公路路线设计

第二章路线设计第一节平面设计第二节横断面设计第三节纵断面设计第四节选线、定线第五节线形设计第六节平面交叉设计第七节立体交叉设计汽车的行驶特性汽车行驶性能的内容与要求汽车行驶轨迹汽车行驶横向稳定汽车行驶动力性能汽车制动性能一汽车的行驶性能的内容与要求汽车行驶性能的主要内容汽车行驶对路线的要求汽车行驶总的要求是：快速、舒适、经济和安全汽车行驶性能的主要内容①动力性能：指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向力决定，所能达到的平均行驶速度，即指决定汽车加速、爬坡和获得最大速度的性能。动力性能决定着道路的最大纵坡、坡长限制及陡坡与缓坡的组合。②制动性：指汽车行驶中能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。制动性能与道路的行车视距有关。③行驶稳定性：指汽车在行驶过程中，受到外部因素的作用，保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。汽车行驶稳定性决定着道路圆曲线极限最小半径和纵、横向组合最大坡度的取值，也影响着道路纵坡度的设置。④操纵稳定性：指汽车是否按照驾驶员的意图控制汽车的性能。包括：汽车的转向特性、高速稳定性和操纵轻便性。⑤燃油经济性⑥行驶平顺性：汽车在行驶中对路面不平的降震程度。⑦通过性：指汽车能以较高的平均技术速度通过各种道路和障碍物的能力。燃油经济性燃油经济性是汽车在保证动力性的基础上，以尽可能少的燃油消耗行驶的能力。燃油经济性通常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量使汽车行驶的里程来衡量。燃油消耗虽然同汽车发动机的效率密切相关，但很大程度上也受到道路和交通状况的影响。燃油消耗随行驶速度变化而变化，呈两端高中间低的规律，即低速和高速行驶时油耗大，中速行驶时油耗相对较低。随着路段纵坡的增大，由于需消耗部分功率以克服坡度阻力，燃油消耗迅速增加。而在弯道上行驶时，由于需克服弯道阻力，燃油消耗相应增大，转弯角度越大，油耗增加得越多，并且，行驶速度越高，油耗的增长率越大。此外，随着路面不平整程度的增加，由于滚动阻力的增加，燃油消耗增大。汽车行驶对路线的要求1.保证汽车在道路上行驶的稳定性；2.尽可能地提高车速；3.保证道路上的行车连续性；4.尽量满足行车舒适二汽车行驶轨迹汽车行驶的中心轨迹汽车轨迹特征、汽车转弯行驶时基本假定和结论汽车行驶两侧轨迹加宽（普通汽车加宽、半挂车加宽及考虑车速的加宽）加宽定义：汽车在曲线路段上行驶时，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大。为适应汽车在平曲线上行驶时后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽度称为曲线加宽(又称弯道加宽)。加宽目的：避免汽车在弯道上行使时不侵占相邻车道。加宽条件：R≤250m曲线路段。加宽位置：通常在弯道内侧。每条车道加宽值的计算公式：b单=A2/2RA——汽车后轴至前保险杠的距离（m）R——圆曲线半径（m）单车道加宽示意图城市道路圆曲线每条车道的加宽值圆曲线半径（m）车型200R≤250150R≤200100R≤15060R≤10050R≤6040R≤5030R≤4020R≤3015R≤20小型汽车0.280.300.320.350.390.400.450.600.70普通汽车0.400.450.600.700.901.001.301.802.40半挂车0.450.550.750.951.251.501.902.803.50加宽示意图三汽车行驶横向稳定离心力计算公式：F=Gv2/gR其中F——离心力（N）R——平曲线半径（m）v——汽车行驶速度（m/s）G——汽车重力（N）g——重力加速度（m/s2）超高设置和超高值概念：为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡，称之为超高。超高示意图设置目的：是为了克服离心力，保证行车安全，在曲线段将双面坡做成单面坡。超高横坡度计算公式：i超=V2/127R-μ为保证安全，各等级道路设计超高时应满足最大超高横坡度的要求。为保证安全，各等级道路设计超高时应满足最大超高横坡度的要求。城市道路最大超高坡度计算行车速度（km∕h）8060，5040，30，20最大超高值横坡度（%）642四汽车行驶动力性能汽车的行驶阻力（三种）汽车行驶驱动力汽车运动方程汽车行驶条件汽车动力特性五汽车制动性能评价汽车制动性能主要指标：制动效能、制动效能的恒定性及制动时汽车的方向稳定性三个方面。汽车制动力、动能及制动距离第一节平面设计一、平面（是指道路中心线在水平面上的投影）二、平面线形要素三、直线四．圆曲线五、缓和曲线六、平曲线测设七、平曲线视距的保证路线：是指道路中线的空间位置。路线平面图：道路中心线在水平面上的投影。路线横断面图：沿道路中心线任一点作法线剖面。路线纵断面图：沿道路中线竖直作剖面。二、平面线形要素及特点1、直线曲率为0的线形（或半径为无限大）2、圆曲线曲率为常数的线形。3、缓和曲线曲率为变数的线形。三、直线1、直线的特点①路线短捷，缩短里程，行车方向明显；②线形简单，易测设；③长直线、行车安全性差；④直线只能满足两个控制点的要求，难以与地形及周围环境协调。二、直线的运用宜采用直线线形的路段：（1）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地；（2）市、镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区；（3）长的桥梁、隧道等构造物路段；（4）路线交叉点及其前后；（5）双车道公路提供超车的路段。采用长直线应注意的问题（1）在直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡更易导致高速度。（2）长直线与大半径凹的曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和。（3）道路两侧过于空旷时，宜采取不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善单调的景观。（4）长直线或长下坡的尽头的平曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规定外，还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。最长直线限制《标准》规定：直线的最大与最小长度应有所限制。一条公路的直线与曲线的长度设计应合理。公路线形首先考虑的不是在平面线形上尽量多采用直线，或者是必须由连续的曲线所构成，而是必须采用与自然地形相协调的线形。合理利用地形和避免采用长直线。平面线形的组合与衔接直线与曲线的组合路线的行车平顺性要求直线与曲线彼此协调而有比例地交替，路线直曲的变化应缓和匀顺。平面曲线的半径、长度与相邻的直线长度应相适应。过长的直线段会使司机感到疲倦，同时也是肇事的原因之一，只有在道路所指方向地平线处有明显目标时才允许采用长直线段。直线与曲线组合得当，能提高线形的行驶质量。直线与曲线配合不好的线形应予避免。例如，长直线末端应避免小半径平曲线，同向曲线间的短直线可用大半径的曲线来代替。曲线与曲线的组合平面组合线形（略）平面线形由直线、圆曲线、缓和曲线三个几何要素组成，三个线形要素可以组合成不同的组合线形。1.简单型曲线：当一个弯道由直线与圆曲线组合时叫简单型曲线，即按直线－圆曲线－直线的顺序组合。2.基本型曲线：按直线－回旋线－圆曲线－回旋线－直线的顺序组合的曲线称为基本型。3.凸形曲线：两同向回旋曲线间不插入圆曲线而径相连接的组合形式称为凸形曲线。南京交通职业技术学院直线－圆－直线:不满足第二、三条性质，但满足第一条要求，满足了车辆的直行和转向要求，可作为低等级山区道路采用。南京交通职业技术学院直－缓－圆－缓－直:为满足第二条要求，在直线与圆曲线间引入了一条曲率逐渐变化的“缓和曲线”，使整条线形符合汽车行驶轨迹特性的第一条和二条，保持了线形的曲率连续。它不满足第三条要求，不是最理想的，但与汽车行驶轨迹接近，国内外普遍采用。南京交通职业技术学院纵坡太大南京交通职业技术学院纵坡太大南京交通职业技术学院同小半径凸型竖曲线结合4.S型曲线：两个反向圆曲线间用两个反向回旋线连接的组合形式，称为S型曲线。5.C型曲线：同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的形式称为C型曲线。6.复合型曲线：两个及两个以上的同向回旋曲线，在曲率相等处径相衔接的组合形式称为复合型曲线。7.复曲线：复曲线是指两个或两个以上半径不同，转向相同的圆曲线径相连接或插入缓和曲线的组合曲线，后者又叫卵形曲线。根据其是否插入缓和曲线可有几种形式。平面组合线形（略）简单型曲线基本型曲线凸型曲线S型曲线C型曲线复合型曲线圆曲线直线相连接的复曲线两端带缓和曲线的复曲线卵形曲线四．圆曲线1．圆曲线的特点①测设简单；②适应地形变化，适用范围广而灵活；③较大半径圆曲线线形美观、顺适、行车舒适；④汽车行驶在圆曲线上比在直线上多占用宽度；⑤圆曲线半径较小时，视距条件差。2．圆曲线的设计标准《公路路线设计规范》中规定：①各级公路不论转角大小均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应，并尽可能选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。②各级公路圆曲线的最小半径：a.极限最小半径是路线设计中的极限值，在特殊困难条件下不得以采用的，一般不轻易采用。b.一般最小半径是指能够满足旅客舒适感和工程量要求时所采取的半径。c.不设超高的最小半径是指即使在双向横坡的弯道上行驶也能安全、经济、舒适的通过时所采用的半径。圆曲线最小半径设计速度(km/h)1201008060403020一般值(m)10007004002001006530极限值(m)650400250125603015不设超高最小半径(m)路拱≤2.0%5500400025001500600350150路拱＞2.0%7500525033501900800450200（1）公路线形设计时应根据沿线地形等情况，尽量选用较大半径。在不得已情况下方可使用极限最小半径；（2）当地形条件许可时，应尽量采用大于一般最小半径的值；（3）有条件时，最好采用不设超高的最小半径。（4）选用曲线半径时，应注意前后线形的协调，不应突然采用小半径曲线；（5）长直线或线形较好路段，不能采用极限最小半径。（6）从地形条件好的区段进入地形条件较差区段时，线形技术指标应逐渐过渡，防止突变。最小半径指标的应用③圆曲线最大半径选用圆曲线半径时，在与地形等条件相适应的前提下应尽量采用大半径。但半径大到一定程度时，其几何性质和行车条件与直线无太大区别，容易给驾驶人员造成判断上的错误反而带来不良后果，同时也无谓增加计算和测量上的麻烦。《公路路线设计规范》规定：圆曲线的最大半径不宜超过10000m。3、圆曲线的设计各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。圆曲线具有易与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。4圆曲线几何要素的确定L2TJ(1)2αR(secERα180πL2αRtgT切曲差：外矢量）外距：曲线长：切线长：圆曲线上里程桩的测设在已知JD（转点）桩号以后，则：圆曲线起点桩号ZY桩号=JD桩号-T圆曲线终点桩号YZ桩号=ZY桩号+L圆曲线中点桩号QZ桩号=YZ桩号-L/2验算JD桩号=QZ桩号+(2T-L)/2计算题一：如果测得公路平曲线的转角α=32°，交点的里程JD=K5+200,拟定圆曲线半径R=600m，求圆曲线几何要素及主要点桩里程。解：1）计算圆曲线几何要素：m.0335.09-172.052L2TJ.)600(sec161)2αR(secE.Rα180πL.RtgT19182410933560032180051722326002切曲差：外距：曲线长：切线长：mmmtg2）计算主点桩里程：圆曲线起点桩号：ZY=JD-T=K5+200-172.05=K5+27.95圆曲线终点桩号：YZ=ZY+L=K5+27.95+335.09=K5+363.04圆曲线中点桩号