道路平面设计

1、第二章 路线,道路平面设计,.,1. 路线平面的基本线形,2. 圆曲线,3. 缓和曲线,4. 弯道的超高与加宽,5. 行车视距,6. 平面线形的组合类型,7 . 路线平面的设计成果,.,路线-指道路中线 。 线形-道路中线的空间形状。,一、路线平面的基本线形 1.概述,.,路线的平面(horizontal)-道路中线在水平面上的投影。 路线纵断面(vertical)-沿着中线竖直剖切，再行展开。 公路横断面(cross-sectional)-中线各点的法向切面。,中线,一、路线平面的基本线形 1.概述,.,（1）平面线形(horizontal alignment)要素 曲率为零的线形 .直线；

2、 曲率为常数的线形. 圆曲线； 曲率为变数的线形 . 缓和曲线。 （2）直线(tangent) （3）圆曲线(circular curve) （4）缓和曲线(transition curve) 可以作为缓和曲线的有：回旋曲线、三次抛物线、双纽曲线，常用的是回旋曲线。,直线、圆曲线、缓和曲线称为“平面线形三要素”,一、路线平面的基本线形 2.平面线形组成,.,（1）直线(tangent)的特点： 1）路线短捷、行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单。 2）线形简单，容易测设。 3）直线路段能提供较好的超车条件（所以双车道的公路间隔适当处要设置一定长度的直线）。,一、路线平面的基本线形 2

3、.平面线形组成,.,4）从行车的安全和线形美观来看： 过长的直线，线形呆板，行车单调，易疲劳；也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易产生眩光。 5）只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相协调。,一、路线平面的基本线形 2.平面线形组成,.,（2）直线的标准规定： 1）直线最大长度 德国20V； 前苏联8km；美国3mile。 总的原则：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。,一、路线平面的基本线形 2.平面线形组成,.,2）采用长的直线线形时，应注

4、意的问题： 直线的最大长度应有所限制。当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施并注意下述问题： 长直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更易导致高速度 长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，可以使生硬呆板的直线得到一些缓和,一、路线平面的基本线形 2.平面线形组成,.,一、路线平面的基本线形 2.平面线形组成,哪一个最优？,., 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，以改善单调的景观。 长直线或长下坡尽头的平曲线必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施,3.1 路线平面的基本线形 2.平面线形组成,.,美 国

5、 俄 勒 冈 州 典 型 沙 漠 公 路,.,香 榭 丽 舍 与 凯 旋 门,.,德 国 柏 林,.,2）直线的最小长度 同向曲线间的直线最小长度 同向曲线(adjacent curve in one direc-tion)-指两个转向相同的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。 A.当60km/h时，直线（以km/h计）为宜 B.当40km/h时，可参照上述规定执行,一、路线平面的基本线形 2.平面线形组成,.,2）直线的最小长度 反向曲线间的直线最小长度 反向曲线(reverse curve)-指两个转向相反的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。 A.当60km/h时，直线（以km/h计）为

6、宜 B.当40km/h时，可参照上述规定执行 C.特别困难四级15 m,一、路线平面的基本线形 2.平面线形组成,.,断背曲线：互相通视的同向曲线间若插以短直线，容易产生把直线和两端的曲线看成为反向曲线的错觉，当直线过短时甚至把两个曲线看成是一个曲线，这种线形破坏了线形的连续性，且容易造成驾驶操作的失误，通常称为断背曲线。设计中应尽量避免。,一、路线平面的基本线形 2.平面线形组成,.,一、路线平面的基本线形 2.平面线形组成,断背曲线,.,X,Y,直线的计算,一、路线平面的基本线形 2.平面线形组成,.,二、圆曲线,1）曲线上任意一点的曲率半径R=常数，故测设比缓和曲线简便。 2）汽车在圆曲

7、线上的行驶要受到离心力；在平曲线上行驶时要多占路面宽。 3）视距条件差，容易发生交通事故。 4）较大半径的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等特点。故常采用。,1.圆曲线特点,.,二、圆曲线,2.圆曲线半径,.,哪一个最大？哪一个最小？,二、 圆曲线 2.圆曲线半径,.,二、圆曲线,（1）一般情况下宜采用极限最小半径的48倍或超高为24的圆曲线半径； （2）地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径； （3）地形条件特别困难不得已时，方可采用极限最小半径； （4）应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形,3.圆曲线半径的要求,.,二、 圆曲线 3.圆曲线半径的

8、要求,（5）应同纵面线形相配合，应避免小半径曲线与陡坡相重叠； （6）每个弯道半径值的确定，应根据实地的地形、地物、地质、人工构造物及其它条件的要求，用外距、切线长、曲线长、曲线上任意点线位、合成纵坡等控制条件反算，并结合标准综合确定。,.,二、 圆曲线 4.圆曲线的曲线要素计算,（1）单圆曲线，其曲线几何要素为：,（2）曲线主点桩号计算如下： ZY（桩号）=JD（桩号）T QZ（桩号）=YZ（桩号）L/2 YZ（桩号）=ZY（桩号）+L JD（桩号）=QZ（桩号）+J/2,.,三、 缓和曲线 1.概述,（1）缓和曲线的线形特征 缓和曲线-是指在直线与圆曲线之间或者半径相差较大的两个转向相同圆

9、曲线之间设置的一种曲率连续变化的曲线。,.,（2）缓和曲线作用 1）曲率连续变化，视觉效果好。（线形缓和）,2）离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适（行车缓和） 3）超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳（超高缓和）,三、 缓和曲线 1.概述,.,（3）缓和曲线的数学形式 1）缓和曲线轨迹特点：由直线驶入圆曲线转弯时，其轨迹上的任一点的曲率半径与其行程l（自转弯开始点算起）成反比，此轨迹方程为回旋曲线方程。因此我国标准规定缓和曲线采用回旋曲线。,三、 缓和曲线 1.概述,.,2）缓和曲线的一般方程式：,为了设计方便，使量纲一致，故令A2=C，则,三、 缓和曲线 1.概述,.,三、 缓和曲线 2.设计长度

10、,.,三、 缓和曲线 2.设计长度,.,（3）缓和曲线的省略 公路 1）直线与圆曲线间缓和曲线的省略 ls RRP 四级公路 2）半径不同的圆曲线间缓和曲线的省略 lF R小RP R临RRP 且满足A、B、C条件之一 四级公路 A：P大-P小0.10m。 B： V80km/h，R大/R小1.5 C： V 80km/h，R大/R小2,三、缓和曲线 2.设计长度,.,（1）基本型曲线的圆曲线要素计算：,三、缓和曲线 3.缓和曲线的计算,.,（2）曲线主点桩号计算： ZH(桩号)=JD(桩号)-T HY(桩号)=ZH(桩号)+ls QZ(桩号)=HZ(桩号)-L/2 YH(桩号)=HY(桩号)+Ly

11、 HZ(桩号)=YH(桩号)+ls JD(桩号)=QZ(桩号)+J/2,三、缓和曲线 3.缓和曲线的计算,.,1.定义 为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡，称为超高。 目的：提高行车的安全性和舒适性。 范围： ZYYZ 或 HYYH,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,.,.,2.超高坡度 1）最大超高坡度（极限最小半径时） 由平曲线半径计算公式(31)可得 (3.36) 当0时，在产生滑移的极限状态u= 时 故受横向滑移限制 ic,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,2）最小超高坡度 各级公路圆曲线部分最小超高坡度值应与该公路直线

12、部分的正常路拱横坡度一致。 3）超高坡度的确定（任意半径时） 各圆曲线半径所设置的超高坡度值应根据设计速度、圆曲线半径、公路条件、自然条件等经计算确定。,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,3.超高缓和段(superelevation runoff) 从直线段的双向横坡渐变到圆曲线路段具有超高单向横坡的过渡段称为-超高缓和段。Lc设于圆曲线的两端。 为了行车舒适和利于排水，对超高缓和段长度必须加以规定。,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,注意： 超高缓和段长度应采用5的倍数，并不小于10m； 当线形设计须采用较长的回旋曲线时，横坡度由2%（或1.5%）过渡到0%路段的超高渐变率不得小

13、于1/330。 超高的过渡应在回旋线全长范围内进行，但当超高渐变率过小时(为保证排水、超高渐变率不得小于1/330)，而只设在该回旋线的某一区段范围之内。,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,4.超高过渡方式 1）公路 无中间带的公路 a 绕内边缘旋转，简称边轴旋转 b 绕中线旋转，简称中轴旋转。 c 绕外边缘旋转。 有中间带的公路 a 绕中间带的中心线旋转。 b 绕中央分隔带边缘旋转。 c 绕各自行车道中线旋转。 分离式公路 超高过渡方式可视为两条无中间带的公路分别予以处理。,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,绕内边缘旋转 抬肩、外绕中至ig 、全绕内至ic 适用于新建公路,四、

14、弯道的超高与加宽 （一）超高,.,绕内边缘旋转 抬肩、外绕中至ig 、全绕内至ic,抬肩,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,绕中线旋转 抬肩、外绕中至ig 、全绕中至ic 适用于改建公路,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,绕中线旋转 抬肩、外绕中至ig 、全绕中至ic,提肩,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,绕外边缘旋转 抬肩、外绕外至水平 、全绕外 至ic 适用于特殊公路,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,内边轴,中 轴,外边轴,设计标高,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,绕中间带的中心线旋转，如图

15、3.10a。用于窄中间带的公路。 绕中央分隔带边缘旋转，如图3.10b。各种宽度不同中间带的公路均可。 绕各自行车道中线旋转，如图3.10c。用于单向车道数大于四条的公路,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,5.超高值的计算 超高缓和段上各断面处的路基外缘、内缘、中线与路基设计标高之高差c叫-超高值。 计算如表314所列公式。,四、 弯道的超高与加宽 （一）超高,.,四、 弯道的超高与加宽 （二）加宽(curve widening),1.定义汽车在曲线路段上行驶时，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大。为适应汽车在平曲线上行驶时，后轮轨迹偏向曲线内侧的需要

16、，在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽度称为曲线加宽(又称弯道加宽)。,.,2.标准规定 平曲线半径250m时，应在平曲线内侧加宽。 公路加宽值表3.15。 四级公路和山岭重丘区的三级公路采用第1类加宽值；其余各级公路采用第3类加宽值； 对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第2类加宽值。 城市道路加宽值见表3.16。,四、 弯道的超高与加宽 （二）加宽(curve widening),.,3.加宽缓和段(transition zone of curve widening) 当平曲线R250m时，一般在弯道内侧圆曲线范围内设置全加宽。 为了使路面和路基均匀变化，设置一段从加宽值为零逐渐加宽到

17、全加宽的过渡段，称为-加宽缓和段。,四、 弯道的超高与加宽 （二）加宽(curve widening),.,4.加宽缓和段的长度LJ 加宽所需的最小长度。在不设缓和曲线或超高缓和段时，应按渐变率1：15且10m的要求设置； 设置超高缓和段lC时， lJ = lC ； 设置缓和曲线lS时， lJ= lS 。,四、 弯道的超高与加宽 （二）加宽(curve widening),.,5.LJ内加宽值的过渡方式 1）直线比例法： 处理简单粗造，不圆滑美观，适用于一般二、三、四级公路。,四、 弯道的超高与加宽 （二）加宽(curve widening),.,2）插入高次抛物线的方法：路面边缘线圆滑、顺适

18、，适用于高速公路、一级公路以及对路容有较高要求的二级公路。,加宽值的过渡还可插入二次抛物线、回旋线过渡等。,LJ,BJ,四、 弯道的超高与加宽 （二）加宽(curve widening),.,3.5 行车视距 1.视距(sight distance)的意义及其种类,.,五、 行车视距 1.视距(sight distance)的意义及其种类,行车视距：为了行车安全，驾驶员应能随看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必须的最短距离称为行车视距。 在道路平面上的暗弯（处于挖方路段弯道和内侧有障碍物的弯道）、纵断面上的凸形竖曲线以及下穿式立体

19、交叉的凹形竖曲线上都有可能存在视距不足的问题，如图所示。,.,（1）定义 视距-指从车道中心线上1.2m的高度，能看到该车道中心线上高为0.1m的物体顶点的距离，是该车道中心线量得的长度。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。 （2）种类 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。,五、行车视距 1.视距(sight distance)的意义及其种类,.,五、 行车视距 1.视距(sight distance)的意义及其种类,1）停车视距：汽车行驶时，当视高为1.2m，物高为0.1m时，驾驶人员自看到前方障碍物时起，至障碍物前能安全停车所需的最短行

20、车距离，即为停车视距,停车视距由反应距离，制动距离，安全距离构成,故停车视距为：,.,各级公路停车视距,3.5 行车视距 2.视距标准及运用,.,2）超车视距：在双车道公路上，当视高为1.2m，物高为1.2m，后车超越前车过程中，从开始驶离原车道之处起，至可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离，即为超车视距。分四阶段,五、 行车视距 1.视距(sight distance)的意义及其种类,.,3）会车视距 两辆对向行驶的汽车在同一车道上相遇，及时制动并停车所必须的安全视距称为-会车视距。其长度不应小于停车视距的两倍。 由三部分组成：反应时间所行驶的距离；制动距离；安全距离。,五、 行

21、车视距 1.视距(sight distance)的意义及其种类,.,（1）视距标准的采用 1) 高、一级公路应满足S停。因有中间分隔带，无对向车，故不存在会车问题。且高速公路和一级公路的车道数均在4个车道以上，快慢车用划线分隔行驶，各行其道，也不存在超车问题。 2) 二、三、四级公路，一般应满足S会。在工程特别困难或受其它限制地段，可采用停车视距，但必须采取分道行驶的措施。 3) 对向行驶的双车道公路，应根据需要并结合地形在适当的距离内设置具有超车视距的路段。,五、 行车视距 2.视距标准及运用,.,（2）公路视距的保证 1）横断面上视距保证 若SzSzo 行车轨迹至障碍物的距离 视距,行车轨

22、迹一般取弯道内侧车道路面内缘（不包括加宽）加1.5m，驾驶员视点离地面1.20m。 横净距Sz-即公路曲线范围最内侧的车道中心线行车轨迹由安全视距两端点连线所构成的曲线内侧空间的界限线（即包络线）的距离。,五、行车视距 2.视距标准及运用,.,五、 行车视距 2.视距标准及运用,.,五、 行车视距 2.视距标准及运用,.,六、平面线形的组合类型,1.简单形曲线 当一个弯道由直线与圆曲线组合时叫简单型曲线（simple curve单圆曲线）,用于 4级公路 其它各级，当RRP(不设超高最小半径),可用于高速公路？,.,六、平面线形的组合类型,2.基本形曲线 按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合

23、的曲线称为基本型。用于：高、一、二、三级中，R RP 注意：满足几何条件 l ：L ：l： 左右 A的取值符合有关要求 （R/3）AR,.,3.凸形曲线 两同向回旋曲线间不插入圆曲线而径相连接的组合形式称为凸型曲线。 用于：山区公路二、三级中，地形、地物受限制的路段 必须满足的几何条件：20= 凸形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。 连接点附近最小0.3V的长度范围内，应保持以连接点的曲率半径确定的横坡度。,六、平面线形的组合类型,.,4.S形曲线 两个反向圆曲线间用两个反向回旋线连接的组合形式，称为S型曲线。 要求： S形相邻两个回旋线参

24、数A1与A2宜相等。 （A1/A2）应2，有条件（A1/A2）宜1.5，当A2 200时， A1与A2之比应小于1.5。 （R1/R2 ） 2为宜,六、平面线形的组合类型,.,5.C形曲线 同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的形式称为C型曲线。 用于特殊地形条件下。两个回旋线参数可相等，也可不相等。,六、平面线形的组合类型,.,6.复合形曲线 两个及两个以上的同向回旋曲线，在曲率相等处径相衔接的组合形式称为复合型曲线。 复合型的两个回旋线参数之比一般以小于1：1.5为宜。用于受地形或其它特殊原因限制时。,六、平面线形的组合类型,.,7.复曲线 复曲线 (compound curve) -指

25、两个或两个以上半径不同，转向相同的圆曲线径相连接（lF=0）或插入缓和曲线（lF0）的组合曲线，后者又叫卵形曲线。,六、平面线形的组合类型,.,（1）圆曲线直接相连的组合形式 （lF=0 ，ls=0） 即按直线圆曲线（R1）圆曲线(R2)直线的顺序组合构成。用于四级公路中；或其它各级公路中，同时满足lS 和lF的省略条件时采用，即其大、小半径均应大于不设超高的最小半径。,六、平面线形的组合类型,.,（2）两端带缓和曲线的组合形式 （lF=0 ，ls0） 即按直线缓和曲线(A1)圆曲线（R1）圆曲线(R2)缓和曲线(A2)直线顺序组合构成。用于除四级公路以外的其它各级公路中，当仅满足lF的省略条件而不满足lS的省略条件时采用。,六、平面线形的组合类型,.,（3）卵形曲线 （lF0 ，ls0） 即按