道路路线平面设计续解析

1、会计学1道路路线平面设计续解析道路路线平面设计续解析第1页/共54页道路路线平面设计道路路线平面设计 缓和曲线 平面上的行车视距 学习要点学习要点 行车视距 弯道上的视距保证 缓和曲线的类型 缓和曲线的性质 缓和曲线的长度计算第2页/共54页(1)汽车从一个曲线过渡到另一曲线，使离心加速度逐渐变化。(2)缓和曲线作为超高和加宽过渡段。(3)缓和曲线通过曲率逐渐变化，司机操纵有利，调整司机视线。4.1.3.5 缓和曲线缓和曲线 汽车从直线进入圆曲线，或由圆曲线进入直线，司机应逐渐改变前轮的转向角，使其适应相应半径的圆曲线，这一中间运动轨迹是一条曲率逐渐变化的曲线，是由直线上半径无穷大变到圆曲线的

2、半径为R，这一变化路段的线形为缓和曲线缓和曲线。 缓和曲线的作用缓和曲线的作用：缓和曲线是为了缓和行车方向的突变和离心力的突然产生与消失。 第3页/共54页第4页/共54页 上述方程表明汽车轨迹曲线上某一点的半径与其行驶过的弧长成反比，这一方程式就是辐射螺旋线（图4-13）的方程式(回旋线方程式)SC(一一) 缓和曲线的类型缓和曲线的类型缓和曲线应该与汽车行驶轨迹相符或接近，故缓和曲线的一般方程（1 1）辐射螺旋线（回旋线）辐射螺旋线（回旋线）：式中： 汽车轨迹上某一点半径； S汽车行驶过的弧长； C参数，表示曲率变化的缓急。图图4-13 4-13 辐射螺旋形辐射螺旋形S缓和曲线起点：回旋线的

3、起点，缓和曲线起点：回旋线的起点，L=0L=0，r=r=；缓和曲线终点：回旋线某一点，缓和曲线终点：回旋线某一点，L LS S，r r。第5页/共54页XC（2 2）三次抛物线）三次抛物线：如果近似地以横坐标（沿曲线切线的长度）X代替弧长S，则如果近似的以曲线的弦长r代替它的弧长S，则（3 3）双纽线）双纽线：rCsr第6页/共54页第7页/共54页缓和曲线的方程式应与汽车行驶轨迹一致，该轨迹的曲率半径与前轮转角成反比例变化。汽车的转角从公路直线段上为零增到圆曲线上的固定值，见图4-15。图图4-15 4-15 汽车的旋转汽车的旋转（二）（二） 缓和曲线的性质缓和曲线的性质第8页/共54页汽车

4、的前后轮轴距为L0，则汽车的转动半径为) 1(KKtKLLL000sin汽车在曲线上行驶的曲率半径汽车在曲线上行驶的曲率半径的方程式，可参照图的方程式，可参照图4-15来推求。来推求。设汽车在缓和曲线上行驶速度为v（m/s），行驶t s后，方向盘转动角度为 ，前轮的转动角为 ，两者的关系为t tKK方向盘转动的角速度为 ，t s后的转动角度 ，前轮的转动角度为 。第9页/共54页式（4.20）即为汽车等速行驶，同时以不变的角速度转动方向盘所产生的轨迹。汽车轨迹半径随其行驶距离而递减，即缓和曲线上任一点的半径与其距起点的距离成反比。10Klvtvl汽车沿缓和曲线行驶ts后，在曲线上的行驶距离为l

5、,则KvLC0Cl 设 ，则（4.20 ）第10页/共54页2ARLLCR012ALR2ACLC，取，则，RLlR在缓和曲线终点， ，则 而一般缓和曲线多采用回旋线方程式，即曲线半径R与回旋线长度L成反比，即201AC设（A为回旋线参数），则第11页/共54页23322/AvLRvvLRvtRvP23232330214. 047160601000AVAVAVP)(0214. 03mVPA（1）从汽车在回旋线上缓和行驶确定最小参数值确定最小参数值A A： 设v为汽车行驶速度（m/s），L为缓和曲线长度（m），R为圆曲线半径（m），则离心加速度变化率为 P值可参照日本规定：高速路为0.35（推荐值

6、）及0.5（绝对最小值）；当设计速度在60km/h以下的主要地方为0.6；山岭区及其他特殊地区为0.75级0.775。若V以（km/h）计，则所以第12页/共54页（2）依行驶时间确定最小参数值确定最小参数值A A： 设汽车在回旋线上行驶必要的最小时间为t(s)，汽车的速度为v(m/s)，则tvLvtRLRA以V(km/h)代入，取t=3s，则2 . 16 . 333VRRVvRA第13页/共54页RV036. 0L4 . 0476 . 3333，LRVRLVP1.4 缓和曲线长度计算缓和曲线长度计算 缓和曲线的长度应足够使汽车能平顺地由直线段过渡到圆曲线段，计算缓和曲线长度，要考虑乘客的舒适

7、和驾驶的从容，同时应使司机从容不迫地转动方向盘，使汽车准确的行驶在车道上，所以一般按下述两种方法计算。（1）以离心加速度变化率计算以离心加速度变化率计算，则）表示（，并以)/(h/kmV/4 . 02smvsms设置缓和曲线时采用 汽车行驶在缓和曲线上，其离心加速度将随着缓和曲线曲率的变化而变化，若变化过快，将会使旅客有不舒适的感觉。第14页/共54页（2 2）以司机操作反应时间计算）以司机操作反应时间计算VttvL6 . 31一般采用t=3s，则VVL83. 06 . 33 缓和曲线不管其参数如何，都不可使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短而使司机驾驶操纵过于匆忙。一般认为汽车在缓和曲线上的行驶

8、时间至少应有3s规程中规定，一级缓和曲线的长度、平原、微丘区不小于40m；山岭重丘区不小于25m。第15页/共54页表表4-7 各级公路缓和曲线最小长度各级公路缓和曲线最小长度设计速度/（km/h）1201008060403020缓和曲线最小长度/m100857060403020表表4-8 城市道路缓和曲线最小长度城市道路缓和曲线最小长度设计速度/（km/h）806050403020缓和曲线最小长度/m705045352520 我国标准和城规中规定了公路和城市各级道路的缓和曲线最小长度，如表4-7和表4-8所示。 第16页/共54页4.1.5.4 缓和曲线要素计算缓和曲线要素计算 道路平面线形

9、三要素的基本组成是直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线，参数见下图。图中：JD道路中线的交点；ZH第一缓和曲线的起点（直缓）；HY第一缓和曲线的终点（缓直）；QZ圆曲线中点（曲中）；YH第二缓和曲线终点（圆直）；HZ第二缓和曲线起点（缓直）。缓和曲线要素计算图缓和曲线要素计算图 第17页/共54页232402RLLqss342238424RLRLpss)(6479.280RLsqpRqTTP2tan)(sLRL2180)2(0RpRE2sec)(LTD 2（1）单圆曲线（不设缓和曲线）起点（终点）至缓和曲线的距离:（2）内移值:（3）缓和曲线终点旋转角:（4）总切线总长:（5）总曲线长:（6

10、）外矢距（外距）:（7）超距（校正值）:第18页/共54页计算和检验平曲线计算和检验平曲线5 5个基本桩号个基本桩号: :JD K17+568.38-）T ZH+）L HY+）L-Ls HZ-）L YH-）1/2（L-Ls） QZ+）D/2 JD K17+568.38第19页/共54页例4-3 平原区某高速公路有一弯道，其形式为直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线，其中两段缓和曲线长度相同，圆曲线半径R=250m，交点JD桩为K17+568.38，转角=38030，计算行车速度为80km/h，试计算该平曲线的5个基本桩号。 确定缓和曲线长度确定缓和曲线长度Ls 计算缓和曲线要素计算缓和曲线要

11、素 计算和检验平曲线计算和检验平曲线5个基本桩号个基本桩号第20页/共54页4.1.3.6 平面上的行车视距平面上的行车视距（一）（一） 行车视距行车视距 为了确保汽车行驶安全，在平面设计时应使驾驶员看到前方一定距离的公路路面，以便发现路上的障碍物或迎面驶来的车辆，能在一定的车速下及时刹车或避让，从而避免事故，这一必须的最短距离称为行车视距。第21页/共54页视距示意图视距示意图第22页/共54页行车视距的分类行车视距的分类（1 1）停车视距（单方制动）停车视距（单方制动）。在单行道上，驾驶员在1.2米高的视线发现前方一定距离、高为0.1m的路面上障碍物顶点，从看到障碍物开始刹车到障碍物前把车

12、安全停住必须的最短距离。（2 2）会车视距（双方制动）。）会车视距（双方制动）。在单车道上或无分车带的双车道上行驶的汽车，在同一车道上遇到迎面驶来的汽车，司机在1.2米高处看到对方来车，双方采取制动，到相撞前安全停止，所需的最短距离。第23页/共54页行车视距的分类行车视距的分类（3 3）错车视距。）错车视距。在没有明确划分车道线的双车道公路上，两对向行驶的汽车相遇，发现后即采取减速避让措施安全错车所需要的最短距离。（4 4）超车视距。）超车视距。超车视距是指在双车道公路上，后面车辆超越前车时，从开始驶离原车道之处开始，到可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需要的最短距离。第24页/共54页反

13、应距离反应距离制动距离制动距离安全距离安全距离停车距离停车距离ST（1 1）停车视距（单方制动）停车视距（单方制动）停车视距由三部分组成：反应距离反应距离L L反反、制动距离制动距离S S制制和安全距离安全距离L L安安，如图4-18所示。视线高视线高：是指驾驶人员眼睛距地面的高度，规定以车体较低的小客车为标准，采用1.2m。第25页/共54页21216 . 3ttVttvL反 反应距离反应距离L L反反 反应距离反应距离L L反反是从驾驶员发现障碍物到制动生效这一反应时间内汽车行驶的距离，反应时间包括判断时间和踩制动器的动作时间。其计算公式为目前美国和日本规定的判断时间为1.5s，制动反应时

14、间（制定生效时间）取1.0s，因此反应的总时间t=2.5s ；我国采用1.2s，所以在这个时间内汽车行驶的距离为：3V2 . 16 . 3VL反第26页/共54页iS254KV2制 制动距离制动距离S S制制 制动距离S制是以汽车制动生效到汽车完全停止所需的时间内，汽车所行驶的距离。根据汽车行驶理论，单辆汽车的制动距离S制为 安全距离安全距离S S安安K制动系数纵向附着系数i路线总坡度，上坡为正，下坡为负V计算行车速度（km/h）安安制反停SiKVVSSSS)(25432则停车视距停车视距为：第27页/共54页因此，会车视距因此，会车视距S S会会约等于约等于2 2倍停车视距倍停车视距S停停。

15、（2）会车视距会车视距( (双方制动双方制动) )组成：双方反应安全距离 双方制动安全距离 双方安全距离第28页/共54页安会SiKViKVVVS)(254)(254322212121安会SiKVtVS)(1278 . 1222安会SiKVVS)(1275 . 1222若t=1.2s,则：若两汽车速度相同，均为若两汽车速度相同，均为V（km/h），且在同一纵坡），且在同一纵坡i上行驶（一辆汽车上坡，一辆汽车上行驶（一辆汽车上坡，一辆汽车下坡），则下坡），则：若t=1.2s,则： 如果V1和V2表示两汽车的行驶速度，分别在i1和i2的坡道上行驶，则会车视距的计算公式为:安会SiKViVKtVVS

16、)(254)(2546 . 322212121第29页/共54页 例例4-3 在单行道上，两辆汽车都以60km/h的速度相向而行，其坡度为6%，已知：反应时间t为1.2s，为0.24，k为1.2，为保证两车相撞前5m的安全距离，求会车视距？如果上坡的汽车出现故障停止运行，求下坡汽车的停车视距？解：根据会车视距公式：)(1965)06. 024. 0(12724. 0602 . 12 . 18 . 160)(1278 . 1222222mSiKVtVS安会 根据停车视距公式：)(1195)06. 024. 0(254602 . 12 . 16 . 360)(2546 . 322mSiKVtVSS

17、SS安安制反停第30页/共54页（1）高速公路和一级公路应满足停车视距的要求。（2）二、三和四级公路的视距应满足会车视距的要求，其长度不应小于停车视距的2倍。（3）对向行驶的双车道公路，应根据需要并结合地形设置一定比例的路段，保证超车视距。各级道路对行车视距的要求各级道路对行车视距的要求: 第31页/共54页2.2 弯道上的视距保证弯道上的视距保证（1）基本原理）基本原理。一般用图解法确定弯道内侧消除范围，以图4-20就是用图解法绘制的视距曲线图。 汽车在弯道上行驶时，弯道内侧的路堑边坡、树木和建筑物均可能阻碍驾驶员的视线，为保证满足按表4-7中所规定的视距长度，应将弯道内侧阻碍驾驶员视线的障

18、碍物清除，以保证行车安全。第32页/共54页图图4-20 4-20 弯道上的视距弯道上的视距在图4-20中，虚线AB是汽车沿弯道内侧行使轨迹线，其轨迹半径R1。驾驶员在A处沿着视线AB应能看到B处的来车或障碍物。A到到B沿路面的距离（弧沿路面的距离（弧AB），即为应），即为应当保证的当保证的最短视距最短视距S。第33页/共54页 将行车轨迹线到视距线的距离Z称为横净距。行使轨迹线到障碍物的距离用Z0表示 曲线MN是弯道内侧障碍物的位置界限，称为障碍线障碍线。曲线PQ是保证设计视距S所需的界限，称为视距曲线视距曲线。视距曲线是根据汽车在行驶轨迹线上的不同位置引出的一系列视线AB，它们的弧长均等于

19、设计视距S。图图4-20 4-20 弯道上的视距弯道上的视距第34页/共54页当ZZ0 时，需将阴影面积上的障碍物消障碍物消除除，以保证视距。为了清除弯道内侧的障碍物，可在图上直接量取，并把它转到弯道内侧割横断面图上，其清除宽度为Z-Z0，在施工中清除。第35页/共54页)2cos1 (SRZ（2）最大横净距的计算）最大横净距的计算 计算最大横净距Z的方法分两种情况：一是曲线长度大于视距的情况；二是曲线长度小于视距的情况。曲线长曲线长L大于视距大于视距S 用弧度表示,于是得:)2cos1 (sSRSRZ)2cos(sRS将 按幂数展开,则:ssSsSsSRSRSRRSRRSRZ84cos! 2

20、111)2(cos! 2111)2cos1 (2222式中：RS行车轨迹半径，一般取路面未加宽时内缘半径加1.5m；S设计视距长 视距S所对的夹角；第36页/共54页)2(884448)2(! 3122)21(! 2111Z2sin2cos2sin2)2Lcos1 (Z2sin2)2cos1 (22223221LSRLRLRSLRLRSLRLRLRLLSRRRLRLRLLSRRLSRZZZssssssssssssssss按幂级数展开：与将用弧度表示，于是得：（2）最大横净距的计算）最大横净距的计算曲线长曲线长L小于视距小于视距S第37页/共54页为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用为使

21、高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200200米，米，150150米，米，100100米，米，5050米等距离法，将标志放在右侧。米等距离法，将标志放在右侧。第38页/共54页 北京，中国北京，中国第39页/共54页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第40页/共54页 为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200200米，米，150150米，米，100100米，米，5050米米等距离法，将标志放在右侧，英国最近采用路面划标线的办法，保持两个车距等距离法，将标志放在右

22、侧，英国最近采用路面划标线的办法，保持两个车距第41页/共54页平面线形设计成果平面线形设计成果 在完成路线平面设计以后应及时绘制各种图纸图纸和表格表格。主要图纸主要图纸路线平面设计图、路线交叉设计图、道路平面布置图、纸上移线图主要表格主要表格直线、曲线及转角一览表、交点坐标表、逐桩坐标表、路线固定表、总里程及断链桩号表道路平面设计成果道路平面设计成果 第42页/共54页直线、曲线及转角表直线、曲线及转角表交交点点号号交点位置交点位置交点交点间距间距/m计算方位计算方位角角/()曲线曲线间直间直线长线长/m转角转角()曲线要素值曲线要素值/m切线切线长度长度圆曲圆曲线半线半径径圆圆曲曲线线半半

23、径径回旋回旋线参线参数数圆曲圆曲线长线长度度回旋回旋线长线长度度曲线曲线总长总长外距外距TIRYR1A1LYLS1T2R2A2LS2JD0K0+000.000291.59273347106.018JDIK0+291.592右521450185.573327.121127.891248.29750.000348.29737.573第43页/共54页逐桩坐标表逐桩坐标表桩号桩号坐标坐标桩号桩号坐标坐标NENEQDK0+000.000978 835.716 4399 789.210 2+ 620.000978 508.479 6400 315.818 3+ 020.000978 825.160 43

24、99 806.197 6+ 640.000978 497.923 6400 332.805 9+ 040.000978 814.604 3399 823.184 9+ 660.000978 487.367 6400 349.793 1+ 060.000978 793.492 3399 840.172 3+ 680.000978 476.811 6 400 366.780 4+ 080.000978 782.936 3399 857.159 7+ 700.000978 466.255 5400 383.767 8+ 100.000978 772.380 2399 874.147 0+ 720.0

25、00978 455.699 5400 400.755 1+ 120.000978 761.824 2399 891.134 4ZHK0 + 730.201978 450.315 2400 409.419 8+ 140.000978 751.268 2399 908.121 7+ 740.000978 445.156 8400 417.750 8+ 160.000978 740.712 2399 825.109 1+ 760.000978 434.965 1400 434.957 6+ 180.000978 730.156 1399 942.096 5+ 780.000978 425.818 1

26、400 452.737 4+ 200.000978 719.600 1399 959.083 8HYK0 + 780.201978 425.733 9400 452.920 3+ 220.000978 709.044 1399 976.071 2+ 800.000978 418.365 4400 471.288 0+ 240.000978 698.488 1399 993.058 5+ 820.000978 412.801 9400 490.489 9+ 260.000978 698.488 1400 010.045 9+ 840.000978 409.183 1400 510.151 3+

27、280.000978 687.932 1400 027.033 2+ 860.000978 407.545 3400 530.075 8+ 300.000978 677.376 0400 044.020 6QZK0 + 861.115978 407.512 7400 531.190 3+ 320.000978 666.820 0400 061.008 0+ 880.000978 407.904 8400 550.064 2+ 340.000978 656.264 0400 077.995 3+ 900.000978 410.258 0400 569.916 9+ 360.000978 645.708 0400 094.982 7+ 920.000978 414.581 4400 589.435 5第44页/共54页第45页/共54页 讨 论 时 间第46页/共54页第47页/共54页 上述方程表明汽车轨迹曲线上某一点的半径与其行驶过的弧长成反比，这一方程式就是辐射螺旋线（图4-13）的方程式(回旋线方程式)SC(一一) 缓和曲线的类型缓和曲线的类型缓和曲线应该与汽车行驶轨迹相符或接近，故缓和曲线的一般方程（1 1）辐射螺旋线（回旋线）辐射螺旋线（回旋线）：式中： 汽车轨迹上某一点半径； S汽车行驶过的弧长； C参数，表示曲率变化的缓急。图图4-13 4-13 辐射螺旋形辐射螺旋形