第3章平面设计ppt课件

1、 道路勘测设计道路勘测设计（第三章（第三章 平面设计）平面设计）内容提要内容提要汽车行驶轨迹特性与道路平面线形要素汽车行驶轨迹特性与道路平面线形要素 。 直线的特点和运用、最大长度和最小长度。直线的特点和运用、最大长度和最小长度。圆曲线的特点、半径大小及其长度圆曲线的特点、半径大小及其长度 。缓和曲线的性质、形式及最小长度和参数缓和曲线的性质、形式及最小长度和参数 。平面线形设计原则和线形要素组合类型平面线形设计原则和线形要素组合类型 。第一节第一节 概概 述述一、路线的相关概念一、路线的相关概念 道路：一条三维空间的实体，是由路基、路面、道路：一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、

2、隧道等组成的空间带状构造物。桥梁、涵洞、隧道等组成的空间带状构造物。 道路：道路中线的空间位置。道路：道路中线的空间位置。 线形：道路中心线的立体形状。线形：道路中心线的立体形状。 路线平面：路线在水平面上的投影。路线平面：路线在水平面上的投影。 路线纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的断面路线纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的断面展开是指展开平面、纵坡不变）。展开是指展开平面、纵坡不变）。 路线横断面：中线上任一点的法向切面。路线横断面：中线上任一点的法向切面。 路线设计：确定路线空间位置和各部分的几何尺路线设计：确定路线空间位置和各部分的几何尺寸。寸。 二、汽车行驶轨迹与道路平面线形二、汽车行驶

3、轨迹与道路平面线形（一汽车行驶轨迹（一汽车行驶轨迹 行驶中的汽车其重心的轨迹在几何性质行驶中的汽车其重心的轨迹在几何性质上有以下特征：上有以下特征： 轨迹是连续的、圆滑的，任一点不出现轨迹是连续的、圆滑的，任一点不出现错头和破折。错头和破折。 曲率是连续的，任一点不出现两个曲率曲率是连续的，任一点不出现两个曲率值。值。 曲率变化是连续的，任一点不出现两个曲率变化是连续的，任一点不出现两个曲率变化率值。曲率变化率值。 直线圆直线直线圆直线: : 不满足第二、三条不满足第二、三条性质，但满足第一条要性质，但满足第一条要求，满足了车辆的直行求，满足了车辆的直行和转向要求，可作为低和转向要求，可作为低

4、等级山区道路采用。等级山区道路采用。 直缓圆缓直直缓圆缓直: : 为满足第二条要求，在直线与圆曲线为满足第二条要求，在直线与圆曲线间引入了一条曲率逐渐变化的间引入了一条曲率逐渐变化的“缓和曲线缓和曲线”，使整条线形符合汽车行驶轨迹特性的，使整条线形符合汽车行驶轨迹特性的第一条和二条，保持了线形的曲率连续。第一条和二条，保持了线形的曲率连续。它不满足第三条要求，不是最理想的，但它不满足第三条要求，不是最理想的，但与汽车行驶轨迹接近，国内外普遍采用。与汽车行驶轨迹接近，国内外普遍采用。 平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。 道路平面线形设计，是根据汽车行

5、驶的力学性质道路平面线形设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求，合理地确定各线形要素的几何参数和行驶轨迹要求，合理地确定各线形要素的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。对于注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。对于车速较高的道路，线形设计还应考虑汽车行驶美学及车速较高的道路，线形设计还应考虑汽车行驶美学及驾驶员视觉和心理上的要求。驾驶员视觉和心理上的要求。（二平面线形要素（二平面线形要素第二节第二节 直直 线线一、直线的特点一、直线的特点 优点优点两点之间距离最短。两点之间距离最

6、短。具有短捷、直达的印象。具有短捷、直达的印象。行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。易。测设简单方便用简单的就可以精确量测设简单方便用简单的就可以精确量 距、放样等）。距、放样等）。在直线上设构造物更具经济性。在直线上设构造物更具经济性。 缺陷缺陷直线单一无变化，与地形及线形自身难以协直线单一无变化，与地形及线形自身难以协 调。调。过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时，过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时， 易使驾驶人员感到单调、疲倦。易使驾驶人员感到单调、疲倦。 在直线纵坡路段，易错误估计车间距离、行车在直线纵坡路段，易错误估计车间距离、行车 速度及上

7、坡坡度。速度及上坡坡度。易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速 行驶。行驶。 采用直线线形时必须注意线形与地形的关系，在运用直线线采用直线线形时必须注意线形与地形的关系，在运用直线线形并决定其长度时，必须慎重考虑，一般不宜采用长直线。形并决定其长度时，必须慎重考虑，一般不宜采用长直线。路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷 地带；地带； 城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区；城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区； 长大桥梁、隧道等构造物路段；长大桥梁、隧道等构造物路段

8、； 路线交叉点及其附近；路线交叉点及其附近； 双车道公路提供超车的路段。双车道公路提供超车的路段。二、直线的运用二、直线的运用 三三.直线设计及计算直线设计及计算1.实地定交点实地定交点: 选线人员根据道路等级和地形条件选线人员根据道路等级和地形条件定出一系列直线，相邻两直线相交得到定出一系列直线，相邻两直线相交得到各个交点各个交点(JD1、JD2、)，通过测量交，通过测量交点的距离，确定交点之间的关系；或通点的距离，确定交点之间的关系；或通过测量交点与导线点的坐标关系，确定过测量交点与导线点的坐标关系，确定交点坐标，再根据相邻交点坐标算出交交点坐标，再根据相邻交点坐标算出交点偏角和距离。点偏

9、角和距离。右右右左，180180偏角的测量：偏角或称转角，是指路线由一个方偏角的测量：偏角或称转角，是指路线由一个方向偏向另一个方向时，偏转后的方向与原方向的向偏向另一个方向时，偏转后的方向与原方向的夹角。偏转后的方向位于原方向左侧时，称左偏，夹角。偏转后的方向位于原方向左侧时，称左偏，位于原方向右侧时，称右偏。在路线测量中，一位于原方向右侧时，称右偏。在路线测量中，一般规定测交点右角，由右角计算偏角。右角是指般规定测交点右角，由右角计算偏角。右角是指前进方向右侧夹角，一般用全测回法测量。右角前进方向右侧夹角，一般用全测回法测量。右角大小为，右角（后视读数）（前视读数），大小为，右角（后视读数

10、）（前视读数），当后视读数小于前视读数时，上式为，右角当后视读数小于前视读数时，上式为，右角(后视读数后视读数360)（前视读数）。（前视读数）。偏角按下式计算：偏角按下式计算： 以直线为主定交点：主要用于平原、微丘区，是以直线为主定交点：主要用于平原、微丘区，是根据地形、地物条件，选设定作为路线基本轴线的直根据地形、地物条件，选设定作为路线基本轴线的直线，再根据两两直线相交得交点，继而设置圆曲线和线，再根据两两直线相交得交点，继而设置圆曲线和缓和曲线，该方法称以直线为主定交点法，也是传统缓和曲线，该方法称以直线为主定交点法，也是传统的方法。的方法。 以曲线为主定交点：常用于互通立交匝道布线、

11、以曲线为主定交点：常用于互通立交匝道布线、定线或山岭、重丘区高速公路、一级公路选线、定线定线或山岭、重丘区高速公路、一级公路选线、定线，是根据地形及环境条件和路线技术要求设置圆曲线，是根据地形及环境条件和路线技术要求设置圆曲线或圆曲线与缓和曲线组合作为基本轴线，再把曲或圆曲线与缓和曲线组合作为基本轴线，再把曲线的切线画出，延长各切线两两相交定出交点。线的切线画出，延长各切线两两相交定出交点。2.纸上定线纸上定线 路线偏角的计算：已知相邻两边方位角i和i+1，计算该交点的偏角。 = i+1-i 当 0时，路线为右偏R；当 0时，路线为左偏L。四、直线的最大长度和最小长度四、直线的最大长度和最小长

12、度1直线的最大长度直线的最大长度 我国我国和和对直线的最大长度没有具体的对直线的最大长度没有具体的规定，但原则规定直线的最大长度应有所限制，尽量规定，但原则规定直线的最大长度应有所限制，尽量避免长直线。避免长直线。 最大长度主要应根据驾驶员的视觉反应及心理上的最大长度主要应根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来确定。承受能力来确定。 一般认为：直线的最大长度在城镇附近或其他景色一般认为：直线的最大长度在城镇附近或其他景色有变化的地点大于有变化的地点大于20V是可以接受的；在景色单调的是可以接受的；在景色单调的地点最好控制在地点最好控制在20V以内；而在特殊的地理条件下应以内；而在特殊的地理条

13、件下应特殊处理。特殊处理。当直线长度大于当直线长度大于1km1km时，可采用下列技术措施予以弥补：时，可采用下列技术措施予以弥补：纵坡不应过大，一般应小于纵坡不应过大，一般应小于3%3%。同大半径凹型竖曲线结合为宜。同大半径凹型竖曲线结合为宜。两侧地形过于空旷时，宜采取栽植不同树种或设置两侧地形过于空旷时，宜采取栽植不同树种或设置 一定建筑物等措施。一定建筑物等措施。长直线或长下坡尽头的平曲线，应对路面超高、停长直线或长下坡尽头的平曲线，应对路面超高、停 车视距等进行检验，必要时须采用设置标志、添加车视距等进行检验，必要时须采用设置标志、添加 路面抗滑能力等安全措施。路面抗滑能力等安全措施。

14、相邻两曲线之间应有一定长度的直线，这个直相邻两曲线之间应有一定长度的直线，这个直线是指前一曲线的终点线是指前一曲线的终点HZHZ或或YZYZ到后一曲线的起到后一曲线的起点点ZHZH或或ZYZY之间的长度。之间的长度。 （1 1同向曲线间的直线最小长度同向曲线间的直线最小长度 同向曲线：是指两个转向相同的相邻曲线之间同向曲线：是指两个转向相同的相邻曲线之间连以直线而形成的平面线形。连以直线而形成的平面线形。 断背曲线：同向曲线间连以短的直线。断背曲线：同向曲线间连以短的直线。2直线的最小长度直线的最小长度断背曲线的错觉断背曲线的错觉 当直线较短时，在视觉上容易形成直线与两当直线较短时，在视觉上容

15、易形成直线与两端曲线构成反弯的错觉；端曲线构成反弯的错觉； 当直线过短甚至把两个曲线看成是一个曲线当直线过短甚至把两个曲线看成是一个曲线。危害：危害： 破坏了线形的连续性，造成驾驶操作失误，应破坏了线形的连续性，造成驾驶操作失误，应尽量避免。尽量避免。解决办法：解决办法： 因为是视觉上的判断错觉，最好的办法是在两因为是视觉上的判断错觉，最好的办法是在两同向曲线间插入长的直线段，让驾驶员在前一个曲同向曲线间插入长的直线段，让驾驶员在前一个曲线上看不到下一个曲线。线上看不到下一个曲线。 规范规范 规定：规定： 当设计速度当设计速度60km/h60km/h时，同向曲线间的直线最时，同向曲线间的直线最

16、小长度以小长度以m m计以不小于设计速度以计以不小于设计速度以km/hkm/h计的计的6 6倍为宜；当地形条件及其它特殊情况限制时，最小倍为宜；当地形条件及其它特殊情况限制时，最小直线长度不得小于设计速度直线长度不得小于设计速度( (以以km/hkm/h计计) )的的3 3倍。倍。 对于设计速度对于设计速度40km/h40km/h时，参考执行即可。时，参考执行即可。 在受到条件限制时，宜将同向曲线改为大半径在受到条件限制时，宜将同向曲线改为大半径曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或C C形曲线。形曲线。 （2 2反向曲线间直线的最小长度反向曲线间直线的最小长

17、度 反向曲线：两个转向相反的相邻曲线之间连以直线所形反向曲线：两个转向相反的相邻曲线之间连以直线所形成的平面线形。成的平面线形。 对反向曲线间直线最小长度的规定，主要考虑考虑到对反向曲线间直线最小长度的规定，主要考虑考虑到其超高和加宽缓和的需要，以及驾驶人员操作的方便。其超高和加宽缓和的需要，以及驾驶人员操作的方便。 规范规范 规定：规定： 当设计速度当设计速度60km/h60km/h时，反向曲线间直线最小时，反向曲线间直线最小长度以长度以m m计以不小于设计速度以计以不小于设计速度以km/hkm/h计的计的2 2倍为宜。倍为宜。 当设计速度当设计速度40km/h40km/h时，可参照上述规定

18、执行时，可参照上述规定执行。 当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相连，构成连，构成S S型曲线。型曲线。 2Vl 第三节第三节 圆曲线圆曲线 一、圆曲线的特点一、圆曲线的特点 各级公路和城市道路不论转角大小均应设置各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆曲线。圆曲线。 圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点：圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点：曲率曲率1/R=1/R=常数，测设和计算简单；常数，测设和计算简单；比直线更能适应地形的变化；比直线更能适应地形的变化；在圆曲线上行驶要受到离心力的作用；在圆曲线上行驶要受到离心力的作用；要比在直线上行驶多

19、占用道路宽度；要比在直线上行驶多占用道路宽度；在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差。在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差。 二汽车行驶时的横向稳定性二汽车行驶时的横向稳定性 1. 1.汽车在弯道上行驶所受的离心力汽车在弯道上行驶所受的离心力YX 二汽车行驶时的横向稳定性二汽车行驶时的横向稳定性 1. 1.汽车在弯道上行驶所受的离心力汽车在弯道上行驶所受的离心力假定：汽车在圆曲线上作匀速圆运假定：汽车在圆曲线上作匀速圆运动。动。离心力：汽车在弯道上，由于惯性离心力：汽车在弯道上，由于惯性产生离心力。产生离心力。作用点：汽车重心作用点：汽车重心 方向：水平方向：水平背离圆心背离圆心大小：大

20、小： gRGvF2离心力的影响：对汽车在离心力的影响：对汽车在平曲线上行驶的稳定性影平曲线上行驶的稳定性影响很大，可能产生横向滑响很大，可能产生横向滑移或横向倾覆。移或横向倾覆。超高：为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲超高：为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲 线上的路面做成外侧高、内侧低呈单向横披的形式，称为横向超高。线上的路面做成外侧高、内侧低呈单向横披的形式，称为横向超高。2.2.曲线上汽车的受力分析曲线上汽车的受力分析 将离心力将离心力F和车重分解为平行于路面的横向力和垂直于路面和车重分解为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力，即：的

21、竖向力，即： 横向力：横向力： XFcosGSin 竖向力：竖向力： YFSinGcos 很小，可以认为很小，可以认为sintgih ，cos1 ， ih称为横向称为横向超高坡度超高坡度hih2h2higRvGGigRGvGiFX2.2.曲线上汽车的受力分析曲线上汽车的受力分析 引入横向力系数引入横向力系数，作为衡量稳定性程度的指标，其意义，作为衡量稳定性程度的指标，其意义为单位车重的横向力，即为单位车重的横向力，即higRvGX2 用用V Vkm/hkm/h表达上述公式，那么：表达上述公式，那么：hiRV12723.3.横向倾覆条件分析横向倾覆条件分析 横向倾覆：汽车在横向力的作用下，可能产

22、生绕外侧车轮触横向倾覆：汽车在横向力的作用下，可能产生绕外侧车轮触地点向外倾覆的危险。地点向外倾覆的危险。 XhgbY 横向滑移：汽车在横向力的作用下，可能产生沿横向力方横向滑移：汽车在横向力的作用下，可能产生沿横向力方向的侧向滑移。向的侧向滑移。 稳定条件：横向力大于或等于轮胎与路面之间的横向附着稳定条件：横向力大于或等于轮胎与路面之间的横向附着力。即：力。即： 利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径线半径R或最大允许行驶速度或最大允许行驶速度V。3.3.横向滑移条件分析横向滑移条件分析hhGYXhG

23、X h横向附着系数横向附着系数 hhiVR12724.4.横向倾覆条件分析横向倾覆条件分析 稳定条件：倾覆力矩小于或等于稳定力矩。稳定条件：倾覆力矩小于或等于稳定力矩。 即即 :2)(2bGFibYXhhgF Fhihi比比G G小得多，可略去不计，那么小得多，可略去不计，那么 ghbGX2hiRV1272hgihbVR21272 汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。 现代汽车在设计制造时重心较低，普通现代汽车在设计制造时重心较低，普通 汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横汽车在平曲线上行驶时，

24、在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同向滑移现象。在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。时也就保证了横向倾覆的稳定性。 5. 5.横向稳定性的保证横向稳定性的保证 ghb212ghb5 . 0hhghb2三、圆曲线半径及圆曲线长度三、圆曲线半径及圆曲线长度（一公式与因素（一公式与因素)(1272hiVR 在指定车速在指定车速V V下，极限最小半径决定于容许的最大横向力下，极限最小半径决定于容许的最大横向力系数和该曲线的最大超高。系数和该曲线的最大超高。 1 1关于横向力系数关于横向力系数 （1 1危及行车安全危及行车安全

25、为保证汽车用普通轮胎在最不利路面状况下能不产为保证汽车用普通轮胎在最不利路面状况下能不产生横向滑移，生横向滑移， 应小于应小于0.20.2。 h h （2 2增加驾驶操纵的困难增加驾驶操纵的困难 要求要求0.3 根据不同横向摩阻系数值，对于不同等级的公路规根据不同横向摩阻系数值，对于不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径三个定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径三个最小半径。最小半径。 1 1极限最小半径极限最小半径 定义：指各级公路在采用允许最大超高和允许的横向定义：指各级公路在采用允许最大超高和允许的横向摩阻系数情况下，能保证汽车安全行驶的最小半径。

26、根据下列摩阻系数情况下，能保证汽车安全行驶的最小半径。根据下列条件计算条件计算 强调说明：极限最小半径是路线设计中的极限值，是在特殊强调说明：极限最小半径是路线设计中的极限值，是在特殊困难条件下不得已才使用的，一般不轻易采用。困难条件下不得已才使用的，一般不轻易采用。 %8maxhi16. 01 . 0 （二最小半径的计算（二最小半径的计算 定义：指各级公路在采用允许最大超高和允许的横向摩阻系数情况下，能定义：指各级公路在采用允许最大超高和允许的横向摩阻系数情况下，能保证汽车安全行驶的最小半径。保证汽车安全行驶的最小半径。 规范规范中计算一般最小半径时中计算一般最小半径时: 适用：一般最小半径

27、是在通常情况下推荐采用的最小半径。适用：一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径。 一方面考虑了汽车在这种曲线上以设计速度或以接近设计速度行驶时，旅客有一方面考虑了汽车在这种曲线上以设计速度或以接近设计速度行驶时，旅客有充分的舒适感；充分的舒适感； 另一方面考虑到在地形比较复杂的情况下不会过多增加工程量。另一方面考虑到在地形比较复杂的情况下不会过多增加工程量。 06. 005. 0 %8%6hi2一般最小半径一般最小半径 3 3不设超高的最小半径不设超高的最小半径 定义：指平曲线半径较大，离心力较小时，汽车沿双向定义：指平曲线半径较大，离心力较小时，汽车沿双向路拱不设超高外侧行驶的路面摩阻

28、力足以保证汽车行驶路拱不设超高外侧行驶的路面摩阻力足以保证汽车行驶安全稳定所采用的最小半径。路面不设超高。安全稳定所采用的最小半径。路面不设超高。 %2hi%2hi，=0.0350.040=0.0400.050当半径大到一定程度时：当半径大到一定程度时：1.1.其几何性质与直线相差不大；其几何性质与直线相差不大；2.2.容易给驾驶员造成判断上的错误，带来不良后果。容易给驾驶员造成判断上的错误，带来不良后果。 因此，规范规定：圆曲线最大半径不宜超过因此，规范规定：圆曲线最大半径不宜超过10000m10000m。 （三圆曲线的最大半径（三圆曲线的最大半径 （四圆曲线半径的运用（四圆曲线半径的运用

29、1. 1.在适应地形的情况下应选用较大的曲线半径。在适应地形的情况下应选用较大的曲线半径。 2. 2.在确定圆曲线半径时，应注意：在确定圆曲线半径时，应注意：一般情况下宜采用最小平曲线半径的一般情况下宜采用最小平曲线半径的4 48 8倍，或超高为倍，或超高为 2% 2%4%4%的圆曲线半径。的圆曲线半径。地形条件受限制时，应采用大于或接近于圆曲线最小半地形条件受限制时，应采用大于或接近于圆曲线最小半 径的径的“一般值一般值”。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 径的径的“最小值最小值”。应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲

30、线应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线 线形。线形。应同纵面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重应同纵面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重 合。合。选用曲线半径时，最大半径值一般不应超过选用曲线半径时，最大半径值一般不应超过10000m10000m为为 宜。宜。第四节第四节 缓和曲线缓和曲线 缓和曲线是道路平面线形三要素之一。缓和曲线是道路平面线形三要素之一。 缓和曲线：设置在直线和圆曲线之间或半径相缓和曲线：设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。续变化的曲线。 规范规范 规定：

31、除四级公路外的其它各级公路都应规定：除四级公路外的其它各级公路都应设置缓和曲线，另外，当圆曲线半径大于设置缓和曲线，另外，当圆曲线半径大于“不设超不设超高的最小半径时可省略缓和曲线。高的最小半径时可省略缓和曲线。 1. 1.曲率连续变化，便于车辆遵循。曲率连续变化，便于车辆遵循。 2. 2.离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适。离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适。 3. 3.超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加平稳。超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加平稳。 4. 4.与圆曲线配合，增加线形美观。与圆曲线配合，增加线形美观。一、缓和曲线的作用一、缓和曲线的作用（一缓和曲线的基本要求（一缓和曲线的基本要求

32、可行性好：它的线形应符合行驶轨迹，它的几何特征应满足可行性好：它的线形应符合行驶轨迹，它的几何特征应满足汽车轨迹的三条几何特征。汽车轨迹的三条几何特征。缓和性好：是指缓和曲线要有一定长度，如太短，驾驶员操缓和性好：是指缓和曲线要有一定长度，如太短，驾驶员操作紧张，旅客不舒适，线形不协调。作紧张，旅客不舒适，线形不协调。计算方便，公式简单计算方便，公式简单; ;便于在设计、施工中使用。便于在设计、施工中使用。二、缓和曲线的基本要求、性质及采用形式二、缓和曲线的基本要求、性质及采用形式 假定： 1.汽车为一刚体，转弯时汽车不变形，忽略弹性轮胎的变形。 2.左、右轮差别不计，只研究重心的轨迹。 3.

33、转弯时汽车等速行驶，驾驶员匀速转动方向盘。（二缓和曲线的性质（二缓和曲线的性质)(radk)(radt)(radtk)m(tgdr)m(tkddr)m(vtl rkdtrkdvlCkvdrCl 轨迹方程讨论P56页 图3.4.2）回旋线回旋线三次抛物线三次抛物线 双纽线双纽线 n n次抛物线次抛物线 正弦形曲线正弦形曲线 我国我国 推荐的缓和曲线是回旋线推荐的缓和曲线是回旋线 （三缓和曲线的采用形式（三缓和曲线的采用形式三、回旋线作为缓和曲线三、回旋线作为缓和曲线 （一回旋线的基本方式（一回旋线的基本方式 1. 1.定义：回旋线是曲率随着曲线长度成定义：回旋线是曲率随着曲线长度成比例变化的曲线

34、比例变化的曲线 2. 2.基本公式：基本公式： A A回旋线参数，表示回旋线曲率变化的回旋线参数，表示回旋线曲率变化的缓急程度。缓急程度。A A为长度量纲为长度量纲 3. 3.特点特点: :满足行驶轨迹三条特征的程度满足行驶轨迹三条特征的程度2Alr（二回旋线的性质（二回旋线的性质1.1.曲率按线形函数增大曲率按线形函数增大 A A越大，曲率越大，曲率k k越小，回旋线变化慢；越小，回旋线变化慢； A A越小，曲率越小，曲率k k越大，回旋线变化快越大，回旋线变化快. . 2.2.所有回旋线都几何相似所有回旋线都几何相似 回旋线的形状是相似的，单位回旋线的性质可回旋线的形状是相似的，单位回旋线

35、的性质可以代表所有回旋线。以代表所有回旋线。 21Alrk 2Aldlrdld222Alsin2=sin=cos2=cos=AdldyAdldx463424523422403366345640rlrlrlyrlrllxsinyaxyarctgyryrxxmmcossinsincotyTyxTKL几何要素46342045230422403366345640RlRlRlyRlRllxssssss)(90)(20RlradRlss0000sincos1RxqRyR232422402238424RllqRlRlpsssssssssysssLTDRpRERLlRLqpRT22sec1802218022t

36、an00mymyRyRxcos1sinpRpyyqRqxxmymycos1sin四、缓和曲线的最小长度及参数四、缓和曲线的最小长度及参数（一缓和曲线的最小长度（一缓和曲线的最小长度 1. 1.旅客感觉舒适旅客感觉舒适 2. 2.超高渐变率适中超高渐变率适中 3. 3.行驶时间不过短行驶时间不过短 4. 4.视觉条件视觉条件)6 . 0(036. 00214. 033(min)取ssssRVRVLpiBLs(min)2 . 1(min)VLs设计速度(km/h)1201008060403020缓和曲线最小长度(m)100857060403020RRLs9/(min)（二缓和曲线参数（二缓和曲线参

37、数A A值值 1. 1. 回旋线最小参数值回旋线最小参数值 公路平面线形设计时，不仅可以选定缓公路平面线形设计时，不仅可以选定缓和曲线长度，同样也可以选定缓和曲线参数和曲线长度，同样也可以选定缓和曲线参数A A值。值。 2.2.视觉要求视觉要求A A与与R R的关系的关系 R/3AR R/3AR 当当R R接近接近100m100m时，取时，取A A等于等于R R； 当当R R小于小于100m100m时，则取时，则取A A等于或大于等于或大于R R； 在圆曲线较大时，可选择在圆曲线较大时，可选择A A在在R/3R/3左右；左右； 如如R R超过了超过了3000m3000m，可取，可取A A小于小

38、于R/3R/3。RLsA （三缓和曲线的省略（三缓和曲线的省略 1. 1.在直线与圆曲线间，当圆曲线半径大于或等于在直线与圆曲线间，当圆曲线半径大于或等于“不不设超高的最小半径时；设超高的最小半径时； 2. 2.半径不同的同向圆曲线半径不同的同向圆曲线 (1) (1)半径不同的同向圆曲线间，当小圆半径大于或半径不同的同向圆曲线间，当小圆半径大于或等于等于“不设超高的最小半径时，直线与圆曲线间和大不设超高的最小半径时，直线与圆曲线间和大圆与小圆间均不设缓和曲线；圆与小圆间均不设缓和曲线； （2 2小圆半径大于表中所列临界曲线半径，且符合小圆半径大于表中所列临界曲线半径，且符合下列条件之一时，大圆

39、与小圆间不设缓和曲线：下列条件之一时，大圆与小圆间不设缓和曲线： 小圆曲线按规定设置相当于最小缓和曲线长的回小圆曲线按规定设置相当于最小缓和曲线长的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过0.10m0.10m。 设计速度设计速度80km/h80km/h时，大圆半径时，大圆半径R1R1与小圆半与小圆半径径R2R2之比小于之比小于1.51.5。 设计速度设计速度80km/h80km/h时，大圆半径时，大圆半径R1R1与小圆半与小圆半径径R2R2之比小于之比小于2 2。道路勘测设计道路勘测设计（第五节（第五节 平面线形设计）平面线形设计） 摘要内容：摘要内容：

40、平面线形设计原则平面线形设计原则 1平曲线最小长度平曲线最小长度 2线形要素组合类型的定义、组合要求线形要素组合类型的定义、组合要求 3长安大学公路学院讲课重点：讲课重点： 1.1.平面线形设计原则；平面线形设计原则； 2.2.小偏角问题；小偏角问题；3.3.线形组合类型中基本形、线形组合类型中基本形、S S形以及卵形曲线等的形以及卵形曲线等的 定义、组合要求以及计算。定义、组合要求以及计算。长安大学公路学院讲课难点：讲课难点： 1. 1. 平面线形高低标准之间的均衡与过渡；平面线形高低标准之间的均衡与过渡；2. 2. 基本形、基本形、S S形以及卵形曲线等组合类型的组合要求。形以及卵形曲线等

41、组合类型的组合要求。一、平面线形设计一般原则 1. 1.平面线形应直捷、延续、顺适，并与地形、地物平面线形应直捷、延续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。相适应，与周围环境相协调。 准绳：与地形相适应，宜直则直，宜曲则曲，准绳：与地形相适应，宜直则直，宜曲则曲，不片面追求直曲。不片面追求直曲。 直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形地物等具体条件，片面强调路线要以直线为决于地形地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定二者的比例都是错误的。主或以曲线为主，或人为规定二者的比例都是错误的。 在宽阔的平原微丘区，路

42、线应直捷顺畅。在宽阔的平原微丘区，路线应直捷顺畅。 在起伏的山岭和丘陵地区，线形以曲线为主。在起伏的山岭和丘陵地区，线形以曲线为主。 在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以直线为主。直线为主。 2. 2.保持平面线形的均衡与连贯。保持平面线形的均衡与连贯。 为使一条道路上行驶的车辆尽量以均匀速度行为使一条道路上行驶的车辆尽量以均匀速度行驶，平面线形各要素应保持连续而均衡，必须避免线驶，平面线形各要素应保持连续而均衡，必须避免线形的突变。形的突变。 长直线的尽头避免接小半径曲线长直线的尽头避免接小半径曲线 长直线上汽车行驶速度较高，如果突然遇到小

43、长直线上汽车行驶速度较高，如果突然遇到小半径曲线，易产生减速不及造成的事故。半径曲线，易产生减速不及造成的事故。 事故形态：车辆侧翻到曲线外侧路基或与对向车事故形态：车辆侧翻到曲线外侧路基或与对向车辆相撞或碰撞路侧护栏。辆相撞或碰撞路侧护栏。 要求：长直线的尽头避免接小半径曲线，特别避免长直线下要求：长直线的尽头避免接小半径曲线，特别避免长直线下坡尽头接小半径平曲线。若由于地形所限小半径曲线难免时，坡尽头接小半径平曲线。若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。高低标准之间要有过渡高低标准之间要有过渡 同

44、一等级道路上大、小指标间的均衡过渡同一等级道路上大、小指标间的均衡过渡长直线与小半径曲线之间。长直线与小半径曲线之间。相邻的大小半径曲线之间。相邻的大小半径曲线之间。同一条道路上采用不同计算行车速度设计的路段之间的过同一条道路上采用不同计算行车速度设计的路段之间的过渡。渡。 在标准变更的相互衔接处前、后一定长度范围内主要在标准变更的相互衔接处前、后一定长度范围内主要技术指标应逐渐过渡，避免产生突变，设计速度高的一端技术指标应逐渐过渡，避免产生突变，设计速度高的一端应采用较低的平、纵技术指标，反之则应采用较高的平、应采用较低的平、纵技术指标，反之则应采用较高的平、纵技术指标，以使平、纵线形技术指

45、标较为均衡。纵技术指标，以使平、纵线形技术指标较为均衡。 3. 3.回头曲线的设置。回头曲线的设置。 回头曲线是在山区越岭线的特别困难地段，以回头曲线是在山区越岭线的特别困难地段，以延长展线方式克服高差而采用的一种特殊曲线类型。延长展线方式克服高差而采用的一种特殊曲线类型。 回头曲线一般是由一个主曲线、回头曲线一般是由一个主曲线、两个辅助曲线和主、辅曲线所夹两个辅助曲线和主、辅曲线所夹的直线段组合而成的复杂曲线。的直线段组合而成的复杂曲线。 4. 4.平曲线应有足够的长度平曲线应有足够的长度 平曲线的最小长度平曲线的最小长度 平曲线一般由前后缓和曲线和中间圆曲线共三平曲线一般由前后缓和曲线和中

46、间圆曲线共三段曲线组成，每段曲线至少需要段曲线组成，每段曲线至少需要3s3s的时间。的时间。 基本型曲线：基本型曲线：9s9s行程行程 凸型曲线：凸型曲线：6s6s的行程的行程 平曲线最小长度不得小于下表规定。平曲线最小长度不得小于下表规定。设计速度(km/h)1201008060403020一般值（m）600500400300200150100最小值（m）200170140100705040 小偏角的平曲线长度：小偏角的平曲线长度： 小偏角曲线的问题：设置了较大的半径也容易把曲线长看成小偏角曲线的问题：设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。比实际的要短，造成急转弯

47、的错觉。 小偏角曲线要求的平曲线长度小偏角曲线要求的平曲线长度 7属于小偏角弯道属于小偏角弯道 。为保证小偏角曲线有足够的长度，。为保证小偏角曲线有足够的长度，采用采用 7的曲线外矢距的曲线外矢距E与与=7时曲线的时曲线的E相等时的曲线长相等时的曲线长为最小平曲线长。为最小平曲线长。设计速度设计速度(km/h)(km/h)12012010010080806060404030302020平曲线最小长度平曲线最小长度(m)(m)1400/ 1400/ 1200/ 1200/ 1000/ 1000/ 700/ 700/ 500/ 500/ 350/ 350/ 250/ 250/ 表中的为公路转角值度

48、），当表中的为公路转角值度），当2 2时，按时，按=2=2计。计。二、平面线形要素的组合类型 1. 1.基本形基本形 （1 1定义：当按直线定义：当按直线回旋线回旋线A1A1）圆圆曲线曲线回旋线（回旋线（ A2 A2 ）直线的顺序组合而成线形。直线的顺序组合而成线形。 当当A1=A2A1=A2时，叫对称基本型；当时，叫对称基本型；当A1A2A1A2时，叫时，叫非对称基本型，非对称基本型， A1 : A2 A1 : A2应不大于应不大于2.02.0。 二、平面线形要素的组合类型 （2组合要求组合要求 基本形设计时，为使线形协调，基本形设计时，为使线形协调，A值的选择最好使回旋线、值的选择最好使回

49、旋线、圆曲线、回旋线的长度以大致接近为宜但在许多情况下是无圆曲线、回旋线的长度以大致接近为宜但在许多情况下是无法做到的）。法做到的）。二、平面线形要素的组合类型 2.S 2.S形形 （1 1S S形定义：形定义： 两个反向圆曲线用两段反向回旋线连接的组两个反向圆曲线用两段反向回旋线连接的组合形式。合形式。 二、平面线形要素的组合类型 （2组合要求组合要求 S形相邻两个回旋线参数形相邻两个回旋线参数A1与与A2宜相等。达不到时，宜相等。达不到时，A1与与A2之比应之比应小于小于2.0，有条件时以小于，有条件时以小于1.5为宜。当为宜。当A2 200时，时， A1与与A2之比应小于之比应小于1.5

50、。 S型的两个反向回旋线以径相连接为宜。当受地形或其它条件限制而型的两个反向回旋线以径相连接为宜。当受地形或其它条件限制而不得不插入短直线或两圆曲线的回旋线相互重合时，其短直线的长度应符不得不插入短直线或两圆曲线的回旋线相互重合时，其短直线的长度应符合下式规定：合下式规定： L（A1A2）/40 两圆曲线半径之比也不宜过大，以两圆曲线半径之比也不宜过大，以R1/R21/2为宜为宜( R1、 R2分别为分别为大小圆半径，大小圆半径， A1、A2分别为大小圆的缓和曲线参数）。分别为大小圆的缓和曲线参数）。 二、平面线形要素的组合类型 （3S形曲线的计算形曲线的计算 已知某公路有两个交点间距为已知某

51、公路有两个交点间距为D=328.912m，JD1=K5+250.14，偏角，偏角1=491517（右偏），半径（右偏），半径R1=200m ；Ls1 =70m ；JD2为左偏，为左偏，2=853930 。要求：。要求：按按S型曲线计算确定型曲线计算确定Ls2、R2，并计算两曲线主点里程桩号。，并计算两曲线主点里程桩号。 计算步骤：（计算步骤：（1先根据先根据1、R1、 Ls1，计算，计算T1; （2T2=D-T2 根据根据S形的组合要求，假定形的组合要求，假定Ls2 （3用用T2、LS2、 2计算计算R2。 （4检查检查R2是否符合是否符合S形的组合要求，如不能，重新调形的组合要求，如不能，重

52、新调整计算。整计算。二、平面线形要素的组合类型 3. 3.卵形卵形 （1 1定义：两同向的平曲线，按直线定义：两同向的平曲线，按直线缓缓和曲线和曲线 （A1A1）圆曲线圆曲线R1R1）缓和曲线缓和曲线AFAF）圆圆曲线曲线R2R2）缓和曲线（缓和曲线（ A2 A2）直线的顺序组合而成直线的顺序组合而成的线形。的线形。 卵形曲线卵形曲线二、平面线形要素的组合类型 （2组合要求：组合要求：大圆能完全包住小圆而且不是同心圆。大圆能完全包住小圆而且不是同心圆。卵型曲线用一个回旋线连接两个圆曲线，其公用缓和曲线卵型曲线用一个回旋线连接两个圆曲线，其公用缓和曲线 的参数的参数A最好在最好在R2 /2A R

53、2范围内（范围内（ R2为小圆半径）；为小圆半径）；二、平面线形要素的组合类型 （2组合要求：组合要求：圆曲线半径之比以满足圆曲线半径之比以满足R2/R1 =0.20.8为宜；为宜；两圆曲线的间距，以两圆曲线的间距，以D/R2=0.0030.03为宜，（为宜，（D为两圆曲为两圆曲线间的最小间距）。线间的最小间距）。二、平面线形要素的组合类型 4. 4.凸形凸形 （1 1定义：两段同向缓和曲线之间不插入定义：两段同向缓和曲线之间不插入圆曲线而径相衔接的组合形式圆曲线长度为零）圆曲线而径相衔接的组合形式圆曲线长度为零） （2 2组合要求：组合要求：凸形的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别凸形

54、的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容许最小回旋线参数和圆曲线最小半径的规定。符合容许最小回旋线参数和圆曲线最小半径的规定。 连接点附近最小连接点附近最小0.3V0.3V的长度范围内，应保持以连接点的长度范围内，应保持以连接点的曲率半径确定的横坡度。的曲率半径确定的横坡度。 （3适用条件适用条件 只有在路线严格受地形、地物只有在路线严格受地形、地物限制处方可采用凸形。限制处方可采用凸形。二、平面线形要素的组合类型 5. 5.复合形复合形 （1 1定义：将两个以上的同向回旋线在曲定义：将两个以上的同向回旋线在曲率相等处相互连接的线形。率相等处相互连接的线形。 （2 2组合要求：组合要求

55、：复合形的相邻两个回旋线参数之比以小于复合形的相邻两个回旋线参数之比以小于1 1：1.51.5为宜。为宜。（3适用条件适用条件复合曲线在受地形条件限制，或互通式立体交叉的匝道设复合曲线在受地形条件限制，或互通式立体交叉的匝道设计中可采用。计中可采用。二、平面线形要素的组合类型 6.C 6.C形形 （1 1定义：两同向回旋线在曲率为零处定义：两同向回旋线在曲率为零处径相连接即连接处曲率为径相连接即连接处曲率为0 0，半径为的组合线形。，半径为的组合线形。 （2 2适用条件适用条件C C形曲线仅限于地形条件特殊困难，路线严格受限制形曲线仅限于地形条件特殊困难，路线严格受限制时方可采用。时方可采用。

56、 第六节 行车视距 一、视距的意义及其种类一、视距的意义及其种类 1. 1.定义定义 所谓视距，是指从车道中心线上所谓视距，是指从车道中心线上1.2m1.2m的高度，能看到该的高度，能看到该车道中心线上高为车道中心线上高为0.1m0.1m的物体顶点的距离，是该车道中的物体顶点的距离，是该车道中心线量得的长度，如图心线量得的长度，如图3 31818。 规定视距标准是为了保证行车安全，使驾驶员能随规定视距标准是为了保证行车安全，使驾驶员能随时看到汽车前方一定距离的道路，以便发现前方障碍物时看到汽车前方一定距离的道路，以便发现前方障碍物或来车时，能及时采取措施。在平面上，弯道内侧有挖或来车时，能及时

57、采取措施。在平面上，弯道内侧有挖方边坡或障碍物、纵断面上的凸形竖曲线处以及路线交方边坡或障碍物、纵断面上的凸形竖曲线处以及路线交叉口附近，均有可能存在视距不良的问题。叉口附近，均有可能存在视距不良的问题。 在道路设计中保证足够的行车视距，是确保行车安全、在道路设计中保证足够的行车视距，是确保行车安全、快速、增加行车安全感、提高行车舒适性的重要措施。快速、增加行车安全感、提高行车舒适性的重要措施。2.种类 行车视距按行车可能遇到的各种情况可有停车视距、 会车视距、 超车视距、错车视距、避让障碍物视距等五种。 标准对前三种视距作了相应规定。 1停车视距 汽车行驶时， 自驾驶员看到前方障碍物起至到达

58、障碍物前安全停车止所需要的最短行车距离称为停车视距。如图 319。 停车视距主要由两部分组成：司机反应时间内行驶的距离；开始制动到汽车完全停止所行驶的距离制动距离。通常按下式计算： ZTgVtVssS2) 6 . 3/(6 . 321121 ZVtV2546 . 3211 (3-51) 式中：t 司机反应时间，取2.5s； Z路面与轮胎之间的纵向摩阻系数，因轮胎、路面、制动等条件不同而异，计算停车视距一般按路面潮湿状态考虑，见表317。 1V行驶速度，当设计车速为（12080）km/h 时为其85，设计车速为（6040）km/h 时为其90，设计车速为（3020）km/h时为其100。 不不同

59、同设设计计车车速速下下的的Z值值 表317 计算行车速度（kmh） 120 100 80 60 50 40 30 20 Z值 0.29 0.31 0.31 0.33 0.35 0.38 0.44 0.44 停车视距的规定值见表318和表319。 各各级级公公路路停停车车视视距距 表318 公 路 等 级 高 速 公 路 一 二 三 四 计 算 行 车 速 度 （ km h） 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20 停 车 视 距 （ m） 210 160 110 75 160 75 110 40 75 30 40 20 城城市市道道路路停停车车视视距距 表

60、319 计 算 行 车 速 度 （ km h） 80 60 50 45 40 35 30 25 20 15 10 停 车 视 距 （ m） 110 70 60 45 40 35 30 25 20 15 10 3超车视距 在双车道道路上， 后车超越前车， 从开始驶离原车道之处起，至超车后安全驶回原车道并与对向来车保持所必要安全距离所需的最短距离为超车视距，如图321。 4321ssssScq （m） (3-52) 43232sssScb (m) (3-53) 式中：Scq全超车视距（m） ； Scb必要超车视距（m） ； s1汽车超车开始到进入对向车道的加速行驶距离（m） ，按下式计算： 211