高速3线性、行车视距

切线长 α T = Rtg 2 外距 α
E = R(sec 2
1)
曲线长
L=
π
180
Rα
图 圆曲线几何要素计算
2)平曲线半径的选择 平曲线半径的选择
为了保证在曲线上的行车安全、舒适， 为了保证在曲线上的行车安全、舒适， 对离心力必须加以限制， 对离心力必须加以限制，其途径之一是降低 车速，另一途径是对平曲线半径的限制。 车速，另一途径是对平曲线半径的限制。如 果条件允许，选择的半径愈大愈好； 果条件允许，选择的半径愈大愈好；如受地 形或其他条件限制， 形或其他条件限制，其最小半径也不能小于 某极限值。 某极限值。
高速公路概论
第三章 公路线形 (alignment of road)
上次课主要学Leabharlann Baidu了以下内容：
1、道路分类与技术标准 2、路线设计的基本要求及依据 3、公路的基本组成
公路线形(alignment of road) 第三章 公路线形
平面线形(horizontal alignment) 第一节 平面线形 一、平面线形组成
平面线形的主要组成元素：直线、圆曲 线、缓和曲线。 1、直线 直线是两点间距离最短的路线。其特点 是里程短，营运经济，行车视距良好，乘坐 平稳、舒适。各国对直线长度都加以限制。
路线组成要素
2、曲线
1）圆曲线：是平面线形使用最多的基 本形式。其基本特点是比较容易适应地形的 变化，又能引起驾驶员的注意，且从正面看 到路侧的景观，起到诱导视线的作用。
二、纵坡设计
纵断面的纵坡有上坡和下坡， 纵断面的纵坡有上坡和下坡，其大小是 以坡度线两端高差与其水平长度比值的百分 数表示，称为坡度i。沿路线前进方向，坡度 数表示，称为坡度 。沿路线前进方向， 起点比终点低则为上坡，否则为下坡。 起点比终点低则为上坡，否则为下坡。 坡度的大小及其长度会影响汽车的行驶 速度、工程造价与营运经济及行车安全， 速度、工程造价与营运经济及行车安全，因 此，坡度临界值（最大纵坡、坡长）必须加 坡度临界值（最大纵坡、坡长） 以限制。
纵面线形(vertical alignment) 第二节 纵面线形
一、路线纵断面图
通过公路中线的竖向剖面图称为路线纵断面图。 通过公路中线的竖向剖面图称为路线纵断面图。它反 映了路中线地面起伏和设计路线的坡度情况。 映了路中线地面起伏和设计路线的坡度情况。它是公路设 计的重要技术文件之一。 计的重要技术文件之一。 纵断面图由两部分组成： 纵断面图由两部分组成：下半部分主要是把平面设计 的有关内容填列出来，如平面的直线与曲线， 的有关内容填列出来，如平面的直线与曲线，里程桩号以 及各桩号的地面标高及纵断面设计的坡度、 及各桩号的地面标高及纵断面设计的坡度、标高和沿线地 质土壤情况；上半部分则有两条主要线：一是地面线， 质土壤情况；上半部分则有两条主要线：一是地面线，它 是根据中线各桩号的地面高程绘出的一条不规则折线； 是根据中线各桩号的地面高程绘出的一条不规则折线；另 一条是路基边缘各点标高的连线，称为设计线（坡度线）， 一条是路基边缘各点标高的连线，称为设计线（坡度线）， 它是经过技术、经济以及美学上许多比选而定出来的。 它是经过技术、经济以及美学上许多比选而定出来的。在 路中线上表示地面各点高程称为地面标高； 路中线上表示地面各点高程称为地面标高；在设计线上表 示路基边缘各点的标高称为设计标高。 示路基边缘各点的标高称为设计标高。在任一桩号上设计 标高与地面标高之差称为施工高度。 标高与地面标高之差称为施工高度。
缓和曲线各要素： 缓和曲线各要素：
切线总长 T
T S= (R + P)tg
α
2
+q
曲线总长
ES = (R + P) sec
α
2
R
外距
L = (α 2β0 )
π
180
R + 2LS
图
缓和曲线几何要素计算
3、直线与曲线组合 、 其形式有： 其形式有：
1）同向曲线： ）同向曲线： 2）反向曲线 ） 3）复曲线 ） 4）回头曲线 ）
停车视距
超车视距
汽车在路上行驶，除保证直线段上的行车视距外， 汽车在路上行驶，除保证直线段上的行车视距外，还 应保证曲线上的行车视距，以确保行车安全。 应保证曲线上的行车视距，以确保行车安全。 1）平面弯道上视距的保证：为了保证车辆在弯道上 ）平面弯道上视距的保证： 行驶安全，弯道内侧视距曲线（ 行驶安全，弯道内侧视距曲线（驾驶员在弯道上行驶视距 线的公切线）范围内不能有任何障碍物， 线的公切线）范围内不能有任何障碍物，以保证弯道内侧 通视。 通视。 2） 2）竖曲线上视距的保证 夜间汽车在小半径凸形竖曲线上行驶时， 夜间汽车在小半径凸形竖曲线上行驶时，车头灯灯光高出 路面，很难照到高度较低的路面障碍物； 路面，很难照到高度较低的路面障碍物；白天行车亦可能 会被变坡处阻挡，故要采用大半径的竖曲线。 会被变坡处阻挡，故要采用大半径的竖曲线。在小半径的 凹形竖曲线上行车时，车头灯照到路面上的照距甚短，也 凹形竖曲线上行车时，车头灯照到路面上的照距甚短， 影响视距。故夜间交通密度较大的公路， 影响视距。故夜间交通密度较大的公路，应采用大竖曲线 半径。 半径。
三、路线平面图
路线平面图是公路基本建设工程设计文件之 因此要求路线平面图应示出路中线两侧50～ 一，因此要求路线平面图应示出路中线两侧 ～ 150m范围内的带状地形、现状地物，路中线位置、 范围内的带状地形、 范围内的带状地形 现状地物，路中线位置、 里程及百米桩，断点、水准点和大中桥位， 里程及百米桩，断点、水准点和大中桥位，隧道 和相交道路的位置，以及省、 自治区、 和相交道路的位置，以及省、市、自治区、县分 界线等，并示出平曲线要素。 界线等，并示出平曲线要素。 平面图的比例尺为： 平面图的比例尺为：1:2000，1:5000，1:10000 ， ， 视设计阶段而定。 等，视设计阶段而定。
1、停车视距 、
汽车在公路上行驶，当驾驶员发现路面前方有障碍物， 汽车在公路上行驶，当驾驶员发现路面前方有障碍物， 经判断后，采取制动措施，使汽车在障碍物前停止， 经判断后，采取制动措施，使汽车在障碍物前停止，这一 必须保证的最短安全距离，称为停车视距。 必须保证的最短安全距离，称为停车视距。
2、会车视距 、
3）缓和曲线 ）
当选用的半径小于规范规定的不设超高的半 径时，为了适应汽车行车轨迹需要， 径时，为了适应汽车行车轨迹需要，应在圆曲线 与直线间， 与直线间，或圆曲线与圆曲线间设置曲率半径连 续变化的曲线，称为缓和曲线。 续变化的曲线，称为缓和曲线。其作用是使离心 力从零逐渐变化到定值，这样有利于行车稳定和 力从零逐渐变化到定值， 易于驾驶转向操作，并构成路线顺畅、 易于驾驶转向操作，并构成路线顺畅、美观和视 觉协调的最佳线形。 觉协调的最佳线形。 缓和曲线的种类很多，有抛物线、 缓和曲线的种类很多，有抛物线、双扭线和 回旋线等。我国目前采用的是回旋线。 回旋线等。我国目前采用的是回旋线。下图为直 线与圆曲线之间用缓和曲线的连接，其曲线要素 线与圆曲线之间用缓和曲线的连接， 可按下列各式计算。 可按下列各式计算。
纵断面图的比例为：竖向 纵断面图的比例为：竖向1:200或 或 1:100；横向为，1:2000，1:1000。 ；横向为， ， 。 纵断面的设计线是由直线（坡度线） 纵断面的设计线是由直线（坡度线） 和曲线（竖曲线）组成，因此， 和曲线（竖曲线）组成，因此，纵断面 设计也要解决坡度线和竖曲线的问题。 设计也要解决坡度线和竖曲线的问题。
2、汽车应满足汽车的使用性能要求 、
汽车的使用性能， 汽车的使用性能，是指汽车在具体的使用条件下所能 适应的程度。主要使用性能有： 适应的程度。主要使用性能有： 1）速度性能：它是指汽车的最大车速，在不同条件 ）速度性能：它是指汽车的最大车速， 下可能的加速度及最大爬坡度等性能。 下可能的加速度及最大爬坡度等性能。最大车速是指汽车 在平直良好路面上可以达到的最高行驶速度； 在平直良好路面上可以达到的最高行驶速度；最大爬坡度 是指汽车在额定荷载上， 是指汽车在额定荷载上，其最大驱动力在正常的道路与自 然条件下，在坡道上保持一定车速所能爬越的最大坡度。 然条件下，在坡道上保持一定车速所能爬越的最大坡度。 2）通过性能：汽车在道路与自然条件下，汽车在道 ）通过性能：汽车在道路与自然条件下， 路上行驶时，顺利通过的能力。有时也称越野性能。 路上行驶时，顺利通过的能力。有时也称越野性能。
a)同向曲线；b)反向曲线；c)复曲线 a)同向曲线 b)反向曲线 c)复曲线 同向曲线； 反向曲线；
回头曲线
二、视距的保证
为了保证行车安全， 为了保证行车安全，驾驶员应能随时看 到路面前方一定距离的障碍物或迎面来车， 到路面前方一定距离的障碍物或迎面来车， 以便及时刹车或绕过。 以便及时刹车或绕过。汽车在这段时间内沿 公路路面行驶的必要安全距离，称为行车视 公路路面行驶的必要安全距离， 距。行车视距按行车状态不同可分为停车视 会车视距和超车视距。 距、会车视距和超车视距。
（二）最大纵坡与最小纵坡的确定
1、最大纵坡 、 最大纵坡是指在设计纵坡时， 最大纵坡是指在设计纵坡时，各级公路允许采用的最大纵 它是公路设计中的一项重要控制指标。纵坡的大小， 坡。它是公路设计中的一项重要控制指标。纵坡的大小， 直接影响路线的长短、使用品质的好坏、工程量的大小及 直接影响路线的长短、使用品质的好坏、 运输成本的高低，因此，公路的纵坡不宜过陡。坡度过陡， 运输成本的高低，因此，公路的纵坡不宜过陡。坡度过陡， 上坡时车速会降低，下坡时制动次数增多， 上坡时车速会降低，下坡时制动次数增多，导致制动器发 失效，易引起车祸。 热、失效，易引起车祸。 2、最小纵坡 、 为了迅速排除地面水，各级公路的长路堑地段，以及其他 为了迅速排除地面水，各级公路的长路堑地段， 横向排水不畅路段，均应采用不小于0.3%的纵坡，以利 横向排水不畅路段，均应采用不小于 的纵坡， 的纵坡 纵向排水。 纵向排水。
在同一车道上对向行驶的汽车能及时刹车所必须的最 短安全距离，称为会车视距。 短安全距离，称为会车视距。回车视距通常是停车视距的 两倍。 两倍。
3、超车视距 、
汽车在双车道以上道路行驶时， 汽车在双车道以上道路行驶时，当后面的快速车要超 越前面的慢速车时，从开始加速驶离原车道起， 越前面的慢速车时，从开始加速驶离原车道起，至可见对 向来车并能超车后安全驶回原车道所需的最短安全距离， 向来车并能超车后安全驶回原车道所需的最短安全距离， 称为超车视距。 称为超车视距。
（一）纵坡设计的基本要求
1、纵坡应满足汽车动力性能要求 、 汽车在公路上能够行驶，必须具备两个条件： 汽车在公路上能够行驶，必须具备两个条件：一是汽车的 牵引力必须大于所有行驶阻力（如空气阻力、升坡阻力、 牵引力必须大于所有行驶阻力（如空气阻力、升坡阻力、 滚动阻力和惯性阻力）； ）；二是汽车的牵引力有小于或等于 滚动阻力和惯性阻力）；二是汽车的牵引力有小于或等于 车轮与路面间的附着力。 车轮与路面间的附着力。 2、汽车应满足汽车的使用性能要求 、 3、纵坡应与地形相适应，与环境相配合 、纵坡应与地形相适应， 4、纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过于频繁， 、纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过于频繁， 也不宜连续采用极限长度的陡度，而应争取较均匀的纵坡， 也不宜连续采用极限长度的陡度，而应争取较均匀的纵坡， 以保证汽车以一定速度安全、顺适行驶。 以保证汽车以一定速度安全、顺适行驶。纵坡还应尽量做 到纵向填挖平衡，以节省工程造价。 到纵向填挖平衡，以节省工程造价。 5、纵坡还应照顾当地民间运输工具、农业机械、农 、纵坡还应照顾当地民间运输工具、农业机械、 田水利等方面的要求。 田水利等方面的要求。
3）安全性能：汽车在纵坡上不但要有足够的驱动力 ）安全性能： 爬坡，也要在下坡时其制动性能有足够的可靠度。这样， 爬坡，也要在下坡时其制动性能有足够的可靠度。这样， 纵坡不宜过陡、过长，长陡坡尽头不要设小半径的平曲线， 纵坡不宜过陡、过长，长陡坡尽头不要设小半径的平曲线， 以保证汽车在爬坡上行驶的安全和稳定。 以保证汽车在爬坡上行驶的安全和稳定。 4）经济性能：通常以汽车在一定条件下行使所消耗 ）经济性能： 的燃料来评价，以每吨公里的最低燃料消耗量（ 百公 的燃料来评价，以每吨公里的最低燃料消耗量（升/百公 表示。坡度愈大，则耗油愈多，因此， 里）表示。坡度愈大，则耗油愈多，因此，纵坡要尽可能 平缓。 平缓。