第三章 城市道路平面線形設計

1、第三章課程學習內(nèi)容第三章課程學習內(nèi)容1 概述概述2 平面線形設計的內(nèi)容和原則平面線形設計的內(nèi)容和原則3 離心力離心力4 行車視距行車視距5 平面線形設計的步驟平面線形設計的步驟1 概 述路線設計的任務路線設計的任務在調(diào)查研究掌握大量材料的基礎(chǔ)上，設計出一條有一定技術(shù)標準、滿足行車要求、工作費用最省的路線。路線路線，字面意思就是指，從一個地方到另一個地方，沿著特定方向的空間直線或曲線所經(jīng)過的道路。線形幾何學線形幾何學，就是要研究道路所在空間曲線的幾何特性（如幾何構(gòu)成，幾何形狀，幾何元素關(guān)系等）及各種線形路用特性的一門學科。線形幾何學是城市道路交通規(guī)劃的基本科學依據(jù)。 路線的概念道路線形道路線形城

2、市道路：空間三維曲線，既有方向變化，又有高程變化的帶狀空間構(gòu)筑物。平面線形：道路中心線在平面上的投影線，反映沿線道路方向的轉(zhuǎn)折變化，由直線和曲線組合而成，曲線包括圓曲線和緩和曲線?？v斷面線形：道路中心線保持各點高程不變沿里程展開后的立面投影線。道路平面線形道路平面線形道路橫斷面道路橫斷面線形線形道路縱斷面線形道路縱斷面線形2 平面線形設計的內(nèi)容和原則平面線形設計的原則平面線形設計的原則 遵循城市總體規(guī)劃中的道路網(wǎng)布局，與地形地質(zhì)水文相結(jié)合、合理銜接直線與平曲線、合理設置緩和曲線及彎道設計、合理設置沿線其他設施。 平面線形平面線形三要素三要素 直線(line)； 圓曲線(circular cur

3、ve) ； 緩和曲線(transition curve) 。平面線形設計的內(nèi)容平面線形設計的內(nèi)容設計車速設計車速 車速是道路幾何線形的基本依據(jù)之一。車速是道路幾何線形的基本依據(jù)之一。設計車速就是指具有平均駕駛水平的駕駛員在天氣良好、低交通密度時能夠保持安全、舒適行駛的最高速度。 道路設計上一定要給車輛足夠的緩沖距離。 設計車速的大小對道路彎道半徑、彎道超高、行車視距等線形要素取值起決定作用，并對道路橫斷面尺寸、側(cè)向凈寬、道路縱坡度等有密切關(guān)系。 城市道路平曲線設計城市道路平曲線設計一、直線一、直線 道路中直線段最多、也最簡單。2行車方向明確，行駛受力簡單，駕駛操作簡易。1. 直線的特點直線的特

4、點路線便捷，兩點之間以直線為最短。 測設簡單，施工容易。 過長的直線易使駕駛?cè)烁械絾握{(diào)、疲倦，難以目測車間距離，于是產(chǎn)生盡快駛出直線的急燥情緒，易超車。 直線線形大多難于與地形相協(xié)調(diào)。 2 直線的應用直線的應用 直線道路的最大長度必須有所限制，否則司機會感到疲倦。而且直線路段兩邊應該適當布置景觀。 我國線路設計規(guī)范規(guī)定：公路的公路的設計時速為120km/h，根據(jù)計算，直線最大長度就為20 * 120 = 2400米，也就是2.4公里。 城市里面，機動車限速一般為20-80km/h，所以城市道路最大直線長度一般為0.4-1.6公里。世界上最長的直行公路澳大利亞艾爾公路 艾爾高速公路，穿越西澳大利

5、亞州和南澳大利亞通過納勒伯平原。是世界上最長的無轉(zhuǎn)彎公路，直線長達146公里，沒有一個轉(zhuǎn)彎，對任何司機來說都是一項艱難的挑戰(zhàn)，直得讓人發(fā)瘋！ 城市道路平曲線設計城市道路平曲線設計2 2、直線的設計、直線的設計 1直線不能太長，否則容易引起駕駛員疲勞。直線最大長 度為設計車速的20倍。2相鄰兩個圓曲線之間的直線長度不能太短； 同向曲線間的最小直線長度（m）宜大于或等于設計車速（km/h）數(shù)值的6倍； 反向曲線間的最小直線長度（m）宜大于或等于設計車速（km/h）數(shù)值的2倍；二、圓曲線二、圓曲線 在城市道路設計中，直線段長度有限制，所以必須采用圓弧曲線來連接直線路段，并在切點相連以保障線形平順。其

6、半徑與長度由汽車在彎道上行駛的特點和要求決定。 三、緩和曲線三、緩和曲線 汽車由直線進入圓曲線或者由圓曲線駛?cè)胫本€路段時，其運動軌跡是一條曲率漸變的曲線，尤其是在城市快速路與不同等級道路銜接時，汽車很可能超出自己的車道駛出一條較長的過渡性軌跡線，此即緩和曲線緩和曲線。它位于直線與圓曲線之間，在起點處與直線段相切，而在終點處與圓曲線相切。緩和曲線作用緩和曲線作用曲率連續(xù)變化，便于車輛遵循車道行駛；離心加速逐漸變化，旅客感覺舒服；超高橫坡度逐漸變化，行車更加平穩(wěn)；與圓曲線配合得當，增加線形美觀。緩和曲線要求緩和曲線要求有足夠的長度，有合理的曲線形式。平面線形銜接中，相鄰的曲線懸殊不能過大，否則對司

7、機行車非常危險。云南宜良某山路云南宜良某山路7公里公里路路68道拐道拐 在昆明市宜良縣城西有一條通往靖安哨的盤山公路，公路依山梁而修，彎彎曲曲，短短的7公里公路，共有68道拐，遠遠超出了被稱為世界聞名的貴州24道拐的公路。據(jù)有關(guān)專家介紹，這算得上是世界公路史上的奇跡。貴州晴隆縣的山路，共有24拐 在張家界天門山，被稱為“通天大道”的盤山公路共計99彎，似玉帶環(huán)繞，彎彎緊連，層層疊起，依山籍壁，直沖云霄，被稱為“天下第一公路奇觀”，對行車司機來說是個很大的挑戰(zhàn)。 貴州六盤水貴州六盤水“八大彎八大彎” 貴州六盤水“八大彎”公路，被稱為中國最具挑戰(zhàn)性的公路。不僅曲折環(huán)繞，而且位于山上，高差非常明顯。

8、3 離心力 離心力的定義離心力的定義 在牛頓力學上，離心力是一種慣性慣性，車輛行動時會受到慣性的作用，比如向前加速，車向后仰；突然剎車，車會向前傾。所以當車輛在轉(zhuǎn)彎時，也會受到反向的慣性力作用，往左旋轉(zhuǎn)，車輛向右傾；向右旋轉(zhuǎn)，車輛向左傾。 車輛在曲線道路上受到的轉(zhuǎn)彎慣性，就是車輛受到的離心作用，用一種虛擬的力來表示，就是離心力離心力。 離心力并不是真實存在的力。它的作用只是為了在旋轉(zhuǎn)參考系（非慣性參考系）下，牛頓運動定律依然能夠使用。 離心力的定義離心力的定義計算汽車離心力的公式，F(xiàn)=mv /r=Gv /gr，所以，離心力主要和車輛的重量、速度和曲線半徑有關(guān)。車輛的重量一般是特定的，所以轉(zhuǎn)彎時

9、需降速，擴大轉(zhuǎn)彎半徑。22 汽車在平面曲線路段上轉(zhuǎn)彎時，受到的離心力主要隨著車速和道路弧度（轉(zhuǎn)彎半徑）的變化而變化，車開得越快，道路弧度越大，受到的離心力越大。向心力離心力 減小離心力的措施減小離心力的措施1、轉(zhuǎn)彎處路段設計，要“外高內(nèi)低”，有一點的傾斜度，防止車輛轉(zhuǎn)彎時向外側(cè)滑，但傾斜度不能過大。 減小離心力的措施減小離心力的措施2、擴大轉(zhuǎn)彎半徑。在高速公路或坡度比較緩、路面寬闊的道路，進彎道時盡量要將車靠內(nèi)側(cè)行駛，出彎道時盡量將車靠外側(cè)行駛。這樣就可以改變汽車行駛的弧度，延緩轉(zhuǎn)彎時的彎度，有效減小離心力。 減小離心力的措施減小離心力的措施3、轉(zhuǎn)彎時要降低車速，一般公路轉(zhuǎn)彎口都設有路標和反射

10、鏡，以便讓司機知道前方是否有車輛，提前做好準備。 城鎮(zhèn)街道或出入大門的轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎前在50-100米內(nèi)減速用轉(zhuǎn)向燈表示行進方向，做到“一慢、二看、三通過”。 車輛在轉(zhuǎn)彎前，首先必須控制車速，并隨時做好停車的準備，盡量避免使用緊急制動與彎路中會車。在轉(zhuǎn)彎時，操縱方向盤要與車速相配合，應適時轉(zhuǎn)，不同路況的轉(zhuǎn)彎技巧，及時回方向，轉(zhuǎn)向角度要視實際情況而定，避免意外事故發(fā)生。因為轉(zhuǎn)彎車速過快造成的車禍事故屢見不鮮。4 行車視距 行車視距行車視距 行車視距行車視距汽車在行駛中，當發(fā)現(xiàn)障礙物后，能及時采取措施，汽車在行駛中，當發(fā)現(xiàn)障礙物后，能及時采取措施，防止發(fā)生交通事故所需要的必須的最小距離。包括防止發(fā)生交

11、通事故所需要的必須的最小距離。包括停車視距、停車視距、會會車視車視距、距、超超車視距。車視距。 汽車在行駛過程，三種情況下存汽車在行駛過程，三種情況下存在視距問題的情況，看不到前方障礙在視距問題的情況，看不到前方障礙物的情況。夜間行車設計不考慮。物的情況。夜間行車設計不考慮。n 平面上：平曲線（轉(zhuǎn)彎的時候）平面上：平曲線（轉(zhuǎn)彎的時候）n 縱斷面處：凸豎曲線縱斷面處：凸豎曲線n 凹豎曲線凹豎曲線( (橋下視距）橋下視距） 車輛在平曲線上轉(zhuǎn)彎時，因為看不到前方的障礙物，所以轉(zhuǎn)彎路口都會設置反射凸透鏡，讓司機提前看到過來車輛。一、停車視距一、停車視距 停車視距是指駕駛?cè)藛T發(fā)現(xiàn)前方有障礙物后，采取制定

12、措施使汽車在障礙物前停下來所需要的最短距離。 停車視距構(gòu)成：停車視距由三部分組成。反應距離、制動距離和安全距離。反應距離反應距離 S1制動距離制動距離 SZ停車視距停車視距ST01SSSSZT安全距離安全距離S0（1）反應距離S1：是當駕駛?cè)藛T發(fā)現(xiàn)前方的阻礙物，經(jīng)過判斷決定采取制動措施的那一瞬間到制動器真正開始起作用的那一瞬間汽車所行駛的距離。（2）制動距離：是指汽車從制動生效到汽車完全停住，這段時間內(nèi)所走的距離。 tVS6 . 31)(25422VSmS1053（3）安全距離二、會二、會車視距車視距： 定義：會車視距是在同一車道上兩對向汽車相遇，從相互發(fā)現(xiàn)時起，至同時采取制動措施使兩車安全停

13、止，所需的最短距離。 會車視距SH約等于2倍停車視距。n 加速行駛距離加速行駛距離S S1 1：三、超車視距三、超車視距 n 超車視距是指汽車安全超越前車所需的最小通視距離。超車視距是指汽車安全超越前車所需的最小通視距離。 n 超車視距的構(gòu)成：超車視距的全程可分為四個階段超車視距的構(gòu)成：超車視距的全程可分為四個階段 超車汽車在對向車道上行駛的距離超車汽車在對向車道上行駛的距離S S2 2：n 超車完了時，超車汽車與對向汽車之間的安全距離超車完了時，超車汽車與對向汽車之間的安全距離S S3 3: :n S S3 3=15=1560m60mn 超車汽車從開始加速到超車完了時對向汽車的行駛距離超車汽

14、車從開始加速到超車完了時對向汽車的行駛距離S S4 4: :n全超車視距為：全超車視距為： S S超超=S=S1 1+S+S2 2+S+S3 3+S+S4 45 平面線形設計的步驟 平面線形設計是道路平面設計的主要內(nèi)容，其主要步驟如下：一、初步擬定平面線形一、初步擬定平面線形 根據(jù)道路走向（由城市交通聯(lián)系和道路網(wǎng)規(guī)劃確定），按照拆遷量、工程經(jīng)濟、車輛運行要求、城市發(fā)展要求以及沿線規(guī)劃區(qū)塊設計思路等，合理確定平面線形初步設計方案。 主要基礎(chǔ)資料是地形圖。道路網(wǎng)規(guī)劃一般為1：20001：5000；詳細規(guī)劃中道路平面設計為1：5001：1000。先從中心線開始擬定設計先從中心線開始擬定設計。平面線形設計的步驟平面線形設計的步驟二、選用彎道平曲線半徑二、選用彎道平曲線半徑三、編制里程樁三、編制里