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第5章交通工程一、学习重点（一）基本概念1、高速公路：是一种具有四条以上车道，路中央设有隔离带，分隔双向车辆行驶，互不干扰，全封闭，全立交，控制出入口，严禁产生横向干扰，为汽车专用，设有自动化监控系统，以及沿线设有必要服务设施的道路。2、城市道路：通达城市各个地区，供城市内交通运输及行人使用，便于居民生活、工作及文化娱乐活动，与城市外道路连接并承担对外交通的道路称为城市道路。3、铁路路基是承受并传递轨道重力及列车动态作用的结构，是轨道的基础，是保证列车运行的重要建筑物。4、跑道构形：是指跑道的数量、位置、方向和使用方式，它取决于交通量需求，还受气象条件、地形、周围环境等的影响。5、航站楼:供旅客完成从地面到空中或从空中到地面转换交通方式之用，是机场的主要建筑6、机场维护区：是飞机维修、供油设施、空中交通管制设施、安全保卫设施、救援和消防设施、行政办公区等设置的地方。7、隧道：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸，修筑的横断面积大于2m2的硐室。（二）基本知识和基本理论1、道路工程道路是一种带状的三维空间人工构筑物，它包括路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等工程实体。道路的设计一般从几何和结构两大方面进行。（1）道路的分类道路运输从广义上讲是指货物和旅客借助一定的运输工具，沿道路某个分向，作有目的的移动过程。狭义上讲道路运输则是汽车在道路上有目的的移动过程。道路根据其所处的位置、交通性质、使用特点等主要可分为公路、城市道路。①公路的分类目前我国的公路等级按照其使用任务、功能和适应的交通量分为：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。按照公路的位置以及在国民经济中的地位和运输特点的行政管理体制分类为：国道、省道、县道、乡(镇)道及专用公路。公路的技术标准一般有“几何标准”、“载重标准”和“净空标准”等，在公路设计时必须严格遵守。②城市道路的分类道路一般按照其在道路网中的地位、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能来分类。一般分为：快速道(双向行车道、中央设有分车带、进出口一般全控制或部分控制，为城市大量、长距离、快速交通服务)；主干道(连接城市主要分区的干道，以交通功能为主，一般为三幅或四幅路)；次干道(与主干道组成道路网，起集散交通之用，兼有服务功能)；支道(为次干道与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主)。（2）公路建设①公路的几何组成(或称线形组成)公路选线工作一般包括从路线方案选择、路线布局，到具体定出线位的全过程。在选线时必须考虑以下主要因素：a路线在政治、经济、国防上的意义，国家和地方建设对路线使用的任务、性质方面的要求，国防、支农、综合利用等重要方针的体现。b路线在铁路、公路、航道等交通网系中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。c沿线地形，地质、水文、气象、地震等自然条件的影响，路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、主要材料用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护等方面的影响。d其他如沿线历史古迹、历史文物、与风景区的联系等。路线方案选择的方法及步骤a搜集与路线方案有关的规划、计划、统计资料及各种比例尺的地形图、地质图、水文、地质、气象资料等。b根据确定的路线总方向和公路等级，先在小比例尺的地形图上，结合搜集的资料，初步研究各种可能的路线走向。c按室内初步研究提出的方案进行实地考察，连同野外考察中发现的新方案都必须坚持跑到、看到、调查到。路线的类型有：a沿河线；b越岭线；c山坡线；d山脊线②公路的结构建设a公路的路基建设路基是行车部分的基础，它由土、石按照一定尺寸、结构要求建筑成带状土工构筑物，路基必须具有一定的力学强度和稳定性，又要经济合理，以保证行车部分的稳定性和防止自然破坏力的损害。公路路基的横断面形式有路堤、路堑和半填半挖三种。路堤有：一般路堤、软土路堤、沿河路堤、护脚路堤等；基本路堑形式有：全挖式、台口式和半山洞式。b公路的路面建设公路路面是用各种坚硬材料分层铺筑而成的路基顶面的构筑物，以供汽车安全、迅速和舒适地行驶，因此路面必须具有足够的力学强度和良好的稳定性，以及表面平整和良好的抗滑性能。路面一般按其力学性质分为柔性路面和刚性路面两大类。c公路排水构筑物建设地面水的排除系统按其排水方向不同，分为纵向排水和横向排水。d公路特殊构筑物公路的特殊构筑物有隧道、悬出路台、防石廊、挡土墙和防护工程等。e公路沿线附属结构建设除各种基本结构以外，还需设置交通管理设施、交通安全设施、服务设施和环境美化设施等。公路交通标志有三类：指示标志、警告标志、禁令标志。（3）高速公路我国已建成的高速公路总里程已居世界第三位，仅次于美国和加拿大。①高速公路的特点a行车速度快、通行能力大b物资周转快、经济效益高c交通事故少、安全舒适②高速公路的线形设计标准我国公路工程技术标准的规定主要有：a最小平曲线半径及超高横坡限制；b最大纵坡和竖曲线；c线形要求；d横断面③高速公路沿线设施高速公路沿线有安全设施、交通管理设施、服务性设施、环境美化设施。安全设施一般包括标志(如警告、限制、指示标志等)、标线、护栏、隔离设施、照明及防眩设施、视线诱导设施。交通管理设施一般为高速公路入口控制、交通监控设施。服务性设施一般有综合性服务站、小型休息点、停车场等。2、铁路工程铁路运输是现代化运输体系之一，也是国家的运输命脉之一。铁路运输的最大优点是运输能力大、安全可靠、速度较快、成本较低、对环境的污染较小，基本不受气象及气候的影响，能源消耗远低于航空和公路运输，是现代化运输体系中的主干力量。第一条完全用于客货运输而且有特定时间行驶列车的铁路，是1830年通车的英国利物浦与曼彻斯特之间的铁路，这条铁路全长为563km。牵引机车从最初的蒸汽机车发展为内燃机车、电力机车。城市轻轨与地下铁道已是各国发展城市公共交通的重要手段之一。铁路工程涉及到选线设计和路基工程两大部分。（1）铁路选线设计与路基①选线设计选线设计的主要工作内容有：a根据国家政治、经济和国防的需要，结合线路经过地区的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向，选定铁路的主要技术标准。在城市里，则根据地区的商业或工业发展等情况，来规划线路的走向。b根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施，来设计线路的空间位置。c研究布置线路上的各种建筑物，如车站、桥梁、隧道、涵洞、路基、挡墙等，并确定其类型和大小，使其总体上互相配合，全局上经济合理；线路空间位置的设计是线路平面与纵断面设计。②铁路路基路基设计一般需要考虑横断面、路基稳定性的问题。（2）高速铁路铁路现代化的一个重要标志是大幅度地提高列车的运行速度。高速铁路是发达国家于20世纪60~70年代逐步发展起来的一种城市与城市之间的运输工具。高速铁路的实现为城市之间的快速交通往来和旅客出行提供了极大方便。高速铁路线路应能保证列车按规定的最高车速，安全、平稳和不间断地运行。轨道的平顺性是解决列车提速的至关重要的问题。高速列车的牵引动力是实现高速行车的重要关键技术之一。高速铁路的信号与控制系统是高速列车安全、高密度运行的基本保证。（3）城市轻轨与地下铁道世界上第一条载客的地下铁道是1863年首先通车的伦敦地铁。城市轻轨是城市客运有轨交通系统的又一种形式，它与原有的有轨电车交通系统不同。它有较大比例的专用道，大多采用浅埋隧道或高架桥的方式，车辆和通信信号设备也是专门化的，克服了有轨电车运行速度慢，正点率低，噪声大的缺点。它比公共汽车速度快、效率高、省能源、无空气污染等。轻轨比地铁造价低，见效快。上海也已建成我国第一条城市轻轨系统，即明珠线。①城市轻轨和地下铁道一般具有如下特点：a线路多经过居民区，对噪声和振动的控制较严，除了对车辆结构采取减震措施及修筑声障屏外，对轨道结构也要求采取相应的措施。b行车密度大，运营时间长，留给轨道的作业时间短，因而须采用高质量的轨道部件。一般用混凝土道床等维修量小的轨道结构。c一般采用直流电机牵引，以轨道作为供电回路。d曲线段占的比例大，曲线半径比常规铁路小的多。（4）磁悬浮铁路磁悬浮铁路上运行的列车，是利用电磁系统产生的吸引力和排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在铁路上，利用电磁力进行导向，并利用直流电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进。与传统铁路相比，磁悬浮铁路由于消除了轮轨之间的接触，因而无摩擦阻力，线路垂直荷载小，适于高速运行。该系统采用一系列先进的高技术，使得列车速度高达500km／h以上；目前最高试验速度为552km／h。由于无机械振动和噪声，无废气排出和污染，有利于环境保护，能充分利用能源，从而获得高的运输效率。列车运行平稳，也能提高旅客的舒适性。磁悬浮列车由于没有钢轨、车轮、接触导线等摩擦部件，可以省去大量的维修工作和维修费用。另外磁悬浮列车可以实现全盘自动化控制，因此磁悬浮铁路将成为未来最具竞争力的一种交通工具。3、飞机场工程美国莱特兄弟制造双翼飞机，1903年12月17日在北卡罗莱纳州的基蒂霍克附近飞行了36.38m，这是人类首次的飞机飞行。我国飞行家冯如在美国自制飞机，1909年9月21日试飞成功，这是中国人首次驾驶飞机上天。（1）机场规划①民航运输机与机场a民航运输机概况民航运输机有主线运输机（载客量100人，航程3000km的大型运输机）和支线运输机（载客量100人，航程为200~400km的中心城市与小城市之间及小城市之间的运输机）。b民航机场概况机场向大型化和现代化迈进的主要特点为：•飞行区不断扩大和完善，可以保证运输机在各种气象条件下都能安全起飞、着陆。•航站楼日益增大和现代化，可以保证大量旅客迅速出入。•机场设施日益完善，机场内有宾馆、餐厅、邮局、银行、各种商店，旅客在机场内就像在城市一样方便。•机场距城市有一定距离，有先进的客运手段与城市联系。②民航机场分类与组成a机场分类为：国际机场、干线机场、支线机场b民航机场主要由飞行区、旅客航站区、货运区、机务维修设施、供油设施、空中交通管制设施、安全保卫设施、救援和消防设施、行政办公区、生活区、辅助设施、后勤保障设施、地面交通设施及机场空域等组成。（2）跑道方案①跑道的作用与构成我国民航机场的跑道通常用水泥混凝土筑成，也有的用沥青混凝土筑成。跑道按其作用可分为：主要跑道、辅助跑道、起飞跑道三种。a主要跑道是指在条件许可时比其他跑道优先使用的跑道，按该机场最大机型的要求修建，长度较大，承载力也较高。b辅助跑道也称次要跑道，是指因受侧风影响，飞机不能在主跑道上起飞、着陆时，供辅助起降用的跑道。c起飞跑道指只供起飞用的跑道。飞机场除跑道外，还有一些其他起辅助作用的道路设施：跑道道肩、停止道、跑道瑞的安全区、净空道、滑行道（口滑行道、旁通滑行道、出门滑行道、平行滑行道、联络滑行道）②机场跑道构形设计一般跑道构形有如下五种：a单条跑道；b两条平行跑道；c两条不平行或交叉的跑道；d多条平行跑道；e多条平行及不平行或交叉跑道。③机坪与机场净空区飞机场的机坪主要有客机坪、货机坪、停(维修)机坪，等待坪和掉头坪。机场净空区是指正机起飞、着陆所涉及的范围，沿着机场周围要有一个没有影响飞行安全的障碍物的区域。（3）航站区布局旅客航站区主要由航站楼、站坪及停车场所等组成。航站楼的设计涉及到位置、形式、建筑面积等要素。①航站楼航站楼供旅客完成从地面到空中或从空中到地面转换交通方式之用，是机场的主要建筑。通常航站楼由以下设施组成：a接地面交通的设施；b办理各种手续的设施；c连接飞机的设施；d航空公司营运和机场必要的管理办公室与设备等；e服务设施。航站楼及站坪的平面型式有前列式、指廊式、卫星式、远机位式四种。航站楼的建筑面积根据高峰小时客运量来确定。目前我国可考虑采用的标准为国内航班：14～26m2／人，国际航班：28～40m2／人。②站坪、机场停车场与货运区站坪或称客机坪，是设在航站楼前的机坪。机场停车场设在机场的航站楼附近，停放车辆很多且土地紧张时宜用多层车库。机场货运区供货运办理手续、装上飞机以及飞机卸货、临时储存、交货等用。（4）