道路交通_道路平面和纵断面设计.pptx
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第六章 城市道路平面和纵断面 线形设计
宁波大学建工学院 邵黎霞
城市道路是一种既有方向变化又有高程变化的带状空 间构筑物，其中心线则是一条空间三维曲面。可分解 为平面和纵断面两大部分，分别研究后，再考虑其组 合起来的空间效果。
道路中心线在平面上的投影线称为道路的平面线形。
道路的纵断面线形是指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。
3、超高的构成
在需要设置超高的平曲线上，
当超高横坡度小于或等于路拱坡度时，
当超高横坡度大于路拱坡度时，在缓 和长度内，超高的过渡有两种办法：
• 1），将路面内侧边缘保持在原有 高度的位置上，用绕路中线旋转的 方法，使外侧路面变成和内侧路面 相同的斜坡，最后绕路面内侧边缘 旋转，使单向倾斜的横断面坡度达 到超高横坡度。
3、运营经济要求
为了减少轮胎和燃料的消耗曲线半径 也不应太小，以免轮胎在牵引力 与横向力共同作用下发生很大的 横移偏转角δ 。
当δ <1˚ 时，相当μ=0.1，燃料额外消 耗为10%~12%；当δ=1.8˚ 时，相 当μ=0.16，燃料额外消耗将达到 40%，轮胎消耗速度比正常速度加 快一倍。
因此，为了车辆运输的经济，必须限 制横向力，使μ不超过0.10，即选 择较大的曲线半径。
γ为牵引力系数。一般建议取0.7-0.8 φ。 则， φ0=0.6-0.7 φ
路面与轮胎之间的纵向附着系数φ，取决于路面种类、 路面表面状态、行车速度等因素。一般认为，当要求 保证车速60km/h时，路面纵向附着系数不应小于0.4。
2、乘客舒适要求
μ为横向力系数，其意义 为单位车重的横向力。
– 当设计车速小于60km/h，地形条件困难时，直线长度可不受 上述限制，但应满足设置缓和曲线的需要。
一次直线的最大长度，还没有统一的认识。小于180 秒行程。
三、圆曲线半径
在平面上转折处的曲线一般用圆曲线。圆曲线有测设 简单、曲率固定的特点。
（一）圆曲线各要素的几何关系
T=Rtgα/2 Lc=πRα/180 E=R(secα/2-1)
二、直线
一次直线长度不能太短（如在两个邻近的圆曲线之间 的直线）
一次直线不能太长（车速较高的快速路上，易引起驾 驶员的疲劳）
当设计车速>=60km/h时，直线长度应满足：
– 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。
道路平面线形设计的主要内容：选定合适的圆曲线半径，
计算缓和曲线，合理解决曲Байду номын сангаас与曲线、曲线与直线的衔接，恰当 地设置超高、加宽和缓和路段，计算行车视距并排除可能存在的 视线障碍。
道路设计平面图应标明：道路的中线、规划建筑线、车行
道、人行道、广场、沿街建筑出入口、地下管线、检查井、附近 停车场的位置等。比例尺一般为1：1000~1：500
综合上述三方面，道路圆曲线的最小半径计算公式如 下：
式中i0为该级道路的最大超高横坡度，且取“+”号。 μ值的取值越小，则道路标准越高。为了行驶稳定、乘客舒适和
运输经济，可考虑采用μ<=0.10，(一般0.067), 最大不宜超过0.15。
（四）不设超高的圆曲线允许半径 城市道路一般不设超高。 对于不设超高的圆曲线允许半径，就是保证车辆能够
四、曲线的超高与加宽
（一）超高 当曲线受地形、地物限
制，选用不设超高的 半径十分困难时，为 保证车辆能以设计车 速行驶，可以在曲线 上设置超高。
1、超高横坡度
2、超高缓和段
超高缓和段是由直线段上的双坡横断面过渡到具有完全超高的单坡 横断面的路段。超高缓和段的长度按下式计算：
超高缓和段不宜过短，否则会发生侧向摆动，行车不十分稳定。一 般，超高缓和段的长度最好不小于15~20m。
道路的平面和纵断面设计都将以机动车辆行驶的安全、 快速、经济和舒适为目标，在符合道路网规划整体要 求的前提下，尽可能使道路的平、纵面线形标准高一 些。
6-1 城市道路平面线形设计
一、道路平面设计的内容与要求
道路平面设计位置的确定，涉及交通组织、沿街建筑、地
上地下管线布置、各种道路交叉口的形式等诸多因素，因此确定 道路位置时，要根据道路网规划的大致走向，以道路中心线为准， 结合道路性质、交通要求、交叉口形式，经过现场勘察和详细测 量来确定。
乘客随着横向力系数μ值的增大，其心理反应如下： （1）当μ<0.1时，转弯时乘客感觉不到有曲线存在，且觉得很平稳； （2）当μ=0.15时，转弯时乘客稍感觉到有曲线存在，且仍觉得很平 稳； （3）当μ=0.2时，转弯时乘客已感觉到有曲线存在，且稍感觉到不稳 定； （4）当μ=0.35时，转弯时乘客感觉到曲线存在，且已感到不甚稳定。 （5）当μ>0.4时，转弯时车辆行驶得已非常不稳定，乘客站立不住， 感到有倾倒的危险。 一般多以μ=0.15为最大控制数值。
车辆燃烧消耗和轮胎磨损等方面的因素。 1、抗稳定性要求
横向附着力y附应大于等于横向力
当设有超高时的最大车速：
横向力y和牵引力Pa（或制动力）， 在车轮与路面接触面上构成合力R。 合力R不应超过G驱φ 。其中φ为纵向 附着系数， G驱为机动车驱动轮上的 重量。
在极限平衡状态时，
随着驱动轮牵引力的增加，其横向力将y减小。
T—切线长（m） Lc —圆曲线长（m） E —曲线外矢距（m） α —路线转折角度
（二）机动车在曲线上行驶时的受力分析
离心力的计算 离心力与车速的平方成正比，与曲线半径成反比。
作用在车辆上的横向力
（三）圆曲线最小半径 圆曲线最小半径是指保证机动车以设计车速安全行驶
的曲线最小半径。 需综合考虑机动车行驶的稳定性、乘客的舒适程度、
在曲线外侧车道上，按照要求的车速安全行驶的曲线 半径。计算公式如下：
i0取用道路的横坡度。
（五）圆曲线半径的选择
一般情况下，道路的圆曲线应采用大于或等于规定的 不设超高最小半径值；在地形复杂或山区的城市，如 采用不设超高的半径会过分增加工程量或受建筑物等 其他条件限制时，可采用设超高推荐半径值；当地形、 地物条件特别困难时，方采用设超高最小半径值。
宁波大学建工学院 邵黎霞
城市道路是一种既有方向变化又有高程变化的带状空 间构筑物，其中心线则是一条空间三维曲面。可分解 为平面和纵断面两大部分，分别研究后，再考虑其组 合起来的空间效果。
道路中心线在平面上的投影线称为道路的平面线形。
道路的纵断面线形是指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。
3、超高的构成
在需要设置超高的平曲线上，
当超高横坡度小于或等于路拱坡度时，
当超高横坡度大于路拱坡度时，在缓 和长度内，超高的过渡有两种办法：
• 1），将路面内侧边缘保持在原有 高度的位置上，用绕路中线旋转的 方法，使外侧路面变成和内侧路面 相同的斜坡，最后绕路面内侧边缘 旋转，使单向倾斜的横断面坡度达 到超高横坡度。
3、运营经济要求
为了减少轮胎和燃料的消耗曲线半径 也不应太小，以免轮胎在牵引力 与横向力共同作用下发生很大的 横移偏转角δ 。
当δ <1˚ 时，相当μ=0.1，燃料额外消 耗为10%~12%；当δ=1.8˚ 时，相 当μ=0.16，燃料额外消耗将达到 40%，轮胎消耗速度比正常速度加 快一倍。
因此，为了车辆运输的经济，必须限 制横向力，使μ不超过0.10，即选 择较大的曲线半径。
γ为牵引力系数。一般建议取0.7-0.8 φ。 则， φ0=0.6-0.7 φ
路面与轮胎之间的纵向附着系数φ，取决于路面种类、 路面表面状态、行车速度等因素。一般认为，当要求 保证车速60km/h时，路面纵向附着系数不应小于0.4。
2、乘客舒适要求
μ为横向力系数，其意义 为单位车重的横向力。
– 当设计车速小于60km/h，地形条件困难时，直线长度可不受 上述限制，但应满足设置缓和曲线的需要。
一次直线的最大长度，还没有统一的认识。小于180 秒行程。
三、圆曲线半径
在平面上转折处的曲线一般用圆曲线。圆曲线有测设 简单、曲率固定的特点。
（一）圆曲线各要素的几何关系
T=Rtgα/2 Lc=πRα/180 E=R(secα/2-1)
二、直线
一次直线长度不能太短（如在两个邻近的圆曲线之间 的直线）
一次直线不能太长（车速较高的快速路上，易引起驾 驶员的疲劳）
当设计车速>=60km/h时，直线长度应满足：
– 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。
道路平面线形设计的主要内容：选定合适的圆曲线半径，
计算缓和曲线，合理解决曲Байду номын сангаас与曲线、曲线与直线的衔接，恰当 地设置超高、加宽和缓和路段，计算行车视距并排除可能存在的 视线障碍。
道路设计平面图应标明：道路的中线、规划建筑线、车行
道、人行道、广场、沿街建筑出入口、地下管线、检查井、附近 停车场的位置等。比例尺一般为1：1000~1：500
综合上述三方面，道路圆曲线的最小半径计算公式如 下：
式中i0为该级道路的最大超高横坡度，且取“+”号。 μ值的取值越小，则道路标准越高。为了行驶稳定、乘客舒适和
运输经济，可考虑采用μ<=0.10，(一般0.067), 最大不宜超过0.15。
（四）不设超高的圆曲线允许半径 城市道路一般不设超高。 对于不设超高的圆曲线允许半径，就是保证车辆能够
四、曲线的超高与加宽
（一）超高 当曲线受地形、地物限
制，选用不设超高的 半径十分困难时，为 保证车辆能以设计车 速行驶，可以在曲线 上设置超高。
1、超高横坡度
2、超高缓和段
超高缓和段是由直线段上的双坡横断面过渡到具有完全超高的单坡 横断面的路段。超高缓和段的长度按下式计算：
超高缓和段不宜过短，否则会发生侧向摆动，行车不十分稳定。一 般，超高缓和段的长度最好不小于15~20m。
道路的平面和纵断面设计都将以机动车辆行驶的安全、 快速、经济和舒适为目标，在符合道路网规划整体要 求的前提下，尽可能使道路的平、纵面线形标准高一 些。
6-1 城市道路平面线形设计
一、道路平面设计的内容与要求
道路平面设计位置的确定，涉及交通组织、沿街建筑、地
上地下管线布置、各种道路交叉口的形式等诸多因素，因此确定 道路位置时，要根据道路网规划的大致走向，以道路中心线为准， 结合道路性质、交通要求、交叉口形式，经过现场勘察和详细测 量来确定。
乘客随着横向力系数μ值的增大，其心理反应如下： （1）当μ<0.1时，转弯时乘客感觉不到有曲线存在，且觉得很平稳； （2）当μ=0.15时，转弯时乘客稍感觉到有曲线存在，且仍觉得很平 稳； （3）当μ=0.2时，转弯时乘客已感觉到有曲线存在，且稍感觉到不稳 定； （4）当μ=0.35时，转弯时乘客感觉到曲线存在，且已感到不甚稳定。 （5）当μ>0.4时，转弯时车辆行驶得已非常不稳定，乘客站立不住， 感到有倾倒的危险。 一般多以μ=0.15为最大控制数值。
车辆燃烧消耗和轮胎磨损等方面的因素。 1、抗稳定性要求
横向附着力y附应大于等于横向力
当设有超高时的最大车速：
横向力y和牵引力Pa（或制动力）， 在车轮与路面接触面上构成合力R。 合力R不应超过G驱φ 。其中φ为纵向 附着系数， G驱为机动车驱动轮上的 重量。
在极限平衡状态时，
随着驱动轮牵引力的增加，其横向力将y减小。
T—切线长（m） Lc —圆曲线长（m） E —曲线外矢距（m） α —路线转折角度
（二）机动车在曲线上行驶时的受力分析
离心力的计算 离心力与车速的平方成正比，与曲线半径成反比。
作用在车辆上的横向力
（三）圆曲线最小半径 圆曲线最小半径是指保证机动车以设计车速安全行驶
的曲线最小半径。 需综合考虑机动车行驶的稳定性、乘客的舒适程度、
在曲线外侧车道上，按照要求的车速安全行驶的曲线 半径。计算公式如下：
i0取用道路的横坡度。
（五）圆曲线半径的选择
一般情况下，道路的圆曲线应采用大于或等于规定的 不设超高最小半径值；在地形复杂或山区的城市，如 采用不设超高的半径会过分增加工程量或受建筑物等 其他条件限制时，可采用设超高推荐半径值；当地形、 地物条件特别困难时，方采用设超高最小半径值。