城市道路平面设计讲义课件

第二节 城市道路的纵断面设计 一、纵断面基本概念与术语
由于自然因素的影响以及经济性考虑，路线纵断面总是空间上 有起伏的。
• 路线纵断面设计：在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡段
变化的过程，确定纵断面线形的几何构成及有关尺寸。
• 路线纵断面图：沿道路中线所作的竖向剖面图。它反映沿途地
面和路线在竖向的高低起伏情况和有关数据。
R
(200 (150 (100 (60, (50, (40, (30, ,250] ,200] ,150] 100] 60] 50] 40]
小客 车加 0.28 0.30 0.32 0.35 0.39 0.4 0.45 宽值
弯道加宽过渡形式 • 内侧加宽：直线路段（不加宽）→加宽缓和段（内侧）→圆曲线
第六章 城市道路的平面与纵断面设计
主要内容： 第一节 城市道路的平面设计
第二节 城市道路的纵断面设 计
第一节 城市道路的平面设计 平面设计主要内容
• 平面线形设计（直线、圆曲线、缓和曲线设计） • 弯道设计：弯道加宽、弯道超高
一、平面线形分类
1、设计车速
道路设计车速，也称计算行车速度，是指道路几何设计所依据 的车速。
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 要素的取值及设计起着决定作用。
表 城市道路设计车速
道路类别 快速路 主干路
次干路
支路
道路级别
设计车速 km/h
—— Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ
80， 60
60，50，40，50，40，30，40，30， 50 40 30 40 30 20 30 20
在宽阔的平原微丘区，路线应直捷顺畅。
在起伏的山岭和丘陵地区，线形以曲线为主。
在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以直线为主。
直线与曲线的组合方式
① 直线+圆曲线
• 设计车速＜40km/h，可不设缓和曲线； • 设计车速≥40km/h，圆曲线半径大于不设缓和曲线的最小圆
曲线半径时，直线与圆曲线可直接连接。
• V=60km/h, • R>600m
曲线与曲线的组合方式 ② 设缓和曲线的复曲线
设计车速≥40km/h，符合下列条件之一时，可采用复曲线。 • 小圆半径大于或等于不设缓和曲线的最小圆曲线半径； • 小圆半径小于不设缓和曲线的最小曲线半径，但大圆与小圆的
内移值之差≤0.1m； • 大圆半径与小圆半径之比值≤1.5。
极限最小半径（设超高最小半径）
车辆在设置超高的曲线上安全行驶，满足最低舒适性要求的 半径规定值。尽量避免使用，只有当路线受地形或其他条件限制 时方可使用。
计算车速 (km/h)
80
60
50
40
30
20
设超高最 小半径
250
150
100
70
40
20
设超高推荐半径
通常情况下采用的最小半径，兼顾汽车行驶的要求与使用上 的可能，设计时建议的最小值，设超高。
道内侧由于路侧的树木、建筑物、路堑边坡等遮挡而引起的，即道 路平面视距保证问题；
另一类是纵向上坡接下 坡的上坡路段或有立交 桥(隧道)的路段上因视 线受阻而产生的，即
道路纵断面视距保证 问题。
4、平面视距的保证
横净距：平曲线上，行车视距长度内，行车轨迹线与行车视距两端
点连线间的垂直距离，其中最大值为最大横净距。
二、平面线形的组合
• 平面线形，过去多采用长直线、短曲线的形式，一般是首先设
置直线，然后用曲线连接。
• 随着车速的提高及交通量的增长，对于高等级道路已趋于以曲线 为主的设计，即结合地形拟定曲线，再连以缓和曲线或直线的方
法，使路线在满足行车动力要求的条件和视觉舒顺前提下，增加 了结合地形设置线形的自由，使线形的经济效益较为显著，并保 证行车的高速和安全。
描述直线的指标
③ 反向曲线间最小长度
设计速度≥60km/h，反向曲线间直线的最小长度(m)以不小于 设计车速的2倍为宜。
（2）圆曲线
确定圆曲线最小半径的原则
圆曲线最小半径是以汽车在曲线部分能安全而又顺适地行驶 所需要的条件，而确定的圆曲线最小半径的实质是汽车行驶在公 路曲线部分时所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻 力所允许的界限。不产生横向滑移。
1000
600
400
300
150
70
圆曲线半径的确定
• 道路的圆曲线半径，宜≥不设超高最小半径。
• 当受地形条件限制时，可采用设超高推荐半径值； • 当地形条件特别困难时，可采用设超高最小半径值。
计算车速 不设超半径值
值
60
600
300
150
描述圆曲线的指标
２．汽车在圆曲线上行驶时，驾驶员不可能将前轴中心的轨迹操纵 的完全符合理论轨迹，而是有一定的摆幅（其摆幅值的大小与实际 行车速度有关），汽车在圆曲线上行驶时的摆幅要比直线上大。所 以，当圆曲线半径小时，要加宽曲线上的行车道宽度，以利于安全。
圆曲线上弯道加宽
弯道加宽值
圆曲线半径≤250m时，应在圆曲线内侧加宽。
但直线过长、景色单调，往往会出现过高的车速或司机由于 缺乏警觉易疲劳而发生事故。
直线的优点
① 里程最短 ② 定线、设计、量距、绘图、计算、放样方便 ③ 无视距障碍 ④ 驾驶方便 ⑤ 车辆不受离心力作用，乘车舒适
直线的缺点
① 对地形适应性差 ② 行车单调，易产生疲劳
描述直线的指标
① 最大直线长度
20
S停 规范值
110
70
60
40
30
20
为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200米，150米，100米，50米等 距离法，将标志放在右侧。
为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200米，150米，100米，50米等 距离法，将标志放在右侧。
英国公路上最近采用路面划标线的办法，使车辆保持两个波距。
会车视距 S会
2、会车视距S会
计算车速 (km/h)
80
60
50
40
30
20
S停 规范值
110
70
60
40
30
20
S会
规范值 220 140 120 80
60
40
3、超车视距S超
汽车行驶时为超越前车所必需的视距。
城市道路设计中通常不考虑超车视距。
4、平面视距的保证
道路上视距保证的问题分为两类：一类是平面曲线路段，即弯
路段（内侧加宽）
• 对称加宽：小半径弯道时，考虑到对称于中心线上设置加宽较为
有利，可采用弯道内外两侧同时加宽，其每侧的加宽值为全加宽 值的1/2。
五、平面图绘制
1、一般原则
（1）平面线形连续、顺势，应与地形、地物相适应，与周 围环境相协调； （2）满足行驶力学上的基本要求和视觉上、心理上的要求；
（3）保证平面线形的均衡与连贯；
• 依据：汽车的动力特性，道路等级，沿线地形、地质、水文、
土地利用，路基稳定、排水，工程经济性等。
路线纵断面图构成 • 地面线：根据各中桩地面高程而点绘成的一条不规则的折线。
它反映了原地面的起伏情况；
• 设计线：它是根据设计计算后确定出来的一条形状规则的几何
线形。它反映了道路的起伏和高程，由直线和竖曲线构成。
一般横净距
最大横净距
四、弯道超高与加宽
1、弯道超高
在弯道上，当汽车在双向横坡的车道外侧行驶时，车重的水平 分力将增大横向侧滑力。当采用的圆曲线半径小于不设超高的最小 半径时，为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将曲线 段的外侧路面横坡做成与内侧路面同坡度的单坡横断面，称为超高。
2、弯道加宽
（4）避免连续急弯的线形。
2、设计步骤
（1）初步拟定平面线形； （2）选用弯道平曲线半径； （3）编制里程桩； （4）确定道路红线； （5）绘制平面图。
道路平面线形设计
2、设计步骤
（1）初步拟定平面线形； （2）选用弯道平曲线半径； （3）编制里程桩； （4）确定道路红线； （5）绘制平面图。
汽车在弯道上行驶时，其车体实际上与道路轴线成一定夹角， 所以所占道宽度比直线路段要宽，必须加宽车辆有足够的安全净距。
圆曲线上设置加宽的原因
1．汽车在圆曲线上行驶时，各个车轮的轨迹半径是不相等的，后轴 内侧车轮的行驶轨迹半径最小，前轴外侧车轮的行驶轨迹半径最大。 因而在圆曲线半径较小时，车道内侧需要更宽一些的路面以满足后 轴外侧车轮的行驶轨迹要求，故当曲线半径小时需要加宽曲线上的 行车道宽度。
20
注：条件许可时，宜采用大值
2、平面基本线形 平面线形：道路中心线在平面上的投影线。
• 直线：曲率K=0 • 圆曲线：曲率K=常数 • 缓和曲线：曲率K=变数
道路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线三种组合而 成，“平面线形三要素”。
2、平面基本线形 （1）直线
直线适用于地形平坦、视线目标无障碍处。在平原区，直线 作为主要线形要素是适宜的。直线有测设简单、前进方向明确、 路线短捷等优点，直线路段能提供较好的超车条件。
计算车速 (km/h)
80
60
50
40
30
20
设超高推 荐半径
400
300
200
150
85
40
不设超高最小半径
道路曲线半径越大、离心力越小时，汽车沿双向路拱（不设 超高）外侧行驶的路面摩擦力，足以保证汽车行驶安全稳定采用 的最小半径。
计算车速 (km/h)
80
60
50
40
30
20
不设超高 最小半径
计算车速 (km/h)
80
60
50
规范值
2000 1000 700
40 500
缓和曲线的指标 ② 缓和曲线最小长度
缓和曲线最小长度应满足三方面要求：曲率逐渐变化，乘客 感觉舒适；行车时间不宜太短；超高过渡宜平缓 。
计算车速 (km/h)
80
60
50
40
30
20
规范值 70 50 45
35
25
20
① 路线较直线长 ② 行车受力复杂 ③ 视距受阻 ④ 施工等工作量大、计算复杂
（3）缓和曲线
设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个圆曲线之间 的一种曲率连续变化的曲线。使直线和圆曲线之间过渡平稳，行 车舒适，作为超高、加宽的缓和带。
缓和曲线的指标 ① 不设缓和曲线的最小圆曲线半径
设计车速大于40km/h时，圆曲线半径大于不设缓和曲线的 最小圆曲线半径时，直线与圆曲线可直接连接。
基本术语 原地面线用细实线将相邻点连成，设计线用粗实线绘制。
原地面线与设计线离开越多，反映填挖数值越大，工程量也越 大。
最小圆曲线长度
汽车在道路曲线段行驶时，如果曲线很短，司机操作方向盘 频繁，在高速驾驶的情况下是危险的，圆曲线宜有大于3s的行程。
计算车速 (km/h)
80
60
50
40
30
20
最小圆曲 线长度
70
50
40
35
25
20
圆曲线的优点
① 测设简单，曲率固定 ② 符合地形、布线灵活 ③ 线形优美
圆曲线的缺点
最大直线长度的量化还是一个需要研究的课题，目前各国有 不同的处理方法。德国和日本规定20V(单位为米，V为计算行车 速度，用公里/小时为单位)，美国为180s的行程。
最大直线长度不必太拘泥，最小长度应该保证。
描述直线的指标
② 同向曲线间最小长度
设计速度≥60km/h，同向曲线间直线的最小长度(m)以不小 于设计车速的6倍为宜。
• V=60km/h,
• R>1000m
R
直线与曲线的组合方式 ② 直线+缓和曲线+圆曲线
• 设计车速≥40km/h，圆曲线半径小于不设缓和曲线的最小圆 曲线半径时采用。
• V=60km/h, • R<1000m
曲线与曲线的组合方式 ① 不设缓和曲线的复曲线
• 设计车速＜40km/h，且两圆半径都大于不设超高最小半径， 可不设缓和曲线。
英国公路上最近采用路面划标线的办法，使车辆保持两个波距。
2、会车视距S会
当两辆汽车在同一条行车道上相对行驶，发现时来不及或无法 错车，只能双方采取制动措施，使车辆在未相撞之前安全停车的最 短距离称为会车视距。
在实际应用中取会车视距为停车视距的2倍。
1
1
反应距离
1 制动距离
安全 距离
2
22
制动距离 反应距离
h1= 1.1～1.2m 行车视距
h2=0.1m
1、停车视距S停
汽车在道路上行驶时，司机从发现前方障碍物、紧急制动、到 停车后且与障碍物保持一定安全间距，整个过程所需要的最短行车 距离称停车视距S停。
反应距离
制动距离
停车视距 S停
安全距离
1、停车视距S停
计算车速 (km/h)
80
60
50
40
30
• V=60km/h, • R<1000m
三、行车视距
行车视距是指从驾驶员视线高度(1.1～1.2m)，能见到汽车前方 车道上高为0.1m的物体顶点的距离内，沿行车道中心线量得的长度， 计算单位常用米(m)。一定的行车视距是安全行车必要的保证条件。
按车辆行驶状态要求，行车视距分为停车视距、会车视距和 超车视距三种。