第3章 平面设计

左＝右－ ，右＝ 右 180 180
2.纸上定线 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 线，再根据两两直线相交得交点，继而设臵圆曲线和 缓和曲线，该方法称以直线为主定交点法，也是传统 的方法。 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 ，是根据地形及环境条件和路线技术要求设臵圆曲线 （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。
2
（3）增加燃料消耗和轮胎磨损 μ的存在使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。横向力系 数 为μ＝0.2时，其燃料消耗 与轮胎磨损 分别比μ＝0时 多20％和近3倍。 （4）行旅不舒适 当μ超过一定数值时，驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张，乘 客感到不舒适。 μ ＜0.1～0.15间，舒适性可以接受。 综上所述对行车的安全、经济与舒适方面的要求，最大 横向力系数采用：
（2）反向曲线ห้องสมุดไป่ตู้直线的最小长度
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。 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。
《规范》规定： 当设计速度≥60km/h时，反向曲线间直线最小 长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的2 倍为宜。
二、直线的运用
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。
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； 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； 路线交叉点及其附近； 双车道公路提供超车的路段。
二、汽车行驶轨迹与道路平面线形
（一）汽车行驶轨迹
行驶中的汽车其重心的轨迹在几何性质上有以下特征： 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 。
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。
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。
（二）平面线形要素
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。
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 车视距等进行检验，必要时须采用设臵标志、增加 路面抗滑能力等安全措施。
2．直线的最小长度
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（HZ或YZ）到后一曲线的起 点（ZH或ZY）之间的长度。 （1）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 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。
X b G 2h g
V2 ih 127R
R
V
2
b 127 ih 2h g
5.横向稳定性的保证 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，一般
b 2hg
h 0.5
h
b 2h g
设计速度 横向力系数
120 0.1
100 0.12
80 0.13
60 0.15
40 0.15
30 0.16
20 0.17
2．关于最大超高 （1）要考虑车辆组成 在混合交通的道路上，要同时顾及快、慢车，快车超高 宜大，慢车超高宜小。 （2）要考虑气候因素 慢车及停在弯道上的车辆在不利季节情况要能避免沿路 面最大合成坡度下滑。 （一年中气候恶劣季节路面 的横向摩阻系数） （3）要考虑驾驶者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。
《规范》规定： 当设计速度≥60km/h时，同向曲线间的直线最小 长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的6 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(以km/h计)的3倍。 对于设计速度≤40km/h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 曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或C形曲线。
ih max 8%
0.1 ~ 0.16
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 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。 《标准》中计算一般最小半径时:
第二节
直 线
一、直线的特点
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。
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。
• 路线偏角的计算：已知相邻两边方位角θi和θi+1， 计算该交点的偏角α。 • α = θi+1-θi • 当α >0时，路线为右偏R；当α <0时，路线为左偏 L。
四、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 ，但原则规定直线的最大长度应有所限制，尽量避免长直线。
Gv 2 F gR
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。
2.曲线上汽车的受力分析 将离心力F和车重分解为平行于路面的横向 力和垂直于路面的竖向力，即： 横向力： X＝Fcosα－GSinα ih 竖向力： Y＝FSinα＋Gcosα α很小，可以认为sinα≈tgα＝ih ，cosα≈1 ， ih称为横向超高坡度
X h G
R
127 h ih
V2
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R或最大允许行驶速度V。
4.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。 即:
b b Xh g Y ( Fi h G ) 2 2
F·i比G小得多，可略去不计，则 h
l 2V
当设计速度≤40km/h时，可参照上述规定执行 。
当直线两端设臵有缓和曲线时，也可以直接相 连，构成S型曲线。
第三节 圆曲线
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臵 圆曲线。 圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点： 曲率1/R=常数，测设和计算简单； 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； 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 。
道路勘测设计
（第三章 平面设计）
内容提要
• 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 。
第一节 概 述
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、桥梁、涵 洞、隧道等组成的空间带状构造物。 路线：道路中线的空间位臵。 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：确定路线空间位臵和各部分的几何尺寸。
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。 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20V是可以接受的；在景色单调的地点最好控制在 20V以内；而在特殊的地理条件下应特殊处理。
当直线长度大于1km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3%。 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臵
2
3.横向倾覆条件分析 横向倾覆：汽车在横向力的作用下，可能产生绕外侧车轮触 地点向外倾覆的危险。 Y X
hg b
3.横向滑移条件分析
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。 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：
X Y h G h
φh——横向附着系数
断背曲线的错觉 ①当直线较短时，在视觉上容易形成直线与两端 曲线构成反弯的错觉； ②当直线过短甚至把两个曲线看成是一个曲线。 危害： 破坏了线形的连续性，造成驾驶操作失误，应尽 量避免。 解决办法： 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线 上看不到下一个曲线。
• • 3．关于最小超高 • 道路超高横坡度应该小于道路直线段的路拱 坡度，否则不利于道路排水。
（二）最小半径的计算
《标准》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 最小半径。