【正文】 ） 、 慣性阻力的影響 。 第一節(jié) 概述 二、汽車行駛特性 （ 一 ） 汽車的驅(qū)動(dòng)力 ⒈ 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭矩 M ? 發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線是發(fā)動(dòng)機(jī)功率 N、 扭矩 M、 燃料消耗率 g及發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速 n間的函數(shù)關(guān)系曲線 。 （ 4） 汽車行車舒適 避免車輛行駛的離心力過(guò)大 ， 路面平整 、 少塵 。 當(dāng) V/C值小時(shí) ， 說(shuō)明服務(wù)交通量小 、車流運(yùn)行條件好 、 服務(wù)水平高；當(dāng) V/C值大時(shí) ， 說(shuō)明服務(wù)交通量大 、車流運(yùn)行條件差 、 服務(wù)水平低 。 第一節(jié) 概述 一、道路設(shè)計(jì)的依據(jù) ⒊ 設(shè)計(jì)通行能力 （ 1） 服務(wù)水平及服務(wù)交通量 ? 《 公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范 》 （ JTG D20 –2022） 規(guī)定了各級(jí)公路設(shè)計(jì)采用的服務(wù)水平等級(jí) 。 它是計(jì)算各種通行能力的基礎(chǔ) 。 ?交通量折算采用小客車為標(biāo)準(zhǔn)車型確定公路等級(jí)的各汽車代表車型和車輛折算系數(shù)規(guī)定 : 第一節(jié) 概述 汽車代表車型 車輛折算系數(shù) 說(shuō) 明 小客車 ≤19座的客車和載質(zhì)量 ≤2t 的貨車 中型車 ＞ 19座的客車和載質(zhì)量＞ 2t ～ ≤7t 的貨車 大型車 載質(zhì)量＞ 7t ～ ≤14t 的貨車 拖掛車 載質(zhì)量＞ 14t的貨車 一、道路設(shè)計(jì)的依據(jù) (四 ) 道路通行能力 ? 道路通行能力是在一定的道路和交通條件下 ， 道路上某一路段適應(yīng)車流的能力 ， 以單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的最大車輛數(shù)表示 。 高峰小時(shí)交通量是指一天內(nèi)的車流高峰期間連續(xù) 60min的最大交通量 (輛／小時(shí) )。 ? 影響交通量因素主要有季節(jié) 、 氣候 、 時(shí)間 、 非機(jī)動(dòng)車等 。 ? 我國(guó) 《 標(biāo)準(zhǔn) 》 規(guī)定的各級(jí)公路設(shè)計(jì)速度見表 14所示 。 ? 設(shè)計(jì)速度較高時(shí) ， 平均實(shí)際行車速度約為設(shè)計(jì)速度的 60%～ 70%；設(shè)計(jì)速度較低時(shí) ， 實(shí)際行車速度約為設(shè)計(jì)速度的 80%～ 90%， 甚至超過(guò)設(shè)計(jì)速度 。 ? 從工程的難易程度 、 工程量大小及技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性考慮 ， 我國(guó)各級(jí)公路按不同的使用要求分為不同的設(shè)計(jì)速度 ， 二至四級(jí)公路分為兩種 ， 高速公路與一級(jí)公路由于設(shè)計(jì)的速度高 、 線形指標(biāo)高 、 工程造價(jià)大 ， 設(shè)計(jì)速度對(duì)其影響的程度相對(duì)較大 ， 將高速公路與一級(jí)公路的設(shè)計(jì)速度分為三種 ， 供設(shè)計(jì)時(shí)增加靈活度 、 更好地配合地形和景觀 、 合理優(yōu)化設(shè)計(jì)用 。 根據(jù)公路的使用任務(wù)與性質(zhì) ， 我國(guó)公路設(shè)計(jì)通常把小客車作為設(shè)計(jì)車輛 ， 而城市道路則以鉸接式汽車作為設(shè)計(jì)車輛 。 本章重點(diǎn) 道路設(shè)計(jì)的依據(jù) ， 平曲線幾何元素的計(jì)算 ， 縱坡設(shè)計(jì) ， 路基土石方數(shù)量計(jì)算與調(diào)配 。第二章 道路設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解汽車行駛的特性 ， 平面 、 縱斷面與橫斷面設(shè)計(jì)的規(guī)定與要求 。 本章難點(diǎn) 緩和曲線的性質(zhì) ， 平曲線超高的計(jì)算 ， 豎曲線設(shè)計(jì) ， 平縱組合設(shè)計(jì) 。 第一節(jié) 概述 一、道路設(shè)計(jì)的依據(jù) (二 ) 設(shè)計(jì)速度 ? 設(shè)計(jì)速度 是確定道路幾何線形的基本要素 。 第一節(jié) 概述 一、道路設(shè)計(jì)的依據(jù) ? 設(shè)計(jì)速度與行車速度是不同的兩個(gè)概念 。超過(guò)設(shè)計(jì)速度的情況是危險(xiǎn)的 ， 所以在地形良好 ， 線形順適 ， 視野開闊容易產(chǎn)生超速行駛 (超過(guò)設(shè)計(jì)速度 )的路段 ， 要特別注意曲線半徑 、 超高 、縱坡等方面的合理配置 。 第一節(jié) 概述 一、道路設(shè)計(jì)的依據(jù) (三 ) 交通量 ? 交通量 是道路與交通工程中的一個(gè)基本交通參數(shù) ， 是確定公路等級(jí)的主要依據(jù) 。 第一節(jié) 概述 一、道路設(shè)計(jì)的依據(jù) ⒈ 設(shè)計(jì)交通量 ? 設(shè)計(jì)交通量是擬建道路到達(dá)預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)年限時(shí)能達(dá)到的年平均日交通量 （ 輛 /日 ） 。它具有確定車道數(shù) 、 車道寬度和評(píng)價(jià)道路服務(wù)水平的作用 。 單位時(shí)間通常以小時(shí)計(jì) （ 輛 /小時(shí) ） 或以晝夜計(jì) （ 輛 /晝夜 ） 。 ? 基本通行能力的計(jì)算采用 “ 車頭時(shí)距 ” 或 “ 車頭間距 ”推求 。 服務(wù)交通量是與每一級(jí)服務(wù)水平相應(yīng)的交通量 。 第一節(jié) 概述 二、汽車行駛特性 ? 道路的路線設(shè)計(jì)主要是保證以下幾個(gè)方面： （ 1） 汽車行駛穩(wěn)定性 指汽車能沿道路安全行駛 ， 不致發(fā)生翻車 、 倒溜或側(cè)滑的性能 。 ? 汽車行駛理論是道路線形設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ) ， 關(guān)系密切 。 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線是油門全開時(shí)特性曲線；而發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷特性曲線是油門部分開啟 （ 部分供油 ） 時(shí)特性曲線 。 ⒈ 空氣阻力 Rw ? 空氣阻力 是汽車在行駛中 ， 由于迎風(fēng)面空氣質(zhì)點(diǎn)的壓力 、 汽車后面的真空吸力及空氣質(zhì)點(diǎn)與車身表面的磨擦力 ， 共同阻礙汽車行進(jìn)的阻力 。 ? 坡度阻力 是汽車上坡時(shí) ， 汽車重力在平行路面方向的分力與汽車行進(jìn)的方向相反 ， 阻礙汽車行駛的力；相反 ， 汽車下坡時(shí) ， 分力與汽車行進(jìn)的方向相同 ， 此時(shí)形成坡度助力 。 ? 在道路設(shè)計(jì)時(shí)要求路面有一定的平整性以降低滾動(dòng)阻力；同時(shí)又要求路面有一定的粗糙性以提供較大的摩阻系數(shù) 。 道路的平面是空間路線在水平面上的投影；縱斷面是沿道路中線豎直剖切再行展開的斷面 ， 而橫斷面則是道路中線上的任意一點(diǎn)的法向方向豎直剖切的斷面 。 路線設(shè)計(jì)的基本程序是先進(jìn)行平面線形設(shè)計(jì) （ 高程測(cè)量 、 橫斷面測(cè)量 ） ， 再進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì) ， 最后進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì) （ 使土石方數(shù)量最省 ） 。 3. 各要素在使用中應(yīng)配置合理得當(dāng) ， 并滿足汽車安全行駛的要求 。 3） 長(zhǎng)大橋梁 、 隧道等構(gòu)造物路段 。 2） 在鄉(xiāng)間平原 ， 由于景色單調(diào) ， 情緒受影響 ， 希望盡快駛完直線 ， 故應(yīng)將直線控制在 20V以內(nèi) 。 3） 道路兩側(cè)地形過(guò)于空曠時(shí) ， 宜采用植樹 ， 設(shè)置構(gòu)造物等措施來(lái)改善單調(diào)性 。 若無(wú)法滿足其要求 ， 則應(yīng)將同向曲線改成復(fù)曲線 。 （ 1） 公式與因素 ① 關(guān)于橫向力系數(shù) μ ? 橫向力系數(shù)是汽車單位重力下橫向力的大小 ， 即： μ =X/G。 當(dāng)公式 29中取 = =～ ， 計(jì)算出的半徑為極限最小半徑 ， 它是在特殊困難條件下不得已才使用的 ， 見表 14。 當(dāng)公式 29中取 = =～ ， 計(jì)算出的半徑為不設(shè)超高的最小半徑 ， 因汽車在沿路拱外側(cè)行駛 ， 離心力較小 ， 摩阻力完全可以保證汽車的穩(wěn)定性 ， 其半徑見表 14。 4. 與圓曲線配合得當(dāng) ， 增加線形美觀 。 超高過(guò)渡段上行車道外側(cè)超高變化率應(yīng)控制在適中的范圍 ， 變化過(guò)大對(duì)行車不利 ， 過(guò)小則對(duì)排水不利 。 ④ 從視覺條件良好角度考慮 。 ? 綜合考慮上述四種情況 ， 各級(jí)公路及城市道路規(guī)定的緩和曲線最小長(zhǎng)度見表 25。 ② 同向間小圓的半徑 R＞ R不設(shè) ； ③ 復(fù)曲線中小圓的半徑 R＞ R不設(shè) 。 +θi ΔY＜ 0， ΔX＜ 0 Ai =360176。 以曲線起點(diǎn) ZH為坐標(biāo)原點(diǎn) ， 切線為 X′軸 ， 法線為 Y′軸 ， 建立直角坐標(biāo)系 ， 計(jì)算各樁號(hào)的坐標(biāo) 。 以曲線終點(diǎn) HZ為坐標(biāo)原點(diǎn) 、 切線為 X′、 法線為 Y′， 建立直角坐標(biāo)系 ， 利用公式 (217)和 (218)計(jì)算出緩和曲線和圓曲線段內(nèi)各點(diǎn)的 X′、 Y′的坐標(biāo) ， 則QZ～ HZ段各點(diǎn)的坐標(biāo)和方位角為： 3. 直線段中樁坐標(biāo)的計(jì)算 位于 ZH之前或 HZ點(diǎn)之后的直線段上的點(diǎn) ， 可利用 JD點(diǎn)的坐標(biāo)或 ZH、 HZ點(diǎn)的坐標(biāo)與該點(diǎn)的距離計(jì)算出該點(diǎn)的坐標(biāo)值 。 （ 4） 應(yīng)避免連續(xù)急彎的線形 。 （ 2） 汽車在曲線上行駛時(shí) ， 有較大的擺動(dòng)偏移 （ 其偏移值的大小與實(shí)際行車速度有關(guān) ） 。 第二節(jié) 平面設(shè)計(jì) 四、平曲線加寬及其過(guò)渡 ⒋ 加寬過(guò)渡 （ 1） 比例過(guò)渡 ? 加寬段終點(diǎn)與圓曲線起點(diǎn)相接 。 （ 4） 插入二次拋物線過(guò)渡 ? 插入二次拋物線后 ， 緩和曲線長(zhǎng)度有所增加 ， 路容有所改進(jìn) 。 這個(gè)單向坡坡度稱為 超高橫坡度 ， 用 i超 表示 。 ? 在確定超高橫坡度時(shí) ， 還要考慮在圓曲線上行駛的車輛可能以低速行駛 ， 甚至完全停在圓曲線上的可能性 。 第二節(jié) 平面設(shè)計(jì) 五、平曲線超高及其過(guò)渡 ⒊ 超高的過(guò)渡 （ 1） 無(wú)中間帶道路的超高過(guò)渡 ? 路中成為脊線 ， 兩側(cè)傾斜路拱 ， 由雙向傾斜形式過(guò)渡到具有超高的單向傾斜的超高形式 ， 外側(cè)逐漸提高到內(nèi)側(cè)橫坡相同 (ih=ig)；圖214所示 。 第二節(jié) 平面設(shè)計(jì) 五、平曲線超高及其過(guò)渡 （ 2） 有中間帶公路的超高過(guò)渡 1） 繞中間帶的中心線旋轉(zhuǎn) ? 用于中間帶寬度 ≤ 。 分離式界面的道路超高各自獨(dú)立 ， 其超高的設(shè)置過(guò)渡可按兩條無(wú)分隔帶的道路分別予以處理 。 漸變率為外側(cè)邊緣縱坡較路中線縱坡增加坡度與相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度的比值 。 第二節(jié) 平面設(shè)計(jì) 六、行車視距 (一 )停車視距 ? 停車視距是指駕駛員發(fā)現(xiàn)前方有障礙物到汽車在障礙物前停住所需要的最短距離 。 ? ST＝ S1＋ S2＋ S0=V1/3+KV12/254(φ177。 ? 會(huì)車視距由三部分組成： SH＝ S1＋ S2＋ S0 =V1/3+V2/3+KV12/254(φ177。 ? 各級(jí)公路的超車視距見表 28。 當(dāng)橫凈距 hh0時(shí)無(wú)需清除障礙 。 由平曲線的起點(diǎn)與終點(diǎn)向直線方向沿軌跡線量取 。 5） 用曲線板內(nèi)切于各交叉點(diǎn) ， 畫出內(nèi)切曲線 ， 即為視距包絡(luò)線 。 主要的圖紙有路線平面設(shè)計(jì)圖；路線交叉設(shè)計(jì)圖；道路平面布置圖；紙上移線圖等 。 (二 )逐樁坐標(biāo)表 ? 坐標(biāo)系統(tǒng)的采用：有 4種選擇 ? 中樁坐標(biāo)的計(jì)算： 計(jì)算導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo) 計(jì)算交點(diǎn)坐標(biāo) 計(jì)算各中樁坐標(biāo) 第二節(jié) 平面設(shè)計(jì) 八、道路平面設(shè)計(jì)成果 （ 三 ） 路線平面設(shè)計(jì)圖 公路路線平面設(shè)計(jì)圖 （ 1） 平面圖的比例尺和測(cè)繪范圍 ? 當(dāng)用于工程可行性研究 、 初步設(shè)計(jì)的方案研究與比選時(shí) ， 采用 1：50000或 1： 10000的比例尺測(cè)繪；當(dāng)作為初步設(shè)計(jì) 、 施工圖設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件組成部分時(shí) ， 應(yīng)采用大的比例尺 ， 常用 1： 2022的比例 ， 在平微區(qū)可用 1： 5000。 若有比較線 ， 應(yīng)將比較線包括進(jìn)去 。 4)水系及其附屬物的測(cè)繪 。 在圖紙的空白處注明曲線元素及主點(diǎn)樁里程 。 （ 2） 城市道路平面設(shè)計(jì)圖的內(nèi)容及繪制方法 ? 城市道路的導(dǎo)線 、 中線及路線兩側(cè)的地形 、 地物 、 水系 、 植被等的繪制方法與公路相同 ， 城市道路中與公路繪制方法不同的有： 1)規(guī)劃紅線； 2)坡口 、 坡腳線； 3)車道線； 4)人行道 、 人行橫道線 、 交通島； 5)地上 、 地下管線和排水設(shè)施； 6)交叉口 第二節(jié) 平面設(shè)計(jì) 一、縱斷面設(shè)計(jì)的規(guī)定與要求 ? 路線縱斷面圖是沿著道路中線作一垂直于水平面的剖切面 ，然后展開所得到的垂直面 。 （ 1） 坡度線 (上坡 、 下坡 )： 坡度線是用兩點(diǎn)間的高差與水平長(zhǎng)度的比值來(lái)表示 。 填方是設(shè)計(jì)線在地面線之上筑路堤；而挖方則是設(shè)計(jì)線在地面線之下挖路塹 。 ? 確定最大縱坡應(yīng)考慮的因素： （ 1） 汽車的動(dòng)力性能 （ 2） 道路等級(jí) （ 3） 自然因素 ? 縱坡設(shè)置過(guò)大的害處主要是汽車在陡坡上長(zhǎng)時(shí)間低速上坡行駛 ， 很容易使水箱開鍋產(chǎn)生氣阻 ， 以至使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；而下坡時(shí)汽車制動(dòng)次數(shù)增多 ， 發(fā)熱 、 失效 ， 從而導(dǎo)致汽車行駛的事故增多 。 ? 橋上及橋頭的最大縱坡的規(guī)定：小橋涵同路線規(guī)定相同；大 、 中橋的橋上縱坡不大于 4%、 橋頭行車道不大于 5%。 ⒊ 最小縱坡 ? 規(guī)定對(duì)最大縱坡加以限制 ， 不等于說(shuō)縱坡愈小愈好 ， 為了保證挖方地段 、 設(shè)置邊溝的低填方地段和橫向排水不暢地段的排水 ， 以防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性 ， 故在這些路段上應(yīng)避免采用水平縱坡 ， 否則采用縱向排水邊溝排水措施 ， 而導(dǎo)致其邊溝挖的大深 。 ⒌ 緩和坡段 ? 緩和坡段的作用主要是為了改善汽車在坡度大于 5%的坡道上行駛的緊張狀況 ， 避免汽車長(zhǎng)時(shí)間使用低檔爬坡或下坡而使汽車行車不安全的可能 ， 減輕汽車機(jī)件復(fù)荷 （ 上坡 ） 和降低制動(dòng)器過(guò)高的溫度 （ 下坡 ） 。豎曲線有圓孤形的 ， 也有拋物線形的 ， 在使用范圍內(nèi)兩者幾乎差不多 ， 在設(shè)計(jì)和計(jì)算上 ， 拋物線則比圓曲線方便得多 ， 故豎曲線采用二次拋物線這種線形 。 ω的大小近似地等于相鄰兩縱坡的代數(shù)差 ω=i1i2；當(dāng) ω0時(shí)為凸形豎曲線 ， 在曲線上方保證視距要求 。 2） 時(shí)間行程不宜過(guò)短 ， 需滿足 3s的行程要求 。 1） 當(dāng)曲線長(zhǎng)度 L＜視距長(zhǎng)度 ST時(shí)： （ 圖 222所示 ） 當(dāng) S