cad第五章

V 7 V L min 6 11 .7 3 .6
式中，当α＜2°时，取α ＝2° 。
2.圆曲线
（6）圆曲线要素及其计算
ZY
T
QZ E L
T YZ
① 简单圆曲线
当R＞ R min不设时，采用
R R
T R tan
L

2
ZY(桩号)＝JD(桩号)－T YZ(桩号)＝ZY(桩号)＋L
ZH(桩号)＝JD(桩号)－Ts HY (桩号)＝ZH(桩号)＋ls YH(桩号)＝HY(桩号)＋LY HZ(桩号)＝YH(桩号)＋ls QZ(桩号)＝HZ(桩号)－Ls/2 JD(桩号)＝QZ(桩号)＋Js/2
ls
R+△R
R
Es
△
R
3.缓和曲线
（5）缓和曲线长度的确定
① 离心加速度变化率不过大
在缓和曲线上，车辆的离心加速度a＝v2/ρ
设计速度(km/h) 平曲线最小长度(m) 圆曲线最小长度(m) 80 140 70 60 100 50 50 85 40 40 70 35 30 50 25 20 40 20
2.圆曲线
（5）关于小偏角的曲线长
一般来说，平曲线的转角都应尽可能地小，使路线直捷。 但转角过小，曲线长度看上去要比实际的大，使驾驶者 产生急转弯的错觉，这种倾向偏角越小越显著。所以偏 角较小时，应设置较长的平曲线，使之形成公路是在顺 适转弯的感觉，以避免驾驶者枉作减速转弯的准备。 α≤7°为小偏角。 α ＝7°时，平曲线长度不小于为6s行程。 α＜7°时的最小曲线长与α 成反比例增加，
2 s 4 s
YH LY QZ
HY
ls y0 x0 q Ts T ZH
Ts ( R R) tan
Ls ( 2 0 )

2
JD
q

Ls

180
180
R 2l s 或
R ls
Es ( R R) sec
Ly＝Ls－2ls

2
R
Js＝2 Ts－Ls
1.道路平面线形概述
（2）直线
② 直线的最小长度
同向曲线
V≥60km/h，不宜小于6V（m）；
反向曲线
V≥60km/h，不宜小于ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱV（m）；
特殊情况下，不宜小于2.5V（m）。V＜60km/h，可参照执行，但有条件， 一般都应不小于2V（m）。
HZ
JD1
QZ
1
YZ
ZH
JD2
YH
2
HY YH HZ
JD1
（1）设计者根据自己的经验初步定出路线的平 面位置，即定出交点位置、平曲线半径和缓和曲 线长度； （2）检查所选路线是否满足规范要求及与地形 的适应情况； （3）绘制与平面相对应的纵断面地面线图，并 设计与之相适应的纵断面； （4）参照纵断面图，考虑地面横坡，协同参照 平、纵、横，确定路线方案。
1.路线平面计算机辅助设计的任务
公 路
一般值 极限值 不设超高最小 半径(m) 路拱≤2.0％ 路拱＞2.0％
城 市 道 路
设计速度(km/h) 不设超高最小半径(m) 设超高推荐半径(m) 设超高最小半径(m)
80 1000 400 250
60 600 300 150
50 400 200 100
40 300 150 70
30 150 85 40
L0
令
L v 0 C K
L0 1 l v t v K C l 令 R L A2
A—回旋线参数，表示回旋 线曲率变化缓急程度。
φ
Y
b
φ
l
C

A
部分 用 利
X
o
3.缓和曲线
（3）回旋线的数学表达
dl＝ρ· dβ dx＝dl· cosβ dy＝dl· sinβ
2、交互式平面CAD系统主要功能模块设计 （4）输入输出模块 系统输入模块是系统其他模块沟通的渠道， 通过输入模块将用户输入信息提供给工程数据库， 并提供给平面计算模块完成计算工作。输入模块 一方面将交互修改或计算结果反馈个给相应功能 模块，另一方面将设计成果输出为图表形式。 交互式平面CAD系统流程如图5-2所示。
《规范》规定，圆曲线最大半径以不超过 10000m为宜。
2.圆曲线
（3）圆曲线半径值的选定
一定不能小于Rmin极限； 一般情况下，大于Rmin一般； R应尽可能大一些，有条件应大于Rmin不设。
设计速度(km/h) 120 1000 650 5500 7500 100 700 400 4000 5250 80 400 250 2500 3350 60 200 125 1500 1900 40 100 60 600 800 30 65 30 350 450 20 30 15 150 200
R
180

2
E R(sec
J=2T－L
1)
(校正数）
QZ(桩号)＝YZ(桩号)－L/2
JD(桩号)＝QZ(桩号)＋J/2
2.圆曲线
（6）圆曲线要素及其计算
② 复曲线
两个转向相同的平曲线，首尾相接，共用一个切点。
T1 JD1 A
1
取定R1，计算相应的切线长T1， 则R2：
R2 AB T1 tan AB R1 tan tan
2.交互式平面CAD系统的功能与结构
2、交互式平面CAD系统主要功能模块设计 （3）交互修改模块 平面设计过程中的反复修改和对设计者经验 的依赖，决定了交互修改模块是系统的核心。交 互修改模块应能够 实现智能导航、分布式设计、 自适应修改等功能，而这些功能的实现则依赖于 与其他模块的协同工作。
2.交互式平面CAD系统的功能与结构
3.缓和曲线
（2）缓和曲线形式
设汽车在缓和曲线上匀速行驶 v(m/s) ， t s后，行驶距离为l ，方 向盘转动角速度为 ω ，前轮的转 动角为φ，则 K t
L0 L0 L0 半径 sin K t
缓和曲线的方程式应与汽车 行驶轨迹一致。该轨迹的 曲线半径与转角 φ 成反比 例变化。汽车的转角 φ 从 公路直线段上为零增到圆 曲线上的固定值。
平面CAD系统人机分工的内容
序号 1 人 选择中心线上任一对象 机 显示该对象几何参数 说 明 可以查询数据
2
3
选择进行中心线设计的边 显示该约束下可以布置的 帮助用户进行合理 界约束对象 所有曲线组合 设计
确认曲线组合 显示该组合参数对话框， 每个参数均有建议值
4
5 6 7 8 9 10
标定有关参数
积分得
l A2
ρ · l＝A2
Y A2 dl d l
l ——缓和曲线上任意 一点的偏角 2 2 A A 2 l
A 2

2
dx cos d
x A 2 (1
cos d

4
10

216 9360
“直线+缓和曲线（三次以上）+圆曲线” 三条特征都满足
规定：平面线形要素采用直线、圆曲线、缓和曲线（回旋线形式）
1.道路平面线形概述
（2）直线
对直线的最大与最小长度应有所限制，从理论上求解非常困 难，应根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来确定。
① 直线的最大长度
长直线形多数情况下难与地物、地形相协调；过长直线易 使驾驶员感到单调、疲倦，易导致交通事故的发生 。 不宜大于20V（m），V为该路段的设计速度，以km/h为 单位。 该项要求不是很严格，特殊地区可特殊考虑。
QZ
1
YZ
ZH
HY JD2
2
ZY
ZY
1.道路平面线形概述
（2）直线
③直线适用条件
不受地形、地物限制的平坦地区或山涧谷地，例如戈 壁滩、草原、大平原等； 市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等； 长大桥梁、隧道等构造物路段； 路线交叉点及其前后路段； 双车道公路提供超车的路段。
2.圆曲线
第五章 路线平面计算机辅助设计
内容提要
1、交互式平面CAD系统总体设计
1）路线平面计算机辅助设计的任务 2）交互式平面CAD系统的功能与结构
2、导线法平面设计原理
1) 2) 3) 4) 5) 6) 道路平面线形概述 圆曲线 缓和曲线 平面线形组合设计 行车视距及其保证 平面设计成果
1.路线平面计算机辅助设计的任务
（1）圆曲线最小半径
根据汽车在平曲线上行驶时的受力分析，有 v2 V2 R g ( i) 127( i) 了确定圆曲线最小半径值，关键是合理确定横向力系数μ 和路拱横向坡度i。
2.圆曲线
（2）圆曲线最大半径
选用圆曲线半径时，在地形等条件允许的前提 下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适。但 半径过大，对测设和施工都不利，且过大的半 径，其几何性质与直线无多大差异。
① 系统自动进行平曲线组合设计，为设计者提供智能导 航。 ② 支持分布式设计 ③ 自适应修改功能
2.交互式平面CAD系统的功能与结构
1、系统的功能 （4）信息反馈 （5）数据管理功能 （6）计算结果的输出
2.交互式平面CAD系统的功能与结构
2、交互式平面CAD系统主要功能模块设计 （1）数据管理模块 高效的数据管理是事先交互式平面CAD系统 各种功能的前提条件。 （2）平面计算模块 平面计算模块应能完成各种等级道路和常用 线形组合的计算工作，包括曲线要素、曲线主点 坐标、任意桩号坐标的计算以及边线坐标的计算 等。
进行计算绘图、报告结果，体现设计人员价值 由用户决定是否修改
自动编排桩号 无需从头设计
判断所设计内容是否合适 自动查询内藏规范并报告 任意顺序设计中心线 确定要设计的平面有关法 显示可供选择的所有对象 用户依次设计 向内容 选定法向设计类型 给定参数 判断设计是否合理 弹出对话框 进行计算、绘图 不合理的高亮度显示 任意输入数据
2.交互式平面CAD系统的功能与结构
1、系统的功能 （1）系统应能接收和处理不同数据来源的原始资料。 （2）系统应能进行与平面设计有关的线形特征值计 算、中线桩号设置与加宽计算、任意桩号的坐标与 切线方位角计算。
2.交互式平面CAD系统的功能与结构
1、系统的功能 （3）系统应具有丰富的人机交互设计与修改功 能，主要包括：


dl
6
)
l A x a
P
dy y X
dx
同理
2 2 4 6 y A (1 ) 3 14 440 25200
3.缓和曲线
（4）缓和曲线要素及主点桩号计算
O
0
0
-2
HZ
0
R+△
R
R
ls ls3 q 2 240R 2
R l l 24R 2384R 3
2 a v 离心加速度增长率 as＝ t Rt
驶过缓和曲线的时间
t
ls v
v as＝ Rls
3
as一般取0.5～0.6m/s3
3.缓和曲线
（5）缓和曲线长度的确定
e d e E D缓 和 C曲 线 B a A
直 线
线
曲
圆
② 控制超高附加纵坡不过陡
超高：为用车重抵消部分横向力，将曲线外 侧车道升高，构成与内侧车道倾斜方向相同、 具有一定横向坡度的单坡横断面，称为超高。 超高附加纵坡(超高渐变率)是指超高后的外侧 路面边缘纵坡比原设计纵坡增加的坡度。附 加纵坡太大，会使行车左右明显摇摆，因此 应加以控制。
T2 JD2 B R2
2
1
2
ZY
GQ
YZ
2
2
2
2
R1
O2 O1
3.缓和曲线
（1）缓和曲线的作用
使汽车从一个曲线过渡到另一曲线的行驶过程 中的离心加速度逐渐变化； 作为超高和加宽变化的过渡段； 适应汽车转向操作的行驶轨迹及路线的顺畅， 构成美观及视觉协调的最佳线形。
要求：有合理的形式和足够的长度！
2.交互式平面CAD系统的功能与结构
第五章 路线平面计算机辅助设计
二、导线法平面设计原理
1.道路平面线形概述
（1）汽车行驶轨迹特征
K 1 R
0
S
轨迹连续、圆滑 曲率连续 曲率变化连续
K 1 R
“直线+缓和曲线+圆曲线” 曲率变化不连续
K 1 R
0
S
0
S
“直线+圆曲线” 切点处曲率不连续
20 70 40 20
2.圆曲线
（4）平曲线最小长度
平曲线：道路上除直线外的部分，分为有缓和曲线的和 没有缓和曲线的两种。 应大于2ls (2倍缓和曲线长)。 应大于6s行程。 平曲线中的圆曲线和每一个缓和曲线都应大于3s行程。 公路与城市道路设计规范中都给出了各级道路在不同的 设计速度下的平曲线、圆曲线最小长度，和最小缓和 曲线长度。 城市道路平曲线与圆曲线最小长度
（1）设计方法
“直线型”设计方法： 根据选定的路线方案和几何标准，定出相适 应的直线作为基本单元，将直线转折处用曲线予 以连接。 “曲线型”设计方法： 与“直线型”设计方法相反，先根据地形、 地物条件设置合适的圆曲线或直线，用适当的回 旋线将其相连。
1.路线平面计算机辅助设计的任务
路线平面设计的一般过程：