為慣性阻力（4）慣性阻力第十八頁，共五十三頁。2023/2/4183、汽車的動力特性汽車的動力性能系指汽車所具有的加速、上坡、最大速度等性能。研究汽車的動力性能的目的主要為道路縱斷面設計提供理論依據(jù)。1、汽車的動力因數(shù)第十九頁，共五十三頁。2023/2/419D稱為動力因數(shù)，即為單位車重具備的牽引潛力。它表征某型汽車在海平面高程上、滿載情況下，每單位車重克服道路阻力和慣性阻力的性能。第二十頁，共五十三頁。2023/2/420（2）汽車的行駛狀態(tài)汽車的最高速度是指節(jié)流閥全開、滿載(不帶掛車)，在表面平整堅實水平路段上作穩(wěn)定行駛時的速度。汽車的最小穩(wěn)定速度是指滿載(不帶掛車)在路面平整堅實的水平路段上，穩(wěn)定行駛時的最低速度(即臨界速度)。汽車的最高速度與最小穩(wěn)定速度之間的差值愈大，表示汽車對道路阻力的適應性愈強第二十一頁，共五十三頁。2023/2/421汽車的爬坡能力是指汽車能克服坡度的能力。最大爬坡度系指汽車在堅硬路面上用最低擋作等速行駛時所能克服的最大坡度。汽車的最大爬坡能力是用最大爬坡坡度評定的。（3）汽車的爬坡能力第二十二頁，共五十三頁。2023/2/4224、制動性機動車輛的制動性，是指車輛在行駛中能否按需要有效地減速或停車的能力。機動車輛的制動過程，是將車輛動能轉化為熱能的過程。制動力是利用汽車制動器內的摩擦阻力矩來形成路面對車輪的切向摩擦阻力。最大值為車輪與路面之間的附著力制動力是評價制動性能的參數(shù)。制動力的大小從本質上表明制動性能的好壞第二十三頁，共五十三頁。2023/2/423當車輛制動達最大強度(車輪不再滾動只產(chǎn)生滑動)時，制動力與制動狀態(tài)下車輛的慣性力相平衡，即：從行車安全上看，制動減速度愈大，制動效果愈好。但過大的制動減速度，例如在緊急制動下減速度可達7.5-8m／s2，對乘客舒適與安全不利。一般的且易接受的制動減速度不大于1.5—2m／s2。（1）制動減速度第二十四頁，共五十三頁。2023/2/424（2）制動時間（1）駕駛員反應時間t1（2）機械反應時間（3）制動減速度或制動力增長時間（4）持續(xù)制動時間t3（5）制動解除時間t4第二十五頁，共五十三頁。2023/2/425制動距離是綜合評價車輛制動性能的參數(shù)。指從踩制動踏板到車輛停止所走過的距離。其長短取決于制動系統(tǒng)的反應情況及制動力使車輛產(chǎn)生的減速度情況。（3）制動距離第二十六頁，共五十三頁。2023/2/4265、汽車的行駛穩(wěn)定性定義：汽車在行駛過程中，在外部因素作用下，汽車能保持正常行駛狀態(tài)和方向，不致失去控制而產(chǎn)生滑移、傾覆等現(xiàn)象的能力影響汽車行駛穩(wěn)定性的因素汽車本身的結構參數(shù)駕駛員的操作技術道路與環(huán)境等外部因素第二十七頁，共五十三頁。2023/2/4271）汽車行駛的縱向穩(wěn)定性第二十八頁，共五十三頁。2023/2/428（1）縱向傾覆條件分析產(chǎn)生縱向傾覆的臨界狀態(tài)是汽車前輪法向反作用力z。為零，此時，汽車可能繞后輪點發(fā)生傾覆現(xiàn)象。第二十九頁，共五十三頁。2023/2/429（2）縱向倒溜條件第三十頁，共五十三頁。2023/2/430（3）縱向穩(wěn)定性的保證汽車在坡道上行駛時，縱向倒溜現(xiàn)象發(fā)生在縱向傾覆之前。保證汽車行駛的縱向穩(wěn)定性，縱坡設計應滿足不產(chǎn)生縱向倒溜為條件。則汽車行駛時縱向穩(wěn)定性的條件為第三十一頁，共五十三頁。2023/2/4312）橫向穩(wěn)定性橫向穩(wěn)定性是指車輛在橫向傾斜的道路上行駛或在急轉彎時，不致發(fā)生繞左右側輪顛覆(翻車)的能力。使車輛發(fā)生橫向側翻的作用力，既與道路的橫向傾斜角有關，也與曲線行駛離心力有關。1）橫向傾覆條件第三十二頁，共五十三頁。2023/2/432第三十三頁，共五十三頁。2023/2/433（2）橫向滑移條件（3）橫向穩(wěn)定性的保證汽車在平曲線上行駛時的橫向穩(wěn)定性主要取決于橫向力系數(shù)u值的大小。汽車在平曲線上行駛時，橫向滑移現(xiàn)象發(fā)生在橫向傾覆之前，因此道路設計中平曲線最小半徑滿足橫向滑移條件。一般在滿載情況下能夠保證橫向行車的穩(wěn)定性。但裝載過高時可能發(fā)生傾覆現(xiàn)象。因此應控制汽車裝載高度。第三十四頁，共五十三頁。2023/2/434三、設計車速（計算行車速度）影響汽車的行駛速度除了汽車本身的性能和駕駛技術之外，還包括道路的幾何形狀路面質量氣候條件交通量交通管制所采用的限速規(guī)定當氣候條件和交通狀況良好時，道路的外部條件基本上決定了駕駛人員采用的車速——道路設計標準的高低決定設計車速的大小第三十五頁，共五十三頁。2023/2/435天氣良好、交通密度低的條件下，具有中等駕駛技術的駕駛員在路段上保持安全、舒適行駛的最大速度。1、設計車速的概念說明：設計車速（計算行車速度）并不是駕駛人員在道路上所采用的車速。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)：當設計車速較低時，平均行車速度約為設計車速的80-90%當設計車速較高時，平均行車速度約為設計車速的60-70%第三十六頁，共五十三頁。2023/2/4362、設計車速作用確定道路幾何尺寸的依據(jù)對曲線的半徑、視距起著決定作用，對車道數(shù)、路肩等起到影響寬度。在山嶺重丘區(qū)計算行車速度的大小還直接影響公路工程數(shù)量的大小和工程的難易程度，影響道路建設投資，可以根據(jù)實測資料，利用極限最小半徑，確定山嶺地區(qū)的計算行車速度公路等級極限最小半徑（m)計算行車速度(km/h)備注一>10060根據(jù)實測資料獲得二>6040第三十七頁，共五十三頁。2023/2/437公路設計車速3、設計車速的數(shù)值按不同計算行車速度設計的各路段長度不宜過短，一般高速公路>15km，一、二級公路>10km；各級公路需要改變行車速度時，在保證線形連續(xù)性的前提下，應設置過渡段和相應的標志第三十八頁，共五十三頁。2023/2/438城市道路設計車速的選取應該和道路的類型和級別有關：

第三十九頁，共五十三頁。2023/2/439四、設計交通量（一）交通量的概念

（二）設計交通量的計算

（三）交通量的換算

第四十頁，共五十三頁。2023/2/440

1、定義指在單位時間內通過道路某一斷面或某一條車道的交通實體數(shù)量。

注意：單位時間，可以是小時、天、分鐘等根據(jù)需要決定。交通量與經(jīng)濟發(fā)展的速度、氣候、物產(chǎn)、文化生活水平等多方面因素有關，且隨著時間、地點的不同隨機變化是交通管理、交通規(guī)劃、道路設計等的重要依據(jù)。（一）交通量的定義第四十一頁，共五十三頁。2023/2/441平均日交通量ADT第四十二頁，共五十三頁。2023/2/442（二）設計交通量設計交通量：作為道路規(guī)劃和設計依據(jù)的交通量。設計年限平均日交通量設計小時交通量第四十三頁，共五十三頁。2023/2/443指擬建道路到達遠景設計年限時能達到的年平均日交通量。它是確定道路等級、道路結構和安全設施設計的基本數(shù)據(jù)。

1、設計年限平均日交通量第四十四頁，共五十三頁。2023/2/444Nt=N0.(1+r)t-1式中:

Nt－設計年限的年平均日交通量;

N0－基年的交通量;

r－交通量的年遞增率； t－設計年限。我國的《公路工程技術標準》規(guī)定：高速公路、一級公路的設計年限為20年；二級公路的設計年限為15年；三級、四級公路設計年限為10年。第四十五頁，共五十三頁。2023/2/4452、設計小時交通量

取全年第30位小時交通量作為設計小時交通量。

第30位小時交通量將全年8760小時交通量從大到小排列,排在第30位的小時交通量。第四十六頁，共五十三頁。2023/2/44630小時交通量的確定：設計小時交通量DHV=AADT×K將第30小時交通量和AADT比值K，稱為設計小時交通量系數(shù)（公路）。高峰小時交通量系數(shù)（城市道路）。公路：K值在11%-15%，平均為13.3%，一般平原取13%，山區(qū)取15%;城市道路：K值在9%-14%。通常取為11%第四十七頁，共五十三頁。2023/2/447設計小時交通量的應用對于多車道公路，運用設計小時交通量可以確定車道數(shù)和路幅寬度

DHV=AADT*K N=DHV/C單 W=W1*N其中：DHV：設計小時交通量（輛/h） N：車道數(shù) C單：每一條車道設計通行能力（輛/h） W：路幅寬度（m） W1：一條車道寬度（m）第四十八頁，共五十三頁。2023/2/448對于雙向二車道的道路:可不考慮交通量的方向分布,取雙向交通量即可對于單向兩車道以上的道路，應該考慮方向分布系數(shù)，設計小時交通量取單向交通量考慮行車方向不均勻系數(shù)時方向分布系數(shù)計算公式如下：第四十九頁，共五十三頁。2023/2/449DDHV-單向設計小時交通量;(輛/小時)AADT-設計年限的年平均日交通量(輛/天)K-設計小時交通量系數(shù);KD-方向分布系數(shù),即主要方向交通量與斷面交通量的比值.車道數(shù)量為：

第五十頁，共五十三頁。2023/2/450（三）交通量的換算在實測交通量的基礎上，將不同類型的車輛按其占有的時間和空間不同，換算成標準車型的交通量。我國公路均以小客車為標準進行換算我國城市道路均以小客車為標準進行換算第五十一頁，共五十三頁。2023/2/451公路交通量換算系數(shù)