重慶交通大學(xué)

教師教案

課程名稱:《道路勘測設(shè)計》

授課對象：土木工程專業(yè)

開課單位：土木建筑學(xué)院

教研室：道路工程系

教師姓名：王衛(wèi)花

2009年01月01日

校訓(xùn)

嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)團(tuán)結(jié)進(jìn)取

教風(fēng)

敬業(yè)精業(yè)善教善育

工作作風(fēng)

為公唯實(shí)勤勉高效

學(xué)風(fēng)

勤學(xué)勤思求真求新

第1講

講授章節(jié)第1章緒論

1.1道路運(yùn)輸概論

1.2道路的分類、分級與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

授課目的1、了解我國道路發(fā)展概況及發(fā)展規(guī)劃

2、了解《公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》基礎(chǔ)知識，掌握公路等級劃分依據(jù)與方法

授課方式多媒體

重點(diǎn)1、公路發(fā)展規(guī)劃

2、公路分級與主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

參考文獻(xiàn)1、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTGBO1-2003

2、《公路路線設(shè)計規(guī)范》JTGD20-2006

3、《城市道路設(shè)計規(guī)范》CJJ037-90

教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)批注

第1章緒論

1.1道路運(yùn)輸概論

交通運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，它把國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域和各

個地區(qū)聯(lián)系起來，在社會物質(zhì)財富的生產(chǎn)和分配過程中，在廣大人民

生活中起著極為重要的作用。

交通運(yùn)輸業(yè)（產(chǎn)業(yè)之一）一交通運(yùn)輸網(wǎng)（構(gòu)成）一公路運(yùn)輸（方

式之一，網(wǎng)）

1.國家綜合運(yùn)輸系統(tǒng)的構(gòu)成

鐵路、道路、水運(yùn)、航空、管道等五種運(yùn)輸方式。

這些運(yùn)輸方式在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上各具特點(diǎn)。現(xiàn)代運(yùn)輸方式

?鐵路運(yùn)輸：適用于遠(yuǎn)程的大宗貨物及旅客運(yùn)輸。陸路運(yùn)輸

特點(diǎn)：運(yùn)輸量大；迅速；但需轉(zhuǎn)運(yùn)（二次、三次），裝卸費(fèi)用較現(xiàn)代高速鐵路：

高；輪軌、磁懸浮

因受鐵路軌道控制，屬線性運(yùn)輸。

?公路運(yùn)輸：適于客、貨的各種運(yùn)距的小批量運(yùn)輸

特點(diǎn)：機(jī)動、靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，直達(dá)，迅速；單車運(yùn)量小；

可實(shí)現(xiàn)門——門運(yùn)輸，減少中轉(zhuǎn)費(fèi)用，屬于平面服務(wù)；

既可承擔(dān)直達(dá)運(yùn)輸，又可承擔(dān)其他運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)。

?水運(yùn)：通航地區(qū)最廉價的運(yùn)輸方式，線性運(yùn)輸

特點(diǎn)：利用天然水運(yùn)資源，只需加以整治，即可使用；

通過能力高、運(yùn)量大，耗能省、運(yùn)輸成本低；受自然因素

制約大、

方式：內(nèi)河、海洋（近海、遠(yuǎn)洋）

?航空運(yùn)輸：適于快速運(yùn)送旅客及貴重緊急商品、貨物，點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)輸

特點(diǎn)：速度最快；費(fèi)用最高；舒適

?管道運(yùn)輸：運(yùn)送液體、氣體和粉狀貨物的專用方式

特點(diǎn)：專業(yè)性強(qiáng)(專用)；連續(xù)性強(qiáng)，運(yùn)輸成本低、損耗少，安全

性好

2.道路運(yùn)輸在國民經(jīng)濟(jì)中的地位

公路運(yùn)輸可以深入到城市、工廠、礦山、村莊，可實(shí)現(xiàn)門到門的

運(yùn)輸，能迅速集中和分散貨物，避免中轉(zhuǎn)重復(fù)裝卸，批量不受限制，

時間不受約束，是我國綜合運(yùn)輸體系中最活躍的一種運(yùn)輸方式。

公路(Highway)：是指連接城市、鄉(xiāng)村、廠礦、林區(qū)之間的道路。

一般主要供汽車行駛。

城市道路(Urbanroad)：是指城市范圍內(nèi)的道路，供各種車輛和行

人通行。它作為城市的公共空間，是城市建設(shè)的基礎(chǔ)，是城市交通、

生產(chǎn)和生活的必要設(shè)施，是城市總平面布置的骨架。

道路勘測設(shè)計：roadsurveyanddesign

3.我國道路現(xiàn)狀與發(fā)展規(guī)劃數(shù)據(jù)：

(1)道路發(fā)展史公路通車?yán)锍蹋?/p>

古代：早在公元前2000年前，就有了可以行駛牛、馬車的道路。1978年底88萬

秦始皇統(tǒng)一六國后，大修馳道，頒布“車同軌”法令，使得道路建設(shè)得公里

到一個較大的發(fā)展。1994年底110萬

近代：本世紀(jì)初(1902年)汽車輸入我國，通行汽車的公路開始1999年底134

發(fā)展起來。從1906年在廣西友誼關(guān)修建第一條公路開始建設(shè)。到1949萬

年底，全國公路通車?yán)锍虄H有8.1萬公里。2002年底176

現(xiàn)代：中華人民共和國成立以后。為了迅速恢復(fù)和發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，萬

鞏固國防，國家對公路建設(shè)作出了很大努力，取得了顯著成就。特別2007年底357.3

是改革開放后的十幾年來，公路建設(shè)迅速發(fā)展。萬

(2)道路現(xiàn)狀評價高速公路：

存在的問題：1990年沈大高速

①數(shù)量少。用兩個指標(biāo)表達(dá)：1999年底1.1萬

公路通車總里程：目前通車?yán)锍屉m己達(dá)175.8萬公里，但與發(fā)達(dá)2002年底2.52

國家相比，仍然相差較大。萬

公路密度：即每百平方公里國土面積擁有的公路里程數(shù)，我國只2007年底5.36

有18公里。萬

②公路網(wǎng)等級低、高等級公路少、路面質(zhì)量差、標(biāo)準(zhǔn)低。

③發(fā)展不平衡。東西部差距較大，平原區(qū)與山區(qū)差別大。96年：

④通行能力低。通行能力大、運(yùn)營效益高的公路主骨架未形成。美國：642萬

⑤服務(wù)水平低。公路運(yùn)輸服務(wù)不滿足要求。

（3）發(fā)展規(guī)劃8.84萬

①發(fā)展方向68.56km/100km-

能提高等級與加大密度并舉。新建公路，溝通斷頭路。（未來印度：206萬

10年計劃新建3萬公里）0

國道主干線高速公路網(wǎng)建設(shè)，舊路技術(shù)改造：62.66km/100km2

直接改造：二級公路以下公路可直接改建為二級或一級公路日本：116萬

新建復(fù)線：二級公路改造，增設(shè)高速公路復(fù)線

求運(yùn)輸工具向?qū)I(yè)化方向發(fā)展。0.6萬

大型車、小型車發(fā)展，控制中型車307km/100km2

先運(yùn)輸服務(wù)向高效優(yōu)質(zhì)發(fā)展。

求管理信息化發(fā)展。

②發(fā)展規(guī)劃

然國道主干線公路全部建成高速公路。（3.5萬公里）

1990?2020年，總長3.5萬公里國道主干線公路全部建成高速公

路。

2003年，完成“兩縱兩橫”；

2020年，完成“五縱七橫”。

為發(fā)展我國公路、水路交通，交通部在“七五”期末制訂了交通發(fā)

展長遠(yuǎn)規(guī)劃。即在發(fā)展以綜合運(yùn)輸體系為主的交通運(yùn)輸業(yè)總方針指導(dǎo)“五縱七橫”已

下，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、條塊結(jié)合、分層負(fù)責(zé)、聯(lián)合建網(wǎng)”的方針，從“八于2007年底基

五”開始用三十年左右的時間建設(shè)公路主骨架、水運(yùn)主通道、港站主樞本貫通，比原計

紐和交通支持系統(tǒng)的“三主一支持”交通長遠(yuǎn)規(guī)劃。劃提前13年；西

“三主一支持''中的公路主骨架即國道主干線系統(tǒng)，它是國道網(wǎng)中部開發(fā)8條省級

由專供汽車行駛的高速公路和原汽車專用一、二級公路為主組成的快通道建設(shè)己完成

速通道。全國共有國道70條，12萬余公里。其中選定“五縱七橫''共總量的80%。

3.5萬公里為國道主干線。

五縱是：

?從同江經(jīng)哈爾濱、長春、沈陽、大連、煙臺、青島、連云港、

上海、寧波、福州、深圳、廣州、湛江、海口至三亞。

?由北京經(jīng)天津、濟(jì)南、徐州、合肥、南昌至福州。

?由北京經(jīng)石家莊、鄭州、武漢、長沙、廣州至珠海。

?由二連浩特經(jīng)集寧、大同、太原、西安、成都、內(nèi)江、昆明、

至河口。

?由重慶經(jīng)貴陽、南寧、至湛江。

七橫是：

?由綏芬河經(jīng)哈爾濱至滿州里。

?由丹東經(jīng)沈陽、唐山、北京、呼和浩特、銀川、蘭州、西寧、

格爾木至拉薩。國道劃分方法：

?由青島經(jīng)濟(jì)南、石家莊、太原至銀川。首都放射線：

?由連云港經(jīng)徐州、鄭州、西安、蘭州、烏魯木齊至霍爾果斯G1。10-G112

?由上海經(jīng)南京、合肥、武漢、重慶至成都。南北縱線：

?由上海經(jīng)杭州、南昌、長沙、貴陽、昆明至瑞麗。G201-G228

?由衡陽經(jīng)南寧至昆明。東西橫線：

*省道干線道路網(wǎng)形成。G3O1-G33O

除國道主干線外，各省、市自治區(qū)還根據(jù)本區(qū)的情況，正在規(guī)劃

修建省級干線網(wǎng)。當(dāng)這些規(guī)劃完全實(shí)現(xiàn)后，我國的公路交通就將徹底

改變面貌。內(nèi)蒙：三橫九縱

於2030年實(shí)現(xiàn)智能化公路運(yùn)輸系統(tǒng)。十二出口

然2040年智能化綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)形成。

1.2道路的分級與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.道路的分類

(1)道路的定義

道路是供各種車輛(無軌)和行人通行的工程設(shè)施。按其特點(diǎn)分

為公路、城市道路、廠礦道路、林區(qū)道路及鄉(xiāng)村道路。

(2)公路(highway)

主要指連接城市、鄉(xiāng)村和工礦基地等，主要供汽車行駛，具備一

定技術(shù)和設(shè)施的道路。公路按照其重要性和使用性質(zhì)可劃分為國道、

省道、縣道和專用公路。

(3)城市道路(urban-road)

指在城市范圍內(nèi)供車輛和行人通行的，具備一定技術(shù)條件和設(shè)施

的道路。按《城市道路設(shè)計規(guī)范》JTJ37-90進(jìn)行設(shè)計。

(4)廠礦道路

主要為工廠礦山運(yùn)輸車輛通行的道路。廠礦道路按1987年國家計

委頒布由交通部修訂的《廠礦道路設(shè)計規(guī)范》(GBJ22-87)

(5)林區(qū)道路

修建在林區(qū)、主要供各種林業(yè)運(yùn)輸工具通行的道路。林區(qū)道路的

技術(shù)要求應(yīng)按專門制定的林區(qū)道路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

(6)鄉(xiāng)村道路

修建在鄉(xiāng)村、農(nóng)場，主要供行人及各種農(nóng)業(yè)運(yùn)輸工具通行的道路，

由縣、鄉(xiāng)統(tǒng)一規(guī)劃，一般不列入國家公路等級標(biāo)準(zhǔn)。

2.公路分級與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)公路等級的分級

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》沿革：

1956年草案、1972年版、1981年版、1988年版、1997年版、2003

年版JTGB01-2003

《標(biāo)準(zhǔn)》將公路根據(jù)按使用任務(wù)、功能及交通量分為五個等級，

即：

高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路五個等級。

劃分等級目的：按需求建設(shè)公路

依據(jù)：公路使用任務(wù)、功能、遠(yuǎn)景設(shè)計交通量

高速公路為專供汽車分向、分車道行駛并全部控制出入的干線公

路。

?四車道高速公路一般能適應(yīng)按各種汽車折合成小客車的

遠(yuǎn)景設(shè)計年限年平均晝夜交通量為25000-55000輛；

?六車道：45000?80000輛；

?八車道：60000?100000輛。

功能：專供汽車分向、分車道行駛的干線公路。

其它公路為除高速公路以外的干線公路(主要指一、二級公路)、

集散公路(三級公路)、地方公路(四級公路)，分四個等級。這樣突

出了使用功能，便于選用，也有利于與國際接軌，便于交流。

一級公路為供汽車分向、分車道行駛的公路，根據(jù)需要控制出入，

四車道一般能適應(yīng)按各種汽車折合成小客車的遠(yuǎn)景設(shè)計年限年平均晝

夜交通量為15000?30000輛，六車道25000?55000輛。

功能：一級公路是連接高速公路或是某些大城市的城鄉(xiāng)結(jié)合部、

開發(fā)區(qū)經(jīng)濟(jì)帶及人煙稀少地區(qū)的干線公路。它實(shí)際上是有兩種不同的

任務(wù)和功能：一種是具有干線功能，部分控制出入；另一種是可以采

用平交的距離不長的連接線等。一級公路強(qiáng)調(diào)必須分向、分車道行駛，

《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定一級公路一般應(yīng)設(shè)置中央分隔帶。當(dāng)受特殊條件限制時，

必須設(shè)置分隔設(shè)施，不允許用畫線代替。

二級公路：供汽車行駛的雙車道公路。一般能適應(yīng)按各種車輛折

合成小客車的年平均日交通量為5000~15000輛。

功能：二級公路為中等以上城市的干線公路或者是通往大工礦區(qū)、

港口的公路。

三級公路：主要供汽車行駛的雙車道公路。一般能適應(yīng)按各種車

輛折合成小客車的年平均日交通量為2000?6000輛。

功能：為溝通縣、城鎮(zhèn)之間的集散公路。

四級公路：公各種車輛行駛的雙車道或單車道公路。一般能適應(yīng)

按各種車輛折合成小客車的年平均日交通量為：雙車道2000輛以下；

單車道400輛以下。

功能：為溝通鄉(xiāng)、村等地的地方公路。

(2)公路等級的選用

公路等級應(yīng)根據(jù)公路的功能和規(guī)劃交通量規(guī)劃，結(jié)合項(xiàng)目所在地

區(qū)的綜合運(yùn)輸體系、遠(yuǎn)景發(fā)展、路網(wǎng)規(guī)劃、景論證后確定。

各級公路遠(yuǎn)景設(shè)計年限：高速公路和一級公路為20年；二級公路

為15年；三級公路為10年；四級公路一般為10年，也可根據(jù)實(shí)際情

況適當(dāng)調(diào)整。

對于一條比較長的公路可以根據(jù)沿途情況的變化和交通量的變

化，分段采用不同的車道數(shù)或不同的公路等級。

對于分期修建公路工程，特別是半幅的高速公路，今后不提倡。

對于某些由于建設(shè)資金不足等實(shí)際情況而確定需要分期修建的公路，

一定要作好統(tǒng)籌安排，最好對前、后期工程進(jìn)行一次設(shè)計，使前期工

程在后期仍能充分利用。

一條公路，可根據(jù)交通量等情況分段采用不同的車道數(shù)或不同的

公路等級，銜接處應(yīng)明顯易判斷。

(3)公路建設(shè)中對環(huán)境保護(hù)的規(guī)定

①公路環(huán)境保護(hù)應(yīng)貫徹“以防為主、以治為輔、綜合治理”的原

則。

②公路建設(shè)應(yīng)根據(jù)自然條件進(jìn)行綠化、美化路容、保護(hù)環(huán)境。

③高速、一級公路和有特殊要求的公路建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)作環(huán)境影響評

價。

④生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)，或因工程施工可能造成環(huán)境近期難以恢

復(fù)的地帶，應(yīng)做環(huán)境保護(hù)設(shè)計。

(4)公路建設(shè)用地

公路建設(shè)應(yīng)貫徹保護(hù)耕地、節(jié)約用地的原則。在確定公路用地范

圍時，應(yīng)符合以下規(guī)定：

①公路用地范圍為公路路堤兩側(cè)排水溝外邊緣以外或路塹坡頂截

水溝邊緣以外不小于1m范圍內(nèi)的土地，在有條件的地段，高速公路、

一級公路不小于3m,二級公路不小于2m；

②在風(fēng)沙、雪害等特殊地質(zhì)地帶，設(shè)防護(hù)設(shè)施時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需

要確定用地范圍；

③橋梁、隧道、互通式立體交叉、分離式立體交叉、平面交叉、

交通安全設(shè)施、服務(wù)設(shè)施、管理設(shè)施、綠化以及料場、苗圃等用地，

根據(jù)實(shí)際需要確定用地范圍。

(5)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

定義：是指在一定自然環(huán)境條件下能保持車輛正常行駛性能所采

用的技術(shù)指標(biāo)體系。

各級公路的主要技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計速度、車道數(shù)、路基寬度、停車

視距、圓曲線半徑、最大縱坡。

設(shè)計速度是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中最重要的指標(biāo)，對工程費(fèi)用和運(yùn)輸效率的

影響最大。設(shè)計速度是由前三個因素根據(jù)技術(shù)政策制定的。路線在公

路網(wǎng)中具有重要經(jīng)濟(jì)、國防意義者，交通量較大者，地形平易者，規(guī)

定較高的設(shè)計速度；反之則規(guī)定較低的設(shè)計速度。城市可按照其市

區(qū)和近郊區(qū)(不

3.城市道路分類與技術(shù)分級包括所屬縣)的

⑴城市道路分類非農(nóng)業(yè)人口總數(shù)

按照道路在城市道路網(wǎng)中的地位、交通功能以及對沿線建筑物的劃分為：

服務(wù)功能，城市道路分為四類：大城市，人口50

①快速路萬以上.

快速路為城市中大量、長距離、快速交通服務(wù)。快速路對向行車中等城市：人口

道之間應(yīng)設(shè)中間分車帶，其進(jìn)出口應(yīng)采用全控制或部分控制。在20?50萬。

快速路兩側(cè)不應(yīng)設(shè)置吸引大量車流、人流的公共建筑物的進(jìn)出口，小城市：人口不

兩側(cè)一般建筑物的進(jìn)出口應(yīng)加以控制。在進(jìn)出口較多時，宜在兩側(cè)另足20萬。

建輔道。

②主干路

主干路為連接城市各主要分區(qū)的干路，以交通功能力主。自行車

交通量大時，宣采用機(jī)動車與非機(jī)動車分隔形式，如三幅路或四幅路。

主干路兩側(cè)不應(yīng)設(shè)置吸引大量車流、人流的公共建筑物的進(jìn)出口。

③次干路

次干路與主干路結(jié)合組成城市道路網(wǎng)，起集散交通作用，兼有服

務(wù)功能。

④支路

支路為次于路與街坊路的連接線，解決局部地區(qū)交通，以服務(wù)功

能為主。

（2）城市道路分級

除快速路外，各類道路按照所在城市的規(guī)模、設(shè)計交通量、地形

等分為：I、II、IH級。大城市應(yīng)采用各類道路中的I級標(biāo)準(zhǔn)；中等城

市應(yīng)采用n級標(biāo)準(zhǔn)；小城市應(yīng)采用ni級標(biāo)準(zhǔn)，見教材表1-2。

城市道路交通量達(dá)到飽和狀態(tài)時的設(shè)計年限，《城市道路設(shè)計規(guī)

范》JTJ37-90（簡稱《城規(guī)》）規(guī)定：快速路為20年；次干路為15年；

支路為10?15年。

4.設(shè)計速度

設(shè)計速度是確定公路幾何形狀的基本車速，是用于設(shè)計各等級公

路受限制部分（最小平曲線半徑、最大縱坡等）的主要依據(jù)。通常可

以認(rèn)為“是在天氣良好、交通密度小的情況下，一般駕駛員能夠保持

安全而舒適行駛的最大速度”。各級公路的設(shè)計速度按教材表1.3的規(guī)

定。

高速公路特殊困難的局部路段，且因新建工程可能誘發(fā)工程地質(zhì)

病害時，經(jīng)論證，該局部路段的設(shè)計速度可采用60km/h,但長度不宜

大于15km,或僅限于相鄰兩互通式立體交叉之間，與其相鄰路段的設(shè)

計速度不應(yīng)大于80km/h。

一級公路作為干線公路時，設(shè)計速度宜采用100km/h或80km/h。

一級公路作為集散公路時，根據(jù)混合交通量、平面交叉間距等因

素，設(shè)計速度宜采用60km/h或80km/h。

二級公路作為干線公路時，設(shè)計速度宜采用80km/h。

二級公路作為集散公路時，混合交通量大、平面交叉間距小路段，

設(shè)計速度宜采用60km/ho

二級公路位于地形、地質(zhì)等自然條件復(fù)雜的山區(qū)，經(jīng)論證該路段

的設(shè)計速度可采用40km/h。

高速公路設(shè)計路段不宜小于15km,一、二級公路設(shè)計路段不宜小

于10km.

不同設(shè)計速度的設(shè)計路段間必須設(shè)置過渡段。

5.交通量

單位時間內(nèi)，通過道路某一斷面處來往的實(shí)際車輛數(shù)。單位時間

一般用一小時或一日，分別稱為小時交通量和日交通量。常用到的交

通量有：年平均日交通量、最大日交通量、最大高峰小時交通量、日

平均小時交通量。

交通量的單位（以小時單位為例）有veh/h和pcu/h之分，veh為

vehicle的縮寫，是實(shí)際調(diào)查的交通量，而pcu為passengercarunit的

縮寫，是經(jīng)過折算的交通量。在公路等級的劃分中介紹的交通量即為

經(jīng)過了折算的交通量。交通量折算采用小客車為標(biāo)準(zhǔn)車型，各汽車代

表車型的車輛折算系數(shù)如下：

各汽車代表車型與折算系數(shù)表

汽車代表車型車輛折算系數(shù)說明

小客車1.0W19座的客車和教

質(zhì)量W2t的貨車

中型車1.5＞19座的客車和載

質(zhì)量＞2t~W7t的貨

車

大型車2.0載質(zhì)量＞7t-Wl4t的

貨車

拖掛車3.0載質(zhì)量＞14t的貨車

畜力車、人力車、自行車等非機(jī)動車，在設(shè)計交通量換算中按路

側(cè)干擾因素計；

一、二級公路上行駛的拖拉機(jī)按路側(cè)干擾因素計；

三、四級公路上行駛的拖拉機(jī)每輛折算為4輛小客車。

6.各級公路適應(yīng)的交通量

各級公路適應(yīng)的交通量與服務(wù)水平、車道數(shù)、方向不均勻系數(shù)、

設(shè)計小時交通量系數(shù)等有關(guān)。各級公路能適應(yīng)的年平均日交通量見教

材表1.4^1.5^1.6o

公路服務(wù)水平分為四級，是為了說明公路交通負(fù)荷狀況，以交通

流狀態(tài)為劃分條件，定性地描述交通流從自由流、穩(wěn)定流到飽和流和

強(qiáng)制流的變化階段。各級公路設(shè)計采用的服務(wù)水平規(guī)定如下：高速公

路和一級公路采用二級服務(wù)水平，二、三級公路采用三級服務(wù)水平。

一級公路作為集散公路時，可采用三級服務(wù)水平。互通式立交的合分

流段、匝道及交織段可采用三級服務(wù)水平。

一級服務(wù)水平：交通量小，駕駛者能自由地或較自由地選擇行車

速度并以設(shè)計速度行駛，行駛車輛不受或基本不受交通流中其他車輛

的影響，交通流處于自由流狀態(tài)，超車需求遠(yuǎn)小于超車能力，被動延

誤少，為駕駛者和乘客提供的舒適便利程度高。

二級服務(wù)水平：隨著交通量的增大，速度逐漸減小，行駛車輛受

別的車輛或行人的干擾較大，駕駛者選擇行車速度的自由度受到一定

限制，交通流狀態(tài)處于穩(wěn)定流的中間范圍，有擁擠感。到二級下限時,

車輛間的相互干擾較大，開始出現(xiàn)車隊，被動延誤增加，為駕駛者提

供的舒適便利程度下降，超車需求與超車能力相當(dāng)。

三級服務(wù)水平：當(dāng)交通需求超過二級服務(wù)水平對應(yīng)的服務(wù)交通量

后，駕駛者選擇運(yùn)行速度的自由度受到很大的限制，行駛車輛受別的

車輛或行人的干擾很大，交通流處于穩(wěn)定流的下半部分，并已接近不

穩(wěn)定流范圍，流量稍有增長就會出現(xiàn)交通擁擠，服務(wù)水平顯著下降。

到三級下限時，行車延誤的車輛達(dá)到80%,所受的限制已達(dá)到駕駛

者允許的最低限度，超車需求超過了超車能力，但可通行的交通量尚

未達(dá)到最大值。

四級服務(wù)水平：交通需求繼續(xù)增大，行駛車輛受別的車輛或行人

的干擾更加嚴(yán)重，交通流處于不穩(wěn)定流狀態(tài)。靠近下限時每小時可通

行的交通量達(dá)到最大值，駕駛者已無自由選擇速度的余地，交通流變

成強(qiáng)制狀態(tài)。所有車輛都以通行能力對應(yīng)的、但相對均勻的速度行駛。

一旦上游交通需求和來車強(qiáng)度稍有增加，或交通流出現(xiàn)小的擾動，車

流就會出現(xiàn)走走停停的狀態(tài)，此時能通過的交通量很不穩(wěn)定，其變化

范圍從基本通行能力到零，時常發(fā)生交通阻塞。

7.通行能力與行車密度

通行能力亦稱道路交通容量，是指車輛在正常可以接受的運(yùn)行速

度，并保證行車舒適、車流無阻礙的條件下，單位時間內(nèi)通過道路上

某一斷面處的最大車輛數(shù)，以輛/h或輛/晝夜計。

交通量和交通密度，前者是固定地點(diǎn)，在一定時間內(nèi)通過的車輛

數(shù)，而后者則是固定時間（一般以平均晝夜計算），在一定長度路段（例

如10km）上的車輛數(shù)量，它反映了道路上車輛的密集程度。如設(shè)交通

量為Q（輛/h）、交通密度為K（輛/h）、路段平均車速為V（km/h）,

則它們之間有如下關(guān)系

Q=KV

第2講

講授章節(jié)1.3道路的基本組成

1.4道路勘測設(shè)計程序

1.5本課程的任務(wù)

授課目的1.掌握道路的基本組成和道路勘測設(shè)計的程序;

2.了解本課程的任務(wù)

授課方式多媒體

道路的基本組成和勘測設(shè)計程序

參考文獻(xiàn)

教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)批注

1.3道路的基本組成

1.公路的基本組成

（1）線形組成

包括平面線形、縱面線形、空間線形

（2）結(jié)構(gòu)組成

公路是交通運(yùn)輸?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)物，它不僅承受荷載的作用，而且受

著自然條件的影響，其結(jié)構(gòu)組成主要包括：路基路面工程，排水工程

（橋涵、滲水路堤、過水路面等），防護(hù)工程（擋土墻、護(hù)坡、護(hù)欄等）、

特殊構(gòu)造物以及交通服務(wù)設(shè)施。

①路基路面的基礎(chǔ)，是行車部分的基礎(chǔ)，設(shè)計時必須保證其

穩(wěn)定性、堅實(shí)并符合規(guī)定的尺寸，以承受汽車和自然因素的作用。斷

面形狀一般有路堤、路塹、半填半挖三種路基形式。

②路面是用各種堅硬材料鋪筑于路基頂面的單層或多層供汽

車直接行駛的結(jié)構(gòu)層。通常由基層和面層組成。路面按其使用品質(zhì)、

材料組成和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可有高級、次高級、中級、低級之分。按其力學(xué)

性質(zhì)可分為柔性路面和剛性路面兩大類。常用材料有瀝青、水泥、碎

（礫）石、砂、粘土等。

③排水構(gòu)造物主要為橋、涵洞，其它的排水設(shè)施有邊溝、排

水溝、截水溝、盲溝、渡槽、滲水路堤、過水路面等。

④橋涵為跨越水流供汽車行駛的構(gòu)造物。

⑤滲水路堤是用石塊堆砌成的路堤，用以通過流量不大的季

節(jié)性水流。

⑥過水路面是容許周期性水流從路表面通過的行車部分。

⑦防護(hù)工程為保證路基穩(wěn)定或行車安全所修筑的工程設(shè)施，

如擋土墻、護(hù)坡、護(hù)欄等。

⑧特殊構(gòu)造物例如半山橋、半山洞、懸出路臺、廊橋等。

⑨交通服務(wù)設(shè)施，包括：

器照明設(shè)施：如燈柱、彎道反光鏡等；

然交通標(biāo)志：使駕駛員知道前面路段的情況和特點(diǎn)，有下列四類：

我警告標(biāo)志：指明前面有行車障礙物和行車危險的地點(diǎn)，促使駕

駛員集中注意力；

求禁令標(biāo)志：指明各種必要遵守的交通限制，如車速限制、不

準(zhǔn)停車等；

能指示標(biāo)志：指示駕駛員行駛的方向、里程等；

狀指路標(biāo)志：表示行政區(qū)劃分界、地名、預(yù)告出入口等；

找服務(wù)設(shè)施：如加油站、汽車站、養(yǎng)路站、食宿站等。

然植樹綠化與美化工程：是美化公路環(huán)境的必要組成部分，它為

道路使用者提供一個安全、舒適的行車環(huán)境。環(huán)境綠化有利于

凈化空氣、舒暢人們的心情，且可提高行車的安全。

2.城市道路的組成

城市道路的組成，包括機(jī)動車道、非機(jī)動車道、人行道

綠化帶；沿街溝、進(jìn)水口、地下管道、魯井、雨水管排

污管、構(gòu)筑物；沿街地面設(shè)施，如照明燈柱、電桿、給水栓等；地下

各種管線，如電纜、煤氣管；交通安全設(shè)施；交叉口、停車場、公共

汽車站臺等。

1.4道路勘測設(shè)計程序

根據(jù)我國《公路工程基本建設(shè)管理辦法》的規(guī)定，公路基本建設(shè)程

序大致如下：

①根據(jù)長遠(yuǎn)規(guī)劃或項(xiàng)目建議書，進(jìn)行可行性研究；

②根據(jù)可行性研究，編制計劃任務(wù)書，進(jìn)行現(xiàn)場勘測，編制初步

設(shè)計文件（也稱設(shè)計計劃任務(wù)書）；

③根據(jù)批準(zhǔn)的計劃任務(wù)書，進(jìn)行現(xiàn)場勘測，編制初步設(shè)計文件和

概算；

④根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計文件，編制施工圖和施工圖預(yù)算；

⑤列入年度基本建設(shè)計劃，進(jìn)行招標(biāo)、投標(biāo)確定施工承包單位、

監(jiān)理單位；

⑥進(jìn)行施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作；

⑦編制實(shí)施性施工組織設(shè)計及開工報告，報上級主管部門審批；

⑧嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)施工的規(guī)程和規(guī)定，堅持正常施工秩序，作好施

工紀(jì)錄，建立技術(shù)檔案；

⑨編制竣工圖表和工程決算，辦理竣工驗(yàn)收。

1.公路工程可行性研究

“可行性研究”是基本建設(shè)前期工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是建設(shè)程

序的組成部分，是建設(shè)項(xiàng)目決策和編制計劃任務(wù)書的科學(xué)依據(jù)，可定

義為“論證工程（或產(chǎn)品）項(xiàng)目技術(shù)上的可能性和經(jīng)濟(jì)上的合理性，

并論證何時修建或分期修建，提供業(yè)主決策依據(jù)，保證工程的經(jīng)濟(jì)效

果”。

公路建設(shè)必須嚴(yán)格遵守國家規(guī)定的基本建設(shè)程序。所有大中型項(xiàng)

目應(yīng)根據(jù)批準(zhǔn)的項(xiàng)目建議書（或委托書），進(jìn)行可行性研究，可行性研

究工作完成后應(yīng)進(jìn)行評估。經(jīng)過綜合分析后，提出投資少、效益好的

建設(shè)方案。

可行性研究工作是交通建設(shè)綜合管理的手段，必須從運(yùn)輸生產(chǎn)的

目的出發(fā)。研究技術(shù)可行性必須與經(jīng)濟(jì)效益相結(jié)合，研究經(jīng)濟(jì)效益必

須考慮采用新技術(shù)的可能，重視運(yùn)輸領(lǐng)域的綜合效益。

可行性研究應(yīng)附有必要的圖表，其中包括路線方案（及比較方案）

圖、歷年工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值與客貨運(yùn)量統(tǒng)計表、公路客貨運(yùn)量、交通量預(yù)

測表、效益計算表等。

在可行性研究同時，應(yīng)進(jìn)行環(huán)境影響分析，以工程性質(zhì)、路線位

置、資源利用、環(huán)境影響等為依據(jù)。同時，可行性研究還應(yīng)對工程進(jìn)

行宏觀分析，確定項(xiàng)目是否成立。在計劃任務(wù)書下達(dá)后，進(jìn)行初步設(shè)

計的同時，應(yīng)編制環(huán)境影響評價書（EIS:environmentalimpact

statement）,即根據(jù)預(yù)測工程對環(huán)境的影響，提出對環(huán)境污染、破壞

的防治措施以及綜合整治的方法。

2.計劃任務(wù)書

公路勘測設(shè)計工作是根據(jù)批準(zhǔn)的計劃任務(wù)書進(jìn)行的。設(shè)計任務(wù)書

一般由提出計劃的主管部門下達(dá)或由下級單位編制后報批。計劃任務(wù)

書應(yīng)包括下列內(nèi)容：①建設(shè)的依據(jù)和意義；②路線的建設(shè)規(guī)模和修建

性質(zhì)；③路線的基本走向和主要控制點(diǎn)；④工程技術(shù)等級和主要技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)；⑤勘測設(shè)計的階段劃分及各階段完成的時間；⑥建設(shè)期限，投

資估算，需要鋼、木、水泥的數(shù)量；⑦施工力量的原則安排；⑧附路

線示意圖。

在計劃任務(wù)書實(shí)施過程中，如對建設(shè)規(guī)模、期限、技術(shù)等級

標(biāo)準(zhǔn)及路線走向等重大問題有變更時，應(yīng)報原審批機(jī)關(guān)同意。

3.勘測設(shè)計階段劃分

公路勘測設(shè)計根據(jù)路線的設(shè)計和要求，可分為一階段測設(shè)、兩階

段測設(shè)和三階段測設(shè)。一階段測設(shè)、兩

（1）一階段測設(shè)：適用于技術(shù)簡單、方案明確的小型公路工程。階段測設(shè)、三階

即根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計任務(wù)書，進(jìn)行一次詳細(xì)定測，編制施工圖設(shè)計和工段測設(shè)是根據(jù)不

程預(yù)算。同建設(shè)項(xiàng)目采用

（2）兩階段測設(shè)：為公路測設(shè)的主要程序即通常一般公路所采用的不同的測設(shè)方

的測設(shè)程序。其步驟為：先進(jìn)行初測、編制初步設(shè)計和工程概算；經(jīng)法，而不是一個

上級批準(zhǔn)初步設(shè)計后，再進(jìn)行定測、編制施工圖和工程預(yù)算。也可直連續(xù)的測設(shè)過

接進(jìn)行定測、編制初步設(shè)計；然后根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計，通過補(bǔ)充測程。

量編制施工圖。同時，應(yīng)注意區(qū)

（3）三階段測設(shè)：對于技術(shù)上復(fù)雜而又缺乏經(jīng)驗(yàn)的建設(shè)項(xiàng)目或建分不同測設(shè)階段

設(shè)項(xiàng)目中的個別路段、特殊大橋、互通式立體交叉、隧道等，必要時編制的文件是有

應(yīng)采用三階段設(shè)計。即分初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工圖設(shè)計三個階段。區(qū)別的。

技術(shù)設(shè)計階段主要是對重大、復(fù)雜的技術(shù)問題，落實(shí)技術(shù)方案，計算

工程數(shù)量，提出修正的施工方案，修正設(shè)計概算。其深度和要求介于

初步設(shè)計和施工圖設(shè)計之間。

不論采用哪種劃分階段設(shè)計，在勘測前都要進(jìn)行實(shí)地調(diào)查（或稱

視察）它是勘測前不可缺少的一個步驟，也可與可行性研究結(jié)合在一

起，但不作為一個階段

4.設(shè)計文件的編制

設(shè)計文件是公路勘測設(shè)計的最后成果，經(jīng)審查批準(zhǔn)后是公路施工

的依據(jù)。其組成、內(nèi)容和要求隨設(shè)計階段不同而異。

根據(jù)《公路工程基本建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計文件編制辦法》（1996年1月1

日交通部批準(zhǔn)）規(guī)定，設(shè)計文件組成和內(nèi)容：由總說明書、總體設(shè)計

（高速公路、一級公路）、路線、路基、路面及排水、橋梁、涵洞、隧

道、路線交叉、交通工程及沿線設(shè)施、環(huán)境保護(hù)、渡口碼頭及其它工

程、筑路材料、施工方案（施工組織計劃）、設(shè)計概算（施工圖預(yù)算）

共13篇組成。其表達(dá)形式有：文字說明、設(shè)計圖、表格三種。

5.城市道路紅線規(guī)劃

道路紅線是指城市道路用地的分界控制線，紅線間的寬度為道路

的用地范圍，也稱道路的總寬度、規(guī)劃路幅。城市道路的紅線規(guī)劃是

依據(jù)城市總體規(guī)劃確定的道路網(wǎng)的形式和各條道路的功能、性質(zhì)、走

向和位置等因素確定。

紅線設(shè)計的主要內(nèi)容有：

1）確定道路紅線寬度：根據(jù)道路的功能、性質(zhì)，考慮道路橫斷面

型式，定出機(jī)動車道、非機(jī)動車道、人行道和綠化帶等組成部分的合

理寬度，從而確定道路的總寬度，及紅線寬度；

2）確定紅線位置：在城市總體規(guī)劃基礎(chǔ)上對新建區(qū)道路，選擇

規(guī)劃道路中心位置，并擬定道路橫斷面寬度繪出道路紅線，對舊城改

建道路規(guī)劃紅線應(yīng)根據(jù)少拆遷原則以一側(cè)拓寬為宜，對于長期控制，

逐步形成的道路，定位時，可按照現(xiàn)有道路中線不動，兩側(cè)建筑平均

后退確定；

3）確定交叉口型式：根據(jù)各交叉口的類型與具體條件和近、遠(yuǎn)期

結(jié)合的要求，確定交叉口用地范圍、具體位置和尺寸，并以紅線方式

繪在平面圖上；

4）確定控制點(diǎn)的坐標(biāo)和標(biāo)高：規(guī)劃道路中線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和各條道路

的交點(diǎn)，即控制點(diǎn)，控制點(diǎn)平面位置可直接實(shí)地測量，標(biāo)高則由豎向

規(guī)劃、設(shè)計確定。

1.5本課程的任務(wù)

1.本課程的性質(zhì)和學(xué)習(xí)本課程的基本要求

道路勘測設(shè)計是土木工程專業(yè)交通土建方向的一門主要專業(yè)課。

它主要介紹道路勘測設(shè)計的基本理論、原則和方法，是實(shí)踐性很強(qiáng)、

與理論緊密結(jié)合的課程。因此，學(xué)習(xí)本課程，必須貫徹理論與實(shí)踐相

結(jié)合的原則，通過學(xué)習(xí)，應(yīng)能掌握道路線形的基本設(shè)計方法。課程除

課堂教學(xué)外，還結(jié)合多媒體進(jìn)行教學(xué)，并要求完成路線課程設(shè)計，在

條件允許的情況下，進(jìn)行一些專業(yè)性問題的參觀或調(diào)查，生產(chǎn)實(shí)踐方

面的內(nèi)容將在畢業(yè)實(shí)習(xí)中得到鍛煉與掌握。

2.本課程的特點(diǎn)

道路是一條帶狀的空間三維結(jié)構(gòu)，它涉及人、車、路和環(huán)境等諸

多因素的影響和約束。道路交通特性、駕駛者的心理狀態(tài)與公路幾何

設(shè)計都有著密切的關(guān)系，為了能綜合滿足行車安全、快速、經(jīng)濟(jì)、舒

適和路容美觀的需要，要求在設(shè)計時要深入調(diào)查、綜合研究各方面產(chǎn)

生的作用，從而設(shè)計出技術(shù)先進(jìn)、方案合理、堅固耐用、經(jīng)濟(jì)節(jié)約的

道路。

本課程與各基礎(chǔ)、專業(yè)課程有著緊密的聯(lián)系，涉及較多的如工程

制圖、工程測量、工程地質(zhì)、橋涵水文、橋梁工程、路基路面、道路

建筑材料、道路工程經(jīng)濟(jì)與管理等。本課程與這些課程有緊密結(jié)合和

綜合運(yùn)用。

3.本課程的主要內(nèi)容

本課程的主要內(nèi)容包括汽車行駛理論、公路可行性研究、平面線

形設(shè)計、縱斷面設(shè)計、橫斷面設(shè)計、選線、定線、外業(yè)勘測等主要內(nèi)

容。

如何進(jìn)行合理的公路線形幾何設(shè)計和路線勘測是本課程研究的重

點(diǎn)。有關(guān)道路結(jié)構(gòu)的內(nèi)容將在路基路面、橋梁工程、隧道工程、橋涵

水文等專業(yè)課中學(xué)習(xí)。

復(fù)習(xí)思考題

1.交通運(yùn)輸方式有哪些？道路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)是什么？

2.高速公路與一般公路相比有哪些特點(diǎn)？它在公路運(yùn)輸中的地位

和作用是什么？

3.什么是道路？它包括哪些主要種類？

4.公路和城市道路的等級是怎樣劃分的？各級公路與城市道路的

主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？

5.公路勘測設(shè)計為什么要分階段進(jìn)行設(shè)計？針對不同情況如何選

用設(shè)計階段？

6.設(shè)計文件由哪幾部分內(nèi)容組成？

7.解釋如下名詞：路線，設(shè)計車速，經(jīng)濟(jì)時速，平均技術(shù)車速，

設(shè)計交通量，通行能力，城市道路紅線。

8.公路等級選用時應(yīng)考慮哪些主要因素？

第3講

講授章節(jié)第2章汽車行駛理論

2.1概述

2.2牽引力及牽引力平衡

授課目的1.了解研究汽車行駛理論的意義、汽車的行駛性能；

2.掌握牽引力的產(chǎn)生及傳遞、汽車的行駛阻力、汽車行駛的條件。

授課方式多媒體

重點(diǎn)汽車行駛的行駛阻力、汽車行駛的條件

參考文獻(xiàn)

教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)批注

2.1概述

1.研究汽車行駛理論的意義

（1）汽車行駛理論是公路線形設(shè)計的理論基礎(chǔ)，是制定公路線形幾

何標(biāo)準(zhǔn)（如平曲線半徑、縱坡坡度等）的理論依據(jù)。

（2）掌握應(yīng)用汽車行駛理論對于指導(dǎo)公路線形設(shè)計、研究和制定公

路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有著重要意義。

2.汽車的行駛性能

（1）動力性能：指汽車所具有的牽引力所決定的汽車加速、爬坡和最

大速度的性能。汽車的動力性能越好，就會有較高的車速、較好的爬坡

能力和加速能力。

（2）制動性：指汽車強(qiáng)制停車和降低車速的能力。汽車制動性能的好壞，

直接關(guān)系到行車安全，制動性能好，汽車才能以較高的車速行駛。

（3）通過性（又稱越野性）：指汽車在各種道路和無路地帶行駛的能力。

汽車通過性能越好，汽車使用的范圍就越廣。

（4）行駛穩(wěn)定性：指汽車遵循駕駛者指定方向行駛的能力。汽車行駛穩(wěn)

定性直接關(guān)系到行車的安全。

（5）行駛平順性：指汽車在不平道路上行駛時，汽車免受沖擊和震動的

能力。汽車行駛平順性，對汽車平均技術(shù)車速、乘車舒適性、運(yùn)貨完整

性等有很大影響。

（6）操縱穩(wěn)定性：指汽車是否按駕駛員的意圖控制汽車的性能。它包括

汽車的轉(zhuǎn)向特性、高速穩(wěn)定性和操縱輕便性。

2.2汽車的牽引力與牽引力平衡

1.牽引力的產(chǎn)生及傳遞

汽車的行駛需要克服各種行駛阻力，必須具備足夠的動力一一牽引

力。汽車行駛時牽引力來自內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。燃料在發(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒，將熱能

轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。因此牽引力取決于發(fā)動機(jī)性能。

(1)表征汽車發(fā)動機(jī)特性的基本指標(biāo)

①有效功率

有效功率指汽車在單位時間內(nèi)所具有的做功的能力，單位為千瓦

(KW)?不同的汽車，發(fā)動機(jī)性能不同，所發(fā)出的有效功率也不同。如在

發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為3000時，不同汽車發(fā)動機(jī)所發(fā)出的最大功率分別為：解放

CA—141,Nmax=99KW/3000r(135馬力)；黃河JN—150,

Nmax=117.6kw/1800r；紅旗小轎車CA-772,Nmax=161.8KW/4000r?

②轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)速是指發(fā)動機(jī)曲軸單位時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù),用每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)

為單位。轉(zhuǎn)速的大小影響汽車行駛的快慢。

③扭矩

扭矩是指汽車發(fā)動機(jī)產(chǎn)生于曲軸上的轉(zhuǎn)動力矩，用牛頓米(N.m)

為單位。汽車發(fā)動機(jī)扭矩的大小，決定了汽車產(chǎn)生牽引力的大小。

④轉(zhuǎn)動角速度

指單位時間內(nèi)發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動的角度，單位是弧度/秒(rad/s)。

(2)發(fā)動機(jī)有效功率Ne和扭矩Me的關(guān)系

發(fā)動機(jī)內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的熱能，通過活塞、曲軸轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)

生有效功率N,，驅(qū)使曲軸以每分鐘4的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生扭矩再

經(jīng)過一系列的變速、傳動，在驅(qū)動輪上產(chǎn)生扭矩推動汽車前進(jìn)。其

基本公式為：

Ne=M,,G7/1000(kW)

0)=27mJ60(rad/s)

即Ne=2nMene/(1000x60)=Mene/9549

或M=9549x_L

ee

(3)驅(qū)動輪扭矩及牽引力6

汽車的動力傳遞為：動力扭矩(發(fā)動機(jī))一離合器一變速箱(萬向

節(jié)頭軸)一主傳動器及車軸一驅(qū)動輪，即發(fā)動機(jī)曲軸扭矩通過離合

器、變速箱，隨所用排擋的變速比"和機(jī)械效率以，傳至萬向節(jié)頭軸上

的扭矩為此時，Mn=M(,ikT]k,萬向節(jié)頭軸上的扭矩再傳至

主傳動器，并隨主傳動器的減速比%及機(jī)械效率；7。經(jīng)車軸傳到驅(qū)動輪上

的扭矩為Mq。這樣，M卜=Mjo"o=Wo%,取〃時=勿〃o,

有Mk。由動力學(xué)的基本原理，可得到牽引力Q：

P=k_

又V=27rr6Q_=0377(km/h)

&而100()ikiQ

所以有牽引力

P=03772Mr)=3600"〃”(N)

'yeMy

由公式可看出，汽車的牽引力與速度成反比，亦即高的速度與大的

牽引力是不可兼得的。如果要求汽車具有較大的牽引力，則必須采用較

大的變速比。、M，但隨著變速比乙、%的增大，車速v會下降。因此,

汽車設(shè)有幾個排擋，各檔具有固定的轉(zhuǎn)速比或最大速度值。采用低速檔,

能獲得較大的牽引力和較低的車速，采用高速檔，能獲得較高的車速和

較小的牽引力。圖2.6為汽車的牽引特性圖。

2.汽車的行駛阻力

汽車運(yùn)動時需要不斷克服運(yùn)動中所遇到的各種阻力。這些阻力或來

自汽車賴以行駛的路面，或來自汽車周圍的介質(zhì)一一空氣，通常前者稱

之為滾動阻力(Pf),而后者稱為空氣阻力(Pw)o此外，汽車上坡行駛

時，所需克服的汽車重力在平行于路面方向的分力稱為坡度阻力_<Pi):

汽車加速行駛時，所需克服慣性的阻力，稱為慣性阻力（Pj）?

（1）滾動阻力（〃）

滾動阻力（PJ是車輪在路面上滾動時，因路面與輪胎變形而引起

產(chǎn)生的阻力。它與路面種類、狀態(tài)、車速、輪胎結(jié)構(gòu)及充氣壓力有關(guān)。

滾動阻力Pf與輪胎負(fù)荷G成正比，即P,=fG。

全部車輪上的滾動阻力即為：

Pf=fGa

其中G—J車輪負(fù)荷（N）G“一J汽車總重量（N）

f7滾動阻力系數(shù)。與路面狀況、行駛速度、輪胎的性質(zhì)等多種

因素有關(guān)。

（2）空氣阻力

汽車在空氣中運(yùn)動，空氣本身也有運(yùn)動，兩者綜合形成的相對運(yùn)動，

造成對汽車行駛的阻力。汽車在行駛中迎風(fēng)面受空氣阻礙所引起的阻力

與汽車迎風(fēng)面的壓力、形狀、面積大小，汽車后面因空氣稀薄產(chǎn)生的吸

力及汽車表面與空氣的摩阻等有關(guān)。為了簡化計算，采用集中作用的空

氣阻力心,來等效各個影響因素的阻力作用，同時稱空氣阻力的作用

點(diǎn)為汽車的風(fēng)帆中心。

由空氣動力學(xué)的研究和實(shí)驗(yàn)得知，汽車在空氣介質(zhì)中運(yùn)動時的阻力

可用下式確定

KFV2

凡=一^（N）

13

（3）坡度阻力

在具有縱向坡度的公路上，當(dāng)汽車上坡時，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，此稱為坡度阻力或上坡阻

力；下坡時，其重力在平行路面方向的分力與汽車行進(jìn)的方向相同，形

成了坡度助力。坡度阻力與車重力和公路的坡度角有關(guān)。

公路縱向斜坡的陡緩程度通常用坡度來表示，坡度是縱坡的垂直高

度與其水平長度之比的百分率。若以，代表坡道的坡度（％）,a代表坡

道的傾角（度），則i=/z/s=rga。如圖2-7,汽車在坡上行駛時，

坡度阻力為

Pi=+Gasin<z（上坡為正，下坡為負(fù)）

因道路縱坡坡度不會大于10°,可用tana代替sina,而

tana?sina?z,即有：

Pj=土G“tana-±G/

（4）慣性阻力

汽車變速行駛時，需要克服變速運(yùn)動所產(chǎn)生的慣性阻力和慣性力矩，

這就是慣性阻力舄。慣性阻力由兩部分組成：①汽車加速或減速前進(jìn)產(chǎn)

生的慣性力9上叱；②汽車上機(jī)械轉(zhuǎn)動部分（飛輪、離合器、車輪等）

g出

因加速或減速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力矩。亦即

。=心，=（1+5+藥產(chǎn)dv

j7,12k____

g力g出

式中：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，與車速、變速比有關(guān)。

Si—J汽車車輪慣性影響系數(shù)；

方2—1發(fā)動機(jī)飛輪慣性影響系數(shù)。

上述四種阻力，空氣阻力和滾動阻力永遠(yuǎn)為正，汽車行駛的任何情

況下都存在；坡度阻力汽車上坡為正，平坡為零，下坡為負(fù)；而慣性阻

力則是加速為正，減速為負(fù)，等速為零。

3.牽引平衡和汽車行駛的必要條件

（1）牽引平衡為使汽車運(yùn)動，汽車的牽引力必須與運(yùn)動時所遇到的

各項(xiàng)阻力之和

平衡，即

P產(chǎn)月七P盧Pw±Pj

（2）汽車行駛的兩個條件第一個條件是：汽車的牽引力必須大于等

于汽車的行駛阻力，是汽

車行駛的充分條件，也稱為驅(qū)動條件。第二個條件是：牽引力必須小于

或等于輪胎與路面間的最大摩擦力

（即附著力），是汽車行駛的必要條件，也稱為附著條件。附著程度的好

壞主要取決于輪胎與地面在接觸處變形后相互摩擦的

情況。附著系數(shù)9主要與下述因素有關(guān)：

①路面的粗糙程度和潮濕泥濘程度

②輪胎花紋和輪胎氣壓

③車速

④荷載

車速越高，路表面越光滑而潮濕，則附著系數(shù)夕越小。在計算時可以采

用教材表2.5所示的附著系數(shù)在各種類型路面上的平均值。

4.動力性能分析

將牽引平衡方程中的匕移至等號的前面，則得到

P—P=G(/±z)±G巨史

1Waa

gdt

兩側(cè)同時除以汽車總重G,,,就得到汽車單位重量的無量綱牽引平衡

方程，消去了汽車構(gòu)造系數(shù)的影響。即

_P,-Pw=/±/±——

GaSdt

式中左邊代表汽車單位重量的有效牽引力；右邊為汽車的動力性能，

這個數(shù)值稱為動力因素，用D表示，表征汽車克服道路阻力和慣性阻力

的能力，隨車速而變化。

當(dāng)汽車做等速行駛，dv/dt^O,則

D-f±i-y/

式中收稱為道路阻力系數(shù)。

第4講

講授章節(jié)2.3汽車在道路上行駛的穩(wěn)定性

授課目的掌握汽車行駛的穩(wěn)定性分析

授課方式多媒體

重點(diǎn)縱向穩(wěn)定性和橫向穩(wěn)定性分析

參考文獻(xiàn)

教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)批注

2.3汽車在道路上行駛的穩(wěn)定性

汽車行駛穩(wěn)定性是指汽車在行駛過程中，受外部因素作用下，尚能

保持或很快恢復(fù)原行駛狀態(tài)和方向，不至于失去控制而發(fā)生側(cè)滑、傾覆

等現(xiàn)象的能力。

影響汽車行駛穩(wěn)定性主要有以下三方面的因素：

①汽車本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

②駕駛員的因素。

③作用于汽車的外部因素。

汽車的縱向穩(wěn)

定性分析是公

汽車在行駛過程中，隨著運(yùn)動狀態(tài)的改變，作用在前后車輪上的法路最大縱坡、

向反作用力亦有相應(yīng)的變化。若汽車在某一運(yùn)動狀態(tài)下，前輪的法向反合成坡度等指

作用力為零時，則汽車將發(fā)生前軸車輪離地而導(dǎo)致縱向傾覆。當(dāng)后輪的標(biāo)制定的理論

法向反作用力為零時，根據(jù)附著條件，其牽引力將不復(fù)存在，汽車喪失依據(jù)。

行駛能力。此兩種情況均為汽車的縱向失穩(wěn)，導(dǎo)致汽車縱向傾覆或倒溜。

(1)汽車在直坡道上的受力分析

圖2.8所示為后軸驅(qū)動的雙軸汽車在直坡道上低等速行駛，忽略滾

動阻力、空氣阻力影響時的受力情況。

對汽車后輪著地點(diǎn)B取矩，則可求得前輪垂直反力：

Z、L=GcosoL,-Gasin6/?q,

G?cosaL7-G?sinaho

z、=Z

對前輪著地點(diǎn)A取矩，則可得后論垂直反力：

Z,L=G?cos?L,-G“sinah?

G〃coscrLj-Gnsinah,

---------E---------

(2)縱向傾覆

當(dāng)汽車前輪離地即法向作用力為零時，將導(dǎo)致汽車?yán)@后輪縱向傾覆,

此時，ZI=0。

即得縱向傾覆穩(wěn)定條件：

Gacos?0￡2-Gasinanh^=0

L

tana=2

o,_

式中。0—J汽車產(chǎn)生縱向傾覆時，道路縱向極限坡度角。由上式

可知，當(dāng)公路的坡度角a2ao時，汽車將失去控制，可能

繞后軸產(chǎn)生縱向傾覆。縱向傾覆穩(wěn)定性僅與汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)L2和4有關(guān)，

4越大，則越大，縱向傾覆穩(wěn)定性好；汽車重心位置越高，則為越

小，縱向穩(wěn)定性越差。一般L，的數(shù)值在汽車設(shè)計中考慮，其比值

LJhA1,因此，一般來說就向傾覆穩(wěn)定條件容易滿足。

46

(3)縱向倒溜

從驅(qū)動輪的附著條件可知，當(dāng)汽車上坡時產(chǎn)生倒溜極限狀態(tài)時，下

滑力與最大附著力平衡，略去次要因數(shù)，則下滑力=6〃5皿。"，附著

加Z卸將(2-22)帶入得

GsinaG“cosaJ|+G“sin%A

二0

"°L

tana-+&tana”

=9

。