第四章：平面设计1

1、1950-19701950-1970年代年代 多快好省、安全、经济多快好省、安全、经济1980-19901980-1990年代后期年代后期 快速、安全、舒适、经济快速、安全、舒适、经济20002000年后至今年后至今 安全、环保、舒适、和谐安全、环保、舒适、和谐坚持以人为本，树立安全至上的理念坚持以人为本，树立安全至上的理念坚持人与自然相和谐，树立尊重自然、保护环境的理念坚持人与自然相和谐，树立尊重自然、保护环境的理念坚持可持续发展，树立节约资源的理念坚持可持续发展，树立节约资源的理念坚持质量第一，树立让公众满意的理念坚持质量第一，树立让公众满意的理念坚持合理选用标准，树立设计创新的理念坚持合

2、理选用标准，树立设计创新的理念坚持系统论的思想，树立全寿命周期成本的理念坚持系统论的思想，树立全寿命周期成本的理念l3.1 直线l3.2 圆曲线l3.3 缓和曲线l3.4 平曲线超高l3.5 平曲线加宽l3.6 行车视距l3.7 公路平面设计成果复习思考题l几个名词： （1）路线 路线是指道路的中线（弯道上不考虑加宽的影响） （2）路线的平面 道路中线在水平面的投影 （3）路线的纵断面 用一个曲面，沿着中线纵向剖切，再展开成平面 （4）道路的横断面 中线各点的法向剖切面l 直线l 圆曲线l 缓和曲线角度为零直线方向盘的转动角度不变圆曲线方向盘的转动角速度为定速时缓和曲线1、直线的线形特征 优点

3、：l 路线短捷、缩短里程和汽车行车方向明确的特点l 视距良好、行车快速、易于排水l 驾驶操作简单l 直线线形简单，容易测设l 直线路段能提供较好的超车条件，对双车道的公路有必要在间隔适当的距离处设置一定长度的直线l从线形美观来看，线形呆板；l从行车的安全来看，过长的直线，行车单调，易使司机疲劳；也容易发生超车和超速行驶，行车时司机难以估计车间距离，在直线上夜间对向行车容易产生眩光等；l直线难与地形及周围环境相协调。特别是在山区、丘陵区，采用过长的直线会破坏自然景观，并易造成大挖大填，工程的经济性也较差。结论：过长的直线并不好。在设计中，应根据路线所处地段的地形、地物、驾驶人员的视觉、心理状态以

4、及保证行车安全等因素合理布设直线。直线长度是指前一曲线的终点（缓直HZ或圆直YZ）至后一曲线的起点（直缓ZH或直圆ZY）之间的长度。直线的最大和最小长度应有所限制。2021-11-69为什么过长的直线不是好的线形？平面直线有哪些标准？1）直线的最大长度 由于长直线的安全性差，一些国家对直线的最大长度作了规定，德国规定不超过20V（V是设计车速，用km/h表示，20V相当于72S的行程），前苏联规定为8km，美国为4.83km。我国目前尚无统一的规定。在运用直线线形并确定其长度时，必须持谨慎态度。总的原则是：公路线形应与地形相适应，与景观相协调，直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为

5、弥补景观单调的缺陷，应结合具体情况采取相应的技术措施。 （规范：直线的最大和最小长度应有所限制。）公路路线设计规范公路路线设计规范规定：规定：l当设计速度当设计速度60km/h60km/h时，同时，同向曲线间直线最小长度（以向曲线间直线最小长度（以m m计）以不小于行车速度计）以不小于行车速度（以（以km/hkm/h计）的计）的6 6倍为宜倍为宜l当设计速度当设计速度40km/h40km/h时，可时，可参照上述规定执行。参照上述规定执行。公路路线设计规范公路路线设计规范规定：规定：l当设计速度当设计速度60km/h60km/h时，反向曲线间直线最小长度（以时，反向曲线间直线最小长度（以m m计

6、）计）以不小于行车速度（以以不小于行车速度（以km/hkm/h计）的计）的2 2倍倍为宜；为宜；l当设计速度当设计速度40km/h40km/h时，可参照上述规定执行。特别困难时，可参照上述规定执行。特别困难的山岭区三、四级公路设置超高时，中间直线长度不得小的山岭区三、四级公路设置超高时，中间直线长度不得小于于15m15m。若二反向曲线已设缓和曲线，在受到条件限制的地。若二反向曲线已设缓和曲线，在受到条件限制的地点也可将二反向曲线首尾相连，但被连接的二缓和曲线和点也可将二反向曲线首尾相连，但被连接的二缓和曲线和圆曲线应满足一定的技术条件。圆曲线应满足一定的技术条件。l规范规定，在回头曲线之间，前

7、一回头曲线的终点至后一回头曲线的起点的距离应根据公路等级满足表中的要求直线长度直线长度一般值一般值低限值低限值二级公路二级公路200200120120三级公路三级公路150150100100四级公路四级公路10010080801）适用条件l路线不受地形、地物限制的平原区或山间的开阔谷地路线不受地形、地物限制的平原区或山间的开阔谷地l市镇及其近郊或规划方正的农耕区等以直线为主体的地区市镇及其近郊或规划方正的农耕区等以直线为主体的地区l为缩短构造物长度以便于施工到长大桥梁、隧道路线为缩短构造物长度以便于施工到长大桥梁、隧道路线l为争取较好的行车和通视条件的平面交叉前后为争取较好的行车和通视条件的平

8、面交叉前后l双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线，以提供较双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线，以提供较好条件的超车路段好条件的超车路段l注意同地形的关系。公路线形是在已有自然条件的基础上注意同地形的关系。公路线形是在已有自然条件的基础上进行考虑的，首先考虑的不是在平面线形上尽量多采用直进行考虑的，首先考虑的不是在平面线形上尽量多采用直线，或者必须是由连续的曲线所构成，而是必须采用与自线，或者必须是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。然地形相协调的线形。l长直线和长下坡尽头的平曲线，除曲线半径、超高、视距长直线和长下坡尽头的平曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规

9、定要求外，还必须采取设置标志、增加路面等必须符合规定要求外，还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。抗滑能力等安全措施。l在长直线上纵坡不宜过大。一般应小于在长直线上纵坡不宜过大。一般应小于3%3%。l长直线与大半径的凹形竖曲线组合为宜，可使生硬呆板的长直线与大半径的凹形竖曲线组合为宜，可使生硬呆板的直线得到缓和和改善。直线得到缓和和改善。l道路两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种或设置道路两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善单调景观。一定建筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善单调景观。l关于关于“长直线长直线”的量化问题的量化问题 在任何情

10、况下都要避免追求长直线在任何情况下都要避免追求长直线l直线长度不宜过短，特别是同向圆曲线间不得设置短的直线长度不宜过短，特别是同向圆曲线间不得设置短的直线直线1、概述 在平面线形中，圆曲线是最常用的基本线形，是平曲在平面线形中，圆曲线是最常用的基本线形，是平曲线的主要组成部分。它在路线遇到障碍或地形需要改变方线的主要组成部分。它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时设置。圆曲线能较好地适应地形变化，易与地物、景向时设置。圆曲线能较好地适应地形变化，易与地物、景观等配合协调观等配合协调 常用的单曲线、复曲线、双（多）交点曲线、虚交点常用的单曲线、复曲线、双（多）交点曲线、虚交点曲线、回头曲线等均包含

11、了圆曲线，圆曲线具有易与地形曲线、回头曲线等均包含了圆曲线，圆曲线具有易与地形相协调、可循性好、线形美观、容易测设等优点，使用十相协调、可循性好、线形美观、容易测设等优点，使用十分普遍。分普遍。1)1)曲线上任意一点的曲率半径曲线上任意一点的曲率半径R=R=常数，测设比缓和曲线简便。常数，测设比缓和曲线简便。2)2)圆曲线上的每一点都在不断地改变方向，因而汽车在圆曲线圆曲线上的每一点都在不断地改变方向，因而汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力，当速度一定时，其离心力为一常量。上的行驶要受到离心力，当速度一定时，其离心力为一常量。同时，汽车在平曲线上行驶时要多占用路面宽度。同时，汽车在平曲线上行驶时

12、要多占用路面宽度。3)3)视距条件差。汽车在圆曲线内侧行驶时，视线受到路堑边坡视距条件差。汽车在圆曲线内侧行驶时，视线受到路堑边坡或其它障碍物的影响，视距条件差，容易发生交通事故。或其它障碍物的影响，视距条件差，容易发生交通事故。4)4)较大半径的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等特较大半径的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等特点，是道路上常采用的线形。点，是道路上常采用的线形。圆曲线的优点圆曲线的优点 符合地形、布线灵活符合地形、布线灵活 线形优美线形优美圆曲线的缺点圆曲线的缺点 路线较直线长路线较直线长 行车受力复杂行车受力复杂 视距受阻视距受阻 驾驶劳动强度大驾驶劳动强度大

13、测设、施工等工作量大、计算复杂测设、施工等工作量大、计算复杂1) 1) 横向力系数横向力系数 l横向力系数横向力系数，其值受汽车行驶的稳定性、乘，其值受汽车行驶的稳定性、乘客的舒适性和运营的经济性等因素的影响。客的舒适性和运营的经济性等因素的影响。l据汽车行驶稳定性分析和调查资料研究，据汽车行驶稳定性分析和调查资料研究， 值值与行车稳定性、乘客舒适性和运营经济性的关与行车稳定性、乘客舒适性和运营经济性的关系如下：系如下：2021-11-621横向力系数对汽车行驶的稳定性、经济性、舒适性有何影响？GsinFcosX)igRvG(GigRGvGiFXh2h2hh2iR127V（1 1）危及行车安全

14、）危及行车安全 汽车能在弯道上行驶的基本前提是轮胎不在路面上滑移，汽车能在弯道上行驶的基本前提是轮胎不在路面上滑移，这就要求横向力系数这就要求横向力系数低于轮胎与路面之间所能提供的横向低于轮胎与路面之间所能提供的横向附着系数附着系数: : 附着系数与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关，一附着系数与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关，一般在干燥路面上约为般在干燥路面上约为0.40.40.50.5，在潮湿的黑色路面上汽车高，在潮湿的黑色路面上汽车高速行驶时，降低到速行驶时，降低到0.250.250.400.40。路面结冰和积雪时，降到。路面结冰和积雪时，降到0.20.2以下，在光滑的冰面上可降

15、到以下，在光滑的冰面上可降到0.060.06（不加防滑链）。（不加防滑链）。横向力系数横向力系数对行车的影响对行车的影响h（2 2）增加驾驶操纵的困难）增加驾驶操纵的困难弯道上行驶的汽车，在横向力作用下，弹性的轮胎会产生横弯道上行驶的汽车，在横向力作用下，弹性的轮胎会产生横向变形，使轮胎的中间平面与轮迹前进方向形成一个横向偏向变形，使轮胎的中间平面与轮迹前进方向形成一个横向偏移角。移角。（3 3）增加燃料消耗和轮胎磨损）增加燃料消耗和轮胎磨损 使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。 横向力系数 燃料消耗（%） 轮胎磨损（%） 0 100 100 0.05 105 160 0.10 110 220 0

16、.15 115 300 0.20 120 390汽车行驶稳定性：汽车行驶稳定性： =0.15=0.150.16 0.16 干燥与潮湿路面均可以较高的速度行驶；干燥与潮湿路面均可以较高的速度行驶； =0.06 =0.06 路面结冰也能安全行驶。路面结冰也能安全行驶。乘客舒适性：乘客舒适性： 0.10 0.40 0.40 转弯时已非常不稳定，站立不住有倾倒的危险；转弯时已非常不稳定，站立不住有倾倒的危险；运营经济性：运营经济性： 0.10 0.10 0.20 0.20 燃料消耗和轮胎磨耗变化关系见表燃料消耗和轮胎磨耗变化关系见表 值值0 00.050.050.100.100.150.150.200

17、.20燃料消耗（燃料消耗（% %）100100105105110110115115120120轮胎消耗（轮胎消耗（% %）100100160160220220300300390390根据汽车行驶在曲线上力的平衡式根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径计算曲线半径：)(1272hiVR式中：式中：V设计速度，（设计速度，（km/h）；）； 横向力系数；横向力系数； ih超高横坡度；超高横坡度； i1路面横坡度。路面横坡度。当设超高时当设超高时 ：21127()VRi不设超高时不设超高时 ： （路拱双侧外侧，为路拱双侧外侧，为“”）2021-11-630圆曲线半径规定了哪些指标？l极限最小半径

18、l一般最小半径l不设超高的最小半径l 极限最小半径极限最小半径 车辆在设置超高的曲线上安全行驶，满足最低舒适性要求的半径规定值。尽量避免使用，只有当路线受地形或其它条件限制时方可使用。 l 一般最小半径一般最小半径 通常情况下采用的最小半径，兼顾汽车行驶的要求与使用上的可能，设计时建议的最小值，设超高。l 不设超高最小半径不设超高最小半径 道路曲线半径较大、离心较小时，汽车沿双向路拱（不设超高）外侧行驶的路面摩擦力，足以保证汽车行驶安全稳定采用的最小半径。设计速度（设计速度（km/h)km/h)12012010010080806060404030302020横向力系数横向力系数0.100.10

19、0.120.120.130.130.150.150.150.150.160.160.170.17超高值（超高值（%)%)8 88 88 88 88 88 88 8极限最小半径极限最小半径（m)m)650650400400250250125125555530301515设计速度设计速度（km/h)km/h)12012010010080806060404030302020横向力系数横向力系数0.050.050.050.050.060.060.060.060.060.060.050.050.050.05超高值（超高值（%)%)6 66 67 78 87 76 66 6一般最小半一般最小半径（径（m)m)1000100070070040040020020010010065653030设计速度（设计速度（km/h)km/h)12012010010080806060404030302020不设超高不设超高最小半径