线形设计

（此处单位为rad） （即内移值p） （切线增长值）
（又称切曲差D）
缓和曲线上各点坐标计算 (以ZH点或HZ点为坐标原点)
l5 xl 40 R 2ls 2
l3 y 6 Rls
圆曲线上各点坐标计算
y R 1 cos p l 180 0 式中： R
（三）竖曲线半径的选用
竖曲线应选用较大半径为宜。受限时可采用一般最小值， 特殊困难地段可采用极限值；坡差小时应尽量选用大半径。 有条件时，宜按P139表5-4选用。 视觉要求的最小竖曲线半径值 （表5-4）
（四）相邻竖曲线的衔接
相邻两同向竖曲线间直线段不长时，应避免断背曲线； 相邻两反向竖曲线间直线坡长至少大于 3s 行程，也可采 用大半径直接相连。
求另一端缓和曲线长度和半径）
计算方法同前。
第二节
纵断面线形设计
一、纵断面线形设计要点： （一）坡极限值 纵坡设计应从工程和环境、道路通行能力和车 辆的行驶速度、路面纵向排水、非机动车爬坡能力 等几方面综合考虑，避免长陡坡或过分追求平缓坡 （0.3～0.5％）。 （二）最短坡长要求 坡长不宜过短（≥9s行程），连续起伏路段应避 免锯齿形的纵断面。
（2）、非对称基本型曲线设计与计算：
主点桩号的计算（同对称型）：
（3）、单圆曲线设计与计算：
主点桩号的计算：
（二）平面线形要素组合计算 2、凸型曲线设计与计算 对称凸型曲线：
可根据Lh，求R；或根据R，求Lh。 用切线长控制时，将： 代入： 得到：
用外距控制时，由：
得到：
不对称凸型曲线（通常选定一端的缓和曲线长度和半径，
（三）注意与纵断面设计相协调
平纵组合应坚持平包竖的原则，与铁路、主要道路及 河流交叉的地方往往平纵曲线重合的位臵，平面设计时应 为纵断面设计留好余地。
（四）平曲线应有足够的长度
①、基本型三段长度都不宜少于3s行程；凸型曲线也 不宜短于6s行程； ②转角α小于7° 时的平曲线长度不小于表 5-1的规定； 小于2°时，按2°计。
A1 A2 l 40 (m)
式中：l——反向回旋线间短直线或重合段的长度。
2、S型
（3）S型两圆曲线半径之比不宜过大，宜为：
R2 1 1～ R1 3
式中：R1——大圆半径（m）；
R2——小圆半径（m）。
3、卵型
用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。中间的 回旋线是曲率从1/R1到1/R2的一段不完整的回旋线。 适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。
D 0.003 0.03 R2
式中：D——两圆曲线最小间距（m）。
图5-4
卵型曲线两圆曲线最小间距
4、凸型
两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合。 凸型的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合 容许最小回旋线参数和圆曲线一般最小半径的规定。连接点附 近0.3V长度应保持相同的超高横坡度。因中间无圆曲线，对行 车不利，只有在地形受限处采用。
（二）桥涵、通道对纵断面的控制:
1、桥涵、通道要求的控制标高 当桥下净空或路基高程不够时，可采用①提高路基标 高 ②减少桥梁上部结构的建筑高度③加大桥跨降低壅水或 改用多孔小跨径的桥涵降低结构高度。
2、桥上及桥头路线的纵坡要求:
①大、中桥桥上纵坡不宜大于4％，引道纵坡应同桥上， 其长度不小于3s行程； ②大、中桥上不宜设竖曲线，桥头如要设，其起止点应 距桥头10m以外；
三、组合设计方法 （一）平、纵线形组合的形式：
（一）平、纵线形组合的形式：
（二）平、纵线形组合的基本要求
1. 直线与纵断面的组合
（1）平面直线与纵面直线组合（纵坡不变的直线）
（2）平面直线与竖曲线组合
从美学观点，直线上一次变坡是很好的平、纵组 合，凸型竖曲线为好，凹型线次之； 直线中短距离内二次以上变坡会形成反复凸凹的 “驼峰”和“凹陷”
表5-1 转角等于或小于 7°时的平曲线长度
二.平面线形要素组合设计
（一）、平面线形要素的组合类型 1、基本型 若A1=A2 ≠ 0，叫对称基本型；若A1≠A2，叫非 对称基本型；A1=A2=0，叫简单型。
图5-1 （a） 简单型
1、基本型
图5-1 （b） 对称基本型
1、基本型
适用场合：交点间距不受限。
断背曲线
断背曲线的改善
（3）直线与纵断面应避免的组合
“暗
凹”
（3）直线与纵断面应避免的组合
“驼 峰”
2. 平曲线与纵断面的组合
（1）平曲线与纵面直线组合 组合时要注意平曲线半径与纵坡度协调，要避免急弯与陡 坡相重合。 （2）平曲线与竖曲线的组合 ①平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。 平竖曲线顶点重合，且“平包竖”。竖曲线的起终点最好 分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓 和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。 若做不到平、竖曲线较好的组合（顶点的重合），则宁可 把平竖曲线分开相当距离（不小于3s行程）。 若平、竖曲线半径都很大，则平、竖位臵可不受上述限制。
③小桥涵纵坡同路线；避免“驼峰式”纵坡。
b）
（三）隧道对纵断面的控制:
洞内、外路线纵坡及洞内通风、通行能力的要求
（四）平面交叉对纵断面的控制:
应注意交叉口处的纵坡衔接。
第三节 一、视觉分析
平、纵线形组合设计
1．视觉分析的概念与意义
• 概念：从视觉心理出发，对道路的空间线形及其与周围自
然景观和沿线建筑的协调等进行研究分析，以保持视觉的连 续性，使行车具有足够的舒适感和安全感的综合设计称为视 觉分析。
图5-5
凸型曲线
5、复合型
两个以上同向回旋线在曲率相等处相互连接的线形。 两个回旋线参数之比宜小于1.5；除受地形和其它特殊限 制外，一般很少使用，多用在互通式立交的匝道上。
图5-6 复合型曲线
6、C型
同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的线形。 其连接处的曲率为0，相当于两基本型的同向曲线中间直 线长度为0，对行车不利，只有在特殊地形条件下方可采用。 适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。
第五章 线形设计
第一节 平面线形设计 一．平面线形设计要点： （一）平面线形应直捷、流畅，与地形、地物相适应， 与周围环境相协调
地势平坦开阔处，路线宜直捷；山岭重丘区应结合地形条 件，以曲线为主；应避免强拉直线或人为设臵些曲线。
（二）保持平面线形的均衡与连续
①、直线与平曲线的组合：避免长直线尽头接小半径平曲线， 短直线接大半径的平曲线，平曲线间夹直线长度应满足要求；② 平曲线与平曲线的组合：圆曲线半径及回旋线参数之比均宜小于 2；③高低标准间要有过渡。
二、组合设计原则
适用条件： （ 1 ）当设计速度大于或等于 60km/h 时，必须注重平、纵 的合理组合；（2）当设计速度小于或等于 40km/h时，在条件 允许情况下力求做到各种线于要素的合理组合，并尽量避免 和减轻不利组合。 设计原则： 1 ．在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的 连续性。 2．保持线形技术指标在视觉上和心理上的大小均衡。 3．选择适当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。 4．注意与道路周围环境的配合。
从线形的协调性出发，宜将回旋线、圆曲线、 回旋线之长度比设计成1：1：1～1：2：1。 当按1：1：1设计时，由平曲线长度 L=αR+Ls L=3Ls，则3Ls=αR+Ls 故:
LS （rad） 2 R
2、S型
两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合 适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。
JD1
α1
<2V
JD2 α2
图5-2 S型曲线
2、S型
（1）S型相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。当采用 不同的参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小 于1.5为宜。 （ 2 ）在 S 型曲线上，两个反向回旋线之间不设直线， 是行驶力学上所希望的。不得已插入直线时，必须尽 量地短，其短直线的长度或重合段的长度应符合下式：
平、竖曲线重合,如果平曲线的中点与竖曲线的顶（底）点 位置错开不超过平曲线长度的四分之一时，仍然可以获得比较 满意的外观。
①平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。
三、纵断面线形设计中的高程控制条件： （一）路基对纵断面的控制:
1、洪水位和地下水位对路基填土高度的要求； 设计洪水位+0.5m以上， 路基临界高度 2、特殊地区和不良地质地区路基对纵断面的控制: 软土、泥沼地区宜修路堤，高度1.2～临界高； 冰冻、盐渍土地区宜采用路堤； 风沙地区以低路堤为主； 雪灾地区避免浅、长路堑和低路堤。
（五）各种地形条件下的纵坡设计 1 ．平原、微丘区：保证最小填土高度和最小纵坡， 最好作包线设计。
2．山岭、重丘区：按纵向填挖平衡设计，尽量采 用平缓些的纵坡。垭口附近因视距不太好，纵坡应 尽量平缓些。
二、纵断面线形设计的一般原则：
（ 1 ）应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大、小纵坡，坡长 限制，最小坡长，竖曲线最小半径和最小长度），以及高程 控制点和构造物设计的要求； （2）短距离范围内凹凸起伏不能太频繁。 （ 3）连续上（或下）坡路段，应符合平均纵坡的规定，用运 行速度对通行能力和行车安全进行检验； （ 4）长下坡直坡段端部不应接小半径凹曲线或平曲线；相邻 坡段坡差小时应设较大半径的竖曲线；避免使用半径小、长 度短的凸曲线； （ 5）应充分考虑排水要求。不用平坡或很小的纵坡，同时不 应片面追求大半径竖曲线。
图5-7 C型曲线
7、回头曲线
山区道路为克服高差，在同一坡面上转角接近或大于 180°，由主、辅曲线组合的线形。 三、四级公路因无法自然展线，或因地形、地质条件不能 自然展线时，可采用回头曲线；高差较大的山城也可采用。
图5-8
回头曲线
（二）平面线形要素组合计算 1、基本型曲线设计与计算 （1）、对称基本型曲线设计与计算：（详见第2 章第四节 缓和曲线部分）
二、纵断面线形设计的一般原则：
（6）在回头曲线路段，路线纵坡有特殊规定，应先定出回头曲 线部分的纵坡，再从两端接坡。在回头曲线的主曲线内不宜 设竖曲线； （7）应争取纵向填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方数量， 降低工程造价。 （8）纵断面设计应根据设计速度，在适应地形和环境的原则下， 对纵坡大小、长短及前后坡段协调的情况，竖曲线半径及其 与平面线形的组合等进行综合考虑，反复调整，设计出平顺、 连续的线形来。
为该点至HY或HY点的曲线长 按回旋线敷设缓和曲线
x R sin q
P点曲率圆的内移值：
源自文库
p = y + rcosβ -r
圆心M点的坐标：
xm = x – rsinβ ym = r + p
p
y P点的弦长： a sin
y P点弦偏角： arctg x 3 (rad )
• 意义：汽车快速行驶时，驾驶员是通过视觉、运动感觉和
时间变化感觉来判断道路线形、周围景观、标志以及其他信 息的。通过视觉分析，掌握驾驶员动视觉规律，为设计安全、 舒适的道路提供依据。
2．驾驶员动视觉的特点：
(1) 驾驶过程中，驾驶员不易全面正确感觉车外的情况变 化。察觉目标约需0.4s，清晰辨认约需1s时间； (2) 驾驶过程中，驾驶员的空间分辨能力降低。车速增加， 驾驶员视力呈下降趋势，视认距离和景物作用时间缩短； (3) 高速行驶时，对驾驶员易形成“道路催眠”。车速增 加，注视点前移、集中，视角缩小，形成“隧道视觉”，驾 驶员只注视单调的暗色路面，易形成“道路催眠” 。 (4) 高速行驶时，驾驶员更易出现错觉，导致判断失误增 加。
图5-3
卵型曲线
3、卵型
适用条件： （ 1 ）卵型上的回旋线参数 A 不应小于该级公路关于 回旋线最小参数的规定，同时宜在下列界限之内：
R2 A R2 2
式中：A——回旋线参数； R2——小圆半径（m）。 （2）两圆曲线半径之比宜在下列界限之内：
R2 0.2 0.8 R1
（3）两圆曲线的间距，宜在下列界限之内：
3．视觉评价方法
道路透视图：是按照汽车在道路上的行驶位臵，根据线形 的几何状况确定的视轴方向以及由车速确定的视轴长度，利用 坐标透视的原理绘制的。
透视图可以判断平面线形、纵断面线形以及道路和景观是 否协调，路旁障碍是否有妨碍视线的地方等，也可检查超高过 渡段、构造物等的设计效果。若存在上述缺陷，则可随时修改， 然后再绘出透视图分析研究，直至满意为止。