道路勘测技术_杨少伟_第二章平面设计讲诉

第二章平面设计

本章摘要：本章主要介绍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；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；平面线形设计原则和线形要素组合类型；道路平面设计主要成果等内容。

第一节概述

摘要内容：

主要介绍路线的相关概念（包括路线、线形、路线平面、路线纵断面、路线横断面等）、汽车行驶轨迹的几何特征、平面线形三要素等。

课时：1学时

讲课重点

1.理解路线平面、纵断面、横断面及线形等概念；

2. 汽车行驶轨迹的几何特征；

3. 平面线形三要素与曲率图。

讲课难点

1. 对纵断面的理解；

2. 平面线形曲率图的绘制。

讲授重点内容提要

一、路线

道路：一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等

组成的空间带状构造物。它在平面上有左右转弯、纵面上有上下起伏、横面上有一定宽度。

路线：道路中线的空间位置。

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）。

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寸。

设计一条道路，对于平、纵、横三个方面，既要综合考虑，又需分别处理。

路线的平面

道路三维图

二、汽车行驶轨迹与道路平面线形

（一）汽车行驶轨迹

道路是供汽车行驶的，道路设计必须满足汽车行驶轨迹的要求，只有道路的平面线形与汽车的行驶轨迹相符合或相接近，才能保证汽车行驶的舒适与安全，而且汽车速度越高，这种要求越显重要。

（1）汽车行驶轨迹的痕迹

①雪后第一辆车行驶的痕迹

②已建公路车道中的油渍的痕迹

③夜间连续摄影前灯的痕迹

（2）行驶轨迹观测：

①用横摆仪随车量测

②用全站仪量测轨迹

③用GPS测轨迹

（3）汽车行驶轨迹重心的几何特征

①轨迹是连续的、圆滑的，任一点不出现错头和破折；

②曲率是连续的，任一点不出现两个曲率值；

③曲率变化是连续的，任一点不出现两个曲率变化率值。

（4）平面线形要素

①直线－圆－直线组合的平面线形

满足平面线形连续、圆滑的第一条要求，但在ZY和YZ点处曲率和曲率变化率值不连续的（直线上曲率为0，圆曲线上曲率为1/R）。

该线形组合一般只用于低等级公路（四级公路）。

②直－缓－圆－缓－直组合的平面线形

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。不满足汽车行驶轨迹特性的第三条要求，但与汽车行驶轨迹接近，而且，汽车行驶无轨道，在车道宽度内允许有一定偏离。

该线形组合可用于三级以上公路（包括三级公路）。

③平面线形三要素

现代道路平面线形是由直线、圆曲线和缓和曲线构成的，称之为平面线形三要素，道路平面线形设计就是从线形的角度去研究三个要素的选

用和相互间的组合等问题。

三、路线平面设计的内容

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。

本章将重点讨论这些要素。如圆曲线半径、缓和曲线长度以及直线、曲线的合理配置等。

本节小结

理解与掌握路线平面、纵断面、横断面及线形等概念；汽车行驶轨迹的几何特征；平面线形三要素与平面线形曲率图。

思考题

1.汽车行驶轨迹的几何特征对平面线形的几何构成有何影响？

2. 平面线形三要素是什么？

第二节直线

摘要内容：

主要介绍直线的优缺点、直线的最大长度和曲线间直线的最小长度等。

课时：1学时

讲课重点

1. 直线的优、缺点。

2. 直线的最大长度；运用长直线时应注意的问题。

3. 相邻同向、反向圆曲线间的直线长度。

4. 断背曲线的危害与解决办法。

讲课难点

1. 对相邻同向、反向圆曲线间的最小直线长度的理解；

讲授重点内容提要

一、直线的特点

1．优点

●两点之间距离最短

●具有短捷、直达的印象

●行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易

●测设简单方便（用简单的就可以精确量距、放样等）

●在直线上设构造物更具经济性。

2．缺点

●直线单一无变化，与地形及线形自身难以协调

●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。

●在直线纵坡路段，易错误估计车间距离、行车速度及上坡坡

度。

●易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速行驶。

二、直线的运用

直线的运用应注意同地形、环境的协调与配合。采用直线线形时，其长度不宜过长。但在下述路段上可采用直线：

(1)农田、河渠规整的平坦地区、城镇近郊规划等以直线条为主体时，宜采用直线线型。

(2)特长、长隧道或结构特殊的桥梁等构造物所处的路段，以及路线交叉点前后的路段宜采用直线线形。

(3)双车道公路为超车所提供的路段宜采用直线线形。

三、直线的最大长度和最小长度

1．直线的最大长度

我国《标准》和《规范》对直线的最大长度没有具体的规定，只有原则规定（即直线长度不宜过长）。当地形条件及其它特殊情况限制而采用长直线时，为弥补长直线路段景观单调缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施。

从理论上求解直线的最大长度是非常困难的，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。各国普遍从经验出发，根据调查分析的结果来规定直线的最大长度。

⏹日本和德国，一般规定直线的最大长度不超过20V（m）（V为设

计车速，以km/h计）；

⏹前苏联规定为8km；

⏹美国则规定为3mile（约为4.83km）。

我国地域辽阔，地形变化万千，对直线的最大长度很难作出统一的规定，强调“宜直则直，宜曲则曲”，“不过分追求长直线，但也不能人为设