同济考研道路交通.docx
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同济考研道路交通
道路工程
绪论
第一节道路运输的特点和道路功能
1．交通运输体系的组成：
①铁路＜500km、②道路＜200km或不限、③航空、④水路、⑤管道
2．道路运输特点：
①机动灵活性大（直达运输，100-200公里短途运输，经济可靠）
②普及面广、适应性强（灾时、战时、平时）
③速度快、造价低
④运量大
3．道路功能：
①交通②形成国土结构③公共空间④防灾⑤繁荣经济
第二节道路的分类
4．道路分类：
①公路②城市道路③厂矿道路④林区道路⑤乡村道路
5．公路的分类与分级
按照道路在道路网中的地位，公路可分为干线和支线。
干线公路（公路网中起骨架作用的公路）——①国道②省道③县道④乡道
支线公路（公路网中起连接作用的公路）
6．公路的分级
公路按使用任务、功能和适应交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路。
等级
高速
一级
二级
三级
四级
设计年限
20
15
15
10
10
设计速度（km/h）
80、100、120
60、80、100
80、60
40、30
20
AADT（pcu/d）
25000~100000
15000~55000
5000~15000
2000~6000
400~2000
出入口控制
完全控制
部分控制
部分和不控制
不控制
不控制
其中高速公路和一级公路为汽车专用道路，其他为一般公路。
7．城市道路的分类与分级
①快速路
为城市中大量、长距离、快速交通服务。
对向车行道之间应设中间分车带，其进出口应采用全控制或部分控制。
两侧不应设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口。
两侧一般建筑物的进出口应加以控制。
②主干路
为连接城市各主要分区的干路，以交通功能为主。
自行车交通量大时，宜采用机动车与非机动车分隔形式，如三幅路或四幅路。
两侧不应设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的净出口。
③次干路
与主干路结合，组成道路网，其集散交通作用，兼有服务功能。
④支路
次干路与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主。
大、中城市道路网规划指标
项目
城市规模与人口（万人）
快速路
主干路
次干路
支路
机动车设计速度
（km/h）
大城市
＞200
80
60
40
30
≤200
60~80
40~60
40
30
中等城市
40
40
30
道路网密度
（km/km2）
大城市
＞200
0.4~0.5
0.8~1.2
1.2~1.4
3~4
≤200
0.3~0.4
0.8~1.2
1.2~1.4
3~4
中等城市
1.0~1.2
1.2~1.4
3~4
道路中机动车车道条数
（条）
大城市
＞200
6~8
6~8
4~6
3~4
≤200
4~6
4~6
4~6
2
中等城市
4
2~4
2
道路宽度（m）
大城市
＞200
40~45
45~55
40~50
15~30
≤200
35~40
40~50
30~45
15~20
中等城市
35~45
30~40
15~20
8．城市道路设计内容：
①路线设计②交叉口设计③道路附属设施设计④路面设计⑤交通管理设施设计
9．城市道路设计原则
①城市道路设计必须在城市规划、特别是土地利用规划和道路系统规划的指导下进行。
②要求在经济、合理的条件下，考虑道路建设的近远期结合、分期发展，避免不符合规划的临时性建设。
③要综合考虑道路的平面线形、横断面布置、道路交叉口、各种道路附属设施、路面类型，满足行人及各种车辆行驶的技术要求。
④设计时，应同时兼顾道路两侧城市用地、房屋建筑和各种工程管线设施的高程及功能要求，与周围环境协调，创造良好的街道景观。
⑤合理使用各项技术标准，尽可能采用较高的线形技术标准，除特殊情况外，应避免采用极限标准。
第一章行人和车辆基本知识
第一节行人基本知识
行人活动圈
行人在自由活动圈（直径1.22~1.34米）内，步行可以很自由，也不干扰别人；即人均所拥有的空间达到3.7m2。
行人在舒适活动圈（直径1.07～1.22米）内，穿越的行人不至接触到原来的行人；
行人在限制活动圈（直径0.92～1.07米）内，穿越的行人要侧身走才不至接触到原来的行人；
行人在非接触区（直径0.6～0.92米）内，行人活动已受相互制约，但跨步尚不接触；
行人在接触区（直径0.48~0.6米）内，行人已无法穿行超越；
一般选取1.4~3.7m2/人的空间值作为确定服务水平界限的临界点。
另外，满足行人通行的道路最小净空为2.5m。
行人步速集中于60~78m/min的范围之间。
第二节车辆基本知识
1、车辆尺寸
机动车设计车辆：
①小型汽车②普通汽车③铰接车（④微型汽车⑤中型汽车）
设计车型
项目
总长
总宽
总高
微型汽车
3.2
1.6
1.8
小型汽车
5.0
1.8
1.6
中型汽车
8.7
2.5
4.0
普通汽车
12.0
2.5
4.0
铰接车
18.0
2.5
4.0
总长（M）
总宽（M）
总高（M）
前悬（M）
轴距（M）
后悬（M）
小型汽车
5
1.8
1.6
1
2.7
1.3
普通汽车
12
2.5
4
1.5
6.5
4.0
铰接车
18
2.5
4
1.7
5.8/6.7
3.8
车辆的最小转弯半径：
指汽车前外轮中心的转弯半径，由汽车本身的构造、性能决定。
可作为停车场库、回车场地和公交车终点站通道设计的依据。
非机动车设计车辆：
①自行车（长1.93M宽0.6M高2.25M）②三轮车③板车④兽力车
2．车辆的停放
车辆的停放方式：
按汽车纵轴线与通道的夹角关系分
①平行式（所需停车带较窄，驶出车辆方便迅速，但沿路占地最长，单位长度内停放的车辆数量少。
常用于路边临时停车或短时间停放，有利于加快停车泊位的周转）
②垂直式（单位长度内停放的车辆较多，用地比较紧凑，但停车带占地较宽，且在进出停车位时，需要倒车一次，因而要求通道宽度至少有1.2倍的车身长度。
布置时可考虑两边停车，合用中间一条通道）
③斜列式——30、45、60度（停车带宽度随车身长度和停放角度不同而异，宜在场地受限制时采用。
车辆出入及停车均较方便，有利迅速停滞和疏散，缺点是单位停车面积比垂直停放要多，特别是30度停放，土地利用率不高，用地最费，故较少采用）
我国较多采用平行式和垂直式
车辆的停发方式：
①前进停车，后退发车（常用于家庭车库或建筑周边停车）
②后退停车，前进发车（最常采用，优点是发车迅速方便，占地面积少，常用于公共停车场。
）
③前进停车，前进发车（更为方便，但占地面积较大，多用于铰接车停车场，除特殊要求，一般较少采用
停车设施类型：
①路边停车带——通常采用单边单排的港湾式布置，不专设通道，在交通量较大的城市次要路旁设时，可考虑设置分隔岛和通道。
②路外停车场（库）——包括道路用地以外设置的露天地面停车场和室内停车库，停车库又包括地下或多层构筑物的坡道式和提升式停车场。
净空高度——汽车本身高度加安全距离之和
①各种汽车——4.5M②无轨电车——5.0M③有轨电车——5.5M④自行车和行人——2.5M⑤其他非机动车——3.5M
机动车停放面积：
可按规划城市人口每人0.8~1.0m2计算，其中机动车停车场占80%~90%，自行车停车场占10%~20%
地面停车场，每个停车位25~30m2，停车楼和地下停车库30~35m2，路边停车带16~20m2
机动车停车面积估算：
①小型汽车：
20～30平方米②普通汽车：
40～50平方米③大型车：
60～70平方米
机动车的回车场地常用形式
自行车停放方式：
单向排列、双向错位、高低错位、对向悬挂
自行车排列方式：
双排垂直停放、双排斜列停放、单排垂直停放、单排斜列停放
自行车单位停车面积：
1.2—1.4平方米
3．车辆的重量与装载量
车辆的自重：
（空车重量）车辆整车装备重量。
车辆的载重：
车辆最大装载量。
乘员按照65千克/人计算。
车辆的总重=自重+载重
汽车组成：
①发动机：
动力装置②底盘：
传动系、行驶系、转向系和制动系。
③车身④电气设备
汽车运动时克服的阻力：
滚动阻力Pf：
车轮在路面上滚动所产生的阻力。
（永为正值）
空气阻力Pw：
汽车在行驶中迎风面空气受阻所引起的阻力。
（永为正值）
坡度阻力Pi：
汽车爬坡时作用于汽车上的阻力。
惯性阻力Pj：
汽车变速行驶时，需要克服其变速运动时所产生的惯性里和惯性力矩。
汽车行驶的必要条件：
①Pt＝Pf+Pw+Pi+Pj其中：
滚动阻力和空气阻力为正，坡度阻力上坡为正，下坡为负，惯性阻力加速为正，减速为负。
汽车的牵引力必须大于等于汽车的行驶阻力。
②Pt≤zΦΦ与路面粗糙程度、轮胎花纹和轮胎气压、车速、荷载有关
牵引力必须小于或等于轮胎与路面之间的最大摩擦力（附着力）
汽车性能体现：
①汽车最大爬坡度：
满载时Ⅰ档在良好路面上的最大爬坡度。
②最高车速：
在水平良好的路面上，汽车能达到的最高速度。
③加速时间：
原地起步加速时间和超车加速时间。
汽车性能体现：
①通过性：
汽车在各种道路、无路地带的行驶能力。
②制动性：
汽车强行停车和降低车速的能力。
③行驶稳定性：
遵循驾驶员指定方向的能力。
④行驶平顺性：
汽车在不平的道路上行驶，免受冲击和震动的能力。
⑤操纵稳定性：
按照驾驶员的意图控制汽车。
非机动车道纵坡度：
宜小于2.5%；大于2.5%，限制坡长，自行车——坡度3.5%，坡长150m
坡度3%，坡长200m
坡度2.5%，坡长300m
第二章城市道路交通基本知识
第一节交通流基本概念
交通流的分类：
1.按交通流的交汇流向：
交叉、合流、分流、交织流
借助交通信号——交叉
不借助交通信号——合流——两条分离的车道交通合并为一条车道
分流——一条车道交通流分成两个分离车道上的交通流
交织——行驶方向相同的两股或多股交通流，沿着相当长的路段，通过驾驶改换车道使交通流彼此穿插对方路径进行的交叉运行
2.按交通主体的不同：
车流、人流、混合交通流
3.按交通流输送对象：
客流、货流
4.按交通设施对交通流的影响：
连续流、间断流
5.按交通流内部的运行条件及其对驾驶员和乘客产生的感受：
自由流、稳定流、不稳定流、强制流
交通流特性：
通常描述交通流特性有三大参数：
交通量、速度和密度。
另外，用通行能力来评价道路的服务水平。
①交通量：
指在单位时间内通过道路某一地点或某一断面的车辆数量或行人数量。
前者称为车流量，后者称为人流量。
②速度（V）：
指车辆或行人在单位时间内行驶或通过的距离。
③密度（K）：
指在某一瞬时内单位道路面积上分布的车辆数或行人数量。
服务水平：
交通流中车辆运行的以及驾驶员和乘客或行人感受的质量量度。
即道路在某种交通条件下所提供运行服务的质量水平。
通行能力：
道路通行能力指在一定的道路和交通条件，道路某一路段单位时间内通过某一断而的最大车辆数，或行人数量，以veh／h，pcu／h，veh/d表示。
道路通行能力与交通量概念不同，交通量指某时段内实际遇过的车辆数。
一般交通量均小于道路的通行能力。
道路通行能力是一定条件下通过车辆的极限值。
基本通行能力——指道路组成部分在道路、交通、控制和气候环境均处于理想条件下，该组成部分一条车道或一车行道的均匀段上，或某一横断面上，单位时间内通过的车辆或行人的最大数量，也称理论通行能力。
可能通行能力——指一已知道路的一组部分在实际或预测的道路、交通、控制和气候环境条件下，该组成部分一条车道或一车行道的均匀段上，或某一横断面上，不论服务水平如何，单位时间内通过的车辆或行人的最大数量。
设计通行能力——指一设计中的道路组成部分在预测的道路、交通、控制和气候环境均处于理想条件下，该组成部分一条车道或一
车行道对上述诸条件有代表性的均匀段或某一横断面上，所选用的设计服务水平下，单位时间内通过的车辆或行
人的最大数量。
第二节行人交通流特征
行人的速度、密度与流量关系：
Q=K·V
Q——单位时间内单位人行道宽度内通过的行人数量（人/min/m）
V——每分钟步行距离（m/min）
K——单位面积行人数量（人/min）
第三节车辆交通流特征
1、车流量：
指在单位时间内，通过道路某一断面或某一条车道的车辆数。
且常指来往两个方向的车辆数。
当量交通量
交通量观测所得结果是混合交通量。
1当量交通量
将各种车辆换算为单一车种．即当量交通量（pcu）．
②我国高速公路、一级公路至四级公路和城市道路均以小型车为标准换算车辆。
小型车
中型车
公共汽车、大型货车
铰接车
摩托车
自行车
路段
1
1.5
1.5
2
0.5
0.2
环形平交
1
1.4
1.5
2
0.5
0.2
设信号平交
1
1.6
1.6
2.5
0.5
0.2
平均日交通量（ADT）
观测期间内统计所得车辆的总合/观测期间内的总天数单位：
pcu/d
按月按周观测统计得到年平均日交通量、月平均日交通量（MADT）或周平均日交通量（WADT）
年平均日交通量（AADT）——全年统计的日交通量总合/全年总天数单位：
pcu/d
小时交通量
小时交通量——一小时内通过观测点的车辆数
高峰小时交通量——一天内的车流高峰期间连续60min的最大交通量。
取一年的第30位最大小时交通量作为设计小时交通量。
即将一年中测得的8760小时交通量按大小顺序排列，取序号为第30位的小时交通量作为设计交通量。
时段交通量（流率）：
对不足1小时的时间间隔内观测到的交通量换算为1小时的车辆数称为当量小时流率，或简称流率。
流率=n分钟内观测到的车辆数*60/n（pcu/h）n——观测时间，一般取5min或15min
2、行车速度
地点车速：
车辆通过某一地点断面时的瞬时车速。
（用作道路交通管理和规划设计时参考用）
行驶车速：
驶过某一区间距离与所需时间（不包括停车时间）求得的车速。
（用于评价该路段的线性顺适性和通行能力分析）
行程车速：
车辆行驶路程与该路程所需的总时间（包括停车时间）之比。
（评价道路的通畅程度，估计行车延误情况，要提高运输效率，归根到底是要提高车辆的行程车速。
）
设计车速：
道路几何设计所采用的车速，是在气候良好、交通密度低的条件下，一般驾驶员在路段上能保持安全、舒适行驶的最大速度。
城市规模
快速路
主干路
次干路
支路
大城市
>200万人
80
60
40
30
50~200万人
60~80
40~60
40
30
中等城市
40
40
30
小城市
干路40
20
3、车流密度
车流密度：
在某一瞬时内一条车道的单位长度上分布的车辆数。
它表示车辆分布的密集程度。
pcu/km
K=N/L（pcu/km）K：
车流密度。
N：
单车道路段内的车辆数。
L：
路段长度
道路上的车头间隔也反映车流密度。
（车头间隔——车头间距、车头时距）
车头间距：
前后相邻两辆车的车头之间的距离称为车头间距。
平均车头间距：
观测路段上所有车辆的车头间距平均值。
与密度的关系：
hs=1000/K（m/pcu）
车头时距：
在同向行驶的车流中，前后相邻两辆车驶过道路某一断面的时间间隔称为车头时距。
平均车头时距：
观测路段上所有车辆的车头时距平均值。
与交通量的关系：
ht=3600/Q（s/pcu）
车头时距、车头间距、速度关系：
hs=V/3.6ht
4、车流辆、行车速度和车流密度之间的关系
Q=K·VQ——平均流量（pcu/h）
V——平均车速（km/h）
K——平均车流密度（pcu/km）
5、汽车在城市道路上的行驶特征
连续流、间断流
6、公交车辆运行
行驶速度V（市区14~18km/h，郊区16~25km/h）
运送速度V送（车辆沿途停靠的总时间，通常约占车辆在全线行驶和停靠时间总和的25%~30%，这段时间不仅影响运送速度，还影响停靠站和线路的通行能力，缩短这段时间对乘客、尤其是特大城市的乘客有很大意义）
运营速度V（包括车辆在首末站停留的时间）
第三章城市道路平面线形规划设计
第一节平面线形规划设计的内容
道路线形：
指道路路幅中心线的立体形状。
道路中线在水平面上的投影形状称为道路平面线型。
平面线型由直线和曲线组成。
曲线分为曲线半径为常数的圆曲线和曲率半径为变数的缓和曲线
主要任务：
①根据道路网规划确定的道路走向和道路之间的方位关系，以道路中线为准，考虑地形、地物、城市建设用地的影响；
②根据行车技术要求确定道路用地范围内的平面线性，以及组成这些线形的直线、曲线和它们之间的衔接关系；
③对于小半径曲线，还应当考虑行车视距、路段的加宽和道路超高设置等要求。
阶段：
总体规划——确定主要道路中心线走向，并进一步确定城市路网。
详细规划——确定各级道路主要特征点的坐标、曲线要素等内容。
第二节平曲线规划设计
1、圆曲线
横向力系数
横向力系数μ,即表示汽车单位重量所受到的横向力。
它可以表示汽车在曲线上行驶时横向的稳定程度，μ值越大，表示横向愈不稳定，汽车就可能产生侧向滑移。
（是判定道路设计转弯半径是否符合要求的基本条件）
μ=V2/127R±iR——平曲线半径i——路拱坡度
保证汽车不产生侧移的必要条件：
μ≤φ0φ0——横向摩阻系数
圆曲线半径计算公式：
R=V2/127（μ±i）i——弯道外侧—，弯道内侧+
圆曲线半径：
不设超高的最小半径，极限最小半径，一般最小半径（最大半径不宜超过10000m。
）
不设超高的最小半径：
路曲线半径较大、离心力较小时，汽车沿双向路拱（不设超高）外侧行驶的路面摩擦力。
公路一般μ采用0.035，城市道路一般μ采用0.067
极限最小半径：
指圆曲线半径采用的最小极限值。
设置最大超高。
城市道路在郊区的超高横坡度可采用2%~6%，μ取0.15。
一般最小半径：
指设超高时的推荐半径。
数值介于不设超高的最小半径和极限最小半径之间
2、超高、加宽
超高：
为了减少横向力，就需要把弯道外侧横坡做成与内侧同向的单向横坡称为超高横坡度i超。
i超=V2/127R-μ（%）我国城市道路的超高坡度一般取2%~6%
超高缓和段：
为了使道路从直线段的双坡面顺利转换到具有超高的单坡面，需要一个渐变的过渡段，称为超高缓和段。
①绕内边缘旋转
超高渐变率：
旋转轴与车行道外侧边缘之间相对升降的比率。
②绕中线旋转（一般多用于旧路改建工程）
加宽设置：
为了保证汽车在转弯时不侵占相邻车道，凡小于250m半径的曲线路段均需要加宽。
为了适应车辆在弯道上行驶时后轮轨迹偏向弯道内侧的需要，通常公路的加宽设在弯道内侧；城市道路为了便于拆迁和实施，又是两侧同时加宽。
在圆曲线内加宽为不变的全加宽值，两端设置的加宽缓和段由直线段加宽为0，逐步按比例增加到圆曲线的全加宽值
3、缓和曲线
缓和曲线：
汽车回转半径的曲率半径能从直线段的ρ=∞，有规律地逐渐减小到ρ=R，这一变化路段即为缓和曲线段。
缓和曲线多采用回旋线，也可采用三次抛物线、双纽线。
目的：
通过曲率的逐渐变化，适应车辆转向操作的行驶轨迹和路线的顺畅，缓和行车方向的突变和离心力的骤增，使离心加速度逐渐变化，并可作为缓和超高变化的过渡段，从而使汽车从直线段安全、迅速的驶入小半径弯道。
作用：
①曲率连续变化，便于车辆遵循车道行驶
②离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适
③超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳
④与曲线配合得当，增加线形美观
不设缓和曲线：
①V＜40km/h
V（km/h）
80
60
50
40
R（m）
2000
10000
700
500
②R’>R
4、平面线形
同向曲线：
转向相同的曲线
反向曲线：
转向相反的曲线
复曲线：
不同半径的两同向曲线直接相连、组合而成的曲线
1V≥80km/h，且R1：
R2＜1.5
2V＜80km/h，且R1：
R2＜2.0
衔接时注意问题：
①相邻曲线半径悬殊不宜过大。
一般认为相邻曲线半径的差距不宜超过一倍，并注意加设交通标志。
②同向曲线间的直线最小长度宜≥6倍的计算行车速度值，两反向曲线间最小直线长度宜≥2倍的计算行车速度值
③注意超高的衔接
④长直线尽端，转弯半径不宜过小
第三节行车视距
停车视距：
指在同一车道上，车辆突然遇到前方障碍物，而必须及时采取制动停车所需要的安全距离。
（反应距离、制动距离、安全距离）
会车视距：
指对向行驶的车辆在同一道路上相遇，又来不及错让时，必须采取制动刹车所需要的最短安全距离。
（约为停车视距的2倍）
行车视距的选用：
分道行驶的道路——采用停车视距检验城市道路视距要求，校核平面线形。
未设分隔带或划线标志的道路——必须按会车视距校核平面线形。
平面线形视距的保证：
必须清除视距区段内横净距内的障碍物。
横净距：
道路曲线最内侧的车道中心线行车轨迹由安全视距两端点连线所构成的曲线内侧空间界限（即包络线）的距离。
通常小汽车驾驶员的视线高度为1.1~1.2m
不设缓和曲线的横净距计算
①曲线长度L大于视距S
h=S2/8Rs
②曲线长度L小于视距S
h=L/8Rs（2S-L）
第四节城市道路平面线形设计
平面线形设计原则：
①平面线形连续、顺势，应与地形、地物相适应，与周围环境相协调
②满足行驶力学上的基本要求和视觉、心理上的要求
③保证平面线形的均衡与连贯
④避免连续急弯的线形
平面线形设计步骤：
①初步拟定平面线形
②选用弯道平曲线半径
③编制里程桩
④确定道路红线
⑤绘制平面图
第四章城市道路纵断面线形规划设计
第一节纵断面规划设计的内容
道路纵断面线形：
指道路中线在垂直水平面方向上的投影。
它反映路线竖向的走向、高程、纵坡大小，即道路的起伏情况。
城市道路的纵断面设计：
是结合城市规划要求、地形、地质情况，以及路面排水、工程管线埋设等综合因素考虑，所确定的一组由直线和曲线组成的线形设计。
道路纵断面设计的内容：
根据道路性质、等级、行车技术要求和当地气候、地形、水文、地质条件、排水要求以及城市竖向设计要求、现状地物、土方平衡等，合理地确定连接有关竖向控制点（或特征点）的平顺起伏线形。
它具体包括：
确定沿线纵坡大小及破段长度以及边坡点位置；选定满足行车技术要求的竖曲线；计算各桩点的施工高度，以及确定桥涵构筑物的标高等。
在城市道路上，一般均以道路车道中心线的竖向线形作为基本纵断面。
第二节道路纵坡
道路纵坡：
指道路中心线（纵向）坡度，坡长则指道路中心线上某一特定纵坡路段的起止长度。
道路纵坡的大小关系到交通条件、排水状况与工程经济。
1、最大纵坡
影响因素：
1、考虑各种机动车辆的动力要求小于8%
2、考虑非机动车行驶的要求平原城市小于2.5%，机动车道小于5%
3、考虑自然条件的影响地形起伏、海拔高度、气温、雨量、湿度等，都影响机动车辆的行驶状况和爬坡能力。
4、考虑沿街建筑物的布置与地下管道辐射要求
最大纵坡要求
1、机动车道的最大纵坡不超过8%，适合自行车骑行的道路
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