第五章线形设计

1、第五章第五章 线形设计线形设计本章框架本章框架第一节第一节 平面线形设计平面线形设计第二节第二节 纵断面线形设计纵断面线形设计第三节第三节 平、纵线形组合设计平、纵线形组合设计第四节第四节 线形设计检验与评价线形设计检验与评价第一节第一节 平面线形设计平面线形设计一、平面线形设计要点一、平面线形设计要点（一）平面线形应直捷、流畅，与地形、（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。地物相适应，与周围环境相协调。（二）保持平面线形的均衡与连续。（二）保持平面线形的均衡与连续。1. 直线与平曲线的组合（以下避免）直线与平曲线的组合（以下避免）（1）长直线尽头接小半径平曲线。）

2、长直线尽头接小半径平曲线。（2）短直线接大半径的平曲线。）短直线接大半径的平曲线。2. 平曲线与平曲线的组合。平曲线与平曲线的组合。 相邻平曲线之间的设计指标应连续、均衡，相邻平曲线之间的设计指标应连续、均衡，避免突变。在条件允许时，相邻圆曲线大半径避免突变。在条件允许时，相邻圆曲线大半径R与小半径之比宜小于与小半径之比宜小于2.0，相邻回旋线参数之，相邻回旋线参数之比宜小于比宜小于2.0，这种要求对行车有利。，这种要求对行车有利。3. 高、低标准之间要有过渡。高、低标准之间要有过渡。 除满足有关设计路段在长度和梯度上的要求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

3、平面线形外，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。指标逐渐过渡，避免出现突变。（三）注意与纵断面设计相协调。（三）注意与纵断面设计相协调。（四）平曲线应有足够的长度。（四）平曲线应有足够的长度。 最小平曲线长度一般应考虑下述条件确定：最小平曲线长度一般应考虑下述条件确定：1. 驾驶员操作从容、乘客感觉舒适要求的平驾驶员操作从容、乘客感觉舒适要求的平曲线最小长度。曲线最小长度。 按按6s行程时间确定平曲线最小值，按行程时间确定平曲线最小值，按10s行程时间确定平曲线一般值。行程时间确定平曲线一般值。设计速度设计速度(kmh)1201008060403020一般值一般值(

4、m) 1000 850 700 500350250 200最小值最小值(m) 200170 140 100705040各级公路平曲线最小长度表各级公路平曲线最小长度表2. 转角转角小于小于7度时的平曲线长度。度时的平曲线长度。设计速度设计速度(kmh)1201008060403020平曲线平曲线最小长度最小长度(m)140012001000700500350280二、平面线形要素组合设计二、平面线形要素组合设计（一）平面要素组合类型（一）平面要素组合类型1. 基本型曲线基本型曲线定义：定义：平曲线按直线回旋线圆曲线平曲线按直线回旋线圆曲线回旋线直线顺序的组合形式。回旋线直线顺序的组合形式。分类

5、：分类：对称基本型（对称基本型（ ）非对称基本型（非对称基本型（ ）简单型（简单型（ ）要求：要求：从线形的协调性，回旋线、圆曲线、回旋线的从线形的协调性，回旋线、圆曲线、回旋线的长度之比宜设计成长度之比宜设计成1:1:11:2:1；并注意满足设置基本型曲线的并注意满足设置基本型曲线的几何条件几何条件：22 式中：式中：路线转角路线转角() 回旋线角回旋线角()。2. S型曲线型曲线定义：定义：两个反向圆曲线用两段反向回旋线两个反向圆曲线用两段反向回旋线连接的组合形式。连接的组合形式。要求：要求：从行驶力学与线形协调、超高过渡考虑，宜 ；当采用不等参数时，比值应小于2.0，有条件时以小于1.5

6、为宜。两回旋线以径向连接为宜，当条件受限不得已插入短直线或相互重合时，短直线或重合段的长度L应符合下式规定：两圆曲线半径之比不宜过大，以11/3为宜。3. 卵形曲线卵形曲线定义：定义：用一个回旋线连接两个同向圆曲线用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合形式。的组合形式。 要求：要求：lR2/2AR2 (R2为小圆半径为小圆半径)；l两圆曲线半径之比以满足两圆曲线半径之比以满足R2R10.20.8为宜；为宜；l两圆曲线的间距以两圆曲线的间距以DR20.0030.03为宜为宜(D为两圆曲线间的为两圆曲线间的最小间距最小间距)。4. 凸形曲线凸形曲线定义：定义：两个同向回旋线间不插入圆曲线而两个同向回

7、旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合形式。径相衔接的组合形式。要求：要求：l回旋线参数及其连接点回旋线参数及其连接点的曲率半径应符合规定。的曲率半径应符合规定。l连接点附近最小连接点附近最小0.3v的的长度范围内，应保持以长度范围内，应保持以连接点曲率半径确定的连接点曲率半径确定的超高横坡度。超高横坡度。l只在路线严格受限时采只在路线严格受限时采用。用。5. 复合型曲线复合型曲线定义：定义：将两个以上的同向回旋线在曲率相将两个以上的同向回旋线在曲率相等处相互连接的组合形式。等处相互连接的组合形式。要求：要求：相邻回旋线参数之比以小于1.5为宜。除互通式立体交叉匝道线形外，仅在受限时适用。6. C

8、型曲线型曲线定义：定义：两同向回旋线在曲率为零处径相连两同向回旋线在曲率为零处径相连接的组合形式。接的组合形式。要求：要求：两回旋线参数可以相等也可不等。仅限于路线受限时可采用。7. 回头形曲线回头形曲线定义：定义：山区道路为克服高差，在同一坡面山区道路为克服高差，在同一坡面上转角接近或大于上转角接近或大于180度，由主曲线和辅曲度，由主曲线和辅曲线的组合形式。线的组合形式。要求：要求：上线辅曲线半径与主曲线半径比值不宜大于2.0。两相邻回头曲线间应尽可能拉开距离。仅适用受限的三四级公路及山城道路。要求：要求：上线辅曲线半径与主曲线半径比值不宜大于上线辅曲线半径与主曲线半径比值不宜大于2.0。

9、两相邻回头曲线间应尽可能拉开距离。两相邻回头曲线间应尽可能拉开距离。仅适用受限的三四级公路及山城道路。仅适用受限的三四级公路及山城道路。（二）平面线形要素组合计算（二）平面线形要素组合计算1. 基本型曲线设计与计算基本型曲线设计与计算（1）对称形）对称形 曲线计算曲线计算内移值：内移值：切线增长值：切线增长值：缓和曲线角：缓和曲线角：切线长：切线长：平曲线长：平曲线长：外距：外距：切曲差：切曲差：（2）非对称形曲线计算）非对称形曲线计算见见p136。2. 卵形曲线计算卵形曲线计算略略*作业作业某公路有一对称基本型平曲线，其半径R=200米，交点桩号为K19+630.56，转角 ,若缓和曲线长度

10、为75米，试计算该平曲线的五个基本桩号。43 28 30总要求：总要求：（1）当设计速度当设计速度V60km/h时，时，必须注重必须注重平、平、纵的合理组合；纵的合理组合；（2）当设计速度当设计速度V40km/h时，在保证行车时，在保证行车安全的前提下，安全的前提下，力求做到力求做到各种线形要素的各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利组合。合理组合，并尽量避免和减轻不利组合。第三节第三节 平、纵线形组合设计平、纵线形组合设计一、组合设计原则一、组合设计原则（1） 在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，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。并保持视觉的连续性。（2）保持线形技术

11、指标在视觉和心理上的保持线形技术指标在视觉和心理上的大小均衡。大小均衡。（3）选择组合得当的合成坡度，以利用路选择组合得当的合成坡度，以利用路面排水和行车安全。面排水和行车安全。（4）注意与道路周围环境的配合。注意与道路周围环境的配合。二、组合设计方法二、组合设计方法（一）平、纵线形组合形式及效果（一）平、纵线形组合形式及效果线形简单、易超速线形简单、易超速视距较好、行车条件好视距较好、行车条件好视距较差、增大半径视距较差、增大半径选择适当、视觉条件好选择适当、视觉条件好线形复杂、取决设计线形复杂、取决设计线形复杂、取决设计线形复杂、取决设计（二）平、纵线形组合的基本要求（二）平、纵线形组合的

12、基本要求（1）直线与直坡线）直线与直坡线、直线与凹形竖曲线直线与凹形竖曲线、直直线与凸形竖曲线线与凸形竖曲线、平曲线与直坡线平曲线与直坡线是常用的是常用的组合形式。组合形式。（2）平曲线与竖曲线宜相互重合，且平曲线平曲线与竖曲线宜相互重合，且平曲线宜稍长于竖曲线（宜稍长于竖曲线（“平包竖平包竖”）。）。（3）要保持平曲线与竖曲线大小均衡。要保持平曲线与竖曲线大小均衡。R竖竖（1020）R平平）（4）要选择适当的合成坡度。要选择适当的合成坡度。（三）平、纵线形设计中应避免的组合（三）平、纵线形设计中应避免的组合（1）避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。曲线。

13、（2）避免将小半径的平曲线起讫点设在或接避免将小半径的平曲线起讫点设在或接近竖曲线的顶部或底部。近竖曲线的顶部或底部。（3）避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。拐点重合。（4）避免小半径的竖曲线与缓和曲线重合。避免小半径的竖曲线与缓和曲线重合。（5）避免在长直线上设置陡坡或长度短、避免在长直线上设置陡坡或长度短、半径小的竖曲线。半径小的竖曲线。（6）避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶员视线中断的线形。员视线中断的线形。（四）线形与景观的协调与配合（四）线形与景观的协调与配合第四节第四节 线形设计检验与评价线形设计检验与评价

14、一、线形设计检验与评价的方法一、线形设计检验与评价的方法（一）道路透视图（一）道路透视图（二）沿线耗油量（二）沿线耗油量（三）事故率预测模型（三）事故率预测模型（四）可能速度法（四）可能速度法（五）运行速度法（五）运行速度法二、基于运行速度的线形设计二、基于运行速度的线形设计连续性评价标准连续性评价标准l安评指南安评指南中采用中采用相邻路段运行速度的相邻路段运行速度的差值（差值（ ）来检查线形设计的连续性。来检查线形设计的连续性。l相邻路段相邻路段是指平面、纵断面、横断面指标是指平面、纵断面、横断面指标或设计速度不同的相邻路段。或设计速度不同的相邻路段。85v规定：规定：相邻路段运行速度的差值

15、相邻路段运行速度的差值小于小于10km/h时，时，连连续性好续性好；在在1020km/h之间时，之间时，连续性较好连续性较好；大于大于20km/h时时连续性差连续性差，相邻路段需要调整，相邻路段需要调整平、纵面设计。平、纵面设计。三、用运行速度评价道路线形的方法三、用运行速度评价道路线形的方法（一）划分分析路段（一）划分分析路段根据根据圆曲线半径圆曲线半径和和纵坡的大小纵坡的大小进行划分：进行划分：（1）平直路段：）平直路段：指平面线形为指平面线形为直线直线或或半径大半径大于或等于于或等于1000m的平曲线的平曲线且且纵坡小于纵坡小于3%，或或纵坡大于纵坡大于3%但坡长小于等于但坡长小于等于3

16、00m的路段；的路段；（2）纵坡段：）纵坡段：指平面线形为指平面线形为直线直线或或半径大于半径大于或等于或等于1000m的平曲线的平曲线，且，且纵坡大于或等于纵坡大于或等于3%，坡长大于，坡长大于300m的路段；的路段；（3）小半径平曲线段：）小半径平曲线段：指平面线形为指平面线形为半径小半径小于于1000m的平曲线的平曲线，且，且纵坡小于纵坡小于2%的路段。的路段。（4）弯坡组合路段：）弯坡组合路段：指平面线形为指平面线形为半径小于半径小于1000m的平曲线的平曲线，且，且纵坡大于或等于纵坡大于或等于2%的的路段。路段。1. 设计路段的初始运行速度设计路段的初始运行速度一般可通过调查点的现场

17、观测或按一般可通过调查点的现场观测或按表表5-13估算估算各种设计速度对应的小客车和大型货车的运行各种设计速度对应的小客车和大型货车的运行速度，作为设计路段的初始运行速度速度，作为设计路段的初始运行速度 。0v0v设计速度（Km/h）6080100 120初始运行速度小客车8095110120大型货车556575750v（二）运行速度（二）运行速度 的测算的测算85v2. 平直路段运行速度平直路段运行速度（1）当直线当直线入口速度等于期望速度入口速度等于期望速度时，车辆在平时，车辆在平直路段上保持期望速度匀速行驶，直线段出口运直路段上保持期望速度匀速行驶，直线段出口运行速度行速度 等于期望速度

18、等于期望速度 。（2）当直线当直线入口速度小于期望速度入口速度小于期望速度时，直线段出时，直线段出口运行速度口运行速度 按公式按公式 计算；当计计算；当计算出的运行速度大于或等于期望速度时，取期望算出的运行速度大于或等于期望速度时，取期望速度。速度。（3）当当入口速度大于期望速度入口速度大于期望速度时，车辆将减速行时，车辆将减速行驶，直到期望速度后匀速行驶，驶，直到期望速度后匀速行驶， 为期望速度。为期望速度。evoutvoutvoutvsavvout02092.253. 纵坡段运行速度纵坡段运行速度当纵坡大于当纵坡大于3%且坡长大于且坡长大于300m时，需对时，需对运行速度进行运行速度进行修

19、正修正。计算纵坡段运行速度时不考虑平面线形，计算纵坡段运行速度时不考虑平面线形，只需根据该段的只需根据该段的纵坡和坡长纵坡和坡长对入口速度按对入口速度按表表5-15进行进行修正修正。修正后的结果修正后的结果作为该段的出口速度。作为该段的出口速度。4. 小半经平曲线路段运行速度小半经平曲线路段运行速度小半经平曲线路段的运行速度，按小半经平曲线路段的运行速度，按表表5-16中的运行速度预测模型计算中的运行速度预测模型计算平曲线中点平曲线中点和和平曲线出口平曲线出口的运行速度。的运行速度。5. 弯坡组合路段运行速度弯坡组合路段运行速度按按表表5-17中的运行速度预测模型计算弯坡中的运行速度预测模型计

20、算弯坡组合路段组合路段平曲线中点平曲线中点和和平曲线出口平曲线出口的运行的运行速度。速度。（三）线形设计的评价（三）线形设计的评价1. 运行速度协调性评价运行速度协调性评价（1）评价方法）评价方法计算相邻路段运行速度的差值计算相邻路段运行速度的差值，若速度差，若速度差超过标准规定值，应调整相邻路段的平、超过标准规定值，应调整相邻路段的平、纵面设计，调整的目的是使相邻路段的速纵面设计，调整的目的是使相邻路段的速度差值满足标准值。度差值满足标准值。（2）调整方法）调整方法对速差处速度高的路段对速差处速度高的路段，通过减小圆曲线，通过减小圆曲线半径、增大纵坡进行调整，半径、增大纵坡进行调整，使运行速

21、度降使运行速度降低低，减小运行速度差值；，减小运行速度差值；对速差处速度低的路段对速差处速度低的路段，可增大圆曲线半，可增大圆曲线半径、减小纵坡，径、减小纵坡，使运行速度增大使运行速度增大，减小运，减小运行速度差值；行速度差值；若因地形或线形条件限制，不能调整或经若因地形或线形条件限制，不能调整或经调整速差仍较大时，应调整速差仍较大时，应采取限速采取限速等措施，等措施，使运行速度差值减小。使运行速度差值减小。2. 设计速度与运行速度协调性评价设计速度与运行速度协调性评价设计速度与运行速度协调性评价：设计速度与运行速度协调性评价：是指对是指对同一路段的运行速度与设计速度的差值进同一路段的运行速度与设计速度的差值进行评价。行评价。当同一路段运行速度与设计