第二章道路平面設(shè)計(jì)

道路是一條三維空間的帶狀構(gòu)造物，幾何尺寸描述了道路的空間形態(tài)。平面：道路中線在水平面上的投影；縱斷面：沿中線豎直剖切再行展開的道路剖面；橫斷面：與中線垂直的道路法向切面是道路。路線幾何設(shè)計(jì)是指確定路線空間位置的工作，包括:路線平面設(shè)計(jì);縱斷面設(shè)計(jì);橫斷面設(shè)計(jì)。道路是一條三維空間的帶狀構(gòu)造物，幾何尺寸描述了道路的空間形態(tài)。平面：道路中線在水平面上的投影；縱斷面：沿中線豎直剖切再行展開的道路剖面；橫斷面：與中線垂直的道路法向切面是道路。路線幾何設(shè)計(jì)是指確定路線空間位置的工作，包括:路線平面設(shè)計(jì);縱斷面設(shè)計(jì);橫斷面設(shè)計(jì)。水平面路線設(shè)計(jì)路線橫斷面線形縱斷面線形平面線形直線曲線圓曲線回旋線直坡豎曲線地面線設(shè)計(jì)折線高速公路、一級公路、二級公路和三級公路平面線形要素有直線、圓曲線、緩和曲線三種。四級公路平面線形要素有直線、圓曲線兩種。平面線形必須與地形、地物、環(huán)境、景觀等相協(xié)調(diào)，同時(shí)應(yīng)注意線形的連續(xù)與均衡性，并同縱面線形相互配合。第一節(jié)道路平面線形概述路線----指道路中線的空間位置線形----道路中線水平面投影的幾何形狀與尺寸第二章平面設(shè)計(jì)

道路平面線形的主要組成要素：直線、圓曲線和回旋線。優(yōu)點(diǎn)：1.短捷、直達(dá)、有美感；2.汽車行駛受力簡單，方向明確，操作容易；3.易定線，方便測定方向和距離；

4.提供較好的超車條件。缺點(diǎn)：1.過長直線不靈活，難與地形環(huán)境相協(xié)調(diào)；2.直線長度運(yùn)用不當(dāng)，易破壞線形的連續(xù)性；3.過長直線易使人感到單調(diào)疲勞，難以目測車間距離。第二節(jié)直線一、直線路線的特點(diǎn)不受地形、地物限制的平坦地區(qū)、沙漠地區(qū)、山間開闊谷地；市鎮(zhèn)及其近郊或方正的耕作區(qū)等規(guī)劃以直線條為主體的地區(qū)；高路堤、長大橋梁、隧道等路段；路線交叉點(diǎn)及其前后、收費(fèi)站前后；雙車道公路提供超車的路段。二、直線路線的運(yùn)用在應(yīng)用直線尤其是長直線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）縱坡不應(yīng)過大，否則會(huì)造成上坡行車較難，下坡速度過快且極易失控而產(chǎn)生交通事故；（2）長直線最好與大半徑的凹形豎曲線組合，可緩和生硬呆板的直線；（3）直線路段兩側(cè)過于空曠、景觀單調(diào)或變化較少時(shí)，宜種植不同的樹種，或設(shè)置合理的建筑物、雕塑、廣告牌等，以改善單調(diào)景觀，保證行車安全、舒適；（4）長直線下坡盡頭的平曲線，必須采取設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能力等措施；（5）直線長度既不宜過長，也不宜過短，尤其是同方向曲線之間不得設(shè)置短的直線。

美國俄勒岡州典型沙漠公路香榭麗舍與凱旋門德國柏林最大直線長度：德國和日本規(guī)定20V(單位為米，V為計(jì)算行車速度，用公里/小時(shí)為單位)；美國為180s的行程；我國對于設(shè)計(jì)速度大于或等于60km/h的公路最大直線長度為以汽車按設(shè)計(jì)速度行駛70s左右的距離控制，一般直線路段的最大長度(以m計(jì))應(yīng)控制在設(shè)計(jì)速度(以km/h計(jì))的20倍為宜；最大直線長度的量化是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的課題。

三、直線路線的指標(biāo)同向曲線間最小直線長度：當(dāng)車速V大于等于60km/h時(shí)，同向曲線間的最短直線長度不小于6V；當(dāng)車速V小于等于40km/h時(shí)，同向曲線間的最短直線長度限制可以放寬。

反向曲線間最小直線長度：反向曲線間的最小直線長度以不小于計(jì)算行車速度V的2倍為宜，否則若兩反向曲線已設(shè)緩和曲線，就將兩緩和曲線的首尾相接。

一、圓曲線特征

第三節(jié)圓曲線曲線上任意一點(diǎn)的曲率半徑R=常數(shù)，測設(shè)比回旋線簡便；汽車在圓曲線上的行駛要受到離心力；在平曲線上行駛時(shí)要多占路面寬。視距條件差，容易發(fā)生交通事故。較大半徑的長緩圓曲線具有線形美觀、順適、行車舒適等特點(diǎn)，使用十分普遍。優(yōu)點(diǎn)符合地形、布線靈活線形優(yōu)美缺點(diǎn)路線較直線長行車受力復(fù)雜視距受阻駕駛勞動(dòng)強(qiáng)度大測設(shè)、施工等工作量大、計(jì)算復(fù)雜二、圓曲線的幾何元素

T——切線長(m)；L——曲線長(m)；E——外距(m)；J——超距(m)；R——圓曲線半徑(m)；α——轉(zhuǎn)角(o)。

曲線要素計(jì)算及主點(diǎn)樁號計(jì)算：JD-）T

ZY+）L

YZ-）L/2

QZ+）J/2

JD（校核）【算例】某四級公路在交點(diǎn)K10+264.55處右轉(zhuǎn)64.78o，試進(jìn)行該交點(diǎn)的平曲線設(shè)計(jì)。根據(jù)地形、地物資料，擬選曲線半徑R為250m。計(jì)算：曲線要素；主點(diǎn)樁號。算例：某四級公路在交點(diǎn)K10+264.55處右轉(zhuǎn)64.78o，試進(jìn)行該交點(diǎn)的平曲線設(shè)計(jì)。根據(jù)地形、地物資料，擬選曲線半徑R為250m。計(jì)算：曲線要素；主點(diǎn)樁號。計(jì)算曲線要素：主點(diǎn)樁號計(jì)算：JDK10+264.55-）T158.594

ZYK10+105.956+）L282.656

YZK10+388.612-）L/2141.328

QZK10+247.284+）J/217.266

JD（校核）K10+264.55（校核無誤）三、圓曲線半徑

橫向力系數(shù)μ：是橫向力與豎向力的比值，用以準(zhǔn)確地衡量汽車在圓曲線上行駛時(shí)的穩(wěn)定、安全和舒適程度，近似為單位車重上受到的橫向力。橫向力是不穩(wěn)定因素，豎向力是穩(wěn)定因素。μ的舒適界限，由0.11-0.16隨行車速度而變化。

超高指曲線段的外側(cè)橫坡是與與內(nèi)側(cè)橫坡同方向的單向橫坡。

計(jì)算最小半徑

超高值變化范圍在10%-6%之間，計(jì)算圓曲線最小半徑時(shí)分別用6%8%、和10%的超高值代入計(jì)算，橫向力系數(shù)0.10-0.17。2.一般最小半徑：按計(jì)算行車速度行駛的車輛能保證其安全性和舒適性的半徑。通常按i=6%～8%，μ=0.05～0.06計(jì)算。

圓曲線最大半徑最大半徑不宜超過10000m。

圓曲線半徑選擇遵循原則：盡量選用較大的曲線半徑；技術(shù)合理，經(jīng)濟(jì)適用，不違背標(biāo)準(zhǔn)在地形條件允許可時(shí)，應(yīng)力求使半徑大于不設(shè)超高最小半徑，一般情況下或地形有所限制時(shí)，應(yīng)盡量大于一般最小半徑，只有條件特殊困難，方可采用極限半徑；注意前后線形協(xié)調(diào)和均衡，在下坡和長直線盡頭不宜采用小半徑曲線；滿足視覺舒適的最小半徑。

第四節(jié)回旋線它的主要特征是曲率K均勻變化，曲率半徑R=變數(shù)。一、回旋線的作用曲率連續(xù)變化，便于車輛行駛；離心加速度逐漸變化，乘客感覺舒適；超高橫坡度逐漸變化，行車更加平穩(wěn)；與圓曲線配合得當(dāng)，增加線形美觀。三、回旋線的幾何要素各要素計(jì)算公式：極坐標(biāo)方程r——回旋線上某點(diǎn)的曲率半徑（m）；l——回旋線上某點(diǎn)到原點(diǎn)的曲線長（m）；A——回旋線參數(shù)，表征回旋線曲率變化的緩急程度。直線直線圓曲線回旋線回旋線回旋線的參數(shù)值A(chǔ)的確定回旋線的起點(diǎn)，l=0，r=∞；回旋線某一點(diǎn)，l＝Ls，r＝R。則RLs=A2，即回旋線的參數(shù)值為：緩和曲線的曲率變化：基本公式：r·l=A2，

任意點(diǎn)P處的曲率半徑：

P點(diǎn)的回旋線長度：P點(diǎn)的半徑方向與Y軸的夾角：

——回旋線上任一點(diǎn)的半徑方向與Y軸的夾角pr(1-cosβ)

p=y+rcosβ-rP點(diǎn)曲率圓圓心M點(diǎn)坐標(biāo)：xm=x–rsinβym=r+pP點(diǎn)的弦長：

P點(diǎn)曲率圓的內(nèi)移值：

P點(diǎn)弦偏角：

（弧度角）

有回旋線的道路平曲線幾何元素：直線-回旋線-圓曲線-回旋線-直線回旋線終點(diǎn)處內(nèi)移值：回旋線終點(diǎn)處曲率圓圓心x坐標(biāo)：回旋線終點(diǎn)處半徑方向與Y軸的夾角：切線長：曲線長：外距：校正值：J=2T-L直線-回旋線-圓曲線-回旋線-直線以交點(diǎn)里程樁號為起算點(diǎn)：ZH=JD–THY=ZH+LsQZ=ZH+L/2YH=HZ–LsHZ=ZH+L回旋線的相似性：

【例題】已知平原區(qū)某二級公路有一彎道，偏角α右=15°28′30″，半徑R=600m，緩和曲線長度Ls=70m，JD=K2+536.48。要求：計(jì)算曲線主點(diǎn)里程樁號；

解：（1）曲線要素計(jì)算：J=2T-L=2×116.565-232.054=1.077（1）曲線要素計(jì)算：（2）主點(diǎn)里程樁號計(jì)算：以交點(diǎn)里程樁號為起算點(diǎn)：JD=K2+536.48ZH=JD–T=K2+536.48-116.565=K2+419.915HY=ZH+Ls=K2+419.915+70=K2+489.915QZ=ZH+L/2=K2+419.915+232.054/2=K2+535.942HZ=ZH+L=K2+419.915+232.054=K2+651.969YH=HZ–Ls=K2+651.97–70=K2+581.969四、回旋線的最小長度旅客感覺舒適：離心加速度變化率限制在一定的范圍內(nèi)。離心加速度的變化率:在等速行駛的情況下：超高漸變率：回旋線上設(shè)置有超高緩和段，如果緩和段太短則會(huì)因路面急劇地由雙坡變?yōu)閱纹露纬梢环N扭曲的面，對行車和路容均不利。按行駛時(shí)間：應(yīng)保證駕駛員在回旋線上操作有一定的行程時(shí)間，一般認(rèn)為汽車在回旋線上的行駛時(shí)間不少于3s。五、回旋線參數(shù)確定

按視覺要求當(dāng)回旋線切線角在30左右時(shí)，曲線在視覺上容易被忽略。但回旋線過長多大于290時(shí)，圓曲線與回旋線不能很好協(xié)調(diào)。因此，30-290這一區(qū)間可以推導(dǎo)出合適的A值。六、回旋線的省略不設(shè)超高的最小半徑作為設(shè)置回旋線的臨界半徑。（1）直線和圓曲線間，圓曲線半徑大于等于《規(guī)范》規(guī)定的“最小半徑”；（2）小圓半徑大于等于“不設(shè)超高的最小半徑”；（3）小圓半徑滿足條件。第五節(jié)平面線形設(shè)計(jì)一、一般規(guī)定直捷、連續(xù)、均衡，與地形適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。轉(zhuǎn)角敷設(shè)曲線，宜選用較大的圓曲線半徑。同向曲線間應(yīng)設(shè)置足夠長度的直線，一般不小于6V為宜,否則應(yīng)調(diào)整線形使之成為一個(gè)單曲線或復(fù)曲線，或運(yùn)用回旋線組合成卵型、復(fù)合型及凸型等曲線，改善線形質(zhì)量。反向曲線間應(yīng)設(shè)置足夠長的直線，一般不小于2V為宜，否則應(yīng)調(diào)整線形，或運(yùn)用回旋線將其組合成S型曲線，改善線形質(zhì)量。六車道及其以上的高速路，同向或反向圓曲線間插入的直線長度，應(yīng)符合路基外側(cè)邊緣超高過渡漸變率的要求。連續(xù)急彎的線形，可在曲線間插入足夠長的直線或回旋線，以保證線形的光滑、連續(xù)、平順。組合復(fù)雜的線形，應(yīng)特別注意整條路線技術(shù)指標(biāo)的均衡性與連續(xù)性，以獲得良好舒適的行車條件。選用以下幾種常用組合形式：基本型S型卵型凸型復(fù)合型C型二、平面線形要素的組合類型1.基本型：直—回—圓—回—直從線形協(xié)調(diào)性來看，回：圓：回=1：1：12.S型組合:圓曲—回旋-回旋—反向圓曲

3.卵形組合:圓曲—回旋—同向圓曲4.凸形組合:回旋—圓曲-回旋

凸形的回旋線的參數(shù)及其連接點(diǎn)的曲率半徑，應(yīng)分別符合容許最小回旋線參數(shù)和圓曲線最小半徑的規(guī)定。連接點(diǎn)附近最小0.3V的長度范圍內(nèi)，應(yīng)保持以連接點(diǎn)的曲率半徑確定的橫坡度。5.復(fù)合形組合:兩個(gè)或以上的同向回旋

6.C形組合:圓曲—回旋-回旋—同向圓曲兩回旋線在曲率為零處銜接；用于特殊困難地形條件下。兩個(gè)回旋線參數(shù)可相等，也可不相等。曲率為0處銜接三平面線形設(shè)計(jì)一般原則平面線形連續(xù)、順適，并與地形、地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)；滿足行駛力學(xué)上的基本要求和視覺、心理上的要求；保證平面線形的均衡和連貫；避免連續(xù)急彎的線形；平面線應(yīng)有足夠的長度。

第六節(jié)行車視距定義：為了行車安全，駕駛?cè)藛T應(yīng)能隨時(shí)看到汽車前面相當(dāng)遠(yuǎn)的一段路程，一旦發(fā)現(xiàn)前方路面上有障礙物或迎面來車，能及時(shí)采取措施，避免相撞，這一必要的最短安全距離稱為行車視距。行車視距是否充分，直接關(guān)系到行車的安全與迅速，它是道路使用質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。可能存在視距不足的路段：在道路平面上的暗彎（處于挖方路段的彎道和內(nèi)側(cè)有障礙物的彎道）；縱斷面上的凸形豎曲線；下穿式立體交叉的凹形豎曲線上。一、停車視距汽車行駛時(shí)，自駕駛?cè)藛T看到前方障礙物時(shí)起，至到達(dá)障礙物前安全停止，所需的最短距離。停車視距由反應(yīng)距離，制動(dòng)距離，安全距離構(gòu)成。S?！＼囈暰啵╩）；v—行駛速度（km/h）；t—反應(yīng)時(shí)間（s）；f1—縱向摩阻系數(shù)。公路等級高速公路一二三四設(shè)計(jì)速度120100806010060804060304020停車視距21016011075160751104075304020二、會(huì)車視距

兩輛對向行駛的汽車在同一車道上相遇，從相互發(fā)現(xiàn)時(shí)起至同時(shí)制動(dòng)并停車所需的最短安全視距。通常是停車視距的2倍。由三部分組成：反應(yīng)時(shí)間所行駛的