第二章 道路平面线形设计.ppt

第二章道路线形设计 主要内容 第一节道路平面线形一 圆曲线二 缓和曲线三 曲线上的超高与加宽第二节行车视距第三节平面设计成果 第二章道路线形设计 第一节道路平面线形道路线形指道路路幅中心线 又称中线 的立体形状 道路中线在水平面上的投影形状称为平面线形 平面线形由直线 曲线组合而成 曲线又可分曲率半径为常数的圆曲线和曲率半径为变数的缓和曲线两种 通常直线与圆曲线直接衔接 相切 当车速较高 圆曲线半径较小时 直线与圆曲线之间以及圆曲线之间要插设回旋型的缓和曲线 曲线的曲率就是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率 通过微分来定义 表明曲线偏离直线的程度 曲率越大 表示曲线的弯曲程度越大 曲率的倒数就是曲率半径 平面线形包括直线 缓和曲线和圆曲线 一 圆曲线 一 圆曲线半径公式的推导汽车在弯道上行驶时 作用在汽车横截面上的力 有垂直向下的汽车重力G 水平方向的离心力C 以及轮胎与路面间的横向摩阻力 如图所示 当汽车进入曲线行驶时 便产生离心力 不仅使汽车有向曲线外侧滑移或倾覆的可能 并增大了燃料消耗和轮胎磨损 还使乘客感到不舒适 作用在汽车上的离心力为 把作用在汽车上 通过重心 的汽车重力G和水平方向的离心力C 分解为垂直于路面的分力Gcos 及Csin 和平行于路面的分力Gsin 及Ccos 则横向力为 X Ccos Gsin 1 因 很小 故cos 1 sin tan i 路拱坡度 于是 有 X C Gi 2 式中 是指汽车在曲线外侧车道上行驶 指在内侧车道上行驶 单位车重的横向力 称为横向力系数 即 将车速v的单位化为km h 则得 3 值越大 表示横向愈不稳定 汽车就可能产生侧向滑移 由式 3 可得到圆曲线半径的计算公式 即 4 式中V 计算行车速度 km h 横向力系数 I 路拱横坡度 对双向横坡的路面在弯道外侧行驶时 公式中用 号 在内侧行驶时用 号 汽车在弯道上行驶的稳定性 主要是指横向抗滑稳定 即保证汽车不会在超高横坡路面上产生横向滑移 抗滑稳定取决于路面的潮湿程度 车速及路面类型等 二 圆曲线最小半径的选用圆曲线作为平曲线或平曲线的组成部分 其主要技术指标就是圆曲线半径 在车速和路型一定的条件下 圆曲线半径愈大 横向摩阻系数就愈小 汽车就愈稳定 因此 为保证汽车行驶的稳定 圆曲线半径不宜过小 圆曲线最小半径包括极限最小半径 一般最小半径和不设超高的最小半径 1 极限最小半径是指圆曲线半径采用的最小极限值 当地形困难或条件受限制时 方可采用 2 一般最小半径是指在通常情况下采用的最小半径 它介于极限最小半径与不设超高的最小半径之间 其超高值随半径增大而按比例减小 3 不设超高的最小半径是指公路曲线半径较大 离心力较小时 汽车沿双向路拱外侧行驶的路面摩擦力足以保证汽车行驶安全稳定时所采用的最小半径 各级公路的圆曲线最小半径表 城市道路圆曲线最小半径表 二 缓和曲线 一 设置目的缓和曲线是平面线形中直线与圆曲线 圆曲线与圆曲线之间设置的曲率连续变化的曲线 1 便于驾驶员操纵转向盘 2 满足乘客乘车的舒适与稳定 3 满足超高 加宽缓和段的过渡 利于平稳行车 4 与圆曲线配合得当 增加线形美观 缓和曲线 宜采用与汽车行驶轨迹相一致的曲线形式 该轨迹的曲率半径 与汽车的转角成反比例变化 汽车的转角从道路直线段上的零逐渐增加到圆曲线上的固定值 图1 4 3 设汽车在缓和曲线上的行驶速度为v m s 行驶t秒后 方向盘转动角度为 前轮的转动角 则两者关系为 K 1 二 缓和曲线长度的计算按司机操作反应时间计算 已知L vt 1 3 6Vt 若一般采用t 3s 则L 3V 3 6 0 83V m ZH 第一缓和曲线起点 直缓 HZ 第一缓和曲线终点 缓圆 QZ 圆曲线中点 曲中 YH 第二缓和曲线终点 圆缓 HZ 第二缓和曲线起点 缓直 三 曲线上的超高与加宽 一 超高设置和超高值在弯道上 当车辆行驶在双向横坡的车道外侧时 车重的水平分力将增大横向侧滑力 所以当采用的圆曲线半径小于不设超高的最小半径时 为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力 将曲线段的外侧路面横坡做成与内侧横坡同方向的单向横坡称为超高 其作用是为了使汽车在圆曲线上行驶时能获得一个指向内侧的横向分力 用以克服离心力 减小横向力 从而保证汽车行驶的稳定性及乘客的舒适性 作用在汽车上的离心力为 超高计算公式如下 式中V 计算行车速度 km h R 圆曲线半径 m 横向力系数 极限最小半径时 取0 15 公路设计采用不设超高的最小半径时 取0 035 城市道路采用不设超高的最小半径时 取0 067 介于中间的半径值 按比例变化取用 二 超高缓和段从直线段的路拱双向坡断面 过渡到小半径曲线上具有超高横坡的单向坡断面 要有一个逐渐变化的区段 称为超高缓和段 1 绕内边缘旋转先将外侧车道绕路中线旋转 当达到与内侧车道同样的单向横坡后 整个断面绕未加宽前的内侧车道边缘旋转 直至超高横坡值 一般新建工程多采用此种方法 2 绕中线旋转先将外侧车道绕中线旋转 当达到与内侧车道构成单向横坡时 整个断面一同绕路中线旋转 直至达到超高横坡值 一般多用于旧路改建工程 无分车带的超高方式 三 全加宽 1 加宽及其作用 汽车在曲线上行驶时 各车轮行驶的轨迹不相同 前轴外轮的轨迹半径最大 后轴内轮的轨迹半径最小 所以 汽车在曲线上行驶时所占的车道宽度 比直线段的大 为保证汽车在转弯中不侵占相邻车道 凡小于250m半径的曲线路段 均需要相应加宽 汽车在曲线上行驶时 其行驶轨迹并不完全与理论行驶轨迹相吻合 而是有一定的摆动偏移 故需要路面加宽来弥补 以保证安全 这种在曲线上适当拓宽路面的形式称为平曲线加宽 第二节行车视距行车视距包括停车视距 会车视距和超车视距 汽车行驶时 司机看到前方障碍物后 紧急 制动至到达障碍物前安全停止所须的最短行车距离称为停车视距 此时司机视线高度取1 2m 障碍物高出路面0 1m 在双向混合的公路上 往往两辆对向行驶的车辆可能会相互碰撞 从双向采取措施进行制动直至停止时两辆汽车同时所行驶的距离为会车视距 根据计算 会车视距约为两倍的停车视距 在双向行驶的道路上 若公路上的车辆相对比较密集时 后车会超越前车 从开始驶离原车道至可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需的安全距离 即为超车视距 路线平面设计以后应提供各种图纸和表格 其中主要的图纸有 路线平面设计图 路线总体布置图 路线交叉设计图 道路用地图 纸上移线图等