多元曲線在右轉(zhuǎn)車(chē)道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、    多元曲線在右轉(zhuǎn)車(chē)道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用    柳永華摘要：本文從分析交叉口右轉(zhuǎn)車(chē)行駛軌跡出發(fā)，采用一種適宜右轉(zhuǎn)車(chē)行駛的線型作為右轉(zhuǎn)車(chē)道線型，以此為依據(jù)探索出一種右轉(zhuǎn)車(chē)道幾何設(shè)計(jì)新的方法，文章還對(duì)線型幾何參數(shù)的選擇和計(jì)算進(jìn)行了研討，并提出了實(shí)施的方法和實(shí)例。關(guān)鍵詞：交叉口行駛軌跡回旋線一、提出問(wèn)題車(chē)輛在交叉口右轉(zhuǎn)時(shí)，從進(jìn)到出，其行駛速度一般不是一成不變的，而是一個(gè)“減速持速加速”的過(guò)程，其行駛軌跡不是圓曲線，更類(lèi)似于以回旋線、圓曲線與直線相結(jié)合的多元曲線。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)通常將道路側(cè)石線直接以圓曲線相連，忽視車(chē)輛行駛的真正情況，存在不合理性。如圖1所示，陰影部分

2、為行駛軌跡線與側(cè)石線距離變化區(qū)域，顯然在邊線中間段，影響較大。二、解決方案如果能夠依據(jù)車(chē)輛車(chē)速變化情況，求出右轉(zhuǎn)行駛軌跡線，再根據(jù)斷面分幅，就能得到更圖1人性化的車(chē)行道邊線、道路紅線。三、方案的理論探究1計(jì)算圖形的建立如圖2，設(shè)某兩條相交道路的設(shè)計(jì)車(chē)速分別為v(km/h)和v” (km/h)，汽車(chē)進(jìn)行右轉(zhuǎn)時(shí)，首先以速度v進(jìn)入交叉口，隨后開(kāi)始減速，經(jīng)過(guò)ls(m)長(zhǎng)的回旋線路程后，速度降為v(km/h)；繼而以速度v等速行駛 圖2了l(m)長(zhǎng)的圓曲線(半徑為r)，開(kāi)始準(zhǔn)備進(jìn)入另一個(gè)道路方向；出了圓曲線后，汽車(chē)開(kāi)始加速行駛，由v過(guò)渡到v”,行駛的回旋線長(zhǎng)度記為ls” (m)。2參數(shù)的取值設(shè)v為兩條相

3、交道路中較大的設(shè)計(jì)車(chē)速，右轉(zhuǎn)車(chē)速根據(jù)城市道路設(shè)計(jì)（周榮沾主編）的推薦值，采用路段車(chē)速的0.6倍，即v0.6 v?；匦€的最小長(zhǎng)度依據(jù)道路勘測(cè)設(shè)計(jì)（張雨化主編），以旅客感覺(jué)的舒適度作為回旋線曲率變化的主要影響因素，取ls0.0214 。該公式是在車(chē)輛等速行駛的情況下得出的，而本次考慮的情況是車(chē)輛在回旋線上變速行駛，因此，近似認(rèn)為v 0.8v。離心加速度 （m/s2）一般為0.6，直行道要小些，交叉口要大些，本次采用最大值。3.轉(zhuǎn)彎曲線長(zhǎng)度計(jì)算分析1)圓曲線半徑r,依據(jù)傳統(tǒng)計(jì)算公式r= = =0.0172v2。2)回旋線 ls(v- v)段，ls0.0214 0.0214 =0.0183 ，代入r

4、值后，得ls1.06v。3)同理計(jì)算回旋線 ls”(v- v”)段，ls”0.0214 0.0214 =0.0214 =0.0045 ,當(dāng)vv”時(shí)，ls”ls。 代入r值后，得ls”0.26 。依據(jù)上述計(jì)算公式，結(jié)合其它一些影響因素，推算得城市道路右轉(zhuǎn)彎曲線插入回旋線后的各參數(shù)取值?；匦€長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)彎口圓曲線半徑表3-1設(shè)計(jì)速度(km/h) 60 50 40 30 20圓曲線半徑r(m) 60 45 28 15 8回旋線長(zhǎng)度ls(m) 60 50 40 30 154.轉(zhuǎn)彎曲線切線長(zhǎng)度推導(dǎo)依賴目前一些先進(jìn)的軟件，有了上述各值，可以確定右轉(zhuǎn)車(chē)輛的行徑軌跡。若沒(méi)有該條件時(shí)，要定出線型，還得知道“回旋線

5、圓曲線回旋線”的切線長(zhǎng)度，分析如下（如圖3）：， ， ；， ， ；， ， 圖3； ， ；同理求得t2值， 。四、設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用如圖4，某中等城市兩條相交道路，設(shè)計(jì)車(chē)速道路1為30（km/h）、道路2為20 （km/h），相交角度為80°。1）依據(jù)前面3.3小節(jié)的論述，ls30m，ls”15m，r=15m（較大車(chē)速）。2）依次代入3.4小節(jié)各公式，推算 圖4得 57.3°， 28.6°， 14.1°， 27m， 9.29m， 14.63m， 2.46m， 11.04m， 1.86m， 4.94m， 21.04m， 12.4m， 33.44m， 27.8m。3）繪出右轉(zhuǎn)車(chē)輛行駛軌跡后，順次往外推出2m、4m，得到車(chē)行道邊線及道路紅線。結(jié)束語(yǔ)本理論側(cè)重服務(wù)于設(shè)計(jì)，未對(duì)后期施工做詳細(xì)論述，歡迎各有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家在后期施工方面可能遇到的問(wèn)題給予指導(dǎo)，并對(duì)本文給予批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)：1 張雨化，朱照宏.道路勘測(cè)設(shè)計(jì).人民交通出版社，