1.3 公路勘测设计的依据

1.3.1 设计车辆

公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。汽车的行驶特性及公路上车辆的组成对于公路几何设计有决定性意义，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

设计车辆是公路几何设计所采用的代表车型，其外廓尺寸、载质量和动力性能是确定公路几何参数的主要依据。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五类，即小客车、大型客车、铰接客车、载重汽车和铰接列车。汽车外廓尺寸限界即对汽车的总高、总宽、总长的限制规定。公路设计所采用的设计车辆外廓尺寸见表1.3。

铰接客车和铰接列车均为公路上的大型车辆，其各部分尺寸如图1.1所示。

调研表明，当前运营车辆的外廓尺寸有较多车辆达到18m、20m甚至26m的超长车辆，在实际使用中要根据公路功能、设施类型及交通组成情况综合确定设计车型。

2.交通量换算

公路上行驶的汽车有各种不同车型，特别是在我国的二级、三级、四级公路上，还有着相当大比例的非机动车。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与车辆折算系数规定见表1.4。

（1）畜力车、人力车、自行车等非机动车按路侧干扰因素计。

（2）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。

1.3.2 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。这些是和运行速度及交通安全直接相关的。在驾车行驶中，驾驶人员采用的速度，除了其本身的驾驶技术和汽车的性能以外，还取决于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四个基本条件。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。

设计速度是确定公路设计指标并使其相互协调的设计基准速度，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。设计速度是确定公路几何设计指标并使其相互协调的基本要素。设计速度一经选定，公路的所有相关要素如平曲线半径、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。

公路设计应采用运行速度进行检验。相邻路段运行速度之差应小于20km/h，同一路段运行速度与设计速度之差宜小于20km/h。

2.设计速度的规定

设计速度的选用应根据公路的功能与技术等级，结合地形、工程经济、预期的运行速度和沿线土地利用性质等因素综合论证确定。

（1）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，设计速度的最大值宜采用120km/h。

（2）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，确定设计速度的最低值为20km/h。

各级公路的设计速度见表1.5。

3.设计速度的选用

（1）高速公路设计速度不宜低于100km/h，受地形、地质等条件限制时，可以选用80km/h。

（2）作为干线公路的一级公路时，设计速度宜采用100km/h；受地形、地质等条件限制时，可以选用80km/h。作为集散的一级公路，设计速度宜采用80km/h；受地形、地质等条件限制时，可以选用60km/h。

（3）高速公路和作为干线的一级公路的特殊困难局部路段，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，但长度不宜大于15km，或仅限于相邻两互通式立体交叉之间的路段。

（4）作为干线的二级公路，设计速度宜采用80km/h；受地形、地质等条件限制时，可以选用60km/h。作为集散的二级公路，设计速度宜采用60km/h；受地形、地质等条件限制，可以选用40km/h。

（5）三级公路设计速度采用40km/h；受地形、地质等条件限制，可以选用30km/h。

（6）四级公路设计速度采用30km/h；受地形、地质等条件限制，可以选用20km/h。

1.3.3 交通量

交通量是指单位时间内通过公路某断面的交通流量（即单位时间通过公路某断面的车辆数目）。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。

1.设计交通量的预测

设计交通量是指公路设计年限末期的交通量，是确定公路技术等级的重要依据。新建和改扩建公路项目的设计交通量预测应符合下列规定：

（1）高速公路和一级公路设计交通量预测年限为20年；二级、三级公路设计交通量预测年限为15年；四级公路可根据实际情况确定。

（2）设计交通量预测年限的起算年为该项目可行性研究报告中的计划通车年。

2.年平均日交通量

公路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）。它在确定公路技术等级，论证公路的计划费用或各项结构设计等方面有重要作用，但直接用于几何设计却不适宜。因为在1年中的每月、每日、每小时的交通量都会变化，在某些季节、某些时段可能会高出年平均日交通量数倍，因而不宜作为具体设计的依据。

计划通车年的年平均日交通量以公路使用功能及性质，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。

式中 N_d——预测年的平均日交通量，辆/d；

N₀——起始年的平均日交通量，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——预测的年平均增长率，%；

n——远景设计年限。

3.设计小时交通量

设计小时交通量（辆/h）是以小时为计算时段的交通量，是确定公路等级、评价公路运行状态和服务水平的重要参数，是确定车道数和车道宽度的依据。交通量调查表明，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，可借助一年中交通量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：

将一年中所有小时的交通量按其占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1.2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，意味着在一年中有29个小时超过设计值，将发生拥堵，占全年小时数的0.33%，而能顺利通过的保证率达99.67%。

《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，也可根据项目特点与需求，取当地年第20~40位小时交通量为设计小时交通量。

如图1.2所示，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。

1.3.4 公路服务水平

服务水平是驾驶员感受公路交通流运行状况的质量指标，通常用平均行驶速度、行驶时间、驾驶自由度和交通延误等指标表征。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》采用v/c值来衡量拥挤程度，作为评价服务水平的主要指标，同时采用小客车实际行驶速度与自由流速度之差作为次要评价指标，将公路服务水平划分为六级，分别代表一定运行条件下驾驶员的感受。其中，v/c值是在基准条件下，最大服务交通量与基准通行能力之比。基准通行能力是五级服务水平条件下对应的最大小时交通量。

各级服务水平的含义如下：

一级服务水平，交通流处于完全自由流状态。交通量小，速度高，行车密度小，驾驶员能自由地按照自己的意愿选择所需速度，行驶车辆不受或基本不受交通流中其他车辆的影响。在交通流内驾驶的自由度很大，为驾驶员、乘客或行人提供的舒适度和方便性非常优越。较小的交通事故或行车障碍的影响容易消除，在事故路段不会产生停滞排队现象，很快就能恢复到一级服务水平。

二级服务水平，交通流处于相对自由流状态。驾驶员基本上可按照自己的意愿选择行驶速度，但可以注意到交通流内有其他使用者，驾驶人员身心舒适水平很高，较小交通事故或行车障碍的影响容易消除，在事故路段的运行服务情况比一级差些。

三级服务水平，交通流状态处于稳定流的上半段，车辆间的相互影响变大，选择速度受到其他车辆的影响，变换车道时驾驶员要格外小心，较小交通事故仍能消除，但事故发生路段的服务质量大大降低，严重阻塞交通，形成排队车流，造成驾驶员心情紧张。

四级服务水平，交通流处于稳定流范围下限，车辆运行明显地受到交通流内其他车辆的影响，速度和驾驶的自由度受到明显限制。交通流稍有增加就会导致服务水平的显著降低，驾驶人员身心舒适水平降低，即使较小的交通事故也难以消除，会形成很长的排队车流。

五级服务水平，为交通拥堵流的上半段，其下是达到最大通行能力时的运行状态。对于交通流的任何干扰，例如车流从匝道驶入或车辆变换车道，都会在交通流中产生一个干扰波，交通流不能消除它，任何交通事故都会形成长长的排队车流，车流行驶灵活性极端受限，驾驶人员身心舒适水平很差。

六级服务水平，是拥堵流的下半段，是通常意义上的强制流或阻塞流。这一服务水平下，交通设施的交通需求超过其允许的通过量，车流排队行驶，队列中的车辆出现停停走走现象，运行状态极不稳定，可能在不同交通流状态间发生突变。

各级公路设计采用的服务水平不应低于表1.6的规定。与每一级服务水平相应的交通量称为服务交通量。

1.3.5 公路勘测设计的技术依据

1.公路勘测设计主要的技术依据

《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）；

《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）；

《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2012）。

2.公路勘测设计相关的技术依据

《公路勘测规范》（JTG C10—2007）；

《工程测量规范》（GB 50026—2007）；

《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（交公路发〔2007〕358号）。