交通运输.docx
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交通运输
第1章绪论
1-1常见的交通运输有哪几种方式？
答：
常见的交通运输方式有五种，即水上运输、铁路运输、航空运输、管道运输、道路运输。
1-2讨论不同交通运输方式的特点？
答：
（1）水上运输
①水运路线主要是利用“天然航道”，因此，水上运输基础设施投资较少，同时四通八达，航道宽阔，其通航能力受限制较少；
②运量大、成本低，水上运输可以利用天然的有利条件，易于实现长距离、大吨位的运输，非常适合大宗货物的运输，运输成本在五种运输方式中是最低的；
③水上运输是实现国际贸易、发展经济和加强友好往来的主要交通工具，同时也是保证对外开放的重要手段；
④水上运输受自然条件（特别是河流、水道）的限制大，运输的连续性较差，运速较火车慢。
（2）铁路运输
①铁路运输是以在路基道床上铺设钢轨来引导机车车辆向前运行的。
由于钢轨刚性较强，不易变形，因此，行车阻力小，行驶速度高，如高速铁路的速度一般都在210～260km/h；
②铁路运输过程中，是将若干车辆按某种方式即列车编组的方式来组织的，整个列车的动力部分和载运部分即机车和车辆是独立的。
这种组合方式便于根据客货情况而有目的地对车辆进行编组，同时，就整列列车的载重而言，可以不像其他运输方式那样受到动力部分牵引能力的限制，必要时可以根据线路纵坡的大小和载重质量的多少采用单机牵引、双机牵引甚至多机牵引，因此，铁路运输的载重质量一般较大；
③由于铁路运输是按列车编组进行的，因此，在运输过程中有列车编组、解体和中转改编等作业环节，这就使得铁路运输不太适合于短途货物运输；
④铁路运输受气候和自然条件的影响较小，在运输的经常性方面占有绝对优势；
⑤从能源和环保方面来看，铁路运输可以采用电力牵引，对环境的污染较小，甚至在下坡路段还可以自行发电，因此采用电力牵引有利于节约能源和环境保护；
⑥铁路运输成本较低。
（3）航空运输
①运行速度快，远程短捷，并能抵达地面运输方式难以到达的地区；
②运载量小，营运成本高，故只适合于远距离的客运和急需物资、贵重物品、时间要求紧等情况的小批量货运；
③具有显著的灵活性、舒适性和相对安全性；
④基建周期短、投资少，不需像地面交通线路建设那样大量的基建费用。
（4）管道运输
①运量大，在管道运输过程中，管道内的流体是连续而不间断的。
一条管径720mm的管道可年输原油2000万吨左右，相当于一条铁路全年的运输量；
②运距短，占地少。
占总长度95％的管道是埋在地面以下的，故永久性占用的土地较少。
另外，管道可以下穿河流、湖泊和海洋，在山岭地区还可以设计采用较大的纵坡，从而缩短了铺设的里程；
③耗能低，运费低；在运量大时，管道运输的成本接近水运；
④受气候和环境的影响较小，便于长期稳定生产；
⑤沿程无噪声，泄漏污染少，安全性好；
⑥管道运输可以实现远程控制，自动化程度较高，便于管理，维修工作量较小，生产率较高。
（5）道路运输
①机动灵活，能适应各种地形条件，可以在规定时间和地点迅速集中和分散货物；
②“门到门”的运输，在货物集散点直接装卸，不需要中转，从而节省时间和费用，减少货损，尤其适用于短途运输；
③通达性好，可以深入到边远地区或山区，直接与任何工矿企业厂区或居民点相连；
④投资少且社会效益高，与铁路、航空运输相比，道路运输投资较少、见效快；而且道路的建设将给沿线地区带来显著的社会效益和经济效益；
⑤运输成本偏高，由于汽车燃料价格偏高，服务人员多，单位运量小，导致道路运输成本一般高于铁路和水运。
1-3公路和城市道路的分级以及功能划分？
答：
①公路等级的划分
我国现行《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）（以下简称《标准》）中根据公路的功能和适应交通量将其分为五个等级，即：
高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。
公路功能划分
公路功能的划分应基于公路得预期作用，功能设计应提供满足出行运动的要求。
根据出行类型、驾驶员情况、公路在整个公路网系统内的作用，公路的功能可以划分为连接功能、集散功能、出入功能。
②城市道路分级
根据城市道路在城市道路网中的地位、交通功能及对建筑物服务功能的不同，我国《城市道路工程设计规范》（CJJ37—2012）（以下简称《设计规范》）将城市道路分为以下四个等级：
快速路、主干路、次干路、支路。
城市道路功能划分
城市道路功能主要可分为广义道路功能与狭义道路功能，即空间功能与交通功能。
1-4道路设计依据有哪些？
答：
进行道路设计，应首先明确该道路在道路网中的地位和作用，根据确定的设计小时交通量和道路设计通行能力，分析确定道路的横断面，进而根据有关设计控制条件进行平面、纵断面、交叉口、交通设施、照明、公交站点等一系列设计工作。
影响道路设计的因素很多，但起到根本性控制作用的因素不外乎人、车、路及环境等四个方面。
关于人（包括驾驶员和乘客）已在《交通工程学》有所介绍；其它三方面作为设计依据的因素有：
设计车速、交通量、通行能力、设计车辆、设计年限和建筑限界。
1-5试列举几个道路设计的指标？
答：
公路设计指标：
设计速度、车道数、每条车道宽度、最小半径、停车视距、最大纵坡、车荷载等级
城市道路设计指标：
设计速度、双向机动车车道数、机动车道宽度、分隔带设置、横断面采用形式
第2章汽车行驶理论
2-1汽车的行驶性能有哪些？
答：
行驶动力性、行驶稳定性、行驶安全性、行驶舒适性及行驶经济性。
2-2为什么汽车的行驶速度提高，作用在汽车上的牵引力反而变小？
答：
由汽车的驱动力-行驶阻力平衡图（图2-9）得，当速度达到一定时，速度越大，牵引力反而越小。
2-3汽车行驶过程中受到哪些阻力？
影响阻力的大小因素有哪些？
汽车行驶的两个条件是什么？
答：
汽车行驶阻力有滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和惯性阻力。
滚动阻力的滚动阻力系数f与路面种类、行驶速度以及轮胎的性质等因素有关，坡度阻力与道路坡度、汽车的总重力有关。
空气阻力与汽车速度、阻力系数CD和迎风面积A有关；惯性阻力与质量和速度有关。
汽车行驶的两个条件：
驱动条件和附着条件
2-4试叙述汽车的制动过程？
答：
汽车的制动过程就是人为地增加汽车的行驶阻力，使汽车的动能或位能（当汽车下坡行驶时）转化为其他形式的能（一般为热能）的过程。
2-5为什么汽车在弯道行驶时会出现横向失稳？
为什么行驶在弯道内侧要比外侧显得更平稳？
答：
汽车在平曲线上行驶时，受到倾向力的作用，例如重力、空气阻力的侧向分力和离心力等。
汽车在侧向力的作用下，当车轮的侧向反作用力达到附着力时，汽车将沿着倾向力的作用方向滑移；倾向力同时将引起左右车轮法向反作用力的改变，当一侧车轮上的法向反作用力变为零时，则将发生侧向翻车。
由公式
知：
当汽车行驶外侧时取“+”行驶内侧时取“-”
值外侧大于内侧，由于
越大越不利于行车因此内侧更平稳。
第3章平面线形设计
3-1缓和曲线有哪些作用?
确定其长度应考虑哪些因素？
答：
缓和曲线作用：
（1）曲率连续变化，便于驾驶操作；
（2）离心加速度逐渐变化，消除离心力突变；（3）为设置超高和加宽提供过渡段；（4）与圆曲线配合得当，美化线形。
确定缓和曲线长度考虑因素：
（1）控制离心加速度变化率；
（2）超高渐变率适中；（3）保证驾驶员操作反应时间；（4）满足视觉要求。
3-2回旋线的方程如何表示？
说明各参数的意义。
答：
回旋线的方程：
=
—回旋线上某点的曲率半径（m）；
—回旋线上某点到原点的曲线长（m）
A—回旋线的参数，决定回旋线形状。
3-3高速公路对直线长度、圆曲线半径和长度及回旋线长度有什么要求？
答：
（1）直线的最大长度，在城镇附近或其它景色有变化的地点大于20v是可以接受的；在景色单调的地点最好控制在20v以内；而在特殊的地理条件下应特殊处理，若作某种限制看来是不现实的。
直线的最大长度应与地形相适应，与景观相协调，不强定长直线，不硬性设置不必要的曲线。
（2）圆曲线：
①一般情况下宜采用极限最小半径的4～8倍或超高为2～4%的圆曲线半径。
②在预计交通量很大的区间，应尽量避免采用小半径曲线，避免产生交通阻塞。
③应注意前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形。
当前后线形都比较好时，必须避免在局部路段采用半径很小的曲线。
应注意线形指标的渐变，给驾驶员一个适应的过程。
④应同纵断面线形相配合，特别注意避免小半径与陡坡相重合的立体线形组合。
⑤选用圆曲线半径时，在与地形等条件相适应的前提下，尽量取大值，但最大不超过10000米。
（3）回旋线：
高速公路回旋线长度不小于设计速度的3秒形成。
如果设置基本型的曲线，回旋线：
圆曲线：
回旋线长度可1:
1:
1（半径较小）或1:
2:
1（半径较大时）。
3-4平面线形组合形式有哪些？
答：
①基本型；②S型；③卵型；④凸型；⑤复合型；⑥C型。
图3-11基本型图3-12S形
图3-13卵形曲线图3-14凸形曲线
图3-15复合型曲线图3-16C形曲线
3-5S型、卵型曲线的定义和设置的要求。
答：
（1）S型是两个反向圆曲线用两段反向回旋线连接的组合形式（见图3-12）。
S形相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。
当采用不同的参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。
高速公路，当A2≤200时，A1与A2之比应小于1.5。
S形的两个反向回旋线以径相连接为宜。
当受地形或其它条件限制而不得不插入短直线或两圆曲线的回旋线相互重合时，其短直线的长度应符合下式规定
（m）两圆曲线半径之比也不宜过大，以
≤2为宜
（2）卵型曲线是用一个缓和曲线连接两个同向圆曲线的组合（见图3-13）。
其公用缓和曲线的参数
最好在
/2≤
≤
范围内（
为小圆半径）；圆曲线半径之比以满足
/
=0.2～0.8为宜；两圆曲线的间距，以D/
=0.003～0.03为宜，（D为两圆曲线间的最小间距）。
3-6什么叫行车视距？
视距有哪些类型。
答：
行车视距:
为了行车安全，驾驶人员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或汽车，能及时采取措施，避免相撞，这一必须的最短距离称为行车视距。
行车视距:
（1）停车视距。
（2）会车视距。
（3）错车视距。
（4）超车视距。
3-7各等级公路上容易发生视距不足的地方有哪些？
答：
①道路平面上的暗弯，即挖方路段的弯道或内侧有障碍物的弯道。
②纵断面上的凸型竖曲线。
③下穿式立体交叉的凹形竖曲线。
3-8什么叫视距曲线？
什么叫横净距？
答：
（1）AB是行车轨迹线，从汽车行驶轨迹线上的不同位置（图中的1、2、3、…各点）引出一系列视线（图中的1—1′、1—2′、3—3′…），它们的弧长都等于视距S，与这些线相切的曲线（包络线）称为视距曲线。
（2）横净距是指在弯道各点的横断面上，汽车轨迹线与视距曲线之间的距离。
3-9某三级公路（V=30km/h）上有一平曲线，半径R为100m。
试设计该平曲线的最小缓和曲线长度。
（1）按离心加速度的变化率计算，其中a=0.6m/s2
m
（2）按驾驶员的操作及反应时间计算
（3）按超高渐变率计算
由三级公路设计速度为30km/h，根据下表，假设其超高绕路基内边缘旋转（见超高章节5.3），其渐变率为1/75。
三级公路最大超高为8%；不设超高的半径为350m，该曲线半径为100m，因此根据下表，超高取5%。
B=2×3.5=7.50m
半径为100m,
（超高渐变率，根据设计行车速度30km/小时，若超高旋转轴为路线中时，取1/150，若为边线则取1/100）
m
（4）按视觉条件计算
综上，所以
3-10某二级公路（V=80km/h）上有一平曲线，半径R为250m，交点的桩号为K11十210.12，转角α为30°30＇24＂。
试按对称基本型设计该曲线的缓和曲线长度，并计算平曲线各主点的桩号。
答：
根据曲线要素协调原则，缓和曲线：
圆曲线：
缓和曲线=1:
1:
1。
可反推
，取5的倍数，为65.根据表3-4,规定，缓和曲线最小长度为70m，本题取70m。
切线增值
（3-11）
内移值
（3-12）
回旋角
（3-13）
切线长
（3-14）
曲线长
（3-15）
外距
（3-16）
校正值
（3-17）
输入值或者中间参数
交点桩号（ZH）
11210.120
度
分
秒
转角（a）（度分秒）
30.507
30
30
24
圆曲线半径（R）
250.000
回旋线长度（LS）
70.000
回旋角（beta）
0.140
回旋线参数（A）
132.288
切线增值（q）
34.977
内移值（P）
0.816
（1）曲线要素
圆曲线长（LY）
63.1104
切线长（T）
182.758
曲线长（L）
203.110
外距（E）
9.974
校正值（J）
162.406
①回旋线长度为零说明不设回旋线；②蓝底黄字表示输入参数
（2）主点桩号
JD
K11+210.120
-T
182.758
ZH（ZY）
K11+27.362
+LS
70.000
HY（ZY）
K11+97.362
+LY
63.110
YH（YZ）
K11+160.472
+LS
70.000
HZ（YZ）
K11+230.472
-L/2
101.555
QZ
K11+128.917
+J/2
81.203
JD
K11+210.120
检核无误
有括号表示没有设回旋线
3-11某二级公路（V=60km/h）上有一平曲线，半径R为310m，交点的桩号为K15+150.36，转角α为,20°35＇18＂，Ls1=80m。
试验算缓和曲线长度Ls2=50m是否满足要求，如果满足要求，请计算非对称基本型平曲线各主点的桩号。
答：
该题选做
3-12在某二级公路（V=80km/h）上有两个相邻的交点，交点间的距离L为280m。
交点1的桩号为K55十096.68，转角1为右转弯，α1大小为19°31＇00＂，根据地形条件的限制，曲线1的半径R1为820m，缓和曲线长度Ls1=120；转角2为左转弯，α2=32°30＇52＂。
试按S型平曲线组合设计曲线2的半径和缓和曲线长度，并计算平曲线各主点的桩号。
答：
该题选做
3-13某双车道公路，设计速度V=60km/h，路基宽度8.5m，路面宽度7.0m。
R=125m，Ls=50m，α=52°33＇58＂。
弯道内侧中心附近的障碍物距路基边缘3.2m。
试检查该弯道能否保证停车视距和超车视距？
若不能保证，清除的最大宽度是多少？
答：
（1）双车道公路设计速度为60km/h对应的停车视距为75m，超车视距为一般值为350m。
（2）计算曲线要素及长度：
=
=24.999m
=0.833m
=11.459°
=64.681m
=164.681m
（3）停车视距大于圆曲线长度小于曲线长，根据（3-39）
=125-7/2+1.5=123m
=（164.681-75）/2=44.841m
=arctan（0.0678*（1+0.897+0.8043））=0.181
以上一致代入下列公式
=123（1-cos（0.517/2））+sin（0.277728715）*（50-44.841）=1.4144539=5.508m
由于双车道公路半径小于250m，需进行加宽，加宽值采用第二类加宽为0.9m
单侧路肩宽度为（8.5-7.5）/2=0.5m，
5.508-1.5-0.9-0.5-3.2=0.91m，因此，还要从障碍物靠路基一侧算起清除最大宽度0.91m。
超车视距计算方法同停车视距，同学们可试着计算。
第4章纵断面设计
4-1什么是设计高程？
我国对路基的设计高程有哪些规定？
答：
（1）设计高程：
一般公路，路基未设加宽超高前的路肩边缘的高程。
（2）我国规定：
●新建公路的路基设计高程
（a）高速公路和一级公路宜采用中央分隔带的外侧边缘高程；
（b）二、三、四级公路采用路基边缘高程；
（c）在设置超高、加宽路段为设超高、加宽前该处路基边缘高程。
●改建公路的路基设计高程
一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用中央分隔带中线或行车道中线的标高。
●城市道路的设计高程
城市道路的设计高程指建成后的行车道中线路面高程或中央分隔带中线高程。
施工高度是任一横断面上设计高程与地面高程之差，其位置决定了路基横断面的形式是路堤（设计线在地面线之上）或路堑（设计线在地面线之下），其大小决定路堤的高度和路堑的深度，
4-2最大纵坡是如何确定的？
为什么要限制最大纵坡？
答：
（1）最大纵坡的确定方法
①计算法
此法以上坡行驶为准，通过规定汽车爬坡时的计算车型、计算车速和汽车的荷载，根据等速爬坡的原理按汽车的动力性能图并经计算确定。
（2）调查法
我国通过对汽车在坡道上行驶情况调查、试验，根据路段的调查资料分析来确定最大纵坡值。
《标准》在制订路线最大纵坡时主要考虑了以下三方面的因素：
①汽车上坡行驶的爬坡能力。
汽车上坡时因升坡阻力增加而需增大牵引力，从而降低车速。
若长时间爬陡坡，不但会引起汽车水箱内的水沸腾、气阻，使行驶无力以致发动机熄火，而且在爬坡时汽车的机件磨损也将增大。
因此，应从汽车爬坡能力考虑对最大纵坡加以限制。
②汽车下坡行驶的安全性。
汽车下坡时，制动次数增加，制动器易因发热而失效，驾驶员心理紧张，也容易发生车祸。
根据行车事故调查分析，坡度大于8%、坡长为360m或坡长很短但坡度很大（11%~12%）的路段下坡的终点是发生交通事故的主要地点。
同时，调查资料表明，当纵坡大于8.5%时，制动次数急增。
所以，最大纵坡的制订应从下坡安全来考虑，其最大值控制在8%~9%为宜。
③考虑蓄力车及雨雪冰滑时汽车上下坡的行驶要求。
对于城市道路，其最大纵坡的制订除了考虑上述因素以外，还应考虑非机动车特别是自行车的行驶要求。
（2）最大纵坡限制的原因
制定最大纵坡主要是依据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆安全行驶以及工程、运营经济等因素进行确定。
①车辆类型。
车辆的动力性能和制动性能等因素决定了其上坡的爬坡性能和下坡的制动性能等，对道路的最大纵坡提出了不同的要求。
②设计速度。
从汽车的动力特性图中D-V曲线可知，汽车的行驶速度越快其爬坡能力越低。
因此设计速度成为道路纵断面设计中最大纵坡选取的前提。
③自然条件。
车速和爬坡能力等受到道路所在环境的气候、海拔和地形等条件的制约。
4-3为什么要进行坡长限制？
达到坡长限制值后如何设计？
答：
（1）限制理由
纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也越大。
主要表现在：
行驶速度显著下降，甚至要换低排挡克服坡度阻力；易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热失效，甚至造成车祸；影响通行能力和服务水平。
因此，对纵坡长度必须加以限制。
（2）达到坡长限制值后设计方法
在纵断面设计中，当陡坡的长度达到限制坡长时，应安排一段缓坡，用以恢复在陡坡上降低的速度。
同时，从下坡安全考虑，缓坡也是需要的。
在缓坡上汽车将加速行驶，理论上缓坡的长度应适应这个加速过程的需要。
对于越岭公路，缓和坡段的纵坡应不大于3%，其长度应不小于最小坡长。
缓和坡段的具体位置应结合纵向地形起伏情况，尽量减少填挖方工程数量，同时应考虑路线的平面线形要素。
在一般情况下，缓和坡段宜设置在平面的直线或较大半径的平曲线上，以便充分发挥缓和坡段的作用，提高整条道路的使用质量。
4-4设置爬坡车道和避险车道的目的是什么？
设计时有哪些要求？
答：
爬坡车道：
一般通过精选路线，最理想的路线纵断面应按不设爬坡车道设计，但会造成路线迂回或路基高填深挖而增大工程费用。
在某些情况下，采用稍大的纵坡而增设爬坡车道会产生经济而安全的效果。
爬坡车道设置目的和原因：
在公路纵坡较大路段上，载重车爬坡时需克服较大的坡度阻力，使输出功率与车重比值降低，车速下降，大型车与小型车的速差变大，超车频率增加，对行车安全不利。
速差较大的车辆混合行驶，必然减少快车的行驶自由度，导致通行能力降低。
为消除上述不利影响，宜在陡坡路段增设爬坡车道，将载重车从正线车流中分离出去，以提高小客车行驶的自由度，确保行车安全，提高路段的通行能力。
避险车道定义：
避险车道是指长陡下坡路段行车道外侧增设的供速度失控车辆驶离主线安全减速的专用车道。
避险车道主要由引道、制动车道、服务车道及辅助设施（路侧护栏、防撞设施、施救锚栓、呼救电话、照明）等组成。
避险车道设置目的和原因：
在山区高速公路长大下坡路段，经常出现载重货车因制动失效，发生严重安全事故的现象。
紧急避险车道是专门设置在坡度较大、存在危险的下坡道中，使失控的重型车辆驶入铺满卵砾石或碎石垫层，以沉陷的方式使处于危险状态的大货车停止下来，从而避免车祸发生的设施。
这是提高山区公路交通安全的一种预防性措施。
（1）爬坡车道设计的条件
四车道高速公路、一级公路及双车道二级公路连续上坡路段，应对载重车上坡行驶速度的降低值、通行能力及技术经济性进行验算，符合下列情况之一者，可在上坡方向行车道右侧设置爬坡车道：
①沿上坡方向载重车的行驶速度降低到表4-19的容许最低速度以下时，可设置爬坡车道。
表4-19上坡方向最低容许速度
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
容许最低速度（km/h）
60
55
50
40
25
②上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量时，应设置爬坡车道。
③经设置爬坡车道与改善主线纵坡不设爬坡车道技术经济比较论证，设置爬坡车道的效益费用比、行车安全性较优时，可设爬坡车道。
对于双向6车道以上的高速公路可以不设爬坡车道，当处于不利地形条件时，可以将外侧车道作为爬坡车道使用。
对于山岭地区的高速公路，由于地形条件较为复杂，纵坡设计的控制因素较多，设计速度一般控制在80km/h以下，对于是否设置爬坡车道应从工程的任务、性质以及投资、规模和工程技术出发，综合考虑建设条件，进行详细的论证以后再确定。
需设置爬坡车道的路段，应对设置爬坡车道方案与改善主线纵坡不设爬坡车道方案进行技术经济比较；改建工程还应进行交通延误和事故调查，论证设置爬坡车道的效益费用比。
隧道、大桥、高架构造物及深挖方路段，当因设置爬坡车道使工程费用增加很大时，爬坡车道可以不设。
（2）避险车道设计的条件
避险车道一般设置在长陡下坡右侧的视距良好路段。
根据研究成果，紧急避险车道最好设在长大下坡第二个1/3处的末端，即在下坡中部和尾部的中间部分。
如果考虑车辆下坡前刹车系统容易发热且性能变差，对重车造成隐患，此时紧急避险车道可
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