道路勘测设计(平面线形设计1)

制定最大超高坡度 ih （max ）要根据道路所在地区的气候条件， 还要给驾驶员和乘客以心理上的安全感。对重山区，城市附近， 交叉口以及有相当数量非机动车行驶的道路，最大超高还要比 一般道路小些。
（二）最小半径的计算
《标准》中规定的最小平曲线半径是汽车在曲线部 分能安全而又顺适的行驶的条件而确定的。 最小平曲线半径的实质是汽车行驶在公路曲线部分 时，所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的 摩阻力所允许的界限，并使乘车人感觉良好舒适的 曲线半径值。
哪一个最优？
2. 当采用长的直线线形时，应注意的问题：
（3）道路两侧过于空旷时，宜采取植不同树种或设
臵一定 建筑物、雕塑、广告牌 等措施，以改善单调
的景观。
（4）长直线或长下坡的尽头的平曲线，除曲线半径、
超高、视距等必须符合规定外，还必须采取设臵标 志、增加路面抗滑能力等安全措施。
美 国 俄 勒 冈 州
X Fcos α Gsin α
X F Gi h Gv 2 Gi h gR v2 G( ih ) gR
Y
X
V2 ih 127R
（一）计算公式与因素
根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径： 当设超高时 ：
V2 R 127( i h )
式中：V——设计速度，（km/h）；

V2 R 127( μ ih )
ih
1．极限最小半径
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。
V2 R 127( μ ih )
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。
2．一般最小半径
（3）行旅不舒适
μ值的增大，乘车舒适感恶化。 当μ〈0.10时，不感到有曲线存在，很平稳；
当μ= 0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳；
当μ= 0.20时，己感到有曲线存在，稍感不稳定； 当μ= 0.35时，感到有曲线存在，不稳定； 当μ= 0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感。 μ的舒适界限，由0.11到0.16随行车速度而变化，设 计中对高、低速路可取不同的数值。 美国AASHTO认为V≤ 70km/h时μ=0.16，V=80 km/h 时， μ= 0.12是舒适感的界限。

圆曲线几何元素为：
α T Rt g 2 π L αR 180 α E R(sec 1) 2 J 2T L
曲线主点里程桩号计算： 计算基点为交点里程桩号，记为JD， ZY=JD-T YZ=ZY+L QZ=ZY+L/2 JD=QZ+J/2
二、圆曲线半径 （一）计算公式与因素 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径：
（2）当地形条件许可时，应尽量采用大于一般最小半 径的值； （3）有条件时，最好采用不设超高的最小半径。
（4）选用曲线半径时，应注意前后线形的协调，不应 突然采用小半径曲线；
（6）从地形条件好的区段进入地形条件较差区段时， 线形技术指标应逐渐过渡，防止突变。
（5）长直线或线形较好路段，不能采用极限最小半径。
（四）关于城市道路 与公路不同，《城市道路设计规范》提供了设超高 最小半径，设超高推荐半径，不设超高最小半径以及不 设缓和曲线最小半径。当受地形条件限制时，可采用设 超高推荐半径值；当地形条件特别困难时，可采用设超 高最小半径值。
计算行车速度Km/h 设超高最小半径 设超高推荐半径 不设超高最小半径 不设缓和曲线最小半径 80 250 400 1000 2000 60 150 300 600 1000 50 100 200 400 700 40 70 150 300 500 30 40 85 150 20 20 40 70
一般最小半径是指各级公路按设计速度行驶的 车辆能保证安全、舒适行车的最小允许半径。
V2 R 127( μ ih )
3．不设超高的最小半径 圆曲线半径大于一定数值时，可以不设臵超高。 指道路曲线半径较大，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车安全 稳定所采用的最小半径。 从行驶的舒适性考虑，必须把横向力系数控制到最 小值。
4.最小半径指标的应用
选用圆曲线半径值时，应与当地地形、地物、经济等条件相 适应。
城市道路建成区，如设超高，则两侧建筑物标高不易配合而 且影响街景美观，因此，城市道路可适当降低标准。（P126）
4.最小半径指标的应用 （1）公路线形设计时应根据沿线地形等情况，尽量选 用较大半径。在不得已情况下方可使用极限最小半径；
μ——横向力系数； ih——超高横坡度； i1——路面横坡度。
不设超高时 ：
V2 R 127( i1 )
1．横向力系数μ对行车的影响及其值的确定：
（1）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，这就要求横向力系数 μ 低于轮胎与路面之间 所能提供的横向摩阻系数f: μ ≤f f 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 0.4 ～ 0.8 ，在潮湿的黑色路面 上汽车高速行驶时，降低到 0.25 ～ 0.40 。路面结冰 和积雪时，降到 0.2 以下，在光滑的冰面上可降到 0.06（不加防滑链）。
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。
4、直线的最小长度 反向曲线间最小长度：
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。 在转向相反的两个圆曲线之间，如果没有设臵缓和曲线，考 虑到设臵超高、加宽缓和段以及驾驶人员转向操作的需要，宜 设臵一定长度的直线。 A.当Ｖ≥60km/h时， 直线≥２Ｖ（以km/h 计）为宜 B.当Ｖ≤40km/h时， 可参照上述规定执行 C.特别困难四级15 m
2．关于最大超高（P113）：
由于道路上车辆速度不一致，特别是混合交通的道路上，不 仅要照顾快车，还要考虑慢车的安全。对于慢车，乃至因故暂 停在弯道上的车辆，其离心力接近于0或等于0.如超高率过大， 超出轮胎与路面间的横向摩阻系数，车辆有沿着路面最大合成 坡度下滑的危险，必须： ih (max) f w(一年中气候恶劣季节路面的 横向摩阻系数)。 《标准》规定： 高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于10%， 其它各级公路不应大于8%。 在积雪冰冻地区，最大超高横坡度不宜大于6%。
公路线形应与地形相适应与景观相协调直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
第三章 道路平面线形设计 (6课时)
本章主要内容： 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 概述 直线 圆曲线 缓和曲线 曲线的超高与加宽 行车视距 平面线形的组合和衔接 路线平面图的绘制
4、直线的最小长度 同向曲线间最小长度：
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Ｖ≥60km/h时，直线≥６Ｖ（以km/h计）为宜 B.当Ｖ≤40km/h时，可参照上述规定执行
若在同向曲线间插入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,当直线过短时甚至可能把两个曲线看成 一个曲线，容易造成司机的判断错误。
三要素是基本组成，各要素所占比例及使用频率并无规定，各 要素使用合理、配置得当，均可满足汽车行驶要求。至于它们 的参数则要根据地形情况和人的视觉、心理、道路技术等级等 条件来确定。
3.2 直 线
一、直线的特点
直线距离短，直捷，通视条件好。 汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作 简易。 便于测设。 直线线形大多难于与地形地物相协调，若长度运用 不当，不仅破坏了线形的连续性，也不便达到线形设 计自身的协调。 过长的直线易使驾驶人感到单调、疲倦，难以目测 车间距离。
中线
2、平面线形设计的基本要求
1）路线平面线形基本要素
行驶中汽车的导向轮旋 转面与车身纵轴之间的 关系： 1．角度为零： 2．角度为常数： 3．角度为变数：
对应的汽车行驶轨迹线 1.曲率为0——直线 2.曲率为常数——圆曲线 3.曲率为变数——缓和曲线
现代道路平面线形正是由上述三种基本线形构成 的，称为平面线形三要素。
（三）圆曲线最大半径 选用圆曲线半径时，在与地形等条件相适应的前提 下应尽量采用大半径。 但半径大到一定程度时，其几何性质和行车条件与 直线无太大区别，容易给驾驶人员造成判断上的错 误反而带来不良后果，同时也无谓增加计算和测量 上的麻烦。 《 规 范 》 规 定 圆 曲 线 的 最 大 长 度 在 不 宜 超 过 10000m。
2）汽车行驶轨迹
(1)这个轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点上不 出现错头和破折； (2)曲率连续。其曲率是连续的，即轨迹上任一点不 出现两个曲率的值。 (3) 曲率变 化连续 。其 曲率的变化率是连续的， 即轨迹上任一点不出现 两个曲率变化率的值。
直线－圆－直线: 不满足第二、三条 性质，但满足第一 条要求，满足了车 辆的直行和转向要 求，可作为低等级 山区道路采用。
二、直线的运用 (1). 宜采用直线线形的路段： （ 1）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔 谷地； （ 2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线 条为主的地区；
（3）长的桥梁、隧道等构造物路段；
（4）路线交叉点及其前后；
（5）双车道公路提供超车的路段。
2. 当采用长的直线线形时，应注意的问题： （1）在直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡 更易导致高速度。 （2）长直线与大半径凹竖曲线组合为宜，这样可以 使生硬呆板的直线得到一些缓和。


（2）增加燃料消耗和轮胎磨损
横向力系数μ 0 0.05 0.10 0.15 0.20 燃料消耗（%） 轮胎磨损（%） 100 100 105 160 110 220 115 300 120 390
μ使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。
(3)增加驾驶操纵的困难
弯道上行驶的汽车，在横向力作用下，弹性的轮胎会发生横 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移 脚，如果超过5度，一般司机就不易保持驾驶方向的稳定。
直－缓－圆－缓－直: 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“缓和曲线”，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。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。
路线平面线形基本要素
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，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。
3.1 概述
1、路线 道路是一条三维空间的带状实体。 它是由路基、路面、桥梁、涵 路线平面图：路线在水平面上的 投影。 路线纵断面图：沿道路中线的竖 向剖面图，再行展开即是路线的 纵断面。 路线横断面图：道路中线上任意 一点的法向切面是道路在该点横 断面。
典
型 沙 漠 公
路
香
榭
丽
舍
与 凯 旋 门
最大直线长度：
世界各个国家没有统一的规定。 总的原则：公路线形应与地形相适应，与景观相协调，直
德 国 柏 林
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。
3. 最大直线长度问题：
《标准》规定：直线的最大与最小长度应 有所限制。一条公路的直线与曲线的长度 设计应合理。 合理利用地形和避免采用长直线。
3.3 圆曲线
一、圆曲线的几何元素 各级公路和城市道路不论转角大小均应设臵平曲 线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。 路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、双交点 或多交点曲线、虚交点曲线、回头曲线等中一般均 包含了圆曲线。 圆曲线具有易与地形相适应、可循性好、线形美 观、易于测设等优点，使用十分普遍。