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1、道路规划与几何设计同济大学交通运输学院第一章 绪论本章主要内容：一、道路交通运输系统 二、道路的分类与分级三、道路的组成及道路工程四、我国道路建设概况五、道路规划设计的依据和各个阶段的任务 道路交通运输是综合交通运输系统的重要组成部分。道路是道路交通运输系统中最主要的基础设施。按道路在系统中的不同功能，将道路分为高速公路、干线道路、集散道路和地方道路四类。公路和城市道路按功能、任务和交通量等分别将道路分为五个和四个等级，相应采用不同的设计标准。道路由路线、结构物和沿线附属设施三部分组成，道路工程的内容涵盖了规划、设计、施工、养护和运营管理等四个方面。20世纪90年代中期以来，我国的道路建设发展
2、迅速，积累了丰富的经验，技术水平也得到很大的提高。本章主要内容（2次课）：一、道路交通运输系统（1） 二、道路的分类与分级（1）三、道路的组成及道路工程（1）四、我国道路建设概况（2）五、道路规划设计的依据和各个阶段的任务 （2） 一、道路交通运输系统交通运输系统是实现运输活动的载体。整个交通运输系统是由五种基本类型的交通运输系统组成的综合系统：(1) 轨道交通运输由内燃、电力或蒸汽机车牵引的列车在固定的重型或轻型钢轨上行驶的系统；(2) 道路交通运输由汽车在道路上行驶的交通运输系统；(3) 水路交通运输由各种船舶在内河河道、沿海或远洋航线航行的交通运输系统；(4) 航空交通运输由飞机利用空中
3、航路飞行的交通运输系统；(5) 管道交通运输利用管道连续输送原材料的交通运输系统。我国1950年-2000年各种运输方式的旅客运输构成比例（%） 运输量 周转量我国1950年-2000年各种运输方式的货物运输构成比例（%） 运输量 周转量道路交通运输系统是综合交通运输系统的重要组成部分，是一种可以实现“门到门”运输的方式，即货物和旅客可以在起点（厂门、店门、家门）装上汽车后，通过支线迅即进入道路系统，而后直接运送并卸到终点（厂门、店门、家门），中间不需倒换装卸作业。因而，利用道路系统运输货物和旅客具有很大的便利性。道路路线布设的平面曲率半径可比轨道线路小很多，而纵坡可以比它大，因而，道路交通运
4、输系统的建设受地形限制的程度较轨道交通运输低，易于建成密度较大的路网，使系统具有很高的通达性。但在地形复杂地区，道路交通运输的通达性仍受到一定的限制。道路交通运输的平均运行速度为中等（30120km/h），受交通密度（车辆拥挤程度）的影响很大。车辆的装载容量较小。道路交通运输基础设施修建和维护的投资量较轨道交通运输低，而其运营费用（运输成本）则较轨道和水路交通运输高；能源（燃油）的消耗量较大。道路交通运输的可靠性和安全性不如其它运输方式。因而，道路交通运输适宜于短途旅客和货物运输，小批量商品或时间价值较高的货物的中途运输。表所示为2000年各类交通运输系统的客货运输平均运距，可看出，公路旅客和
5、货物运输的平均运距为50km上下，是各种交通运输方式中最短的。铁路公路水运航空管道合计客货客货客货客货货客货运距43178149595219391444255534083327道路交通运输系统主要由下列五个基本部分组成：(1) 运载工具汽车、摩托车、自行车等，用以装载所运送的旅客和货物；(2) 道路作为地面运输的通道，供运载工具由一个目的地驶行到另一个目的地；(3) 枢纽、站场汽车站、堆场、物流中心等，作为运输的起点、中转点或终点，供旅客和货物从运载工具上下和装卸；(4) 交通控制和管理为保证运载工具在道路和站场上安全、有效率地运行而设置的各种监视、控制和管理装置和设施，如各种信号、标志、通信
6、、诱导和规则等； (5) 设施管理为保证各项道路设施处于完好或良好的使用或服务状况而设置的设施状况监测和维护（维修）管理。道路是道路交通运输系统中最主要的基础设施，是系统得以运转的基本条件。二 、道路的分类与分级1 、道路的分类道路交通运输系统的通达性与道路网的布局和密度密切相关。而道路网由不同类型和等级的道路所组成，各条道路在道路网中担负不同的使命，具有不同的功能，发挥着不同的作用。按照道路在道路网中的地位、行程的性质和类型、行程的长度以及所承担的交通量，可将公路和城市道路分为四类：（1）高速道路满足车辆长距离、快速行驶要求的主干线道路，进出高速道路的出入口完全受到控制，同其它道路无平面交叉
7、，对向行车道之间设置分隔带，在各类道路中具有最高的服务水平和安全性；（2）干线道路承担重要集散中心（各个重要城市或城市内各主要区）之间大量长途车流的道路，它们组成道路网的主要骨架，应为之提供尽可能高的服务水平；（3）集散道路连接地方道路（或支路）和干线道路的道路，起着将各个地区的车流汇集和输送到干线道路，或者将干线道路的车流分散到各个地区的作用；（4）地方道路（或支路）直接为小区内部居民交通运输需求服务，延伸到家门口的道路，行程距离较短，交通量较小。 道路的设计标准和服务水平主要按照上述各类道路的功能要求和交通量确定。 2 、道路的分级以上述道路的功能分类为基础，我国建设部和交通部分别对公路和
8、城市道路进行道路分级。分级的依据主要考虑道路在设计控制和设计标准方面的差异，如：（1）出入口控制；（2）设计速度（计算行车速度）；（3）交通量和服务水平；（4）设计年限；我国的公路则按使用任务、功能和所适应的交通量水平分为五个等级：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。其中，又按公路所在地区的地形条件，分为平原和微丘区及重丘和山岭区，分别采用不同的设计标准。高速和一级公路为汽车分向、分车道行驶的专用公路，二级、三级和四级公路都为汽车和其它车辆共用（混合交通）的公路。各级公路所适应的交通量列于表中，其中，高速和一级公路为双向四车道，其它等级公路为双向二车道，各级公路的计算行车速度（设
9、计速度）要求随地形条件而变，列于表中。我国的城市道路相应地分为四类：快速路、主干路、次干路和支路。快速路为仅供汽车行驶的道路。对于主干路，采用机动车与非机动车分隔行驶的形式。而对后三类道路，又按照城市的规模、交通量和地形等因素分为，和三级，大城市采用级、中城市采用级和小城市采用级设计标准。等级 高速公路一级公路二级公路 三级公路 四级公路S二级二级三级三级V12010080100/80/608060403020Y201510E完全控制部分控制部分控制Q2500015000-550005000-150002000-60002000公路分级及设计车速计算行车速度（kmh） P5表1-1S:服务水平
10、；V:设计车速(Km/h)：Y:设计年限(年)；E:出入口控制方式Q:适应的年平均日交通量（辆，PCU标准小客车）高速：四车道：25000-50000；专供汽车分向、分车道行驶，全部控制出入。 六车道：45000-80000； 八车道：60000-100000；一级：四车道：15000-30000；供汽车分向、分车道行驶，根据需要控制出入。 六车道：25000-55000；二级：供汽车行驶的双车道公路；5000-15000三级：主要供汽车行驶的双车道公路；2000-6000四级：主要供汽车行驶的双(单)车道公路；小于2000(400)城市道路分级及设计车速计算行车速度（kmh）P7表1-2 类
11、别快速路主干路次干路支路Y201510-15E完全控制信号灯控制IIIIIIIIIIIIIIIIIIV80/6060/5050/4040/3050/4040/3030/2040/3030/2020V:设计车速(Km/h)：Y:设计年限(年)；E:出入口控制方式1、快速路：P6的具体描述2、主干路：P63、次干路：P64、支路：P6道路的等级应根据道路网规划，道路的功能、使用任务和要求以及远景交通量大小，综合论证后选定。三、道路的组成及道路工程道路（公路和城市道路）是主要供汽车行驶的线型工程结构物，由路线、结构物（构造物）和沿线附属设施三个基本部分组成。道路路线是指道路在地面上的位置及其三维外貌
12、特征（形状和尺寸）。这些特征包括：（1）横断面由车道、中间带、路肩、人行道、自行车道、路侧坡面、绿化带、设施带、路界（红线）等部分组成；（2）平面直线、圆曲线、缓和曲线；（3）纵断面升坡段和长度、降坡段和长度、竖曲线；（4）交叉道路与其它道路及道路与铁路的平面交叉和立体交叉。道路结构物（或构造物）是道路的实体或主体，它包括：（1）路基按路线的外形尺寸，在地面上修筑的土质或石质结构物；（2）路面在路基顶面铺设的供车辆快速、舒适、安全行驶的路表结构物；（3）涵洞跨越小河、溪流、渠道的小型横向穿越排水构造物；（4）桥梁跨越江河、湖泊、海湾的中型和大型横向穿越排水构造物；（5）隧道穿越山脊、地下的构造
13、物；（6）排水为排除路界表面水、地下水、路面结构内部水、构造物表面及内部水而设置的排水结构物。为了保证行车安全、方便驾驶、提供服务、进行管理，在道路沿线设置各种附属设施，包括：（1）交通安全设施护栏、防眩栏（板）、反光标志、防护设施（防积雪、积沙、坠石等）；（2）交通管理设施交通信号、标志、标线、标记、情报板、紧急电话、通讯和监视系统；（3）停车停车站、停车场；（4）照明；（5）防噪声墙；（6）服务区车辆加油、维修、餐饮、休息等；（7）收费站；（8）养护管理用的房屋和场地；（9）绿化。 道路工程的内容道路工程是探讨如何为道路交通运输系统提供快速、安全、舒适、经济的道路设施。围绕这一目标，道路工
14、程覆盖了规划、设计、施工、养护和运营管理等方面的内容。通常将桥梁、涵洞和隧道构造物分别归属于桥梁工程和隧道工程的范畴，而将交通安全和交通管理设施归属于交通工程的范畴。因而，这些构造物和设施不在道路工程课程内论述。1. 规划方面道路规划的目的是通过对道路现状的调查和评价以及对未来运输需求的预测分析，弄清现有道路网和道路设施存在的问题和不足，以便制定合理的发展或改善目标，提出适应此发展或改善需求的合理或合适的对策和策略以及实施计划。（1）调查现有道路网和道路设施的状况（包括设施的物理状况、交通运行状况和经济性等），采集所服务地区的经济和社会数据，并对现有道路网和道路设施对现有运输和交通需求的适应程
15、度进行评价；（2）依据所服务地区的经济和社会发展预测分析，对道路网和道路设施的未来运输和交通需求进行预测，并对现有道路网和道路设施对未来运输和交通需求的适应能力进行评价；（3）制定道路网和道路设施适应未来运输和交通发展需求的发展或改善目标，并提出若干个规划方案；（4）对各规划方案进行道路网和道路设施的使用性能分析，在此基础上进行单独和综合评价，并对选用方案拟订实施计划。2. 设计方面道路路线设计通常称为几何设计，其任务为按照设计速度、交通量和服务水平要求以及驾驶特点和车辆运行特性设计出安全、舒适、经济的道路。（1）依据道路的功能和技术等级要求，通过实地政治、经济、地形、地质、水文和气象调查，选
16、择路线的走向、控制点（必经地点）、大桥桥位和隧道位置；（2）结合沿线地形、地质和水文条件，按照技术标准，在规定的控制点之间选定路线的布局并设定其位置，确定路线平面、纵断面和横断面的各项几何要素，进行道路的平面和立体交叉设计等。对路基的基本要求是整体稳定性好，永久变形小。路基设计的内容主要包含：（1）依据路线设计确定的路基填挖高度和顶面宽度，结合沿线岩质、土质和水文条件等情况，设计路基的横断面形状和边坡坡度；（2）依据当地气候、地质和水文等状况，分析高填深挖路基的坡体稳定性，稳定性不足时，设计支挡结构物；（3）对位于软弱地基上的路基，进行路堤稳定性和沉降分析，需要时选择合适的地基加固处理措施；（4）路基坡面有可能出现剥落、碎落现象或者易受冲刷时，选用合适的坡面防护措施。对路面的基本要求是足够的承载能力，平整、抗滑和低噪音。路面设计的任务是以最低寿命周期费用提供在设计使用期内满足使用性能要求的路面结构，其内容主要包含：（1）依据设计年限、使用要求、当地自然环境（温度和湿度）、路基支承条件和材料供应情况，提出路面结构类型和层次的选择和组合方案；（2）根据对所选材料的性状要求和当地环境条件（温
