道路平面设计-

第2章道路平面设计本章主要内容２.１概述２.１.１基本概念２.１.２汽车行驶轨迹特征２.１.３路线平面的基本线性２.１.４平面线形设计的基本要求２.１.５平面线形设计的一般原则２.２道路平面线形设计２.２.１直线设计２.２.２圆曲线设计２.２.３缓和曲线设计２.３道路行车视距２.３.１定义２.３.２分类２.３.３停车视距的确定２.４道路线形设计成果2.1概述1、基本概念路线－－道路的中线路线平面－－路线在水平面上的投影道路纵断面－－沿中线竖直剖切再形展开道路横断面－－中线上任意一点的法向切面2.1概述2、汽车行驶轨迹特征（1）轨迹线是连续的，即在任何一点上不出现错头、折点或间断；（2）轨迹线的曲率是连续的，即轨迹上任何一点不出现两个曲率值；（3）轨迹线的曲率对里程或时间的变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率值。2.1概述3、路线平面的基本线形－－“三要素”(1)曲率为零（曲率半径为无穷大）的线形：直线(2)曲率为常数（曲率半径为常数）的线形：圆曲线(3)曲率为变数（曲率半径为变数）的线形：缓和曲线2.1概述3、路线平面的基本线形2.1概述2.1概述2.1概述4.平面线形设计的基本要求（1）应根据公路等级及其使用任务和功能，合理利用地形，正确使用标准，确保线形的均衡。（2）路线设计中对公路的平、纵、横3方面应综合设计。（3）路线设计应保持线形的连续性。（4）线形设计应与当地的环境和景观相协调。（5）路线设计应避免穿过地质不良地区。（6）干线公路应避免穿过城镇，应遵循便民而不扰民的原则。（7）应贯彻保护耕地、节约用地的原则，少拆房屋，保护环境。2.1概述5、平面线形设计的一般原则（1）应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。（2）行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足，（3）保持平面线形指标的均衡、连续，高、低标准之间要有过渡。（4）应避免连续急弯的线形。（5）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，且平曲线应有足够的长度。2.2道路平面线形设计1.直线设计直线的特点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。2.2道路平面线形设计1.直线设计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。一.直线设计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行车。一般应小于３％。（2）长直线与大半径凹竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和和改善。（3）道路两侧过于空旷时，宜采取植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。一.直线设计最长直线限制1.《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。2.德国规定直线的最大长度（以米计）为20V（计算行车速度，km/h）（适于高速公路V≥100km/h）。3.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。4.合理利用地形和避免采用长直线。一、直线设计最短直线限制同向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以km／h计）的6倍为宜（6V）一、直线设计最短直线限制反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以km／h计）的2倍为宜（2V）二、圆曲线设计二、圆曲线设计1．圆曲线的特点①测试简单；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路面宽度；⑤圆曲线半径较小时，视距条件差。二、圆曲线设计《公路路线设计规范》中规定：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。二、圆曲线设计2.概念－－超高为了平衡汽车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。i--超高横坡度二、圆曲线设计2.概念－－超高各级公路圆曲线部分最大超高值不仅要照顾快车的行驶，也要考虑慢车的安全二、圆曲线设计L2TJ1)2αR(secERα180πL2αRtgTT为切线长(m)，L为曲线长(m)，E为外距(m)，J为校正数或超距(m)，为转角(0)3.圆曲线的设计二、圆曲线设计3.圆曲线的设计根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径：)(1272iVR式中：V——计算行车速度，（km/h）；μ——横向力系数；i——超高横坡度；3.圆曲线的设计横向力系数μ讨论①汽车行驶稳定性：μ＝０.１５～０.１６：干燥与潮湿的路面均可以交到的速度行驶；μ＝０.７：路面结冰也能安全行驶。②行旅舒适性：当μ＜0.10时，不感到有曲线存在，很平稳；当μ=0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳；当μ=0.20时，已感到有曲线存在，稍感不稳定；当μ=0.35时，感到有曲线存在，不稳定；当μ≥0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感③运营经济性：μ≤０.１０～０.１５：轮胎磨耗及燃料消耗增加较小④增加驾驶操纵的困难μ的舒适界限，由0.11到0.16随行车速度而变化，通常高速路取较低值，低速路取较高值。二、圆曲线设计4.概念－－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。二、圆曲线设计4.概念－－各级公路圆曲线的最小半径：圆曲线最小半径二、圆曲线设计设计速度（km/h)1201008060403020横向力系数0.100.120.130.150.150.160.17超高值（％）8888888公路圆曲线极限最小半径的横向力系数及超高值公路一般最小半径μ和i取值设计速度(km/h)120100806050403020μ0.050.050.060.060.060.060.060.05i0.060.060.070.080.070.070.060.06二、圆曲线设计5.最小半径指标的应用（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。二、圆曲线设计6.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。《规范》规定圆曲线的最大半在不宜超过10000m。二、圆曲线设计7.平曲线长度设计速度（km/h)1201008060403020平曲线最小长度(m)一般值600500400300200150100最小值200170140100705040公路平曲线最小长度设计速度（km/h)1201008060403020平曲线长度（m)1400/△1200/△1000/△700/△500/△350/△280/△公路转角等于或小于7°时的平曲线长度注：表中△为路线转角（°），当△＜2°时，按△=2°计算二、圆曲线设计8、圆曲线设计要点（1）圆曲线的运用◇设置圆曲线时，应与地形相适应，以采用超高为2%～4%的圆曲线半径为宜。◇条件受限制时，可采用大于或接近于圆曲线最小半径的“一般值”；地形条件特殊困难而不得已时，方可采用圆曲线最小半径的“极限值”。◇设置圆曲线时，应同相衔接路段的平、纵线性要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线性，并避免小半径圆曲线与陡坡相重合的线性。二、圆曲线设计8、圆曲线设计要点（2）要点及注意问题①在适应地形的情况下宜选用较大的圆曲线半径②平曲线半径的确定要点：◇一般情况下宜采用极限最小半径的4～8倍为宜。◇地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径。◇地形条件特别困难而不得已时，方可采用极限最小半径。◇应同前后线性要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线性。◇应同纵面线性相配合，应避免小半径曲线与陡坡相重叠。三、缓和曲线设计指设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同圆曲线之间的曲率连续变化的曲线。缓和曲线三、缓和曲线设计1、缓和曲线的作用（1）曲率连续变化，便于车辆遵循（2）离心力逐渐变化，旅客感觉舒适（3）超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳（4）与圆曲线配合得当，增加线形美观三、缓和曲线设计三、缓和曲线设计2.缓和曲线的线形特征我国《标准》规定缓和曲线采用－回旋线回旋线起点切线o2Alr式中：r—回旋线上某点的曲率半径l—回旋线上某点到起点的曲线长A—回旋线参数三、缓和曲线设计2.缓和曲线的线形特征由于rl乘积的单位是长度的二次方（m2），为使量纲一致，故令式中的C＝A2。A表征回旋线曲率变化的缓急程度，A值愈大，回旋线的弯曲程度愈缓。这种性质和圆曲线类似，圆曲线半径愈大，圆弧弯曲度愈平缓，整个圆也就变得愈大。所以，在回旋线中，A值与圆曲线中的半径具有相同的作用和意义。2Alr三、缓和曲线设计2.缓和曲线的线形特征在回旋线的任意点上，r是随l的变化而变化的，但任意点处的r、l乘积始终为常数。在缓和曲线的终点处，l＝LS，r＝R，则上式变为：式中：R―――回旋线所连接的圆曲线半径；LS―――回旋线型的缓和曲线长度；A―――回旋线参数。2ARLS三、缓和曲线设计2.缓和曲线的线形特征2ARLS利用上式可以解决两个问题：1）已知圆曲线半径R和缓和曲线长度LS，从而确定回旋线参数A，则回旋线的形态便基本确定；2）先按各种条件选择圆曲线半径R和回旋线参数A，从而确定所需的缓曲线长度LS。三、缓和曲线设计3.缓和曲线最小长度的确定原则①控制离心加速度增长率，满足旅客舒适要求②根据驾驶员操作方向盘所需的时间确定最小长度③保证超高渐变率适中④视觉上应有平顺感三、缓和曲线设计4.缓和曲线的省略当圆曲线半径非常大时，其曲度很小，不设缓和曲线而直接把直线与圆曲线相接也不会产生明显的转折；另外，离心力的突变感觉也不很大，（半径很大，离心力很小）。在这种情况下，为了测设方便，可不设缓和曲线。两个半径不同的圆曲线之间，在满足一定条件的情况下也可以不设缓和曲线。三、缓和曲线设计4.缓和曲线的省略设计速度（km/h)10080605040不设缓和曲线的最小圆曲线半径(m)300020001000700500不设缓和曲线的最小圆曲线半径三、缓和曲线设计5.缓和曲线的运用及设计要点（1）设计速度≥60km/h时，缓和曲线应作为线性要素之一加以运用。（2）缓和曲线参数（A）应依据地形条件及线性要求确定，并与圆曲线半径（R）相协调。◆当R小于100m时，A宜大于或等于R；◆当R接近于100m时，A宜等于R；◆当R较大或接近于3000m时，A宜等于R/3；◆当R大于3000m时，A宜小于R/3；2.3、道路行车视距1.定义为了行车安全，驾驶人员应能看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必需的最短距离称为行车视距。行车视距能否得到保证，直接关系到行车的安全，它是道路