道路勘測設(shè)計之 平面設(shè)計

1、 第二章第二章 平面設(shè)計平面設(shè)計道路中心線的空間位置第一節(jié)第一節(jié) 概述概述道路布設(shè)在地球表面上的三維空間實體工程構(gòu)筑物，包括路基、路面、橋涵、隧道及其他沿線設(shè)施等路線線形道路中心線的立體形狀路線平面道路中心線的水平投影路線縱斷面沿中線豎直剖切再行展開的斷面（展開是指展開平面、縱坡不變）路線橫斷面中線上任一點的法向垂直切面一、相關(guān)概念一、相關(guān)概念 道路設(shè)計的順序道路設(shè)計的順序取決于道路設(shè)計要解決的主要矛盾取決于道路設(shè)計要解決的主要矛盾公路公路:平面平面縱斷面縱斷面橫斷面橫斷面城市道路：橫斷面城市道路：橫斷面平面平面縱斷面縱斷面二、汽車行駛軌跡與道路平面線形二、汽車行駛軌跡與道路平面線形（一）汽車

2、行駛軌跡 1、基本假定 汽車為一剛體 左右輪的差別不計 2、汽車行駛軌跡的特性 軌跡是連續(xù)的、圓滑的，任一點不出現(xiàn)錯頭和尖端 曲率是連續(xù)的，任一點不出現(xiàn)兩個曲率值 曲率變化是連續(xù)的，任一點不出現(xiàn)兩個曲率變化率值 直線圓直線直線圓直線不滿足第二、三條性質(zhì)，不滿足第二、三條性質(zhì)，但滿足第一條要求，滿但滿足第一條要求，滿足了車輛的直行和轉(zhuǎn)向足了車輛的直行和轉(zhuǎn)向要求，可在低等級山區(qū)要求，可在低等級山區(qū)道路采用道路采用。 道路線形與行駛軌跡的符合性直緩圓緩直直緩圓緩直線形符合汽車行駛軌跡線形符合汽車行駛軌跡特性的第一條和二條，特性的第一條和二條，但不滿足第三條要求，但不滿足第三條要求，不是最理想的，但與

3、汽不是最理想的，但與汽車行駛軌跡接近。現(xiàn)代車行駛軌跡接近?，F(xiàn)代道路線形均采用這種線道路線形均采用這種線形組合。形組合。為什么？為什么？1、平面線形三要素、平面線形三要素直線、圓曲線和緩和曲線直線、圓曲線和緩和曲線2、平面設(shè)計的主要內(nèi)容（任務）、平面設(shè)計的主要內(nèi)容（任務）根據(jù)汽車行駛的力學性質(zhì)和行駛軌跡要求，合理根據(jù)汽車行駛的力學性質(zhì)和行駛軌跡要求，合理地確定地確定各線形要素的幾何參數(shù)（單一要素的設(shè)計）各線形要素的幾何參數(shù)（單一要素的設(shè)計）以及以及各個要素間的組合設(shè)計各個要素間的組合設(shè)計（結(jié)合自然地理狀況、（結(jié)合自然地理狀況、考慮安全、環(huán)保等方面的要求）考慮安全、環(huán)保等方面的要求）（二）平面線形

4、要素（二）平面線形要素l平面線形與交通事故相關(guān)研究表明：相關(guān)研究表明：丹麥丹麥 20%的傷亡事故，的傷亡事故，13% 的死亡事故發(fā)生在平曲線路段的死亡事故發(fā)生在平曲線路段法國超過法國超過 20%的死亡事故發(fā)生在危險的平曲線上的死亡事故發(fā)生在危險的平曲線上發(fā)展中國家情況發(fā)展中國家情況：l平曲線上事故形態(tài)兩種主要事故形態(tài)沖出路邊撞固定物（Running off the road and hitting an object）失控翻車（Lost control and Rolled over）都與平面設(shè)計不當有關(guān)都與平面設(shè)計不當有關(guān)第二節(jié)第二節(jié) 直線直線一、直線的特點一、直線的特點 優(yōu)點優(yōu)點u具有明確

5、的方向性。具有明確的方向性。u短捷、直達。短捷、直達。u行駛受力簡單，方向明確，駕駛操作簡易。行駛受力簡單，方向明確，駕駛操作簡易。u測設(shè)簡單方便（用簡單設(shè)備就可以精確量測設(shè)簡單方便（用簡單設(shè)備就可以精確量 距、放樣等）。距、放樣等）。u具有挺拔的美感。具有挺拔的美感。u在直線上設(shè)構(gòu)造物更具經(jīng)濟性。在直線上設(shè)構(gòu)造物更具經(jīng)濟性。 缺點缺點u直線單一無變化，與地形及線形自身難以協(xié)調(diào)。直線單一無變化，與地形及線形自身難以協(xié)調(diào)。u過長的直線在交通量不大且景觀缺乏變化時，易使駕過長的直線在交通量不大且景觀缺乏變化時，易使駕駛?cè)藛T感到單調(diào)、疲倦。駛?cè)藛T感到單調(diào)、疲倦。 u在直線縱坡路段，易錯誤估計車間距離

6、、行車速度等。在直線縱坡路段，易錯誤估計車間距離、行車速度等。u易產(chǎn)生急躁情緒，易超速。易產(chǎn)生急躁情緒，易超速。采用直線線形時必須采用直線線形時必須注意線形與地形注意線形與地形的關(guān)系，在運用直線線形并決的關(guān)系，在運用直線線形并決定其長度時，必須慎重考慮，一般不宜采用長直線定其長度時，必須慎重考慮，一般不宜采用長直線。u路線完全不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的寬闊河谷路線完全不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的寬闊河谷 地帶；地帶； u城鎮(zhèn)及其近郊道路，或以直線為主體進行規(guī)劃的地區(qū)；城鎮(zhèn)及其近郊道路，或以直線為主體進行規(guī)劃的地區(qū)； u長大橋梁、隧道等構(gòu)造物路段；長大橋梁、隧道等構(gòu)造物路段；

7、u路線交叉點及其附近；路線交叉點及其附近； u雙車道公路提供超車的路段。雙車道公路提供超車的路段。二、直線的運用二、直線的運用三、直線的最大長度和最小長度三、直線的最大長度和最小長度1直線的最大長度直線的最大長度 我國我國標準標準和和規(guī)范規(guī)范對直線的最大長度沒有嚴格的規(guī)對直線的最大長度沒有嚴格的規(guī)定，但原則規(guī)定直線的最大長度應有所限制，盡量避免長定，但原則規(guī)定直線的最大長度應有所限制，盡量避免長直線。直線。 最大長度主要應根據(jù)駕駛員的視覺反應及心理上的承受能最大長度主要應根據(jù)駕駛員的視覺反應及心理上的承受能力來確定。力來確定。 直線的最大長度在城鎮(zhèn)附近或其他景色有變化的地點大于直線的最大長度在

8、城鎮(zhèn)附近或其他景色有變化的地點大于20V20V是可以接受的；是可以接受的；在景色單調(diào)的地點最好控制在在景色單調(diào)的地點最好控制在20V20V以內(nèi)；在特殊的地理條件以內(nèi)；在特殊的地理條件下應特殊處理。下應特殊處理。 當直線長度過長時，可采用下列技術(shù)措施予以彌補：當直線長度過長時，可采用下列技術(shù)措施予以彌補：u縱坡不應過大，一般應小于縱坡不應過大，一般應小于3%3%。u同大半徑凹型豎曲線結(jié)合為宜。同大半徑凹型豎曲線結(jié)合為宜。u兩側(cè)地形過于空曠時，宜采取栽植不同樹種或設(shè)置兩側(cè)地形過于空曠時，宜采取栽植不同樹種或設(shè)置 一定建筑物等措施。一定建筑物等措施。u長直線或長下坡盡頭的平曲線，應對路面超高、停長直

9、線或長下坡盡頭的平曲線，應對路面超高、停 車視距等進行檢驗，必要時須采用設(shè)置標志、增加車視距等進行檢驗，必要時須采用設(shè)置標志、增加 路面抗滑能力等安全措施。路面抗滑能力等安全措施。豎曲線半徑小，縱坡大豎曲線半徑小，縱坡大大半徑凹型豎曲線大半徑凹型豎曲線改善兩邊景觀改善兩邊景觀相鄰兩曲線之間應有一定長度的直線（前一曲線的相鄰兩曲線之間應有一定長度的直線（前一曲線的終終點（點（HZHZ或或YZYZ）到后一曲線的到后一曲線的起點（起點（ZHZH或或ZYZY）之間的長之間的長度）度）（1 1）同向曲線間的直線最小長度）同向曲線間的直線最小長度同向曲線：同向曲線：兩個轉(zhuǎn)向相同的相鄰曲線之間連以直線而兩個

10、轉(zhuǎn)向相同的相鄰曲線之間連以直線而形成的平面線形。形成的平面線形。斷背曲線：斷背曲線：同向曲線間連以短的直線形成的線形。同向曲線間連以短的直線形成的線形。2直線的最小長度直線的最小長度斷背曲線的錯覺斷背曲線的錯覺當直線較短時，在視覺上容易形成直線與兩端曲線當直線較短時，在視覺上容易形成直線與兩端曲線構(gòu)成反彎的錯覺；構(gòu)成反彎的錯覺； 當直線過短甚至把兩個曲線看成是一個曲線。當直線過短甚至把兩個曲線看成是一個曲線。危害：危害：破壞了線形的連續(xù)性，造成駕駛操作失誤，應盡量避破壞了線形的連續(xù)性，造成駕駛操作失誤，應盡量避免。免。解決辦法：解決辦法：在兩同向曲線間插入較長的直線段在兩同向曲線間插入較長的直

11、線段去掉中間短直線，做成一個大半徑曲線去掉中間短直線，做成一個大半徑曲線去除曲線間的短直線去除曲線間的短直線規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定：當當設(shè)計速度設(shè)計速度60km/h60km/h時，同向曲線間的直線最小長度時，同向曲線間的直線最小長度（以（以m m計）以不小于設(shè)計速度（以計）以不小于設(shè)計速度（以km/hkm/h計）的計）的6 6倍為宜；倍為宜；當?shù)匦螚l件及其它特殊情況限制時，最小直線長度不當?shù)匦螚l件及其它特殊情況限制時，最小直線長度不小于設(shè)計速度小于設(shè)計速度( (以以km/hkm/h計計) )的的3 3倍。倍。對于對于設(shè)計速度設(shè)計速度40km/h40km/h時，參考執(zhí)行即可。時，參考執(zhí)行即可。在受到

12、條件限制時，宜將同向曲線改為大半徑曲線或?qū)⒃谑艿綏l件限制時，宜將同向曲線改為大半徑曲線或?qū)汕€作成復曲線、卵形曲線或兩曲線作成復曲線、卵形曲線或C C形曲線。形曲線。 （2 2）反向曲線間直線的最小長度）反向曲線間直線的最小長度反向曲線：反向曲線：兩個轉(zhuǎn)向相反的相鄰曲線之間連以直線所兩個轉(zhuǎn)向相反的相鄰曲線之間連以直線所形成的平面線形。形成的平面線形。對反向曲線間直線最小長度的規(guī)定，主要考慮考慮到對反向曲線間直線最小長度的規(guī)定，主要考慮考慮到其超高和加寬緩和的需要，以及駕駛?cè)藛T操作的方便。其超高和加寬緩和的需要，以及駕駛?cè)藛T操作的方便。 規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 當設(shè)計速度當設(shè)計速度60km/h6

13、0km/h時，反向曲線間直線最小長度時，反向曲線間直線最小長度（以（以m m計）以不小于設(shè)計速度（以計）以不小于設(shè)計速度（以km/hkm/h計）的計）的2 2倍為宜。倍為宜。 當設(shè)計速度當設(shè)計速度40km/h40km/h時，可參照上述規(guī)定執(zhí)行。時，可參照上述規(guī)定執(zhí)行。當直線兩端設(shè)置有緩和曲線時，也可以直接相連，構(gòu)當直線兩端設(shè)置有緩和曲線時，也可以直接相連，構(gòu)成成S S型曲線。型曲線。 2Vlo 直線段直線段 第三節(jié)第三節(jié) 圓曲線圓曲線 一、圓曲線的特點一、圓曲線的特點 圓曲線作為公路平面線形具有以下主要特點：圓曲線作為公路平面線形具有以下主要特點： 優(yōu)點：優(yōu)點：u容易與地形、地物相適應；容易與

14、地形、地物相適應；u線形美觀線形美觀u可循性好可循性好u測設(shè)和計算簡單；測設(shè)和計算簡單；缺點：缺點：u汽車行駛受到離心力的作用，操縱較直線上復雜汽車行駛受到離心力的作用，操縱較直線上復雜u曲線內(nèi)側(cè)視線易受影響（易存在視距不良）曲線內(nèi)側(cè)視線易受影響（易存在視距不良） 各級公路不論轉(zhuǎn)角大小均應設(shè)置圓曲線各級公路不論轉(zhuǎn)角大小均應設(shè)置圓曲線 二汽車行駛時的橫向穩(wěn)定性二汽車行駛時的橫向穩(wěn)定性YXih 1.1.汽車在彎道上行駛所受的離心力汽車在彎道上行駛所受的離心力假定：汽車在圓曲線上作勻速圓周運動。假定：汽車在圓曲線上作勻速圓周運動。作用點：汽車重心作用點：汽車重心 方向：水平背離圓心方向：水平背離圓心

15、大小：大?。?gRGvF2離心力的影響：對汽車在平曲線上離心力的影響：對汽車在平曲線上行駛的穩(wěn)定性影響很大，有使汽車行駛的穩(wěn)定性影響很大，有使汽車產(chǎn)生橫向滑移或橫向傾覆的危險。產(chǎn)生橫向滑移或橫向傾覆的危險。超高：為了減少離心力的作用，保證汽車在超高：為了減少離心力的作用，保證汽車在平曲線上穩(wěn)定行駛，必須把平曲線上的路面平曲線上穩(wěn)定行駛，必須把平曲線上的路面做成外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低呈單向橫坡的形式，稱做成外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低呈單向橫坡的形式，稱為超高。為超高。離心力離心力：汽車在彎道上，由于慣性產(chǎn)生的力汽車在彎道上，由于慣性產(chǎn)生的力。超高超高 2.2.曲線上汽車的受力分析曲線上汽車的受力分析將離心力將離心力

16、F和車重分解為平行于路面的橫向力和垂直于路面和車重分解為平行于路面的橫向力和垂直于路面的豎向力，即：的豎向力，即：橫向力：橫向力： X XFcosFcosG GSinSin豎向力：豎向力： Y YFSinFSinG Gcoscos很小，可以認為很小，可以認為sintgih ，cos1 ， ih為超高為超高h2h2higRvGGigRGvGiFXYXih引入橫向力系數(shù)引入橫向力系數(shù)，作為衡量穩(wěn)定性程度的指標，其意義為，作為衡量穩(wěn)定性程度的指標，其意義為，即，即higRvGX2 用用V V（km/hkm/h）表達上述公式，則：）表達上述公式，則：hiRV1272 3.3.橫向傾覆條件分析橫向傾覆條

17、件分析橫向傾覆：汽車在橫向力的作用下，可能產(chǎn)生繞外側(cè)車橫向傾覆：汽車在橫向力的作用下，可能產(chǎn)生繞外側(cè)車輪觸地點向外傾覆的危險。輪觸地點向外傾覆的危險。 XhgbYihhgb/2穩(wěn)定條件：傾覆力矩小于或等于穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定條件：傾覆力矩小于或等于穩(wěn)定力矩。 即即 :2)(2bGFibYXhhgFiFih h遠小于遠小于G G，可略去不計，則，可略去不計，則 ghbGX2hiRV1272hgihbVR21272為不致發(fā)生橫向傾覆的曲線半為不致發(fā)生橫向傾覆的曲線半徑、速度、超高的關(guān)系式。徑、速度、超高的關(guān)系式。橫向滑移：汽車在橫向力的作用下，可能產(chǎn)生沿橫向力方向橫向滑移：汽車在橫向力的作用下，可能產(chǎn)生

18、沿橫向力方向的側(cè)向滑移。的側(cè)向滑移。穩(wěn)定條件：橫向力小于或等于輪胎與路面之間的橫向附著力。穩(wěn)定條件：橫向力小于或等于輪胎與路面之間的橫向附著力。即：即： 可計算出汽車在平曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向滑移的最小平可計算出汽車在平曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向滑移的最小平曲線半徑曲線半徑R R或最大允許行駛速度或最大允許行駛速度V V。4.4.橫向滑移條件分析橫向滑移條件分析hhGYXhGX h橫向附著系數(shù)橫向附著系數(shù) hhiVR1272為不致發(fā)生橫向滑移的曲線半徑、速為不致發(fā)生橫向滑移的曲線半徑、速度、超高及橫向摩阻系數(shù)的關(guān)系式。度、超高及橫向摩阻系數(shù)的關(guān)系式。 汽車在平曲線上行駛時的橫向穩(wěn)定性主要取決于

19、橫向力系數(shù)值的大汽車在平曲線上行駛時的橫向穩(wěn)定性主要取決于橫向力系數(shù)值的大小?，F(xiàn)代汽車在設(shè)計制造時重心較低，一般：小?，F(xiàn)代汽車在設(shè)計制造時重心較低，一般：汽車在平曲線上行駛時，在發(fā)生橫向傾覆之前先產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象。汽車在平曲線上行駛時，在發(fā)生橫向傾覆之前先產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象。在道路設(shè)計中應保證汽車不產(chǎn)生橫向滑移，同時也就保證了橫向傾覆在道路設(shè)計中應保證汽車不產(chǎn)生橫向滑移，同時也就保證了橫向傾覆的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。 5.5.橫向穩(wěn)定性的保證橫向穩(wěn)定性的保證 12ghbghb25 . 0hhghb2hhiVR1272hgihbVR21272不傾覆不傾覆的半徑的半徑不滑移不滑移的半徑的半徑三、圓曲線半

20、徑及圓曲線長度三、圓曲線半徑及圓曲線長度（一）公式與因素（一）公式與因素)(1272hiVR在指定車速在指定車速V下，下，R取決于取決于 和和ih的容許值。的容許值。 1關(guān)于橫向力系數(shù)關(guān)于橫向力系數(shù) （1 1）保證不危及行車安全）保證不危及行車安全 為保證汽車用普通輪胎在最不利路面狀況下能不產(chǎn)生橫為保證汽車用普通輪胎在最不利路面狀況下能不產(chǎn)生橫向滑移，向滑移， 應小于應小于0.2。 h （2 2）不增加駕駛操縱的困難）不增加駕駛操縱的困難hiRV1272前進方向前進方向驅(qū)驅(qū)動動方方向向離心力方向離心力方向為橫向滑移角：汽車在彎道行駛為橫向滑移角：汽車在彎道行駛時，由于路面與輪胎之間橫向力的時，

21、由于路面與輪胎之間橫向力的作用，車輪的回轉(zhuǎn)方向與汽車的前作用，車輪的回轉(zhuǎn)方向與汽車的前進方向不一致，兩方向的夾角稱為進方向不一致，兩方向的夾角稱為橫向滑移角。橫向滑移角的存在會橫向滑移角。橫向滑移角的存在會增加駕駛操縱的難度。增加駕駛操縱的難度。橫向滑移角越大，橫向摩阻系數(shù)也橫向滑移角越大，橫向摩阻系數(shù)也增大，超過一定角度時，橫向摩阻增大，超過一定角度時，橫向摩阻系數(shù)則不再增加。為了保證安全，系數(shù)則不再增加。為了保證安全，相應的相應的0.10.15（3 3）考慮不致大幅增加燃料消耗和輪胎磨損）考慮不致大幅增加燃料消耗和輪胎磨損的存在使車輛的燃油消耗和輪胎磨損增加。橫向力系的存在使車輛的燃油消耗

22、和輪胎磨損增加。橫向力系數(shù)為數(shù)為0.20.2時，其燃料消耗與輪胎磨損分別比時，其燃料消耗與輪胎磨損分別比0 0時時多多2020和和3 3倍。倍。（4 4）考慮舒適性）考慮舒適性 當當超過一定數(shù)值時，駕駛者在曲線行駛中駕駛緊張，超過一定數(shù)值時，駕駛者在曲線行駛中駕駛緊張，乘客感到不舒適。乘客感到不舒適。 0.10.10.150.15間，舒適性可以接受。間，舒適性可以接受?？紤]對行車的安全、經(jīng)濟與舒適方面的要求，最大橫向考慮對行車的安全、經(jīng)濟與舒適方面的要求，最大橫向力系數(shù)采用：力系數(shù)采用：設(shè)計速度設(shè)計速度（Km/h）1201008060403020橫向力系數(shù)橫向力系數(shù)0.10.120.130.1

23、50.150.160.17Side Friction Factor2 2關(guān)于最大超高關(guān)于最大超高（1 1）要考慮車輛組成）要考慮車輛組成在混合交通的道路上，要同時顧及快、慢車，快車超高宜大，在混合交通的道路上，要同時顧及快、慢車，快車超高宜大，慢車超高宜小。慢車超高宜小。（2 2）要考慮氣候條件）要考慮氣候條件慢車及停在彎道上的車輛在不利季節(jié)情況要能避免沿路面最大慢車及停在彎道上的車輛在不利季節(jié)情況要能避免沿路面最大合成坡度下滑。（一年中氣候惡劣季節(jié)路面的橫向摩阻系數(shù)）合成坡度下滑。（一年中氣候惡劣季節(jié)路面的橫向摩阻系數(shù)） （3 3）要考慮周邊土地開發(fā)利用（城區(qū)或鄉(xiāng)村）要考慮周邊土地開發(fā)利用（

24、城區(qū)或鄉(xiāng)村）對重山區(qū)、城市附近、交叉口以及有相當數(shù)量非機動車行駛的對重山區(qū)、城市附近、交叉口以及有相當數(shù)量非機動車行駛的道路，最大超高還要比一般道路小些。道路，最大超高還要比一般道路小些。（4 4）要考慮順適感）要考慮順適感 標準標準根據(jù)不同橫向摩阻系數(shù)值，對于不同等級的公根據(jù)不同橫向摩阻系數(shù)值，對于不同等級的公路規(guī)定了路規(guī)定了極限最小半徑、一般最小半徑和不設(shè)超高的最極限最小半徑、一般最小半徑和不設(shè)超高的最小半徑三個最小半徑小半徑三個最小半徑。1 1極限最小半徑極限最小半徑定義：指各級公路在采用允許最大超高和允許的橫向摩定義：指各級公路在采用允許最大超高和允許的橫向摩阻系數(shù)情況下，能保證汽車安

25、全行駛的最小半徑。阻系數(shù)情況下，能保證汽車安全行駛的最小半徑。 極限最小半徑是路線設(shè)計中的極限值，是在特殊困難條極限最小半徑是路線設(shè)計中的極限值，是在特殊困難條件下不得已才使用的，一般不輕易采用。件下不得已才使用的，一般不輕易采用。 %8hi17. 01 . 0h （二）最小半徑的計算（二）最小半徑的計算各級公路在采用滿足舒適性要求的超高和橫向摩阻系數(shù)，同各級公路在采用滿足舒適性要求的超高和橫向摩阻系數(shù)，同時兼顧經(jīng)濟性要求的最小半徑。時兼顧經(jīng)濟性要求的最小半徑。標準標準中計算一般最小半徑時中計算一般最小半徑時: : 設(shè)計時應采用大于或等于一般最小半徑。設(shè)計時應采用大于或等于一般最小半徑。該半徑

26、考慮了汽車行駛的舒適性，保證旅客有充分的舒適感；該半徑考慮了汽車行駛的舒適性，保證旅客有充分的舒適感；考慮了經(jīng)濟性，地形復雜的情況下采用此半徑不會過多增加考慮了經(jīng)濟性，地形復雜的情況下采用此半徑不會過多增加工程量。工程量。 06. 005. 0h %8%6hi2 2一般最小半徑一般最小半徑指平曲線半徑較大，離心力較小時，汽車沿雙向路拱（不設(shè)指平曲線半徑較大，離心力較小時，汽車沿雙向路拱（不設(shè)超高）外側(cè)行駛的路面摩阻力足以保證汽車行駛安全穩(wěn)定所超高）外側(cè)行駛的路面摩阻力足以保證汽車行駛安全穩(wěn)定所采用的最小半徑。路面不設(shè)超高。采用的最小半徑。路面不設(shè)超高。 %2hi%2hi，=0.0350.040

27、=0.0400.0503 3不設(shè)超高的最小半徑不設(shè)超高的最小半徑 （三）圓曲線半徑的運用（三）圓曲線半徑的運用 1.確定半徑應考慮安全、經(jīng)濟、舒適等因素，在適應地形的確定半徑應考慮安全、經(jīng)濟、舒適等因素，在適應地形的情況下應選用較大的曲線半徑。情況下應選用較大的曲線半徑。根據(jù)相關(guān)的研究成果，圓曲線半徑對安全性的影響有以下結(jié)論：根據(jù)相關(guān)的研究成果，圓曲線半徑對安全性的影響有以下結(jié)論：（1 1）大量交通事故與小半徑曲線有關(guān)）大量交通事故與小半徑曲線有關(guān)（2 2）交通事故率和事故嚴重程度隨著曲線半徑的增加而降低）交通事故率和事故嚴重程度隨著曲線半徑的增加而降低（3 3）曲線半徑低于）曲線半徑低于20

28、0m200m的路段交通事故率要比曲線半徑大的路段交通事故率要比曲線半徑大于于400m400m的路段至少高一倍的路段至少高一倍（4 4）從安全方面考慮，）從安全方面考慮，400m400m是曲線半徑選擇的參考值是曲線半徑選擇的參考值（5 5）當曲線半徑大于）當曲線半徑大于400m400m，再增加半徑對安全性提高沒有，再增加半徑對安全性提高沒有太大的影響太大的影響u一般情況下宜采用極限最小平曲線半徑的一般情況下宜采用極限最小平曲線半徑的4 48 8倍，或超倍，或超高為高為2%2%4%4%的圓曲線半徑。的圓曲線半徑。u地形等條件受限制時，應采用大于或等于一般最小半徑。地形等條件受限制時，應采用大于或等

29、于一般最小半徑。u地形條件特殊困難而不得已時，經(jīng)論證方可采用極限最小半徑。地形條件特殊困難而不得已時，經(jīng)論證方可采用極限最小半徑。u選用曲線半徑時，最大半徑值一般不應超過選用曲線半徑時，最大半徑值一般不應超過10000m10000m為宜。為宜。u應同前后線形要素相協(xié)調(diào)，構(gòu)成連續(xù)、均衡的曲線線形。應同前后線形要素相協(xié)調(diào)，構(gòu)成連續(xù)、均衡的曲線線形。u應同縱面線形相配合，必須避免小半徑曲線與陡坡相重合。應同縱面線形相配合，必須避免小半徑曲線與陡坡相重合。2.半徑設(shè)計時，可按下列方法確定半徑設(shè)計時，可按下列方法確定 （四）圓曲線最小長度（四）圓曲線最小長度 圓曲線長度不應過短，圓曲線長度不應過短，應滿

30、足駕駛操縱需要，應滿足駕駛操縱需要，其最小長度應滿足汽車其最小長度應滿足汽車3S行程的需要行程的需要Ly=YH-HY Lymin=v v* *t t=V/1.2(m)V-設(shè)計速度（設(shè)計速度（km/h）各級公路圓曲線最小長度，為按照上式計算取各級公路圓曲線最小長度，為按照上式計算取5的倍數(shù)后的值。的倍數(shù)后的值。第四節(jié)第四節(jié) 緩和曲線緩和曲線緩和曲線是道路平面線形三要素之一。緩和曲線是道路平面線形三要素之一。緩和曲線：設(shè)置在直線和圓曲線之間或半徑相差較大緩和曲線：設(shè)置在直線和圓曲線之間或半徑相差較大的兩個轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的的兩個轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線。曲

31、線。規(guī)范規(guī)范規(guī)定：除四級公路外的其它各級公路都應設(shè)規(guī)定：除四級公路外的其它各級公路都應設(shè)置緩和曲線，另外，當圓曲線半徑大于置緩和曲線，另外，當圓曲線半徑大于“不設(shè)超高的不設(shè)超高的最小半徑最小半徑”時可省略緩和曲線。時可省略緩和曲線。1.曲率連續(xù)變化，便于車輛遵循。曲率連續(xù)變化，便于車輛遵循。2.保證汽車離心加速度逐漸變化，旅客感覺舒適。保證汽車離心加速度逐漸變化，旅客感覺舒適。3.滿足設(shè)置超高和加寬的要求。滿足設(shè)置超高和加寬的要求。 4.增加線形美觀。增加線形美觀。一、緩和曲線的作用與性質(zhì)一、緩和曲線的作用與性質(zhì)無緩和曲線設(shè)緩和曲線from AASHTOs A Policy on Geomet

32、ric Design of Highways and Streets 2001無緩和曲線有緩和曲線有緩和曲線 假定：假定： 1.汽車為一剛體，轉(zhuǎn)彎時汽車不變形，忽略彈性輪胎的汽車為一剛體，轉(zhuǎn)彎時汽車不變形，忽略彈性輪胎的變形。變形。 2.左、右輪差別不計，只研究重心的軌跡。左、右輪差別不計，只研究重心的軌跡。 3.轉(zhuǎn)彎時汽車等速行駛，駕駛員勻速轉(zhuǎn)動方向盤。轉(zhuǎn)彎時汽車等速行駛，駕駛員勻速轉(zhuǎn)動方向盤。（二）緩和曲線的性質(zhì)（二）緩和曲線的性質(zhì))(radk)(radt方向盤轉(zhuǎn)動角度為時，前輪相應轉(zhuǎn)動角度為 它們之間的關(guān)系：它們之間的關(guān)系：為小于為小于1的系數(shù)的系數(shù) 為方向盤轉(zhuǎn)動的角速度為方向盤轉(zhuǎn)動的角

33、速度 （rad/s）；）；t為行駛時間（為行駛時間（s） )(radtk因此：k)m(tkddr)m(vtl rkdtrkdvlCkvdrCl 設(shè)汽車前后輪軸距為設(shè)汽車前后輪軸距為d d，前輪轉(zhuǎn)動，前輪轉(zhuǎn)動 后，汽車的行駛軌跡曲線后，汽車的行駛軌跡曲線半徑為半徑為r，由圖可知：，由圖可知：d與半徑與半徑r相比很小相比很小行駛距離行駛距離由上式：由上式：式中式中、kdv為常數(shù)。令為常數(shù)。令可得緩和曲線方程：可得緩和曲線方程：Crl 或者：或者：r，分別為緩和曲線上任一點的曲率半徑和弧長。分別為緩和曲線上任一點的曲率半徑和弧長。即：曲率半徑與弧長的乘積為常數(shù)，或曲率隨弧長線性變化。即：曲率半徑與弧

34、長的乘積為常數(shù)，或曲率隨弧長線性變化。 凡滿足上述性質(zhì)的曲線都可作為緩和曲線凡滿足上述性質(zhì)的曲線都可作為緩和曲線 u回旋線回旋線u三次拋物線三次拋物線u 雙紐線雙紐線u n次拋物線次拋物線u 正弦形曲線正弦形曲線 我國公路設(shè)計采用的緩和曲線形式是我國公路設(shè)計采用的緩和曲線形式是“回旋線回旋線” （三）緩和曲線的采用形式（三）緩和曲線的采用形式二、回旋線作為緩和曲線二、回旋線作為緩和曲線2Alr （一）回旋線的基本方式（一）回旋線的基本方式 1.定義：回旋線是曲率隨著曲線長度成比例變化的曲線定義：回旋線是曲率隨著曲線長度成比例變化的曲線 2.基本公式：基本公式： r為任意點的曲率半徑，為任意點的

35、曲率半徑，l為距起點的曲線長，為距起點的曲線長，A回旋線參數(shù)，回旋線參數(shù)，表示回旋線曲率變化的緩急程度。表示回旋線曲率變化的緩急程度。 3.特點特點滿足行車軌跡的程度：滿足行車軌跡的程度：線形連續(xù)光滑線形連續(xù)光滑曲率連續(xù)曲率連續(xù)曲率變化率不連續(xù)曲率變化率不連續(xù)（二）回旋線的性質(zhì)（二）回旋線的性質(zhì)1.曲率按線性函數(shù)增大曲率按線性函數(shù)增大 A越大，曲率越大，曲率k越小，回旋線變化慢；越小，回旋線變化慢；A越小，曲率越小，曲率k越大，回旋線變化快越大，回旋線變化快. 2.所有回旋線都幾何相似所有回旋線都幾何相似 回旋線的形狀是相似的，單位回旋線（回旋線的形狀是相似的，單位回旋線（當當A=1時）時）的

36、性質(zhì)的性質(zhì)可以代表所有回旋線?？梢源硭谢匦€。 21Alrk3切線角切線角與曲線長平方成正比與曲線長平方成正比cldldldSRLlclrl22222SLl RLS2 當時， 2Aldlrdld222 Al或者：對其積分得：對其積分得：5. 回旋線特性點回旋線特性點回旋線上ALRS 的點，稱為回旋線特性點212RLS258328 特性點處的切線角弧度這是回旋線的最大應用范圍 463424523422403366345640rlrlrlyrlrllxsinyaxyarctgyryrxxmmcossinsincotyTyxTKL幾何要素公式（測量學中已講）三、緩和曲線的最小長度及參數(shù)三、緩和曲

37、線的最小長度及參數(shù)s3(min)0214. 0RVLs（一）確定緩和曲線長度考慮的因素及其最小長度（一）確定緩和曲線長度考慮的因素及其最小長度 1.旅客感覺舒適旅客感覺舒適通過限制離心加速度的變化率來保證舒適性的要求，就是限制離通過限制離心加速度的變化率來保證舒適性的要求，就是限制離心加速度隨緩和曲線曲率的變化不要過快，從而達到旅客感覺舒心加速度隨緩和曲線曲率的變化不要過快，從而達到旅客感覺舒適。適。 圓曲線上的離心加速度圓曲線上的離心加速度：Rva2行駛時間行駛時間：vLst 離心加速度變化率：離心加速度變化率：LsRvtap3緩和曲線長度：緩和曲線長度：s3 RLs直線上直線上a a=0由

38、由0a的過渡時間的過渡時間上式表明，設(shè)計速度和連接的圓曲線半徑一定的情況下，緩和上式表明，設(shè)計速度和連接的圓曲線半徑一定的情況下，緩和曲線最小值取決于離心加速度的變化率的取值。曲線最小值取決于離心加速度的變化率的取值。關(guān)于關(guān)于s的取值的取值國外鐵路國外鐵路s 0.160.3m/s3。考慮公路的富裕寬度，公路上可以大一些。考慮公路的富裕寬度，公路上可以大一些。美國一般采用美國一般采用s =2英尺英尺/秒秒3（0.61m/s3），最好采用），最好采用s =1英尺英尺/秒秒3(0.3m/s3)。德國規(guī)定德國規(guī)定s 0.5m/s3參照國外規(guī)定，建議高速路參照國外規(guī)定，建議高速路s 0.3m/s3,低速

39、路低速路s 0.5m/s3 2.超高漸變率適中超高漸變率適中在超高漸變的過程中，路面外側(cè)逐漸抬在超高漸變的過程中，路面外側(cè)逐漸抬高，在外側(cè)邊線上形成一個高，在外側(cè)邊線上形成一個“附加坡度附加坡度”，這個附加坡度稱為超高漸變率。，這個附加坡度稱為超高漸變率。當圓曲線段的超高值一定時，附加坡度的當圓曲線段的超高值一定時，附加坡度的大小就取決于大小就取決于LsLs的長度。的長度。附加坡度附加坡度p pB Bi/Lsi/Ls。當當LsLs過短，過短，p p太大，對行車和路容不利；太大，對行車和路容不利；LsLs過長，過長，p p太小，對排水不利。太小，對排水不利。p2 . 1(min)VLs設(shè)計速度設(shè)

40、計速度(km/h)1201008060403020緩和曲線最小緩和曲線最小長度長度(m)100857060403020 3.行駛時間不過短（滿足行駛時間不過短（滿足3s行程）行程）標準制定時，取上述三者計算的最小值，按標準制定時，取上述三者計算的最小值，按5或或10的倍數(shù)的倍數(shù)取整。取整。 城市道路緩和曲線最小長度城市道路緩和曲線最小長度 （二）緩和曲線參數(shù)（二）緩和曲線參數(shù)A值值o當R接近100m時，則AR；o當R100m時，則AR；o當100mR3000m，則AR/3（取R/3左右）；o當R3000m，則AR/3。（三）緩和曲線的省略（三）緩和曲線的省略也可以這樣理解，如果也可以這樣理解，

41、如果R很大，產(chǎn)生的內(nèi)移值很小，考慮行車道很大，產(chǎn)生的內(nèi)移值很小，考慮行車道有一定的富裕寬度，可以省略緩和曲線。有一定的富裕寬度，可以省略緩和曲線。RLs242 . 022 . 1VLsRV8 . 4)(22 . 12144. 0VR 將設(shè)計車速代入，可以求算出必須設(shè)緩和曲線的最大半徑。將設(shè)計車速代入，可以求算出必須設(shè)緩和曲線的最大半徑。長安大學公路學院第五節(jié)第五節(jié) 平面線形設(shè)計平面線形設(shè)計平面線形設(shè)計原則平面線形設(shè)計原則 1平曲線最小長度平曲線最小長度 2線形要素組合類型的定義、組合要求線形要素組合類型的定義、組合要求 3線形設(shè)計的重要性三要素設(shè)計只能保證汽車在單一只能保證汽車在單一要素上行駛

42、的安全，要素上行駛的安全，即使各要素設(shè)計滿足即使各要素設(shè)計滿足要求，也無法保證整要求，也無法保證整個線形的安全和通行個線形的安全和通行能力等能力等平面設(shè)計平面設(shè)計線形設(shè)計（組合線形設(shè)計（組合設(shè)計或要素之間設(shè)計或要素之間的連接設(shè)計）的連接設(shè)計）起到保證線形連續(xù)、起到保證線形連續(xù)、行駛安全、美觀、與行駛安全、美觀、與環(huán)境適應的重要作用環(huán)境適應的重要作用長安大學公路學院一、平面線形設(shè)計一般原則1.1.平面線形應與地形相適應，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。平面線形應與地形相適應，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。道路不是白紙上畫出來的！道路不是白紙上畫出來的！道路是在已有自然條件的基礎(chǔ)上建設(shè)的人工構(gòu)造物！道路是在已有自然條件的基

43、礎(chǔ)上建設(shè)的人工構(gòu)造物！ 掌握的原則：掌握的原則：宜直則直，宜曲則曲，不片面宜直則直，宜曲則曲，不片面“取直取直”，不刻意，不刻意“求曲求曲”。長安大學公路學院 在寬闊的平原微丘區(qū)，路線應直捷順暢。在寬闊的平原微丘區(qū)，路線應直捷順暢。 長安大學公路學院在起伏的山嶺和丘陵地區(qū)，線形以曲線為主。在起伏的山嶺和丘陵地區(qū)，線形以曲線為主。 長安大學公路學院在戈壁、草原、沼澤等開闊地區(qū)，以直線為主。在戈壁、草原、沼澤等開闊地區(qū)，以直線為主。 長安大學公路學院2.2. 平面線形應保持均衡、連貫平面線形應保持均衡、連貫設(shè)計的線形應保證車輛在其上能以均勻速度行駛，各要素應保設(shè)計的線形應保證車輛在其上能以均勻速度

44、行駛，各要素應保持連續(xù)、均衡，避免突變。持連續(xù)、均衡，避免突變。 不要在長直線盡頭設(shè)置小半徑曲線，不要從大半徑曲線直接連到小半徑不要在長直線盡頭設(shè)置小半徑曲線，不要從大半徑曲線直接連到小半徑曲線。特別是長下坡路段，更要避免這種情況曲線。特別是長下坡路段，更要避免這種情況原因：會造成線形劇變，易發(fā)生交通事故。原因：會造成線形劇變，易發(fā)生交通事故。事故形態(tài)：翻車、與對向車相撞或碰撞路側(cè)護欄。事故形態(tài)：翻車、與對向車相撞或碰撞路側(cè)護欄。白阿鐵路至阿爾山說明:1 處為增設(shè)避險車道處。 2 劃黃輔助線處為路面斷面線形改善段（即增設(shè)外超高） 3 處為增設(shè)警示標志牌處。 4 劃藍輔助線處為設(shè)路邊誘導標志處。

45、內(nèi)蒙古S203線段線路圖v某省公路線形實例由于線形設(shè)計不當引起的安全問題長安大學公路學院不可避免設(shè)置小半徑曲線時，在直線與小半徑曲線間，要設(shè)置過渡性曲線（適當半徑不可避免設(shè)置小半徑曲線時，在直線與小半徑曲線間，要設(shè)置過渡性曲線（適當半徑的曲線）的曲線）長安大學公路學院高低標準之間要有過渡高低標準之間要有過渡u 同一等級道路上大、小指標間的均衡過渡同一等級道路上大、小指標間的均衡過渡l 長直線與小半徑曲線之間。長直線與小半徑曲線之間。l 相鄰的大小半徑曲線之間。相鄰的大小半徑曲線之間。u同一條道路上采用不同設(shè)計速度設(shè)計的路段之間的過渡。同一條道路上采用不同設(shè)計速度設(shè)計的路段之間的過渡。 設(shè)計速度

46、差不大于設(shè)計速度差不大于20km/h， 在標準變更的相互銜接處前、后一定長度在標準變更的相互銜接處前、后一定長度范圍內(nèi)主要技術(shù)指標應逐漸過渡，避免產(chǎn)生突變，設(shè)計速度高的一端范圍內(nèi)主要技術(shù)指標應逐漸過渡，避免產(chǎn)生突變，設(shè)計速度高的一端應采用較低的平、縱技術(shù)指標，反之則應采用較高的平、縱技術(shù)指標，應采用較低的平、縱技術(shù)指標，反之則應采用較高的平、縱技術(shù)指標，以使平、縱線形技術(shù)指標較為均衡。以使平、縱線形技術(shù)指標較為均衡。 3、線形設(shè)計應考慮與構(gòu)造物和附屬設(shè)施的關(guān)、線形設(shè)計應考慮與構(gòu)造物和附屬設(shè)施的關(guān)系系 路側(cè)無斜坡、行道樹時，駕駛員容易對曲率判斷錯誤，路側(cè)無斜坡、行道樹時，駕駛員容易對曲率判斷錯誤

47、，很難沿著線形行車，造成交通事故，如高填方路很難沿著線形行車，造成交通事故，如高填方路 段。段。 事故形態(tài)：翻車事故形態(tài)：翻車 處理方法：高填方路段不得已插入曲線時，要設(shè)置大處理方法：高填方路段不得已插入曲線時，要設(shè)置大半徑曲線，并設(shè)置護欄、照明等設(shè)施誘導駕駛員視線，半徑曲線，并設(shè)置護欄、照明等設(shè)施誘導駕駛員視線，或采取植樹措施誘導視線?；虿扇≈矘浯胧┱T導視線。4、必須注意曲線間的相互組合、必須注意曲線間的相互組合設(shè)置復曲線時，應注意設(shè)置復曲線時，應注意小半徑曲線盡量避免用于復曲線小半徑曲線盡量避免用于復曲線不得已時，不得已時，R180km/h),或或R12.0R2(V80km/h)否則影響線

48、形連貫和安全否則影響線形連貫和安全反向曲線間的距離應有足夠的設(shè)超高的長度反向曲線間的距離應有足夠的設(shè)超高的長度v曲線組合不當引起的事故5、必須注意與縱斷面線形的組合、必須注意與縱斷面線形的組合長安大學公路學院 3. 3.回頭曲線的設(shè)置?；仡^曲線的設(shè)置。 回頭曲線是在山區(qū)越嶺線的特別困難地段，以延長展線方回頭曲線是在山區(qū)越嶺線的特別困難地段，以延長展線方式克服高差而采用的一種特殊曲線類型。式克服高差而采用的一種特殊曲線類型。 回頭曲線一般是由一個主曲線、回頭曲線一般是由一個主曲線、兩個輔助曲線和主、輔曲線所夾兩個輔助曲線和主、輔曲線所夾的直線段組合而成的復雜曲線。的直線段組合而成的復雜曲線。長安

49、大學公路學院 4.4.平曲線應有足夠的長度平曲線應有足夠的長度 平曲線的最小長度平曲線的最小長度 平曲線一般由前后緩和曲線和中間圓曲線共三段曲線組成，平曲線一般由前后緩和曲線和中間圓曲線共三段曲線組成，每段曲線至少需要每段曲線至少需要3s的時間。的時間。 基本型曲線：基本型曲線：9s行程行程 凸型曲線：凸型曲線：6s的行程的行程 平曲線最小長度不得小于下表規(guī)定。平曲線最小長度不得小于下表規(guī)定。設(shè)計速度(km/h)1201008060403020一般值（m）600500400300200150100最小值（m）200170140100705040長安大學公路學院 小偏角的平曲線長度：小偏角的平曲

50、線長度： 小偏角曲線的問題：設(shè)置了較大的半徑也容易把曲線長看成小偏角曲線的問題：設(shè)置了較大的半徑也容易把曲線長看成比實際的要短，造成急轉(zhuǎn)彎的錯覺。比實際的要短，造成急轉(zhuǎn)彎的錯覺。 長安大學公路學院小偏角曲線要求的平曲線長度小偏角曲線要求的平曲線長度 7屬于小偏角彎道屬于小偏角彎道 。為保證小偏角曲線有足夠的長度，。為保證小偏角曲線有足夠的長度，采用采用 7的曲線外矢距的曲線外矢距E與與=7時曲線的時曲線的E相等時的曲線長相等時的曲線長為最小平曲線長。為最小平曲線長。設(shè)計速度設(shè)計速度(km/h)1201008060403020平曲線最小長平曲線最小長度度(m)1400/ 1200/ 1000/

51、700/ 500/ 350/ 250/ 表中的為公路轉(zhuǎn)角值（度），當表中的為公路轉(zhuǎn)角值（度），當2 2時，按時，按=2=2計。計。長安大學公路學院二、平面線形要素的組合類型 1.1.基本形基本形 （1）定義：當按直線）定義：當按直線回旋線（回旋線（A1）圓曲線圓曲線回旋線回旋線（ A2 ）直線的順序組合而成線形。直線的順序組合而成線形。 當當A1=A2時，叫對稱基本型；當時，叫對稱基本型；當A1A2時，叫非對稱基本時，叫非對稱基本型，型， A1 : A2應不大于應不大于2.0。 長安大學公路學院二、平面線形要素的組合類型 （2）組合要求）組合要求 基本形設(shè)計時，為使線形協(xié)調(diào)，基本形設(shè)計時，為使

52、線形協(xié)調(diào)，A值的選擇最好使回旋線、值的選擇最好使回旋線、圓曲線、回旋線的長度以大致接近為宜（但在許多情況下是無圓曲線、回旋線的長度以大致接近為宜（但在許多情況下是無法做到的）。法做到的）。長安大學公路學院二、平面線形要素的組合類型 2.S 2.S形形 （1）S形定義：形定義： 兩個反向圓曲線用兩段反向回旋線連接的組合形式。兩個反向圓曲線用兩段反向回旋線連接的組合形式。 二、平面線形要素的組合類型 （2）組合要求）組合要求 S S形相鄰兩個回旋線參數(shù)形相鄰兩個回旋線參數(shù)A1A1與與A2A2宜相等。達不到時，宜相等。達不到時，A1A1與與A2A2之比應小之比應小于于2.02.0，有條件時以小于，有條件時以小于1.51.5為宜。當為宜。當A2A2 200200時，時， A1A1與與A2A2之比應小于之比應小于1.51.5。 S S型的兩個反向回旋線以徑相連接為宜。當受地形或其它條件限制而不型的兩個反向回旋線以徑相連接為宜。當受地形或其它條件限制而不得不插入短直線或兩圓曲線的回旋線相互重合時，其短直線的長度應符合下得不插入短直線或兩圓曲線的回旋線相