第五章 线形设计

第五章线形设计

第一节平面线形设计

一、平曲线线形设计要点

（一）平面线形应直捷、流畅，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调平原微丘区，路线直捷舒顺，直线比例大

山岭重丘区，路线弯曲多变，曲线比例大

（二）保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）

1．直线与平曲线的组合

长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意。若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。

短直线避免接大半径平曲线。这种组合线形均衡性差，线形不美观。

根据国外经验，直线与平曲线组合，满足：Lz≤500m时，R≥Lz；Lz＞500m时，R≥500m 2．平曲线与平曲线的组合

条件允许时，相邻圆曲线大半径与小半径之比宜小于 2.0，相邻回旋线参数之比宜小于

2.0。

3．高、低标准之间要有过渡

高、低标准变化路段，除满足有关设计路段在长度和梯度上的要求外，还应结合地形的变化，使路线的平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变。

不同标准路段相互衔接地点，应选在交通量发生变化处，或驾驶员能明显判断前方改变速度的地方。

（三）注意与纵断面设计相协调

（四）平曲线应有足够的长度

汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显的过分紧张。

(1)平曲线一般最小长度为9s行程；

(2)平曲线极限最小长度为6s行程。

二、平面线形要素组合设计

（一）基本型曲线

按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合的线形。

适用场合：交点间距不受限。

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 。并注意满足设置基本型曲线的几何条件：2β≤α （式中：α---路线转角；β---回旋线角）（二）S型曲线

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）。

（三）卵形曲线

用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。

适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。

（四）凸型曲线

在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。

（五）复合型曲线

两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的线形

两个回旋线参数之比宜为：A2：A1=1：1.5

复台型回旋线除了受地形和其它特殊限制的地方外一般很少使用，多出现在互通式立体交叉的匝道线形设计中。

（六）C型曲线

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，也就是，相当于两基本型的同向曲线中间直线长度为0。

适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用。

适用条件：同卵形曲线。

（七）回头曲线

回头曲线是由一个主曲线、两个辅助曲线和主、辅曲线所夹的直线段组合而成的复杂曲线。只有三、四级公路在自然展线无法争取到需要的距离以克服高差，或因地形、地质条件所限而不能采取自然展线时，方可采用回头曲线。高差较大的山城道路也需要采用回头曲线。

第二节纵断面线形设计

一、纵断面线形设计要点

（一）纵坡极限值的运用

（1）工程和环境

（2）道路通行能力

（3）车辆行驶速度

（二）最短坡长

坡长不宜过短，以不小于设计速度9s行程为宜。连续起伏路段，纵坡应尽量小，坡长和竖曲线应争取到极限值的1倍或2倍以上，避免锯齿形纵断面。

（三）竖曲线半径的选用

一般情况下：竖曲线应选用较大半径为宜。

坡差小时：应尽量采用大的竖曲线半径。

条件受限制时：可采用一般最小值

特殊困难情况下：方可用极限最小值。

有条件时：宜采用表4-20规定的满足视觉要求的最小半径

（四）相邻竖曲线的衔接

同向曲线：相邻两个同向凹形或凸形竖曲线，特别是同向凹形竖曲线之间，如直坡段不长应合并为单曲线或复曲线，避免出现断背曲线。

反向曲线：相邻反向竖曲线之间，为使增重与减重间和缓过渡，中间最好插入一段直坡段。若两竖曲线半径接近极限值时，这段直坡段至少应为计算行车速度的3s行程。

当半径比较大时，亦可直接连接。

（五）各种地形条件下的纵坡设计

（1）平原、微丘地形纵坡应均匀平缓，注意保证最小填土高度和最小纵坡要求。丘陵地形避免过分迁就地形而起伏过大，纵坡应顺适不产生突变。

（2）山区沿河线尽量采用平缓纵坡，坡长不应超过限制长度，纵坡不宜大于6%，并注意路基控制高程要求。

（3）越岭线纵坡力求均匀，尽量不采用极限或接近极限纵坡，更不宜在连续采用极限长度的陡坡之间夹短的缓和曲线。越岭线一般不要应设置反坡，垭口附近纵坡应

尽量缓一些，从而满足平均纵坡要求。

（4）山脊线和山腰线除结合地形不得已采用较大纵坡外，在可能条件下纵坡应缓些。

二、纵断面线形设计的一般原则

三、纵断面线形设计中高程控制条件

（1）路基对纵断面的控制

（2）桥涵和通道对路线纵断面的控制

（3）隧道对路线纵断面的控制

（4）平面交叉对路线纵断面的控制

第三节平、纵线形组合设计

一、视觉分析

1．视觉分析的意义

视觉分析：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。

2．视觉与车速的动态规律

(1)驾驶员的注意力集中和心理紧张的程度随着车速的增加而增加。

(2)驾驶员的注意力集中点随着车速增加而向远方移动。当车速增加97km／h时，他的注意力集中点在前方600m以外的某一点。

(3)当车速超过97km／h时，对前景细节的视觉开始模糊起来。

(4)驾驶者的周界感随车速的增加而减少。当车速达到72km/h时，驾驶者可以看到公路两侧视角30～40°的范围，而当车速增加到97km/h时，视角减至20°以下。当车速再增加，驾驶者的注意力随之引向景象中心而置两侧于不顾。

二、道路平、纵线形组合设计

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形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利组合。

（一）平、纵组合的设计原则

1．应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．注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡,使线形在视觉上、心理上保持协调。

3．选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。

4．应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。

（二）平、纵线形组合设计要点