平縱線形之組合設(shè)計(jì)

1、第四節(jié) 公路平、縱線形組合設(shè)計(jì)教學(xué)目的：掌握平、縱線形組合設(shè)計(jì)的原則、一般要求和組合方式等重點(diǎn)難點(diǎn)：1、平曲線和豎曲線結(jié)合的一般要求 2、平面直線和縱斷面結(jié)合的一般要求教學(xué)方法：講授+多媒體播放圖片教學(xué)課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)過(guò)程：復(fù)習(xí)提問(wèn)：1、 什么是爬坡車道？2、 爬坡車道設(shè)置的條件3、 豎曲線的兩種形式？縱斷面設(shè)計(jì)線是由什么組成的？導(dǎo)入新課公路的空間線形是指由公路的平面線形和縱斷面線形及橫斷面所組成的空間帶狀結(jié)構(gòu)物；公路設(shè)計(jì)是從路線規(guī)劃開(kāi)始的，然后經(jīng)選線、平面線形設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)和平縱線形組合設(shè)計(jì)，最終以平、縱、橫組合的立體線形展現(xiàn)出來(lái)。汽車行駛過(guò)程中，駕駛員所選擇的實(shí)際行車速度是他對(duì)立體線形的

2、判斷作出的，這樣，立體線形組合的優(yōu)劣最后集中反映在汽車的車速上。因此，設(shè)計(jì)中不僅僅滿足平面、縱斷面線形標(biāo)準(zhǔn)，還必須滿足公路空間線形視覺(jué)的連續(xù)性，并有足夠的舒適感和安全感。講解新課一、視覺(jué)分析 (一 )視覺(jué)分析的意義公路設(shè)計(jì)除應(yīng)考慮自然條件、汽車行駛力學(xué)的要求外，還要把駕駛員在心理和視覺(jué)上的反應(yīng)作為重要因素考慮。汽車在公路上行駛時(shí)，駕駛員是通過(guò)視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)感覺(jué)和時(shí)間的變化來(lái)判斷線形。公路的線形、周圍景觀、標(biāo)志及其他有關(guān)信息，駕駛員幾乎都是通過(guò)的視覺(jué)感受到的。從視覺(jué)心理出發(fā)，對(duì)公路的空間線形及其與周圍自然景觀和沿線建筑的協(xié)調(diào)，保持視覺(jué)的連續(xù)性，使行車具有足夠的舒適感和安全感的綜合設(shè)計(jì)稱為視覺(jué)分析。(

3、二)視覺(jué)與車速的動(dòng)態(tài)規(guī)律(1)駕駛員的注意力集中和心理緊張的程度隨著車速的增加而增加。（2)駕駛員的注意力集中點(diǎn)隨著車速增加而向遠(yuǎn)方移動(dòng)。當(dāng)車速增加97kmh時(shí)，他的注意力集中點(diǎn)在前方600m以外的某一點(diǎn)。（3)當(dāng)車速超過(guò)97kmh時(shí)，對(duì)前景細(xì)節(jié)的視覺(jué)開(kāi)始模糊起來(lái)。(4)駕駛者的周界感隨車速的增加而減少。當(dāng)車速達(dá)到72km/h時(shí)，駕駛者可以看到公路兩側(cè)視角3040°的范圍，而當(dāng)車速增加到97km/h時(shí)，視角減至20°以下。當(dāng)車速再增加，駕駛者的注意力隨之引向景象中心而置兩側(cè)于不顧。(三)視覺(jué)評(píng)價(jià)方法 所謂線形狀況是指公路平面和縱斷面線形所組成的立體形狀，在汽車快速行駛中給駕

4、駛員提供的連續(xù)不斷的視覺(jué)印象。設(shè)計(jì)者通過(guò)公路透視圖評(píng)價(jià)線形組合是否順勢(shì)流暢，對(duì)易產(chǎn)生判斷失誤和茫然的地方，必須在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行修改。二、公路平、縱線形組合設(shè)計(jì) (一)組合原則平面與縱斷面的線形組合是指在滿足汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)要求的前提下，研究如何滿足視覺(jué)和心理方面的連續(xù)性、舒適感，研究與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)和良好的排水條件。公路平、縱線形組合的基本原則是：1.應(yīng)能在視覺(jué)上自然地誘導(dǎo)駕駛員的視線，并保持視覺(jué)的連續(xù)性； 任何使駕駛員感到茫然、迷惑或者判斷失誤的線形，必須盡力避免。在視覺(jué)上能否自然的誘導(dǎo)視線是衡量平、縱線形組合的最基本問(wèn)題。2.平面與縱斷面線形的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)大小均衡，不要懸殊太大，使線形在視覺(jué)上

5、和心理上保持協(xié)調(diào)； 它不僅影響線形的平順，而且與工程費(fèi)用相關(guān)。對(duì)縱斷面線形反復(fù)起伏，在平面上卻采用高標(biāo)準(zhǔn)的線形是無(wú)意義的。反之亦然。3.選擇組合得當(dāng)?shù)暮铣善露龋岳诼访媾潘桶踩熊?。?.5%）4.注意與道路周圍環(huán)境的配合。 這樣可以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，并可起到引導(dǎo)視線的作用。高速公路、一級(jí)公路以及設(shè)計(jì)速度60Km/h 的公路，應(yīng)注重立體線形設(shè)計(jì)，盡量做到線形連續(xù)、指標(biāo)平衡、視覺(jué)良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適。設(shè)計(jì)速度愈高，線形設(shè)計(jì)所考慮的因素愈周全。設(shè)計(jì)速度40Km/h 的公路，首先應(yīng)在保證行車安全的前提下，正確運(yùn)用線形要素最小值，在條件許可，不過(guò)多增加工程量的情況下，力求做到各種線形

6、要素合理組合，并盡量避免和減輕不利的組合，以期充分發(fā)揮投資效益。 (二)組合方式 1.平曲線和豎曲線組合 一般要求：（1）平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合，且平曲線應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線。這種組合最好使豎曲線的起終點(diǎn)分別放在平曲線的兩個(gè)緩和曲線內(nèi)，即“平包豎”。若平豎錯(cuò)位，只要錯(cuò)開(kāi)位置不大于平曲線上，則認(rèn)為是可以的，半徑大時(shí)可不受此限制。 這種立體線形不僅能起到誘導(dǎo)視線的作用，而且可取得平順而流暢的效果。對(duì)于等級(jí)較高的道路應(yīng)盡量做到這種組合，并且使平、豎曲線半徑都大一些才顯得協(xié)調(diào)，特別是凹形豎曲線處車速較高，二者半徑更應(yīng)該大一些。 （2）平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持均衡。根據(jù)德國(guó)研究結(jié)果，若平曲線半徑小于1000

7、米時(shí)，豎曲線半徑大約為平曲線半徑的1020倍時(shí)，便可達(dá)到均衡的目的。平曲線半徑（m）豎曲線半徑（m）平曲線半徑（m）豎曲線半徑（m）500100001100300007001200012004000080016000150060000900200002000100000100025000   平曲線和豎曲線中其中一方大而平緩，那么另一方就不要形成多而小。一個(gè)長(zhǎng)的平曲線內(nèi)有兩個(gè)以上豎曲線，或一個(gè)大的豎曲線含有兩個(gè)以上平曲線，看上去非常別扭。 （3）暗彎與凸形豎曲線及明彎與凹形豎曲線的組合是合理悅目的。 對(duì)暗與凹、明與凸的組合，當(dāng)坡差較大時(shí)，會(huì)給人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬

8、坡、繞彎的感覺(jué)。此種組合在山區(qū)難以避免，只要坡差不大，矛盾也不很突出。（4）平、豎曲線應(yīng)避免的組合平、豎曲線重合是一種理想的組合，但由于地形等條件的限制，這種組合往往不是總能爭(zhēng)取到的。如果平曲線的中點(diǎn)與豎曲線的頂（底）點(diǎn)位置錯(cuò)開(kāi)不超過(guò)平曲線長(zhǎng)度的四分之一，仍然可以獲得比較滿意的外觀。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）要避免凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部與反向平曲線的拐點(diǎn)重合。二者都存在不同程度的扭曲外觀；前者會(huì)使駕駛員操作失誤，引起交通事故；后者會(huì)使路面排水困難，產(chǎn)生積水。2）小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相重疊。對(duì)凸形豎曲線誘導(dǎo)性差，事故率高；對(duì)凹形豎曲線路面排水不良。3）計(jì)算行車速度40km/h的

9、道路，應(yīng)避免在凸形豎曲線頂部或凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線。前者是去引導(dǎo)視線的作用，駕駛員必須接近坡頂才能發(fā)現(xiàn)平曲線，導(dǎo)致不必要的減速或交通事故；后者會(huì)出現(xiàn)汽車高速行駛時(shí)急轉(zhuǎn)彎，行車不安全。為了便于實(shí)際應(yīng)用，把平曲線與豎曲線的組合形象的表示為下圖所示。豎曲線的起終點(diǎn)最好分別放在平曲線的兩個(gè)緩和曲線內(nèi)，其中任一點(diǎn)都不要放在緩和曲線以外的直線上，也不要放在圓弧段之內(nèi)。若平、豎曲線半徑都很大，則平、豎位置可不受上述限制；若做不到平、豎曲線較好的組合，寧可把二者拉開(kāi)相當(dāng)距離，使平曲線位于直坡段或豎曲線位于直線上。4）避免在長(zhǎng)直線或一個(gè)平曲內(nèi)設(shè)置多個(gè)豎曲線。 浪形5）避免平面轉(zhuǎn)角小于7°的

10、平曲線與坡度較大的凹形豎曲線的組合。6）從總體安全角度出發(fā)，盡量避免縱斷面暗凹情況。7）交叉口不應(yīng)隱藏在凸曲線之后。 8）小的平曲線和小的豎曲線避免組合 9）在完全通視的條件下，應(yīng)極力避免長(zhǎng)上（下）坡路段的平面線形多次轉(zhuǎn)向形成蛇形的組合線形。 蛇形2.平面直線與縱斷面的組合 平面的長(zhǎng)直線與縱斷面直坡段相配合，對(duì)雙車道公路能提供超車方便，在平坦地區(qū)易與地形相適應(yīng)，行車單調(diào)，駕駛員易疲勞。直線上一次變坡是很好的平、縱組合，從美學(xué)的觀點(diǎn)上，平面的直線與一個(gè)大半徑的凸形豎曲線配合為好，與一個(gè)凹形豎曲線相配和次之；在直線中較短距離內(nèi)兩次以上的變坡會(huì)形成反復(fù)凹凸的“駝峰”和“凹陷”，使線形視覺(jué)效果既不美觀

11、也不連續(xù)，使駕駛員的視線中斷。因此，只要路線有起有伏，就不要采用長(zhǎng)直線，最好使平面路線隨縱坡的變化而略加轉(zhuǎn)折，并把平、豎曲線很好的組合。但要避免教師元一眼就能看到路線方向轉(zhuǎn)折兩次以上或起伏三次以上。平面直線與縱斷面組合時(shí)應(yīng)注意1）平面長(zhǎng)直線配縱面長(zhǎng)坡時(shí)，線形單調(diào)、枯燥，容易使司機(jī)疲勞和超速行駛。2）平面直線上短距離內(nèi)縱面多次變坡，有隱蔽路段，同時(shí)影響夜間行車前燈照射。3）在平面直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線。4）在平面長(zhǎng)直線上不能設(shè)置陡坡及豎曲線長(zhǎng)度短、半徑小的凹形豎曲線。5）在平面直線上的縱斷面線形應(yīng)避免出現(xiàn)駝峰、凹暗、跳躍等使駕駛員視覺(jué)中斷的線形。 長(zhǎng)坡配長(zhǎng)直線 長(zhǎng)直線內(nèi)多次邊坡 鋸齒形路段

12、暗凹路段3平、縱線形與景觀的協(xié)調(diào)（1) 應(yīng)在道路的規(guī)劃、選線、設(shè)計(jì)、施工全過(guò)程中重視景觀要求。尤其在規(guī)劃和選線階段。（2) 在選定路線時(shí)，應(yīng)充分地利用自然風(fēng)景，盡量作到路線與大自然融為一體，不產(chǎn)生生硬感和隔斷大自然。特別是在長(zhǎng)直線路段上，應(yīng)使駕駛者能看到前方顯著的景物。（3）對(duì)道路本身不能僅把它當(dāng)作技術(shù)對(duì)象，還應(yīng)把它作為景觀來(lái)看待，修建時(shí)要少破壞沿線自然景觀，盡量避免高填深挖。（4) 橫面設(shè)計(jì)要使邊坡造型和綠化與現(xiàn)有景觀相適應(yīng)，彌補(bǔ)填挖對(duì)自然景觀的破壞。（5) 應(yīng)進(jìn)行綜合綠化處理，避免形式和內(nèi)容上的單一化，應(yīng)將綠化作為誘導(dǎo)視線、點(diǎn)綴風(fēng)景以及改造環(huán)境的一種措施而進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。（6) 應(yīng)根據(jù)技術(shù)和

13、景觀要求合理選定構(gòu)造物的造型、色彩，使道路構(gòu)造物成為對(duì)自然景觀的補(bǔ)充。三、平、縱線形組合形式、特征和注意問(wèn)題(1)-(3)是垂直平面內(nèi)的線形類。（ 1 ）平面上為直線，總面上也是直線-構(gòu)成具有恒等坡度的直線A、線形單調(diào)、枯燥，在行車過(guò)程景觀無(wú)變化，容易使司機(jī)產(chǎn)生疲勞；B、駕駛易超速行駛，超車頻繁；C、但在交通比較錯(cuò)綜復(fù)雜的路段（如交叉口），采用這種線形要素是有利的。 （ 2 ） 平面上為直線，縱面上是凹形豎曲線-構(gòu)成凹下去的直線A、具有較好的視距條件；B、線形不再生硬、呆板；C、給予駕駛員以動(dòng)的視覺(jué)印象，提高了行車的舒適性。（ 3 ）平面上為直線，縱面上是凸形豎曲線-構(gòu)成凸起的直線A、線形視距條件差，B、線形單調(diào)，應(yīng)盡量避免。無(wú)法避免時(shí)應(yīng)采用較大的豎曲線半徑；若與（2）型組合時(shí)，應(yīng)注意克服“駝峰”“暗凹”和“浪形”等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。94)-(6)是立體曲線。（4）平面上為曲線，縱面上為直線-構(gòu)成具有恒等坡度的平曲線A只要平曲線半徑選擇適當(dāng)、平面的圓曲線與縱面直坡段組合其視覺(jué)效果是良好的。B若平面的直線與圓曲線組合不當(dāng)（如斷背曲線）、或平曲線半徑較小時(shí)與縱面直坡段組合將在視覺(jué)上產(chǎn)生折曲現(xiàn)象