道路线形设计的主要参数

1、公路和高速公路技术设计中心2006年1月了解道路线形设计的主要参数主要内容序文.3能见度.5横向截面. 14平面线路.16纵向截面.20平面线路 - 纵向截面的协调性.22参考书目.23附录.24附录1 ：规章制度.25附录2 ：停车距离.26附录3 ：凹半径中的垂直加速.27本文件的目的在于揭示道路主要线形特征的依据，以重温它们的意义。本文的论述未尽详细，不能取代工程管理部门通过并应用到其公路网上的有关公路线形设计指引文件（尤其是针对国家公路网的ARP 1 和ICTAAL 2 ）。自由-平等-博爱 法兰西共和国 旅游和海洋设备运输部 了解道路线形设计的主要参数基础系列 本文由Stra在报告系

2、列中发行。这个系列汇编了有关设计、研究、实验、 探索等方面的报告。 序 言 本文的目的在于揭示有关道路线性特征的几个基本要素。它以相关领域的实际认识为依据，但不能取替现有的有关设计的指引。包含在道路设计指引中的某些要求被引用为例子，但不能够作为现存所有向公共交通开放的道路都必须至少具有的特征。例如，能见度的线形研究显然不能促成现有道路上可见全部的规定。本文的目的仅在于提供一些元素使我们能够估计为新建道路预设的或者现有道路上看到的线性特征可能带来的后果，并在充分了解其原因的情况下作出有关整治的选择。同时，有必要重申道路法规和道路网法规不但从车辆、道路的角度，而且从驾驶员的角度提出了道路设计方面的

3、规定要求。假如说这些仅有的规定对于提供地区性交通服务的道路大体上已经足够，那么对于主要的公路网来说就显得有必要进行道路整治以保证与道路功能相一致的安全性和舒适性，从而为使用者承担责任。这里涉及到类型学的概念：驾驶员驾驶会跟随他对道路及其环境的感觉，尤其包括：l 交通流量l 道路的线性特征：行车道的宽度、车道数量、曲折性等等l 道路设施的水平l 道路的环境，城市背景、城市间背景、平原、山区l 特有的信号指示（公里界标、各种各样信息的指示牌、出口指引）近来对使用者的调查显示主要的判断标准是与反向车流有否分隔，以及道路所处的区域（城市区域、城市周围地区和城市间地带）。他们根据以下几点区分道路类型：l

4、 高速公路：2x2或者2x3车道，限速130km/h，l 2x2车道的城市间道路干线：宽度比高速公路稍窄，限速110km/hl 2x2车道的城市和城市周围地区公路：特征差异很大，限速110,90,80,70km/hl 车流量较大的公路：3车道或者2车道/3车道，限速为90km/hl 小型公路：两车道，通常比较窄，限速为90km/h本文中涉及的公路网来自城市间的道路干线。根据道路法规的定义，那是位于城市及其郊区指示牌以外的道路网。对位于城郊以外的建造部分必须特别留意。 能见度 1 - 目标和方法驾驶员根据他所看到的情况进行驾驶操作。道路法规3规定了有关驾驶员在能见度不足条件下的操作要求。它或许是

5、因为较差的天气（阴雨、大雾等），或许是由特殊的硬件配置造成（坡道的顶端、道路交叉点、拐弯处等）。无论从安全还是舒适角度考虑，道路的线形设计都必须能够保证足够的能见度条件，不管是普通路段还是特殊地点。道路设计的任务之一就是寻求能见度要求与方案所需承担具体责任之间的合理平衡。这些要求取决于应用的速度、反应的时间以及完成目标操作的必要间距。 2 - 实际速度的估算5除了规定的最高速度，还必须了解实际应用 随半径变化的V85V85 单位：km/h的速度。在这里我们使用V85的概念：85%的使用者作为驾驶最高时速的速度值（这就可以将特殊和极端情况下的速度排除到考虑范围以外）。如果说这个数值可以在现有道路

6、上进行测定，那么对于新方案就只能进行估算。对于特殊地点，这个速度值取决于车道的数量和特性，以及用道 平面半径 单位：米路半径或坡度进行计算所得的最小值。高速公路除外，V85速度随着车道的数量和以米为单位的半径R而变化 随坡度变化的V85 2车道 (5m)：V85 单位：km/h3车道和2车道 (6m和7m)：2x2车道：高速公路除外，V85速度同样随着车道的数量和以%为单位的坡度p（250m）而变化2车道 (5m)：3车道和2车道 (6m和7m)： 坡度 单位：%2x2车道：直道上的几个基本数值列出如下：车道类型V85限定速度高速公路 （特殊设计ICTAAL 2000）7150km/h130k

7、m/h2x2车道 （注解资料n10）5120km/h110km/h3车道或2车道（6m和7m） （注解资料n10）5102km/h90km/h2车道（5m） （注解资料n10）592km/h90km/h但是，今天采取的原则是V85不能高于限定速度。不能再以高于限定速度的实际速度为基准设计基础设计的规格。因此，除非测量显示实际速度低于限定速度，否则限定速度必须作为标准。唯一的例外是关于十字路口上的能见度，为绝对安全着想，在该情况下无论如何都是以V85为计算基准。这个速度尤其用来计算以下数据：l 停车距离l 避让间距A. 停车距离是指车辆在行驶速度停车时所必需的理论常规间距，以刹车间距和预反应时间

8、内车辆行驶间距相加计算得出的总和。预反应间距：是指在预反应时间内车辆以常规速度v行使的间距。这个时间由预反应生理时间（1.31.5秒）和进行刹车操作的机械停滞时间（0.5秒）构成。在计算的时候，这个时间无论行驶速度是多少通常都会应用为2秒，即使在保持特别小心的情况下（速度超过100?km/h或者在高速行驶的车流中）可允许减少到1.8秒。不管怎么样，0.2秒的变化对停车距离的影响极小（在时速90km/h的条件下为5m以外），而且外国的不同设计还趋向于将这个数值确定为22.5秒。刹车间距：是指车辆从原来的行驶速度过渡到0所必需的常规间距。它与汽车设计者的数据无关，而是取决于原来的速度、纵向路肩的斜

9、度及其系数（取0和1之间的数值）。这个系数通过计算中的假定值为大部分情况下的安全性预留了很大的空间。6v = 速度，单位：米/秒 g = 9.81m/s2（重力加速度） efl = 纵向路肩的系数 p = 纵向截面的斜度（单位：m/m）停车距离： v 单位：m/s在弯道中，最好考虑增加停车距离的数值。事实上，在弯道上的刹车没有那么有力，因此允许在半径小于5V (Km/h) (ARP1) 的弯道中增加25%的刹车间距。B. 避让间距是指车辆在车道上遇到不可预见的固定障碍物时通过侧向偏心率进行避让操作所必需的间距。当不可能保证等于或大于停车距离的能见度距离时可以使用这一间距数值。为确保车辆进行避让

10、操作，在车道旁边应该预留有相应宽度的地带。这个地带的宽度可以根据不同的工程和类似情形进行估算，并且与估算时间3.5 (ARP1)4.5秒内车辆在常规速度下的行使距离相对应（“能见度”报告7），它包括了：- 进行上述避让操作所必需的时间（2.53秒）- 预反应时间（高速公路为1.5秒，主干道路为1秒）（该数值小于停车的预反应时间是因为在方向盘上的操作比作用于脚踏时的反应要快）。在这些概念和预期使用程度的基础上，设计者必须确定路线所提供的能见度条件是否符合进行上述操作的要求，尤其是在情况比较特殊的地点。 3 - 能见度要求驾驶员视线的位置确定为高1m、距离道路右边2m（参照轻型小车的宽度），在设有

11、停车标示的十字路口则是从主要车道的行车道边缘后退4m。这些条件更有利于行人和骑自行车者，因为一般情况下他们所处的位置更高、距离十字路口的边缘更近。能见度根据不同情况的下降：a. 以看见道路为目的：弯道上的能见度必需的间距可以使用V85速度（m/s）在3秒钟内的行驶距离来估算，并在观测点：驾驶员的视线（高1m、距离道路右边2m）和被观测点（在曲线弧形部分起点的行车道中心线上，高度为0m）之间进行测量。b. 以停车为目的：对障碍物的能见度指驾驶员（高1m、距离道路右边2m）为了在行车道上的固定障碍物之前作出感应和停车时所必需的能见度。根据不同的道路类型，必须由设计者决定用作计算的障碍物高度。一般情

12、况下，最好采用停在道路上的车辆尾灯的高度来计算（规定最小：0.35m）。但是对于特殊情况，例如石块坠落的地区，这一高度可以改为0.15m。在两点间高程差双向两车道的公路上，只要会给停在行车道上的车辆带来重大危险，ICTAAL2就要求以车辆的尾灯高度为准，对于这类公路网上行驶车辆的特别研究则必须采用高度值0.60m，而不是惯常的0.35m。c. 在十字路口上的重新启动或者进入岔路：（带停车设施的）平面十字路口举例目标是给与非优先道路上的驾驶员在主干道路上的车辆抵达前进行操作的必要时间。要这样做，主干道路上必须有一个相当于V85速度在8秒内（规定最小6秒）行使距离的间距。观测点就是次要道路上停车的

13、驾驶员视线所在（h=1m并相对主要行车道边缘后退4m），而被观测点是位于行车方向左车道上的正在行使的车辆（h=1m并位于有关车道的中心线上）。平面十字路口中的能见度 * 对于A，转向主要车道 * 对于C，转向次要车道作为优先车辆B上的能见度距离，至少相当于该车辆（以V85不封顶速度）行使8秒的距离；6秒钟是规定最少的绝对必要时间。d. 驶离以公路立体交叉桥分隔车道的道路对于以两点间高程差公路立体交叉桥分隔车道的道路，希望驶离主要车道的使用者必须拥有一段间距是他能够感觉和分辨出口、决定他的操作，可能还要在右道线上降低速度，最终离开车流向右斜转至出口。这个驶离操作的间距定义为常规V85速度（单位为

14、m/s）在操作所必需的时间，或者6秒内行使的距离。e. 目的在于安全超车：超车时的能见度在双向行驶道路上，无论速度如何，总的来说500m能见度距离就可以保证大多数情况下的安全超车（ARP1）。观测点位于车道中心线上的1m高度，而被观测点在1m高度，对于3车道路面位于道路的中心线上，如果是2车道则位于相反方向车道的中心线上。然而，有时候超车可以在能见度较差的路线上进行，但不能在任何情况下得到保证。常规的超车操作用时1112秒，在这种情况下，超车的必要能见度距离可以表示为dD (m) = 6V (km/h)。对于拥有较大动力储备的车辆，超车的用时可能只需要78秒，而且可以提供一个最小的能见度距离d

15、d (m) = 4V (km/h)。 4 - 由道路提供的能见度能见度距离根据道路纵向截面、平面路线以及横向截面的线性特征进行估算，把道路旁边的障碍物也考虑在内（建筑、树木等等）。平面路线举例：弯道上的能见度距离：能见度距离 d = d1 + d2如果 d1 = d2 = d/2 以及e1 = e2 = e 圆弧 e2 e2在Re之前可以被忽略，对于分隔车道的路面，向左弯道的计算方法是一样的，同时包含保留设施可能构成的障碍物。应用于驾驶员的公式 驾驶员视线的位置这个公式是一个快速检查的方法。驾驶员的视线确定 和路边地带的理论计算方法在高1m、距离路边2m的位置（参见轻型小车的宽度）。这里不涉及

16、高度。e = 2m + la （道路边缘和旁边障碍物之间的空间宽度）理论上的计算假设一个截面U：例如，路边一块2米空地假设在道路的右边有一个2米高度的障碍物，在这种情况下，实际的能见度是大大超过的。如果忽略弯道延伸导致道路超出范围的情况，我们就可 la: 路肩的宽度 以根据路边地带计算能见度距离，而且观察到路边地带宽度每增加一米，能见度距离就会增加十多米。例如：如果R = 200m，可以得出：路边地带距离能见度0m2m57m1m3m69m2m4m80m路边地带能见度 单位能见度 单位：m 半径 半径 单位：m纵向截面举例：凸角上的能见度距离：能见度取决于视线的高度ho以及目标高度hv。所使用的

17、公式来自抛物线的公式。能见度距离能见度目标高度描述弯道上0.00m在中心线上：铺砌的路面遇障碍物 10.35m在相关行车道的中心线上：车辆的尾灯0.60m大部分车辆的尾灯（应用在高速公路上的特殊设计）超车时1.00m对于相反方向车辆所采用的惯常高度图2：根据凸角半径的能见度距离（纵向截面） 5 - 由设计者进行对比和选择由设计者根据工程管理部门和方案各方面（地形、环境、土工学、工艺建筑、成本等）的要求，从这些元素当中寻求满足能见度要求的最佳选择。由他作出决定对路线上容易让使用者感到意外的的特殊地点（十字路口、小半径的弯道、石块坠落的地区等）进行严格的测试。 1 对于经常有石块坠落的道路也可以取

18、0.15m值。横向截面 1 - 组成要素横向截面的组成要素如下：路层行车道可行驶宽度护道护道路肩路肩对于分隔行车道的道路，在两个行车道之间设有中间隔离带（TPC）。 2 - 行车道的宽度对行车道没有规定最小宽度。必须根据在道路上的行使车辆或者预期行使车辆以及预算的速度确定这个数值。在车辆方面，道路法规3已经规定了车辆的最大规格是汽车后视镜以外2.60m：汽车后视镜在1.90m之上可以凸出20cm。在实践过程中，大多数轻型小车不超过以下宽度：l 轻型小车： 1.70米l 单厢式车体汽车： 1.90米l 4X4汽车： 2.20米l 越野型小汽车： 2.30米路边的安全带必须把道路上的实际速度考虑在

19、内。鉴于这一点，主干道路通常采用3.003.50m的数值。国际标准是3.50m。视乎地形的要求和重型货车交通流量的大小，低于以上的宽度也可以接受。但是，在多个部门有关道路信号装置的共同指令中，不建议对小于5.20m的道路中心线作系统标识（道路法规3规定的与机动车辆最大宽度兼容的道路）。对于宽度为46m的现存道路，很重要的一点说明是实际速度的高低与道路宽度的关系极为密切，因此进行道路扩宽时都必须考虑提高速度方面的影响。 3 - 修理区域和安全带区域道路旁边的地区可以为安全性和日后道路的维护提供便利。在旁边有标志的道路上，如果建造有铺好路面的路肩，驾驶员遇到意外故障时就可以修理车辆，这是好处就会显

20、示出来。这个修理区域的大小很大程度上取决于实际速度，而它的宽度则取决于道路类型及其可行性：0.25m（超过结构宽度的铺砌路面）2.5m，在高速公路上3.00m。考虑到这样整治对经济方面的影响，必须进行可行性研究。这个修理区域实际上是多功能的：行人可以在那里漫步，自行车可以在那里通过。它包含了在超出宽度的路边进行铺砌的技术。无论如何，必须对以下问题进行探讨：l 保持路肩安全性能的最长维护时间（避免路肩杂草丛生，以及消除一切差异以保持与行车道的相同状况等）。l 与行车道路面的反差，必须避免让使用者感觉行车道太宽并有利于超速驾驶。对于一些路线单调的路段，在行车道与减速带之间装设发生磁带也会显得十分有

21、趣。在高度行车的主干道路，为附带的安全性着想，也必须限制不时出现的道路出口产生的影响。要做到这一点，应当在这类道路上设置安全地带，即固定障碍物将被消除或隔离的区域，以降低意外事故的危险性。 4 -超高侧倾超高侧倾或者横向斜面有利于路面的排水。在弯道半径比较小的情况下，它有助于保持汽车的动态平衡。但是，这种帮助是有限的，因此它的数值也是有上限的（一般为7%）。超过这一上限，其它问题就会接踵而来，尤其是建筑方面的难题。在某些情况下，这一最大值必须下调，例如被雪覆盖或者经常结薄冰的区域，以及纵向截面上的坡度已经非常大的地区。平面路线道路的平面路线由连续不断的、带有或不带有渐进式连接道的弯道和直道组成

22、。它的目的是在尽量结合所处位置地形的情况下保证良好的安全性和舒适性方面的条件。 1 - 弯道平面路线的半径大小以及相应的超高侧倾与下列因素相关：l 汽车的动力l 轮胎/道路触点的情况l 使用者的舒适度纯动力参数可以根据实际速度和超高侧倾来确定最小的半径值以及安全限度的定义。对使用者在弯道时的情况进行研究可以为“舒适性”提供额外的空间。这些计算能够确定有关弯道方面的两个基本数值：l 最小半径：确保车辆在受到最大超高侧倾（一般是7%）影响的速度下行使时的稳定性。l 非超高侧倾情况下的半径：在没有超高侧倾影响时保证相同的稳定性（俯视图）。这样，一个物理稳定性的极限就可以从动力学限制的角度确定下来。但

23、是，由于心理方面的原因，驾驶员绝对不会到达这一极限，因为他们出于本能会在安全方面保留一定空间。实验证明这一安全性极限可以设定为稳定性极限的2/3。同样地，在确定规格方面，一般也会考虑驾驶员接受的横向加速度所带来的舒适度方面存在的空间，这一舒适度的极限可以设定为稳定性极限的1/2。速度下面列出了以速度-超高侧倾两个数据的组合确定的半径值：超高侧倾粗体字为舒适度极限的半径值，下方的是安全性极限的半径值。有关道路设计的各种指引文件上的取值一般都大于上述最小值。同样地设计者应该保留在重要操作方面的空间，使半径值与所在位置的地形以及预期行车类型相适应，同时注意遵从接合的总体原则和顾及条件较差地点中的感应

24、情况。小半径弯道时的情况（十字路口的环形岛）当重型货车的交通流量达到一定数量的时候就有必要对半径小于200m的弯道进行有关扩宽的预计，以避免半拖车类型的重型货车超出它们的车道。扩宽的数值一般是50/R。如果设计者受到方案本身半径太小的限制，就应该应用更加精确的回旋设计，即使有关车辆的标准文件规定车辆必须能够在两个半径为5.30m和12.50m的同心圆弧之间调头。下面的例子显示了在一个允许最大轴距汽车掉头的弯道上确定其最小半径的方法。所采用的方法是利用现有软件以TRACER大客车为例进行计算，其大小尺寸如下：模拟前门 轴距 模拟前门 宽度 前LE 后LE R Int人行道各种不同的计算软件是必要

25、的。我们注意到示意图中的外包围半径随着实际速度变化，从12m到14m不等，而内半径则从5m到10m不等。上述计算以回旋的最佳条件为基础进行。对于方案阶段，必须考虑到驾驶员安全方面的保留空间、道路的非分离条件、必须保持有限的内在斜度以及必要的超宽度。 2 - 渐进式连接道使用引入弯道的渐进式连接道有以下两个目的：l 为弯道中的操作提供便利，使驾驶员能不停地把一个恒定的力作用在方向盘上。l 可以逐渐引入超高侧倾以及弯道。为了让使用者对最终建成的弯道，特别是半径较小的弯道有较好的评价，对这些连接道的长度是有限制的。例如，请参看所附ARP1和ICTAAL2认可的有关数值：横向截面回旋曲线2车道公路3车

26、道公路水平2x2车道两点高程差2x2车道（R1.5 Rnd）超高侧倾的差异 单位：%这个因素也可以使两个不同的横向超高侧倾进行互相转换（偏转条件），以及将横向加速度的变化融入到时间中（动力舒适度条件）。应用以上的长度可以满足这两个条件。对于地形条件比较差的道路，可以考虑缩短长度或者取消渐进式连接道。在这种情况下，超高侧倾必须在直道上开始变化，以避免在弯道上进行侵占。 3 - 接合的原则公路网法规4规定了有关弯道斜度和半径的同一特性的原则。道路设计者从取得的经验中作出了几个需要保留的有关平面线路线形元素接合的原则：对于城市间双向行驶的道路干线：l 小半径不利于使用者的舒适度和在直道尽头的安全性l

27、 太多大半径不利于超车的安全性，仅有利于速度的提高。应优先使用直道（50%直线用于超车或设置十字路口）和中等弯道。l 一连串大半径弯道后紧接着一个小半径弯道会引起安全方面的问题，因为使用者预计路线上具有一定的均一性。例如ARP1竭力主张半径为R1和R2的两个连续弯道遵从以下公式:0.67 R1/R2 500m。l 两个同方向的弯道必须由一定长度的直道分隔开来。出于同样的原因，后来使用的一些连接道，如果因引入不同的弯道容易让使用者感到意外并影响他对弯道的感应，从而降低安全方面的条件，那么在当今将会被废除。事实上，在这种情况下，使用者无论在视线上还是在动力学方面往往产生错觉，使他不能够正确判断最后

28、弯道的困难11，它涉及：l 由不同半径圆弧组成的弯道l 呈“椭圆形”或“C”形的弯道l “最高点”弯道半径小于1.5R非超高侧倾的行车弯道必须遵守以下规则：l 由更大半径的弯道引入到5001000m的长度上l 两个连续的弯道必须满足条件：R16R水平）l 避免在纵向截面的最高点上设置小弧度开端（300m），因为这样会降低对弯道的感觉l 避免在高点、弧线或者能见度降低的地区设置十字路口或者通道（经过检验能见度条件后，或者在不受超高侧倾影响的弧线的外边）。参考书目1 关于总体设计和道路线形的技术建议。主干道路的整治（高速公路和两车道特快公路除外）。技术指引。SETRA，1994年8月 - 编号B9

29、4132 ICTAAL。有关连接高速公路的整治技术条件的指引。2000年12月通报。SETRA，2000年12月 - 编号B01033 道路法规。可查阅有关立法的国际互联网站 4 道路网法规。可查阅有关立法的国际互联网站 5 实际速度与道路线形。信息说明n10，交通安全探讨系列。SETRA，1986年4月 - 编号E86166 速度、弧线与超高侧倾的关系。技术说明。BRENAC, T - SETRA7 ICTAAL第二章“能见度”的说明。报告。PATTE, L - SETRA, 2000年8 有关国家公路的整治技术条件的指引。DSCR，1970年4月9 多个部门共商的有关道路信号装置的指引。1

30、967年11月24日的决定，有关公路和高速公路信号装置的修订10 城镇外主干道路路边障碍物的处理。技术指引。SETRA，2002年11月 - 编号E023311 道路和街道安全。SETRA/CETUR，1992年 - 编号E9228附 录附录1：规章制度方面公路网法规4对省际和市镇间的道路只提出了3个要求，都是基本的要求：l 第一，要求用于维护的纵向截面l 第二，取得工程模板的横向截面l 最后，考虑必要的均一性以免使驾驶员感到意外- 省际道路建立纵向和横向截面时必须考虑雨水的流走和路层的污水排放。- 横穿省级道路的工艺结构建筑的下方的整个道路宽度内都必须保留有至少4.30m的净空高度。 - 在

31、道路的同一车道上有关斜度、曲线半径等方面的技术特性必须是均一的。道路网法规 （R131-1和141-2） 公路法规3立法规定了汽车的宽度和长度，但没有对其高度作出限制，给它留下了自由的空间。汽车的最大宽度在R312-10条款中作出了描述：1 -除了自带马达的农用机器以及农用牵引机器和工具，汽车的总体宽度或者汽车的某个部分，包括可拆卸的非主体结构部分、正常载货物的部件以及可移动的集装箱、货物箱等等，任何一个横截面上可测量的所有凸出部分不能够超过以下数据，除非负责运输的政府部门领导颁布命令明确批准超出这一模板的凸出部分：1、2.60米适用于为指定温度以下运输货物而设计的、带厚隔板的非主体结构；2、2.55米适用于其它汽车或汽车部件；3、2.95米适用于牲畜牵引的、车厢或挡泥板没有超出车轮以外的汽车；4、2米适用于两轮摩托车、三轮脚踏车以及带发动机的四轮自行车和三轮助动车。5、1米适用于两轮助动车（）公路法规3指出了驾驶员的义务，他必须不断保持控制驾驶速度，并根据路面情况、交通方面的困难和可预见的障碍物等调整其速度（R413-17）。这一义务的重要性逐渐降低，取而代之的是一系列有关十字路口、超车时规范行为的规章制度。适用于十字路口R413-17：当能见度不足、在弯道或者狭窄道路时，必须对速度作必要的调整降低，R414-2：对于宽度超过2m、长度大于