第一章 绪 论
【本章学习要点】 本章主要学习公路发展规划,公路的分级与技术标准,公路勘测设计的依据和阶段,以及本课程的学习任务和目标.

第一节 公路发展概况及规划

一,交通运输网络构成
交通运输是国民经济的重要组成部分,是国民经济的命脉.它把国民经济各领域和各个地区联系起来,担负着国家建设中原材料与产品的集散,城乡间的物质交流运输任务,并满足人们在物质文化生活上的需要,是联系工业和农业,城市和乡村,生产和消费的纽带.在国家的政治,经济,军事,文化建设中,在社会物质财富的生产和分配过程中,在广大人民生活中具有重要的作用.
(一)国家综合运输系统的构成
现代交通运输由铁路,公路,水运,航空以及管道等五种运输方式组成.这些运输方式的点,线,面交通运输组成国家综合运输系统.
铁路运输适用于远程的大宗货物及旅客运输,其特点是运量大,迅速,特别是高速铁路(轮轨,磁悬浮)的出现,使铁路运输能力得到进一步提高,但由于铁路运输需转运(二次,三次),装卸费用较高,使其一般只在远距离运输上占有优势.由于受铁路轨道的限制,铁路运输属线性运输.
水路运输是通航地区最廉价的运输方式,但速度慢,并受自然因素制约大;运输方式包括内河及海洋(近海,远洋)运输.
航空运输适于快速运送旅客,紧急物资及邮件,速度快,但成本也高.
管道运输是用于液态,气态及散装粉状材料运输的专用方式.
公路运输适用于旅客及货物各种运距的批量运输.
(二)公路运输的特点及其在国民经济中的地位
公路运输与其他运输方式比较,具有如下特点:
1.机动灵活,能迅速集中和分散货物,做到直达运输,不需中转,可以实现"门到门"的直接运输,节约时间和减少中转费用,减少货损.
2.受交通设施限制少,是最广泛的一种运输方式,可伸展到任何山区,农村,机关,单位,可承担其他运输方式的转运任务,是交通运输网中其他各种运输方式联系的纽带.
3.适应性强,服务面广,时间上随意性强,可适于小批量运输和大宗运输.
4.公路运输投资少,资金周转快,社会效益显著.
5.与铁路,水运比较,公路运输由于汽车燃料价格高,服务人员多,单位运量小,所以在长途运输中,其运输成本偏高.但随着高速公路的迅速发展,汽车制造技术的不断改进,运输管理水平的不断提高,这些不足正在逐步得到改善.
由于公路运输的这些特点,使公路得以快速发展.到上世纪70年代,经济发达国家大多改变了一个多世纪以来以铁路运输为中心的局面,公路运输在各种运输方式中起了主导作用,特别现代高速公路的出现,使公路运输在经济建设中发挥更加重要的作用,是我国综合运输体系中最活跃的一种运输方式,并显示出广阔的发展前景.

二,我国公路现状与发展规划
(一)公路发展史
古代:早在公元前2000年前,就有了可以行驶牛,马车的道路.秦始皇统一六国后,大修驰道,颁布"车同轨"法令,使得道路建设得到一个较大的发展.
近代:上世纪初(1902年)汽车输入我国,通行汽车的公路开始发展起来.从1906年在广西友谊关修建第一条公路开始,到1949年底,全国公路通车里程仅有8.1万公里.
现代:中华人民共和国成立以后,为了迅速恢复和发展国民经济,巩固国防,国家对公路建设做出了很大的努力,取得了显著成就,特别是改革开放后的十几年来,公路建设迅速发展.
1978年底公路通车里程达88万公里.1994年底公路通车里程达到110万公里,并实现了县县通公路,97%的乡及78%的村通了汽车.到2004年底,我国公路总里程达到185万公里.
我国高速公路建设非常迅速,从1990年第一条高速公路(沈大高速公路)建成通车后,到 2004年底高速公路总里程达3.42万公里,仅次于美国,居世界第二位.
(二)公路现状分析
新中国成立后,特别是改革开放以来,我国公路建设取得了巨大成就,但是与国际上发达国家相比,差距仍很大;与国内其他工业相比,仍相对滞后,远不能满足新形势下对公路运输大要求.归纳起来,还存在如下几方面的问题:
1.公路数量少,通达深度不够
(1)公路通车总里程少
2004年底,我国公路通车里程虽已达185万公里,居世界第四位,但与公路建设水平高的国家相比,仍然相差较大.如美国,印度和巴西分别为631万公里,322万公里和198万公里.
(2)公路密度低
公路密度指每百平方公里国土面积拥有的公路里程数.美国公路密度67km,英国为160km,法国为147km,日本为303km,印度为61km,而我国只有17.5km.
每万人拥有公路长度,美国为242km,英国为63km,法国为140km,日本为91.5km,印度为22km,而我国只有11km.
由于公路里程少,密度低,通达深度不够,很多地区的经济发展仍受到制约.
2.路网等级低,路面质量差,标准低
在通车里程中,二级以上的公路,只占公路总里程的13.1%多一点,等级以上公路所占比例为78.3%.高级,次高级路面里程占公路总里程的38.9%.无路面里程15.4万公里,占9%.有的公路防护设施不全,抗灾能力很差,据统计每年水毁公路造成的经济损失就达几亿元.
当前最突出的问题是公路建设发展速度跟不上经济发展的速度,也跟不上交通量发展的速度.据统计:我国干线公路有50%的路段,其交通量都在2000辆/昼夜以上,处于超负荷运行状态.而现有的10.8万公里的国道网中二级以上的公路只占30%'
3.发展不平衡
东西部差距较大,平原区与山区差别大.公路密度各省市差距大,上海95.4km,天津85.1km,北京81.0km,海南61km,广东58km,江苏56.6km.10km以下的省,自治区有5个,分别为西藏,青海,新疆,内蒙古,甘肃.
4.通行能力低
通行能力大,运营效益高的公路主骨架未形成.由于我国二级以上公路所占比重较小,在公路几何条件,交通组成和汽车行驶环境等条件影响下,公路通行能力普遍偏低.
5.服务水平低
公路服务水平由汽车行驶速度,交通密度,交通中断情况,车辆行驶舒适度等来衡量的.总体上看,我国的公路服务水平还较低,还不能完全达到人民群众对公路运输服务水平的要求.
(三)发展规划
1.发展方向
由于我国公路总量仍然偏少,今后很长一段时间还必须坚持提高公路质量,等级与加大公路密度并重的原则.积极新建公路,沟通断头路,加速国道主干线高速公路网建设与旧路的技术改造.
2.发展规划
从上世纪80年代末开始,在"五纵七横"国道主干系统规划的指导下,我国高速公路从无到有,实现了持续,快速和有序的发展,特别是1998年以来,国家实施积极财务政策,加大了包括公路在内的基础设施建设投资力度,高速公路建设进入了快速发展期,年均通车里程超过4000公里.高速公路的快速发展,极大地提高了我国公路网的整体技术水平,优化了交通运输结构,对缓解交通运输的"瓶颈"制约发挥了重要作用,有力地促进了我国经济发展和社会进步.
2004年交通部推出新一轮国家高速公路网规划.我国将建成布局为"7918"的高速公路网络,即7条射线,9条纵线,18条横线,总里程约8.5万公里.规划的国家高速公路网将连接所有现状人口在20万以上的319个城市,包括所有的省会城市以及港澳台.规划中,东部地区平均半小时可上高速,中部地区平均1小时上高速,西部地区平均2小时上高速.
此外,国家高速公路网还包括辽中环线,成渝环线,海南环线,珠三角环线,杭州湾环线,台湾环线共6条环线,2段并行线和35条联络线.
(1)7条北京放射线:
北京-上海(1245km) 北京-台北(1973km) 北京-港澳(2387km)
北京-昆明(2865km) 北京-拉萨(3733km) 北京-乌鲁木齐(2582km)
北京-哈尔滨(1280km)
(2)9条南北纵线:
鹤岗-大连(1394km) 沈阳-海口(3711km) 长春-深圳(3618km)
济南-广州(2110km) 大庆-广州(3460km) 二连浩特-广州(2685km)
包头-茂名(3132km) 兰州-海口(2577km) 重庆-昆明(838km)
(3)18条东西横线:
绥芬河-满洲里(1523km) 珲春-乌兰浩特(887km) 丹东-锡林浩特(960km)
荣成-乌海(1880km) 青岛-银川(1601km) 青岛-临汾(920km)
连云港-霍尔果斯(4286km) 南京-洛阳约(712km) 上海-西安(1490km)
上海-成都(1960km) 上海-重庆(1898km) 杭州-瑞丽(3405km)
上海-昆明(2336km) 福州-兰州(2488km) 南昌-南宁(1250km)
厦门-成都(2307km) 汕头-河池(1029km) 广州-昆明(1610km)

第二节 公路的分级与技术标准

一,公 路 分 级
交通部2004年1月颁布实行的国家行业标准《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)(以后简称《标准》)将公路根据功能和适应的交通量分为五个等级,即高速公路,一级公路,二级公路,三级公路,四级公路五个等级.
(一)高速公路
高速公路为专供汽车分向,分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路.
四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000~55000辆;六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量45000~80000辆;八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000~100000辆.
(二)一级公路
一级公路为供汽车分向,分车道行驶,并可根据需要控制出入的多车道公路.
四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000~30000辆;六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000~55000辆.
一级公路是连接高速公路或是某些大城市的城乡结合部,开发区经济带及人烟稀少地区的干线公路.它实际上是有两种不同的任务和功能:一种是具有干线功能,部分控制出入;另一种是可以采用平交的距
离不长的连接线等.一级公路强调必须分向,分车道行驶,《标准》规定一级公路一般应设置中央分隔带.当受特殊条件限制时,必须设置分隔设置,不允许用画线代替.
(三)二级公路
二级公路为供汽车行驶的双车道公路.
双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通流量5000~15000辆.
二级公路为中等以上城市的干线公路或者是通往大工矿区,港口的公路.为保证汽车的行驶速度和交通安全,在混合交通量大的路段,可设置慢车道供非汽车交通行驶.
(四)三级公路
三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路.
双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000~6000辆.
(五)四级公路
四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路.
双车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000辆以下;单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400辆以下.

三,四级公路为"主要供汽车行驶的双车道公路",是指公路应按汽车行驶的要求设计,同时也允许拖拉机,畜力车,人力车等非汽车交通使用车道,其混合交通特征明显.

二,公路技术标准

公路技术标准是指一定数量的车辆在车道上以一定的设计速度行驶时,对路线和各项工程的设计要
求.公路技术标准是法定的技术要求,公路设计时必须遵守.各级公路的具体标准是由各项技术指标来

体现的,主要技术指标一般包括设计速度,行车道数及宽度,路基宽度,最大纵坡,平曲线最小半径,行车视距,桥梁设计荷载等.设计速度是技术指标中最重要的指标,对工程费用和运输效率的影响最大.路线在公路网中具有重要经济,国防意义者,交通量较大者,地形平易者,规定较高的设计速度;反之则规定较低的设计速度.各级公路的具体指标值将在以后中逐一介绍.
确定一条公路的等级,应首先确定该公路的功能,是用于干线公路,还是集散公路,即属于直达还是连接,以及是否需要控制出入等,根据预测交通量初拟公路等级;结合地形,交通组成等,确定设计速度,路基宽度.
(一)公路等级选用的基本原则
1.公路等级的选用应根据公路功能,路网规划,交通量,并充分考虑项目所在地区的综合运输体系,远期发展规划等,经论证后确定.
一条公路,可分段选用不同的公路等级或同一公路等级不同的设计速度,路基宽度,但不同公路等级,设计速度,路基宽度间的衔接应协调,过渡应顺适.
2.预测的交通量介于一级公路与高速公路之间时,拟建公路为干线公路,宜选用高速公路;拟建公路为集散公路,宜选用一级公路.
3.干线公路宜选用二级及二级以上公路.公路等级应根据公路网的规划,从全局出发,按照公路的使用任务,功能和远景交通量综合确定.
(二)各级公路设计交通量的预测
确定一条公路建设标准的主要因素是公路功能,路网规划和交通量.交通量是指设计年限末期的设计交通量.因此确定公路技术等级以前,首先应做好可行性研究.掌握该公路各路段的近期交通量资料并合理地预测远期交通量.认真分析该公路在整个公路网中所占的地位,即公路的使用任务和功能,从而正确地确定公路的标准.避免一条公路投入使用不久,因为交通量不适应而又改建.
各级公路设计交通量的预测应符合下列规定:
(1)高速公路和具干线功能的一级公路的设计交通量应按20年预测;具集散功能的一级公路,以及二,三级公路的设计交通量应按15年预测;四级公路可根据实际情况确定;
(2)设计交通量预测的起算年应为该项目可行性研究报告中的计划通车年;
(3)设计交通量的预测应充分考虑走廊带范围内远期社会,经济的发展和综合运输体系的影响;
(4)设计路段长度.
公路建设是带状的建设项目,沿途的社会环境,经济环境和自然环境都会有很大差异,其地形,地物以及交通量不会完全相同,甚至会有很大的差别.因此,对于一条比较长的公路可以根据沿途情况的变化和交通量的变化,分段采用不同的车道数或不同的公路等级.
按不同设计速度设计的路段长度不宜太短.高速公路设计路段长度不宜小于15km;一,二级公路设计路段不宜小于10km.不同设计速度的设计路段间必须设置过渡段.
对于在现行标准以前已存在的各等级公路,仍然可以继续存在,发挥其应有的作用.对于某些需要改造的公路,根据需要与可能的原则,按照公路网发展规划,有计划地进行改善,提高通行能力及使用质量,以达到相应等级公路标准的规定.
公路分期修建必须遵照统筹规划,总体设计,分期实施的原则,使前期工程在后期仍能充分利用.高速公路整体式断面路段不得横向分割分期修建.

第三节 公路勘测设计的依据,阶段及任务

一,设计的依据
(一)设计车辆
公路路上行驶的车辆主要是汽车.对于混合交通的公路还有一部分非机动车.汽车的物理特性及行驶于路上各种大小车辆的组成对于公路几何设计有决定意义,因此选择有代表性的车辆作为设计的依据(即设计车辆)是必要的.
1.设计车辆
研究公路路幅组成,弯道加宽,交叉口的设计,纵坡,视距等都与设计车辆的外廓尺寸有着密切的关系.汽车的种类很多,按使用的目的,结构或发动机的不同分成各种类型,而作为公路设计依据的汽车可分为三类,即:小客车,载重汽车,鞍式列车.公路设计所采用的设计车辆外廓尺寸(我国国家标准《汽车外廓尺寸限界》(GB 1589—89))规定如图1-2和表1-1所示.


表1-1 设计车辆外廓尺寸
车辆类型
总长(m)
总宽(m)
总高(m)
前悬(m)
轴距(m)
后悬(m)
小客车
6
1.8
2
0.8
3.8
1.4
载重汽车
12
2.5
4
1.5
6.5
4
鞍式列车
16
2.5
4
1.2
4+8.8
2
汽车外廓尺寸限界即对汽车的总高,总宽,总长的限制规定,这项规定适用于公路和城市道路运输用的汽车及汽车列车.
车高——一般以载重汽车及半挂车的高度决定净空高度,以小客车的高度确定驾驶员的视线高度.
车宽——世界各国大型客,货运输汽车的宽度大致相同,一般为2.5m.如果超过2.5m,会严重地降低通行能力.
车长——载重汽车的长度为不超过12.0m,为提高运输效率,车辆的长度有向长的方面发展而制定的.车辆前悬,轴距及后悬的尺寸是根据双后轴的载重汽车考虑的.
鞍式列车分半挂车和全挂车两种.一般是全挂车的车身较长,但在转弯时则半挂车占用路面的宽度较大.故,选用了半挂车的车身长度,我国采用16.0m,这个长度可以装运一个30t的集装箱或是两个20t的集装箱.
自行车在大城市近郊和居民密集的地段,数量较多而且有发展的趋势,在设计时应充分注意.自行车的外廓尺寸为宽0.75m,长2.00m,载人以后的高为2.00m.
2.交通量换算
公路上行驶的汽车有各种不同车型,特别是在我国的二,三,四级公路上,还有着相当大比例的非机动车.为了设计方便,我国《标准》将公路上行驶的各种车辆折合成小客车.
各种车辆的折算系数与车辆的行驶速度和该车种行车时占用公路净空有关.《标准》规定交通量换算采用小客车为标准车型.确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定如表1-2.
表1-2 代表车型与车辆折算系数
代表类型
车辆折算系数
说明
小客车
1.0
≤19座的客车和载质量≤2t的货车
中型车
1.5
>19座的客车和载质量>2t~≤7t的货车
大型车
2.0
载质量>7t~≤14t的货车
拖挂车
3.0
载质量>14t的货车
(1)畜力车,人力车,自行车等非机动车,在设计交通量换算中按路侧干扰因素计.
(2)一,二级公路上行驶的拖拉机按路侧干扰因素计;三,四级公路上行驶的拖拉机每辆折算为4辆小客车.
(3)公路通行能力分析所要求的车辆折算系数应针对路段,交叉口等形式,按不同的地形条件和交通需求,采用相应的折算系数.
(二)设计速度
评价一条公路首先要看它在客,货运输方面是否方便.这些是和运行速度和交通安全直接相关的.在驾车行驶中,驾驶人员采用的速度,除了他本身的驾驶技术和汽车的性能以外,还取决于以下四个基本条件:公路及其路侧的外部特征,气候,其他车辆的存在以及限速标志或设施.上述任何一种条件都能控制速度.当交通量与气候条件良好时,公路的外部特征(包括公路本身的道路条件)基本上决定着驾驶人员采用的速度.
1. 设计速度的定义
所谓设计速度是指在气候条件良好,交通量正常,汽车行驶只受公路本身条件影响时,驾驶员能够安全,舒适驾驶车辆行驶的最大速度.
根据国内外观测研究,当设计速度高时,运行速度低于设计速度;而当设计速度低时,运行速度高于设计速度.这也说明设计速度与运行安全有关.
设计速度是公路设计时确定其几何线形的最关键参数.技术标准根据车辆动力性能和地形条件,确定了不同等级公路的设计速度指标.设计速度一经选定,公路的所有相关要素如圆曲线半径,视距,超高,纵坡,竖曲线半径等指标均与其配合以获得均衡设计.
2.设计速度的规定
设计速度的最大值:根据汽车性能,并参考国内外的实际经验,从节约能源以及人在感官上的感觉出发,设计速度的最大值采用120km/h是适宜的.
设计速度的最低值:考虑我国实际的地形条件,土地利用和投资的可能性,确定设计的最低值20km/h.各级公路设计速度规定如表1-3.
表1-3 各级公路设计速度
公路等级
高速公路
一级公路
二级公路
三级公路
四级公路
设计速度km/h
120
100
80
100
80
60
80
60
40
30
20
3.设计速度的选用
设计速度应根据公路的功能,结合地形,交通组成等条件综合评价来确定,不应仅考虑地形条件.
(1)高速公路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,该局部路段的设计速度可采用60km/h,但其长度不宜大于15km,或仅限于相邻两互通式立体交叉之间,与其他相邻路段的设计速度不应大于80km/h.
(2)一级公路作为干线公路时,设计速度宜采用100km/h或80km/h,作为集散公路时,根据混合交通量,平面交叉间距等因素,设计速度宜采用60km/h或80km/h.
(3)二级公路作为干线公路时,设计速度宜采用80km/h,作为集散公路时,混合交通量较大,平面交叉间距较小的路段,设计速度宜采用60km/h.二级公路位于地形,地质等自然条件复杂的山区,经论证该路段的设计速度可采用40km/h.
(三)交通量
交通量是指单位时间内通过公路某段面的交通流量(即单位时间通过公路某段面的车辆数目).
交通量的具体数值由交通调查和交通预测确定.交通调查,分析和交通预测是公路建设项目可行性研究阶段进行现状评价,综合分析建设项目的必要性和可行性的基础,也是确定公路建设项目的建设规模,技术等级,工程设施,经济效益评价及公路几何线形设计的主要依据.
交通调查,分析及交通量预测水平的高低,尤其是预测的水平,质量和可靠程度,将直接影响到项目决策的科学性和工程技术设计的经济合理性.交通量的概念根据单位时间可分为:日交通量(单向/双向,汽车/混合交通),小时交通量和年累计交通量.
1.设计日交通量
一条公路交通量普遍采用的计量单位是年平均日交通量(简写为AADT),用全年总交通量除以365而得.设计交通量是指拟建公路到达交通预测年限时能达到的年平均日交通量(辆/d).它在确定道路等级,论证公路的计划费用或各项结构设计等有重要作用,但直接用于几何设计却不适宜.因为在1年中的每月,每日,每1小时交通量都会变化,在某些季节,某些时段可能会高出年平均日交通量数倍,不宜作为具体设计的依据.
远景设计年平均日交通量以公路使用任务及性质,根据历年交通观测资料推算求得.一般按年平均增长率累计计算确定.
(1–1)
式中 :Nd——预测年的平均日交通量,辆/d;
N0——起始年平均日交通量,辆/d,包括现有交通量和道路建成后从其他道路吸引过来的交通量;
Y——年平均增长率,%;
n——远景设计年限.
2.设计小时交通量
小时交通量(辆/h)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时的依据.大量的公路交通量变化图示表明,在一天以及全年时间,每小时交通量的变化量是相当大的.如果用一年中最大的高峰小时交通量作为设计依据,会造成浪费,但如果采用日平均小时交通量则不能满足实际需要,造成交通拥挤,甚至阻塞.
为了设计交通量的取值既保证交通安全畅通,又使工程造价经济,合理,我们借助1年中小时变化曲线来确定适合于设计使用的小时交通量.方法如下:
将一年中所有小时交通量按其与年平均日交通量百分数的大小顺序排列起来并绘成曲线如图1-3所示.
从该图中可以看出在30~50位小时交通量附近曲线急剧变化,从此向右曲线明显变缓,而在它的左侧,曲线坡度则急剧加大.据此,设计小时交通量的合理取值,应选在第30~50位小时的范围以内.如以第30位小时交通量作为设计依据,意味着在1年中有29个小时超过设计值,将发生拥挤,占全年小时数的0.33%,而能顺利通过的保证率达99.67%.
目前世界许多国家,包括我国均采用第30位小时交通量作为设计依据.我国《标准》规定公路设计小时交通量宜采用年第30位小时交通量,也可根据公路功能采用当地的年第20~40位小时之间最为经济合理时位的小时交通量.
如图1-3的关系,对于各种不同年份,不同地区的公路都能绘出相应的曲线.虽然各条曲线的弯曲程度和上下位置各有所差别,但曲线的基本图形都是类同的.在确定设计小时交通量时,应绘制各路线交通量变化图.有平时观测资料的公路,必须使用观测资料,没有观测资料的,可参考性质相似,交通情况相仿的其他公路观测资料进行推算.
(四)通行能力
公路通行能力是在一定的道路和交通条件下,公路上某一路段适应车流的能力,以单位时间内通过的最大车辆数表示.单位时间通常以小时计,车辆数对于多车道公路用一条车道的通过数表示,双车道公路用往返车道合计数表示,它是正常条件下公路交通的极限值.从规划设计角度,通行能力分为基本通行能力和设计通行能力两种.
1.基本通行能力
基本通行能力是指在理想条件下,单位时间内一个车道或一条车道某一路段可以通过的小客车最大数,是计算各种通行能力的基础.所谓理想条件包括公路本身和交通两个方面,即公路本身应在车道宽,侧向净宽有足够的宽度及平,纵线形和视距良好;交通上只有小客车行驶,没有其他车型混入且不限制车速.现有公路即使是高速路,基本上没有合乎理想条件的,可能通过的车辆数一般都低于基本通行能力.
基本通行能力的计算可采用"车头时距"或"车头间距"推求.车头时距是指连续两车通过车道同一地点的时间间隔,车头间距是指交通流中连续两车之间的距离.如以车头时距为例,则一条车道的通行能力C(单位为pcu/h)按下式计算:
C=3600/t
式中:t——连续车流平均车头间隔时间(s),可通过观测求得.
如以车头间距为例,则一条车道的通行能力C(单位为pcu/h)按下式计算:
C=1000V/
式中:V——车速,km/h;
——连续车流平均车头间隔距离(m),可通过观测求得.
2.设计通行能力
(1)公路服务水平
公路上交通量少,行车自由度就大,反之就会受到限制.为了说明公路交通负荷状况,以交通流状态为划分条件,定性地描述交通流从自由流,稳定流到饱和流和强制流的变化阶段,我国《标准》将公路服务水平划分为四级.高速公路,一级公路以车流密度作为划分服务水平的主要指标;二,三级公路以延误率和平均运行速度作为主要指标;交叉口则用车辆延误来描述其服务水平.《标准》规定的各级公路设计采用的服务水平等级如表1-4.与每一级服务水平相应的交通量称为服务交通量.
表1-4 各级公路设计采用的服务水平
公路等级
高速公路
一级公路
二级公路
三级公路
四级公路
服务水平
二级
二级
三级
三级
——
注:1.一级公路作为集散公路时,可采用三级服务水平设计.
2.互通式立体交叉的分合流区段,匝道以及交织区段,可采用三级服务水平设计
各级服务水平的含义如下.
一级服务水平:交通量小,驾驶员能自由或较自由地选择行车速度并以设计速度行驶,行驶车辆不受或基本不受交通流中其他车辆的影响,交通流处于自由流状态,超车需求远小于超车能力,被动延误少,为驾驶没和乘客提供的舒适便利程度高.
二级服务水平:随着交通量的增大,速度逐渐减小,行驶车辆受别的车辆或行人的干扰较大,驾驶员选择行车速度的自由度受到一定限制,交通流状态处于稳定流的中间范围,有拥挤感;到二级下限时,车辆间的相互干扰较大,开始出现车队,被动延误增加,为驾驶员提供的舒适便利程度下降,超车需求与超车能力相当.
三级服务水平:当交通需求超过二级服务水平对应的服务交通量后,驾驶员选择车辆运行速度的自由度受到很大限制,行驶车辆受别的车辆或行人的干扰很大,交通流处于稳定流的下半部分,并已接近不稳定流范围,流量稍有增长就会出现交通拥挤,服务水平显著下降;到三级下限时行车延误的车辆达到80%,所受的限制已达到驾驶员所允许的最低限度,超车需求超过了超车能力,但可通行的交通量尚未达到最大值.
四级服务水平:交通需求继续增大,行驶车辆受别的车辆或行人的干扰更加严重,交通流处于不稳定流状态;靠近下限时每小时可通行的交通量达到最大值,驾驶员已无自由选择速度的余地,交通流变成强制状态,所有车辆都以通行能力对应的但相对均匀的速度行驶.一旦上游交通需求和来车强度稍有增加,或交通流出现小的扰动,车流就会出现走走停停的状态,此时能通过的交通量很不稳定,其变化范围从基本通行能力到零,时常发生交通阻塞.
(2)设计通行能力
设计通行能力由可能通行能力乘以与该路服务水平相应的交通量和基本通行能力之比(V/C)得到.
可能通行能力是由于通常的公路和交通条件与理想条件有较大差距,考虑了影响通行能力的诸多因素如车道宽,侧向净宽和大型车混入后,对基本通行能力进行修正后的通行能力.
V/C是在理想条件下,各级服务水平最大服务交通量与基本通行能力之比.基本通行能力是四级服务水平上限最大交通量.V/C值小则最大服务交通量小,车流运行条件好,服务水平就高;反之V/C值大,服务交通量也大,车流运行条件差,服务水平也低.当设计小时交通量超过设计通行能力时,公路将发生堵塞.
各种通行能力的计算方法参考交通工程的有关书籍.

二,公路勘测设计程序
(一) 公路勘测设计的技术依据
公路勘测设计主要的技术依据有:
《公路工程技术标准》(JTG B01-2003);
《公路路线设计规范》(JTJ 011-94);
《城市道路设计规范》(CJJ 37-90);
公路勘测设计相关的技术依据有:
《公路勘测规范》(JTJ 061-99);
《公路摄影测量规范》(JTJ 065-97);
《公路全球定位系统(GPS)测量规范》(JTJ 066-98);
《工程测量规范》(GB 50026-93);
公路勘测设计其他的技术依据有:
《公路工程基本建设项目设计文件编制文件》;
《公路工程勘察设计招标投标管理办法》;
《建设工程勘察设计管理条例》;
《公路环境保护设计规范》(JTJ/T 006-98)
(二)工程可行性研究
"工程可行性研究"是基本建设前期工作的一项重要内容,是建设程序的组成部分,是建设项目决策和编制计划任务书的科学依据,可定义为"论证工程(或产品)项目技术上的可行性和经济上的合理性,并论证何时修建或分期修建,提供业主决策,保证工程的经济效果."
公路建设必须严格遵守国家规定的基本建设程序.所有大中型项目应根据批准的项目建议书(或委托书),进行可行性研究,可行性研究工作完成后应进行评估.经过综合分析后,提出投资少,效益好的建设方案.
可行性研究工作是交通建设综合管理的手段,必须从运输生产的目的出发.研究技术可行性必须与经济效益相结合,研究经济效益必须考虑采用新技术的可能,重视运输领域的综合效益.
可行性研究应附有必要的图表,其中包括路线方案(及比较方案)图,历年工农业总产值与客货运量统计表,公路客货运量,交通量预测表,效益计算表等.
在可行性研究的同时,应进行环境影响分析,以工程性质,路线位置,资源利用,环境影响等为依据.同时,可行性研究还应对工程进行宏观分析,确定项目是否成立.在计划任务书下达后,进行初步设计的同时,应编制环境影响评价书,即根据预测工程对环境的影响,提出对环境污染,破坏的防治措施以及综合整治的方法.
(三)设计任务书
公路勘测设计工作是根据批准的设计任务书进行的.设计任务书一般由提出计划的主管部门下达或由下级单位编制后报批.设计任务书应包括下列内容:①建设的依据和意义;②路线的建设规模和修建性质;③路线的基本走向和主要控制点;④工程技术等级和主要技术标准;⑤勘测设计的阶段划分及各阶段完成的时间;⑥建设期限,投资估算,需要钢,木,水泥的数量;⑦施工力量的原则安排;⑧路线示意图.
在计划任务书实施过程中,如对建设规模,期限,技术等级标准及路线走向等重大问题有变更时,应报原批准机关审批同意.
(四)勘测设计阶段及任务
公路勘测设计根据路线的设计和要求,可分为一阶段设计,两阶段设计和三阶段设计.
1.一阶段设计:适用于技术简单,方案明确的小型公路工程.即根据批准的设计任务书,进行一次详细定测,编制施工图设计和工程预算.
2.两阶段设计:为公路测设一般所采用的测设程序.其步骤为:先进行初测,编制初步设计和工程概算;经上级批准初步设计后,再进行定测,编制施工图和工程预算.也可直接进行定测,编制初步设计;然后根据批准的初步设计,通过补充测量编制施工图.
3.三阶段设计:对于技术上复杂而又缺乏经验的建设项目或建设项目中的个别路段,特殊大桥,互通式立体交叉,隧道等,必要时应采用三阶段设计.即分初步设计,技术设计和施工图设计三个阶段.技术设计阶段主要是对重大,复杂的技术问题,落实技术方案,计算工程数量,提出修正的施工方案,修正设计概算.其深度和要求介于初步设计和施工图设计之间.
不论采用哪种划分阶段设计,在勘测前都要进行实地调查(或称视察),它是勘测前不可缺少的一个步骤,也可与可行性研究结合在一起,但不作为一个阶段.
(五)设计文件编制
设计文件是公路勘测设计的最后成果,经审查批准后是公路施工的依据.其组成,内容和要求随设计阶段不同而异.
根据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》规定,设计文件组成和内容:由总说明书,总体设计(高速公路,一级公路),路线,路基,路面及排水,桥梁,涵洞,隧道,路线交叉,交通工程及沿线设施,环境保护,渡口码头及其他工程,筑路材料,施工方案(施工组织计划),设计概算(施工图预算)共13篇组成.其表达形式有:文字说明,设计图,表格三种.

第四节 本课程的任务

一,本课程的性质和学习本课程的基本要求
公路勘测设计,是交通土建专业的一门主要专业课.主要介绍公路勘测设计的基本理论,原理和方法,是实践性很强,与理论紧密结合的课程.因此,学习本课程,必须贯彻理论与实际相结合的原则,通过学习,应能熟悉公路线形的基本设计方法.课程除课堂教学外,还结合多媒体和实践进行教学,并要求完成一段路线课程设计,在条件允许的情况下,组织参观或调查,生产实践方面的内容将在毕业实习中得到锻炼提高.
二,本课程的特点
公路是一条带状的空间三维结构物,它受到人,车,路和环境等诸多因素的影响和约束.公路交通特性,驾驶员的心理状态与公路几何设计都有着密切的关系,为了能满足行车安全,快速,经济,舒适和路容美观协调等要求,要求在设计时要深入调查,综合研究各方面的影响因素,从而设计出技术可行,方案合理,结构先进,费用节省,环境协调,效益明显的公路.
本课程与各专业基础,专业课程有着密切的联系,涉及的有工程制图,工程测量,工程地质,桥涵水文,桥梁工程,路基路面,道路建筑材料,道路工程经济与管理等,本课程与这些课程有紧密联系,需综合运用.
三,本课程的主要内容
本课程的主要学习内容包括平面线形设计,纵断面设计,横断面设计,选线,定线及公路外业勘测和公路交叉设计及公路测设新技术等章节.
如何进行合理的公路线形几何设计和路线外业勘测是本课程研究的重点.有关公路结构的内容将在路基路面,桥梁工程,隧道工程等专业课中学习.
通过本课程的学习掌握公路平面,纵断面,横断面设计内容和方法,以及相应的技术标准规范的要求;了解不同地形条件下的选线要点和定线程序;掌握实地放线的方法以及公路外业勘测作业内容.本课程所学内容是从事公路勘测设计和公路施工测设工作和必备知识.


思考题与习题
1. 简述国家高速公路网规划的主要内容.
2. 《公路工程技术标准》将我国公路分为哪几个等级
3. 公路勘测设计的依据是什么
4. 公路勘测设计可分为哪几个阶段 简述各阶段的主要任务.