城市道路线形总结及道路纵断面规划设计

第8章城市道路线形

主要介绍城市道路平面规划设计及道路纵断面规划设计等内容。道路是一条三维空间的带状构造物，几何尺寸描述了道路的空间形态。道路在水平面上的投影称作路线的平面；平面中间位置的一条纵向线即为道路的中线；沿中线竖直剖切再行展开的道路剖面即是路线的纵断面；与中线垂直的道路法向切面是道路的横断面。路线几何设计是指确定路线空间位置的工作，包括:路线平面设计;路线纵断面设计;横断面设计。三者关系：既要分别进行，又相互关联，需综合考虑，特别是现代道路许多新的技术要求更是需要进行三维的协调设计。

8.1道路平面规划设计

8.1.1概述路线—道路中心线路线线形—道路中心线的空间形状道路平面线形—道路中心线在水平面上的投影道路平面—道路路幅范围在水平面上的投影城市道路平面设计--在城市道路系统规划基础上进行的，根据道路系统规划确定的线路走向、路与路之间的方位关系，确定城市道路的平面位置、选定合适的平面线形及各种设施的平面布置。汽车行驶轨迹与道路平面线形

大量的观测和研究表明，行驶中的汽车，其导向轮旋转面与车身纵轴之间的关系对应的行驶轨迹为：

1）角度为0时，汽车的行驶轨迹为直线；

2）角度不变时，汽车的行驶轨迹为圆曲线；3）角度匀速变化时，汽车的行驶轨迹为缓和曲线。行驶中的汽车，其轨迹在几何性质上有以下特征：

1）轨迹是连续和圆滑的；

2）曲率是连续的；

3）曲率的变化是连续的。

直线一圆曲线一直线

符合第（1）条规律

直一缓一圆一缓一直

符合第（1）、（2）条规律8.1.1概述

平面线形指道路中心线在水平面上的投影线。一般由直线和平面曲线（平曲线）构成。平面线形三要素：直线——曲率为零（曲率半径为无穷大）的线形：圆曲线——曲率为常数的线形：缓和曲线——曲率为变数的线形：8.1道路平面规划设计

8.1.1概述曲率不连续的路线曲率连续的路线平面设计的主要内容平面线形设计，包括直线、圆曲线、缓和曲线各自的设计及其组合设计，同时要考虑行车视距问题。弯道部分的特殊设计，如弯道加宽、弯道超高等。沿线桥梁、隧道、道口、平面交叉口、广场和停车场等的平面布设，分隔带及其断口的平面布置、路侧带缘石断口的平面布置。道路照明及道路绿化的平面布置。8.1道路平面规划设计

8.1.1概述1直线（tangent）具有路线短捷、缩短里程、行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单的特点，同时，直线线形简单，容易测设。另外，直线路段能提供较好的超车条件。注意事项：直线长度要适中，太短不利于相邻圆曲线的连接，太长容易引起疲劳驾驶。8.1道路平面规划设计

8.1.2道路平面线性设计要素国内关于于直线的的最大长长度还没没有统一一标准。。国外资料料显示，，直线最最大长度度以3分分钟的行行程为限限比较理理想。德国和日日本：直直线的最最大长度度（以米米计）为为20Ⅴ苏联：8km；美国：3mile（4.83km）。1.直线（tangent）8.1道路平面面规划设设计8.1.2道路平面面线性设设计要素素1.直线（tangent）当车速≥≥60公公里/小小时，应应满足：：同向曲线线间的最最小直线线长度宜宜≥6倍倍设计车车速反向曲线线间的最最小直线线长度宜宜≥2倍倍设计车车速当车速小小于60公里/小时，地形条条件困难难时，直直线长度度应满足足设置缓缓和曲线线的需要要。8.1道路平面面规划设设计8.1.2道路平面面线性设设计要素素2.圆曲线（（circularcurve）在平面线线形中，，圆曲线线常在路路线遇到到障碍或或地形需需要改变变方向时时设置。。各级道道路无论论转角大大小均应应设置圆圆曲线。。圆曲线线能较好好地适应应地形变变化，易易与地形形、地物物、景观观等配合合协调，，圆曲线线配合得得当，可可获得圆圆滑舒顺顺的路线线。圆曲线设设计重在在曲线半径径与曲线线长度确定。8.1道路平面面规划设设计8.1.2道路平面面线性设设计要素素圆曲线要要素曲线半径径R(m)，曲线转角角(度），，圆曲线长长L=R*(/180)*(m);切线长T=R*tg(/2)(m);外距E=R[sec(/2)-1](m);ELaRT圆曲线的的半径与与长度式中m——汽车的质质量（kg）G——汽汽车的重重量（N）；g——重力加速速度（≈≈9.81m/s2）v——汽汽车行驶驶速度（（m/s）；V——计算行车车速度（（km/h）；R——圆圆曲线半半径（m）.弯道内侧侧弯道外侧侧把作用在在汽车上上（通过过重心））的汽车车重力G和水平方方向的离离心力C沿垂直于于路面方方向和平平行于路路面方向向进行分分解，可可以把离离心力所所提取的的、指向向运动轨轨迹外侧侧的水平平力称为为横向力。则横向向力为：：由于α很小，故故。。于是有有：式中——道路横坡，“-”表示车辆在弯道内侧车道上行驶；“+”表示车辆在未设超高的曲线外侧车道上行驶。单位车重重的横向向力称为为横向力系系数μ，表示汽汽车在做做圆周运运动时，，每单位位车辆所所受的横横向力，，即汽车车、乘客客、车上上装载物物所受到到的横向向力与其其自身重重量的比比值。把上式移移项，可可得圆曲曲线半径径的计算算公式：：式中V——计算行车速度（km/h）——横向力系数。——道路横坡。“-”表示车辆在未设超高的曲线外侧车道上行驶；“+”表示车辆在曲线外内车道上行驶。不设超高高的最小小半径：：指道路半半径较大大，离心心力较小小时，汽汽车若沿沿双向路路拱外侧侧行驶时时，路面面的摩擦擦力足以以保证汽汽车安全全行驶所所采用的的最小半半径。在在计算过过程中，，公路一一般μ采用0.035，城市道道路一般般μ采用0.067。极限最最小半半径：：指圆曲曲线半半径采采用的的极限限最小小值。。它指指当地地形困困难或或条件件受限限制时时方可可使用用。采采用极极限最最小半半径时时，设设置最最大超超高。。城市市道路路在郊郊区的的超高高横坡坡度可可采用用2%～6%，μ一般采采用0.15。一般最最小半半径：：指设超超高时时的推推荐半半径。。其数数值介介于不不设超超高的的最小小半径径和极极限最最小半半径之之间。。超高高值随随半径径增大大而按按比例例减小小。由式3-2-7算出的的R值，称称为圆曲线线不设设超高高容许许的最最小半半径。3.小半径径弯道道路面面的超超高与与加宽宽1）超高高设置置如果因因为地地形、、地物物的原原因，，道路路实际际允许许的最最大转转弯半半径小小于不不设超超高的的圆曲曲线的的最小小半径径时，，车辆辆在弯弯道外外侧行行驶就就要减减速，，否则则就会会产生生过大大的横横向力力。为为了减减小横横向力力，就就需要要把弯弯道外外侧横横坡做做成与与内侧侧同向向的单单向横横坡。。即称称为超高横横坡度度i超（%）。式中V———计算行行车速速度（km/h）；R———圆曲线线半径径（m）；μ——横向力力系数数。μ=0.10时，，感觉觉平稳稳；μ=0.15时，，略感感有曲曲线存存在．．感觉觉尚平平稳；；μ=0.20时，，感到到有曲曲线存存在，，略感感不平平稳；；μ=0.35时，，感到到有曲曲线存存在且且不平平衡；；μ=0.40时时，感到很不不稳定，站立立不住，有倾倾倒危险。由公式可知，，圆曲线半径径越大，横向向力系数越小小，汽车就越越安全。所以以从汽车行驶驶稳定的角度度出发，圆曲曲线半径越大大越好。但有有时因受地形形、地质、地地物等因素的的影响，圆曲曲线半径不可可能布设得很很大，往往会会采用小半径径的圆曲线半半径，但是如如果半径选用用太小，又会会使汽车行驶驶不稳定，影影响行车安全全。所以必须须综合考虑行行车安全、迅迅速、舒适和和经济，并兼兼顾美观，来来求出合理的的最小半径，，以保证满足足某种程度的的行车要求。。为抵消车辆在曲曲线路段上行行驶时所产生生的离心力，，在该路段横横断面上设置置的外侧高于于内侧的单向向横坡，称之之为超高。为了克服离心力，，保证行车安安全，在曲线线段将双面坡坡做成单面坡坡。超高缓和段——为了使道路从从直线段的双双坡面顺利转转换到具有超超高的单坡面面，需要一个个渐变的过渡渡段。26最大超高横坡度（%）80计算行车速度（km/h）460,5040,30,20城市道路设计车速与最大超高横坡超高缓和段的设置为保证安全，，各等级道路路设计超高时时应满足最大大超高横坡度度的要求。2）加宽设置为了保证汽车车在转弯时不不侵占相邻车车道，凡小于于250m半径的曲线路路段均需要加加宽。对于双双车道路面总总加宽值可按按下式确定：：式中e——双车道加宽值值（m）；V——计算行车速度度（km/h）；L——小型汽车、普普通汽车前保保险杠至后轴轴轴心线的距距离；铰接车车前保险杠到到中轴轴心线线的距离（m）。R——设加宽的圆曲曲线半径（m）。当道路有三四四条车道时，，可按e的一倍半，两两倍来计算车车道总加宽值值，更多车道道可以此类推推。（m）4.缓和曲线（transitioncurve）设置目的：缓和离心加加速度的急骤骤变化，且使使驾驶员容易易做到匀顺地地操纵方向盘盘，提高视觉觉的平顺度，，保持线形的的连续性。设置位置：设置在直线线与圆曲线间间或不同半径径的两圆曲线线之间缓和曲线的形形式：回旋线、双纽纽线、抛物线线、多心复曲曲线等。8.1道路平面规划划设计8.1.2道路平面线性性设计要素缓和曲线的作作用：线形缓和若直线与圆曲曲线径连接，，在连接处形形成曲率突变变点。加入缓缓和曲线，则则曲率渐变，，线形圆滑，，有良好的视视觉效果和心心理作用感。。行车缓和汽车由直线直直接驶入圆曲曲线其离心力力发生了突变变，使行车舒舒适感和安全全感受到影响响。加入缓和曲线，，有利于驾驶驶员操纵方向向盘。超高和加宽缓缓和为适应汽车转转弯的特点，，公路在圆曲曲线上设置有有超高和加宽宽。设置超高高和加宽也需需要有一个缓缓和过渡段。。设置超高缓和和段时，加宽宽的缓和段长长度与超高缓缓和段长度相相等不设置超高时时，加宽缓和和段长度应按按加宽侧路面面边缘宽度渐渐变率1/15－1/30设置，最最短不小于15-20m城市道路最小小缓和曲线的的长度在宽阔的平原原微丘区，路路线应直捷顺顺畅。在起伏的山岭岭和丘陵地区区，线形以曲曲线为主。在没有任何障障碍物的戈壁壁、草原等开开阔地区，应应以直线为主主。5.平面线形组合合简单型曲线：当一个弯道道由直线与圆圆曲线组合时时叫简单型曲曲线，即按直直线－圆曲线线－直线的顺顺序组合。8.1道路平面规划划设计8.1.2道路平面线性性设计要素5.平面线形组合合基本型曲线：按直线－回回旋线－圆曲曲线－回旋线线－直线的顺顺序组合的曲曲线称为基本本型。8.1道路平面规划划设计8.1.2道路平面线性性设计要素5平面线形组合合S型：两个反反向圆曲线用用两段回旋线线连接的组合合线形形式。。8.1道路平面规划划设计8.1.2道路平面线性性设计要素5平面线形组合合8.1道路平面规划划设计8.1.2道路平面线性性设计要素5平面线形组合合8.1道路平面规划划设计8.1.2道路平面线性性设计要素8.1.3行车视距指从驾驶员视视线高度（1.1-1.2米），能看到汽车车前方车道上上高为10厘厘米的物体顶顶点的距离内内，沿车道中中心线量得的的长度。为了行车安全全，驾驶人员员应能随时看看到汽车前面面相当远的一一段路面，一一旦发现前方方道路上有障障碍物或迎面面来车，能及及时采取措施施，避免相撞撞所必须的最最短距离。停车视距会会车视视距超超车视距8.1道路平面规划划设计8.1.3行车视距（1）停车视距驾驶员发现障障碍物到汽车车在障碍物前前停车所需要要的最短距离离。

vs1s2s3S停安全间距S3=5m8.1道路平面规划划设计（2）会车视距两辆对向行驶驶的汽车在同同一车道上相相遇，及时刹刹车所必需的的最短距离。。S１１

S２１

S１２S２２

s3会车视距大约约是停车视距距的2倍8.1.3行车视距8.1道路平面规划划设计（3）超车视距距8.1.3行车视距8.1道路平面规划划设计汽车在直线上上行驶时，会会车视距、停停车视距和超超车视距是容容易保证的。。汽车在弯道上上行驶时，弯弯道内侧树木木、路堑边坡坡及建筑物等等可能会阻挡挡行车视线，，要保证汽车的的平面视距，，必须清除弯弯道内侧一定定范围内的障障碍物。4.平面线形视距距的保证为使高速公路路上车辆之间间保持安全距距离，通常采采用200米，150米，100米，50米等距离法，，将标志放在在右侧。北京，中国为使高速公路路上车辆之间间保持安全距距离，通常采采用200米，150米，100米，50米等距离法，，将标志放在在右侧，英国国最近采用路路面划标线的的办法，保持持两个波距英国公路上最最近采用路面面划标线的办办法，使车辆辆保持两个波波距为使高速公路路上车辆之间间保持安全距距离，通常采采用200米，150米，100米，50米等距离法，，将标志放在在右侧，英国国最近采用路路面划标线的的办法，保持持两个波距道路路纵纵断断面面：是是指指沿沿车车行行道道的的中中心心线线所所做做的的剖剖面面。。地面面线线：根根据据中中线线各各桩桩点点的的高高程程而而点点绘绘的的一一条条不不规规则则的的折折线线，，反反映映了了沿沿中中线线地地面面的的起起伏伏变变化化情情况况；；设计计线线：它它是是经经过过技技术术上上、、经经济济上上以以及及美美学学上上诸诸多多方方面面比比较较后后定定出出的的一一条条有有规规则则形形状状的的几几何何线线，，它它反反映映了了道道路路路路线线的的起起伏伏变变化化情情况况。。施工工高高度度：设设计计线线上上各各点点的的标标高高与与地地面面线线上上各各对对应应点点的的标标高高之之差差，，称称为为施施工工高高度度。。施施工工高高度度的的大大小小，，说说明明在在道道路路纵纵断断面面上上需需要要填填土土的的高高度度或或挖挖土土的的深深度度。。8.2.1概述述8.2道路路纵纵断断面面规规划划设设计计城市市道道路路纵纵断断面面设设计计要要求求8.2道路路纵纵断断面面规规划划设设计计8.2.2纵坡坡及及坡坡长长设设计计最大大纵纵坡坡确定定原原理理：：（1））汽汽车车动动力力特特性性（2））道道路路等等级级（3））自自然然条条件件（4））工工程程、、运运营营经经济济因因素素道路路最最小小纵纵坡坡一一般般不不小小于于0.5%，，特特殊殊路路段段不不小小于于0.3%。8.2道路路纵纵断断面面规规划划设设计计城市市道道路路机机动动车车道道最最大大纵纵坡坡（（％％））8.2.2纵坡坡及及坡坡长长设设计计8.2道路路纵纵断断面面规规划划设设计计坡长长:变坡坡点点与与变变坡坡点点之之间间的的水水平平长长度度。。避险险车车道道竖曲曲线线：纵断断面面上上两两个个坡坡段段的的变坡坡处，，为为了了保证证行车车安全全、、舒舒适适及及视视距距的的需需要要，，用一一段段纵向向曲线线来来缓缓和和，，称称为为竖竖曲曲线线。。变坡坡角角：相邻邻两两条条坡坡度度线线的的坡坡角角差差，，通通常常用用坡坡度度值值之之差差代代替替，，用用ωω表表示示ω=α2-α1≈tgα2-tgα1=i2-i1ω<0：：凸形竖竖曲线ωω>0：凹凹型竖曲曲线α1α2ωi1i2i3凹型竖曲线ω>0凸型竖曲线ω<08.2.3竖曲线8.2道路纵断断面规划划设计竖曲线的的作用缓冲作用用：以平缓缓曲线取取代折线线可消除除汽车在在变坡点点的冲击击。将竖曲线线与平曲曲线恰当当的组合合，有利利于路面面排水和和改善行行车的视视线诱导导和舒适适感。凸形竖曲曲线主要要控制因因素：行车视距距。凹形竖曲曲线的主主要控制制因素：：缓和冲击击力。竖曲线的的线形：：可采用用圆曲线线或二次次抛物线线。《规范》》规定采采用二次次抛物线线作为竖竖曲线的的线形。。凹形竖曲曲线凸形竖曲曲线平、纵组组合的设设计原则则应在视觉觉上能自自然地引引导驾驶驶员的视视线，并并保持视视觉的连连续性。。注意保持持平、纵纵线形的的技术指指标大小小应均衡衡,使线线形在视视觉上、、心理上上保持协协调。选择组合合得当的的合成坡坡度，以以利于路路面排水水和行车车安全。。应注意线线形与自自然环境境和景观观的配合合与协调调。8.2.4平纵组合合设计8.2道路纵断断面规划划设计平面直线线与纵面面直线组组合（纵纵坡不变变的直线线）平面的长长直线与与纵断面面的直坡坡配合，，超车方方便，在在平坦地地区易与与地形相相适应，，但是行行车单调调，驾驶驶员易于于疲劳。。平面直线线与竖曲曲线组合合要素（凸型直直线、凹凹型直线线）直线上一一次变坡坡是很好好的平、、纵组合合，从美美学观点点讲以包包括一个个凸型竖竖曲线为为好，而而包括一一个凹型型线次之之；直线中短短距离内内二次以以上变坡坡会形成成反复凸凸凹的““驼峰””和“凹凹陷”。。纵断面上上：避免免能看到到纵坡起起伏三次次以上。。直线与纵纵断面应应避免的的组合只要路线线有起伏伏，就不不要采用用长直线线。平曲线与与纵面直直线组合合组合时要要注意平平曲线半半径与纵纵坡度协协调，要要避免急急弯与陡陡坡相重重合。平曲线与与竖曲线线的组合合平曲线与与竖曲线线应相互互重合，，且平曲曲线应稍稍长于竖竖曲线。。竖曲线的的起终点点最好分分别放在在平曲线线的两个个缓和曲曲线内，，其中任任一点都都不要放放在缓和和曲线以以外的直直线上，，也不要要放在圆圆弧段之之内。平曲线与与竖曲线线应相互互重合，，且平曲曲线应稍稍长于竖竖曲线。暗弯与凸凸形竖曲曲线组合合，以及及明弯与与凹形竖竖曲线组组合较为为合理，，且给人人一种平平顺舒适适的感觉觉。注意避免免“暗凹””组合。要避免使使凸形竖竖曲线的的顶部或或凹形竖竖曲线的的底部与与反向平平曲线的的拐点重重合。凸形竖曲线与反向平曲线拐点重合

平曲线与与竖曲线线大小应应保持均均衡根据德国国的研究究，平曲曲线的半半径小于于1000m，，竖曲线线半径大大约为平平曲线半半径的10—20倍，，可以达达到均衡衡的效果果平