第三章 城市道路平面线形设计

3 离心力
离心力的定义
在牛顿力学上，离心力是一种惯性，车辆行动时会受到 惯性的作用，比如向前加速，车向后仰；突然刹车，车会向 前倾。所以当车辆在转弯时，也会受到反向的惯性力作用， 往左旋转，车辆向右倾；向右旋转，车辆向左倾。
离心力的定义
车辆在曲线道路上受到 的转弯惯性，就是车辆受到 的离心作用，用一种虚拟的 力来表示，就是离心力。
缓和曲线要求 有足够的长度，有合理的曲线形式。
平面线形衔接中，相邻的曲线悬殊不能过大，否则 对司机行车非常危险。
云南宜良某山路——7公里 路68道拐
在昆明市宜良县城西有 一条通往靖安哨的盘山公路， 公路依山梁而修，弯弯曲曲， 短短的7公里公路，共有68 道拐，远远超出了被称为世 界闻名的贵州24道拐的公路。 据有关专家介绍，这算得上 是世界公路史上的奇迹。
4 行车视距
行车视距
行车视距——汽车在行驶中，当发现障碍物后，能及时采取措施， 防止发生交通事故所需要的必须的最小距离。包括停车视距、会车视 距、超车视距。
汽车在行驶过程，三种情况下存 在视距问题的情况，看不到前方障碍 物的情况。夜间行车设计不考虑。
n 平面上：平曲线（转弯的时候）
n 纵断面处：凸竖曲线
贵州晴隆县的山路，共有24拐
在张家界天门山，被称为“通天大道”的盘山公路共计99 弯，似玉带环绕，弯弯紧连，层层叠起，依山籍壁，直冲云霄， 被称为“天下第一公路奇观”，对行车司机来说是个很大的挑 战。
贵州六盘水“八大弯”
贵州六盘水“八大弯” 公路，被称为中国最具挑 战性的公路。不仅曲折环 绕，而且位于山上，高差 非常明显。
S2
V2
254( )
（3）安全距离
S3 5 ~ 10m
二、会车视距：
▪ 定义：会车视距是在同一车道上两对向汽车相遇，从相 互发现时起，至同时采取制动措施使两车安全停止，所需的 最短距离。 ▪ 会车视距SH约等于2倍停车视距。
三、超车视距 n 超车视距是指汽车安全超越前车所需的最小通视距离。 n 超车视距的构成：超车视距的全程可分为四个阶段
离心力
向心力
减小离心力的措施
1、转弯处路段设计，要“外高内低”，有一点的倾斜度， 防止车辆转弯时向外侧滑，但倾斜度不能过大。
减小离心力的措施
2、扩大转弯半径。在高速公路或坡度比较缓、路面宽阔的 道路，进弯道时尽量要将车靠内侧行驶，出弯道时尽量 将车靠外侧行驶。这样就可以改变汽车行驶的弧度，延 缓转弯时的弯度，有效减小离心力。
ST S1 SZ S0
反应距离
制动距离
S1
停车视距ST SZ
S0 安全距离
▪（1）反应距离S1：是当驾驶人员发现前方的阻碍物，经过判 断决定采取制动措施的那一瞬间到制动器真正开始起作用的那
一瞬间汽车所行驶的距离。
S1
V 3.6
t
▪（2）制动距离：是指汽车从制动生效到汽车完全停住，这
段时间内所走的距离。
第三章课程学习内容
1 概述 2 平面线形设计的内容和原则 3 离心力 4 行车视距 5 平面线形设计的步骤
1 概述
路线的概念Biblioteka Baidu
路线，字面意思就是指，从一个地方到另一个地方，沿着特 定方向的空间直线或曲线所经过的道路。
线形几何学，就是要研究道路所在空间曲线的几何特性（如 几何构成，几何形状，几何元素关系等）及各种线形路用特 性的一门学科。 线形几何学是城市道路交通规划的基本科学依据。
城市道路平曲线设计
一、直线 道路中直线段最多、也最简单。
1. 直线的特点 路线便捷，两点之间以直线为最短。
2．行车方向明确，行驶受力简单，驾驶操作简易。 测设简单，施工容易。 过长的直线易使驾驶人感到单调、疲倦，难以目测车间
距离，于是产生尽快驶出直线的急燥情绪，易超车。 直线线形大多难于与地形相协调。
平面线形三要素 ⑴． 直线(line)； ⑵． 圆曲线(circular curve) ； ⑶． 缓和曲线(transition curve) 。
设计车速
车速是道路几何线形的基本依据之一。设计车速就是指具 有平均驾驶水平的驾驶员在天气良好、低交通密度时能够保持 安全、舒适行驶的最高速度。
道路设计上一定要给车辆足够的缓冲距离。 设计车速的大小对道路弯道半径、弯道超高、行车视距等 线形要素取值起决定作用，并对道路横断面尺寸、侧向净宽、 道路纵坡度等有密切关系。
2． 直线的应用
直线道路的最大长度必须有所限制，否则司机会感到疲倦。 而且直线路段两边应该适当布置景观。
我国线路设计规范规定：公路的设计时速为120km/h，根据 计算，直线最大长度就为20 * 120 = 2400米，也就是2.4公里。
城市里面，机动车限速一般为20-80km/h，所以城市道路最 大直线长度一般为0.4-1.6公里。
n ①加速行驶距离S1： ▪ ②超车汽车在对向车道上行驶的距离S2：
n ③超车完了时，超车汽车与对向汽车之间的安全距离S3:
n
S3=15～60m
n ④超车汽车从开始加速到超车完了时对向汽车的行驶距离
S4:
n全超车视距为： S超=S1+S2+S3+S4
5 平面线形设计的步骤
平面线形设计的步骤
平面线形设计是道路平面设计的主要内容，其主要步骤 如下： 一、初步拟定平面线形
世界上最长的直行公路——澳大利亚艾尔公路
艾尔高速公路，穿越西澳大利亚州和南澳大利亚通过纳 勒伯平原。是世界上最长的无转弯公路，直线长达146公里， 没有一个转弯，对任何司机来说都是一项艰难的挑战，直得 让人发疯！
城市道路平曲线设计
2、直线的设计
1．直线不能太长，否则容易引起驾驶员疲劳。直线最大长 度为设计车速的20倍。
根据道路走向（由城市交通联系和道路网规划确定）， 按照拆迁量、工程经济、车辆运行要求、城市发展要求以及 沿线规划区块设计思路等，合理确定平面线形初步设计方案。
主要基础资料是地形图。道路网规划一般为1：2000 —1：5000；详细规划中道路平面设计为1：500—1：1000。
先从中心线开始拟定设计。
其他建设用地划分开来。包括通行机动车、非机动车和行人 交通所需的道路宽度；
五、绘制平面图
谢 谢！
二、选用弯道平曲线半径
三、编制里程桩 道路直线段和曲线段确定后，从路线起点，按每20m、50m、100m的距离
依前进方向顺序编列里程桩号，对曲线起点、中点、终点以及桥涵、交叉 口等特征点编列加桩号。
道路定桩，有里程桩和安全警示桩两种。
四、确定道路红线 用地红线，是城市用地的边界线。 城市道路红线是规划道路的路幅边界线，将城市道路用地和
2．相邻两个圆曲线之间的直线长度不能太短；
同向曲线间的最小直线长度（m）宜大于或等于设计车速 （km/h）数值的6倍；
反向曲线间的最小直线长度（m）宜大于或等于设计车速 （km/h）数值的2倍；
二、圆曲线
在城市道路设计中，直线段长度有限制，所以必须采用 圆弧曲线来连接直线路段，并在切点相连以保障线形平顺。 其半径与长度由汽车在弯道上行驶的特点和要求决定。
n
凹竖曲线(桥下视距）
车辆在平曲线上转弯时，因为看不到前方的障碍物，所以转 弯路口都会设置反射凸透镜，让司机提前看到过来车辆。
一、停车视距
停车视距是指驾驶人员发现前方有障碍物后，采取制定措 施使汽车在障碍物前停下来所需要的最短距离。
停车视距构成：停车视距由三部分组成。反应距离、制动 距离和安全距离。
三、缓和曲线
汽车由直线进入圆曲线或者由圆曲线驶入直线路段时， 其运动轨迹是一条曲率渐变的曲线，尤其是在城市快速路与 不同等级道路衔接时，汽车很可能超出自己的车道驶出一条 较长的过渡性轨迹线，此即缓和曲线。它位于直线与圆曲线 之间，在起点处与直线段相切，而在终点处与圆曲线相切。
缓和曲线作用 曲率连续变化，便于车辆遵循车道行驶； 离心加速逐渐变化，旅客感觉舒服； 超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳； 与圆曲线配合得当，增加线形美观。
路线设计的任务 在调查研究掌握大量材料的基础上， 设计出一条有一定技术标准、满足 行车要求、工作费用最省的路线。
道路线形
城市道路：空间三维曲线，既有方向变化，又有 高程变化的带状空间构筑物。
平面线形：道路中心线在平面上的投影线，反映 沿线道路方向的转折变化，由直线和曲线组合而 成，曲线包括圆曲线和缓和曲线。
纵断面线形：道路中心线保持各点高程不变沿里 程展开后的立面投影线。
道路平面线形
道路横断面 线形
道路纵断面线形
2 平面线形设计的内容和原则
平面线形设计的原则
遵循城市总体规划中的道路网布局，与地形地 质水文相结合、合理衔接直线与平曲线、合理设置 缓和曲线及弯道设计、合理设置沿线其他设施。
平面线形设计的内容
离心力并不是真实存在的 力。它的作用只是为了在旋 转参考系（非惯性参考系） 下，牛顿运动定律依然能够 使用。
2
2
计算汽车离心力的公式，F=mv /r=Gv /gr，所以，离心力
主要和车辆的重量、速度和曲线半径有关。
车辆的重量一般是特定的，所以转弯时需降速，扩大转弯半径。
汽车在平面曲线路段上转弯时，受到的离心力主要随着车 速和道路弧度（转弯半径）的变化而变化，车开得越快，道路 弧度越大，受到的离心力越大。
减小离心力的措施
3、转弯时要降低车速，一般公路转弯口都设有路标和反射镜， 以便让司机知道前方是否有车辆，提前做好准备。
城镇街道或出入大门的转弯，转弯前在50-100米内减速用 转向灯表示行进方向，做到“一慢、二看、三通过”。
车辆在转弯前，首先必须控制车速，并随时做好停车 的准备，尽量避免使用紧急制动与弯路中会车。在转弯时， 操纵方向盘要与车速相配合，应适时转，不同路况的转弯 技巧，及时回方向，转向角度要视实际情况而定，避免意 外事故发生。因为转弯车速过快造成的车祸事故屡见不鲜。