第二章道路平面设计

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。平面：道路中线在水平面上的投影；纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的道路剖面；横断面：与中线垂直的道路法向切面是道路。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;纵断面设计;横断面设计。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。平面：道路中线在水平面上的投影；纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的道路剖面；横断面：与中线垂直的道路法向切面是道路。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;纵断面设计;横断面设计。水平面路线设计路线横断面线形纵断面线形平面线形直线曲线圆曲线回旋线直坡竖曲线地面线设计折线高速公路、一级公路、二级公路和三级公路平面线形要素有直线、圆曲线、缓和曲线三种。四级公路平面线形要素有直线、圆曲线两种。平面线形必须与地形、地物、环境、景观等相协调，同时应注意线形的连续与均衡性，并同纵面线形相互配合。第一节道路平面线形概述路线----指道路中线的空间位置线形----道路中线水平面投影的几何形状与尺寸第二章平面设计

道路平面线形的主要组成要素：直线、圆曲线和回旋线。优点：1.短捷、直达、有美感；2.汽车行驶受力简单，方向明确，操作容易；3.易定线，方便测定方向和距离；

4.提供较好的超车条件。缺点：1.过长直线不灵活，难与地形环境相协调；2.直线长度运用不当，易破坏线形的连续性；3.过长直线易使人感到单调疲劳，难以目测车间距离。第二节直线一、直线路线的特点不受地形、地物限制的平坦地区、沙漠地区、山间开阔谷地；市镇及其近郊或方正的耕作区等规划以直线条为主体的地区；高路堤、长大桥梁、隧道等路段；路线交叉点及其前后、收费站前后；双车道公路提供超车的路段。二、直线路线的运用在应用直线尤其是长直线时应注意以下几点：（1）纵坡不应过大，否则会造成上坡行车较难，下坡速度过快且极易失控而产生交通事故；（2）长直线最好与大半径的凹形竖曲线组合，可缓和生硬呆板的直线；（3）直线路段两侧过于空旷、景观单调或变化较少时，宜种植不同的树种，或设置合理的建筑物、雕塑、广告牌等，以改善单调景观，保证行车安全、舒适；（4）长直线下坡尽头的平曲线，必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等措施；（5）直线长度既不宜过长，也不宜过短，尤其是同方向曲线之间不得设置短的直线。

美国俄勒冈州典型沙漠公路香榭丽舍与凯旋门德国柏林最大直线长度：德国和日本规定20V(单位为米，V为计算行车速度，用公里/小时为单位)；美国为180s的行程；我国对于设计速度大于或等于60km/h的公路最大直线长度为以汽车按设计速度行驶70s左右的距离控制，一般直线路段的最大长度(以m计)应控制在设计速度(以km/h计)的20倍为宜；最大直线长度的量化是一个值得进一步研究的课题。

三、直线路线的指标同向曲线间最小直线长度：当车速V大于等于60km/h时，同向曲线间的最短直线长度不小于6V；当车速V小于等于40km/h时，同向曲线间的最短直线长度限制可以放宽。

反向曲线间最小直线长度：反向曲线间的最小直线长度以不小于计算行车速度V的2倍为宜，否则若两反向曲线已设缓和曲线，就将两缓和曲线的首尾相接。

一、圆曲线特征

第三节圆曲线曲线上任意一点的曲率半径R=常数，测设比回旋线简便；汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力；在平曲线上行驶时要多占路面宽。视距条件差，容易发生交通事故。较大半径的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等特点，使用十分普遍。优点符合地形、布线灵活线形优美缺点路线较直线长行车受力复杂视距受阻驾驶劳动强度大测设、施工等工作量大、计算复杂二、圆曲线的几何元素

T——切线长(m)；L——曲线长(m)；E——外距(m)；J——超距(m)；R——圆曲线半径(m)；α——转角(º)。

曲线要素计算及主点桩号计算：JD-）T

ZY+）L

YZ-）L/2

QZ+）J/2

JD（校核）【算例】某四级公路在交点K10+264.55处右转64.78º，试进行该交点的平曲线设计。根据地形、地物资料，拟选曲线半径R为250m。计算：曲线要素；主点桩号。算例：某四级公路在交点K10+264.55处右转64.78º，试进行该交点的平曲线设计。根据地形、地物资料，拟选曲线半径R为250m。计算：曲线要素；主点桩号。计算曲线要素：主点桩号计算：JDK10+264.55-）T158.594

ZYK10+105.956+）L282.656

YZK10+388.612-）L/2141.328

QZK10+247.284+）J/217.266

JD（校核）K10+264.55（校核无误）三、圆曲线半径

横向力系数μ：是横向力与竖向力的比值，用以准确地衡量汽车在圆曲线上行驶时的稳定、安全和舒适程度，近似为单位车重上受到的横向力。横向力是不稳定因素，竖向力是稳定因素。μ的舒适界限，由0.11-0.16随行车速度而变化。

超高指曲线段的外侧横坡是与与内侧横坡同方向的单向横坡。

计算最小半径

超高值变化范围在10%-6%之间，计算圆曲线最小半径时分别用6%8%、和10%的超高值代入计算，横向力系数0.10-0.17。2.一般最小半径：按计算行车速度行驶的车辆能保证其安全性和舒适性的半径。通常按i=6%～8%，μ=0.05～0.06计算。

圆曲线最大半径最大半径不宜超过10000m。

圆曲线半径选择遵循原则：尽量选用较大的曲线半径；技术合理，经济适用，不违背标准在地形条件允许可时，应力求使半径大于不设超高最小半径，一般情况下或地形有所限制时，应尽量大于一般最小半径，只有条件特殊困难，方可采用极限半径；注意前后线形协调和均衡，在下坡和长直线尽头不宜采用小半径曲线；满足视觉舒适的最小半径。

第四节回旋线它的主要特征是曲率K均匀变化，曲率半径R=变数。一、回旋线的作用曲率连续变化，便于车辆行驶；离心加速度逐渐变化，乘客感觉舒适；超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳；与圆曲线配合得当，增加线形美观。三、回旋线的几何要素各要素计算公式：极坐标方程r——回旋线上某点的曲率半径（m）；l——回旋线上某点到原点的曲线长（m）；A——回旋线参数，表征回旋线曲率变化的缓急程度。直线直线圆曲线回旋线回旋线回旋线的参数值A的确定回旋线的起点，l=0，r=∞；回旋线某一点，l＝Ls，r＝R。则RLs=A2，即回旋线的参数值为：缓和曲线的曲率变化：基本公式：r·l=A2，

任意点P处的曲率半径：

P点的回旋线长度：P点的半径方向与Y轴的夹角：

——回旋线上任一点的半径方向与Y轴的夹角pr(1-cosβ)

p=y+rcosβ-rP点曲率圆圆心M点坐标：xm=x–rsinβym=r+pP点的弦长：

P点曲率圆的内移值：

P点弦偏角：

（弧度角）

有回旋线的道路平曲线几何元素：直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线回旋线终点处内移值：回旋线终点处曲率圆圆心x坐标：回旋线终点处半径方向与Y轴的夹角：切线长：曲线长：外距：校正值：J=2T-L直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线以交点里程桩号为起算点：ZH=JD–THY=ZH+LsQZ=ZH+L/2YH=HZ–LsHZ=ZH+L回旋线的相似性：

【例题】已知平原区某二级公路有一弯道，偏角α右=15°28′30″，半径R=600m，缓和曲线长度Ls=70m，JD=K2+536.48。要求：计算曲线主点里程桩号；

解：（1）曲线要素计算：J=2T-L=2×116.565-232.054=1.077（1）曲线要素计算：（2）主点里程桩号计算：以交点里程桩号为起算点：JD=K2+536.48ZH=JD–T=K2+536.48-116.565=K2+419.915HY=ZH+Ls=K2+419.915+70=K2+489.915QZ=ZH+L/2=K2+419.915+232.054/2=K2+535.942HZ=ZH+L=K2+419.915+232.054=K2+651.969YH=HZ–Ls=K2+651.97–70=K2+581.969四、回旋线的最小长度旅客感觉舒适：离心加速度变化率限制在一定的范围内。离心加速度的变化率:在等速行驶的情况下：超高渐变率：回旋线上设置有超高缓和段，如果缓和段太短则会因路面急剧地由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，对行车和路容均不利。按行驶时间：应保证驾驶员在回旋线上操作有一定的行程时间，一般认为汽车在回旋线上的行驶时间不少于3s。五、回旋线参数确定

按视觉要求当回旋线切线角在30左右时，曲线在视觉上容易被忽略。但回旋线过长多大于290时，圆曲线与回旋线不能很好协调。因此，30-290这一区间可以推导出合适的A值。六、回旋线的省略不设超高的最小半径作为设置回旋线的临界半径。（1）直线和圆曲线间，圆曲线半径大于等于《规范》规定的“最小半径”；（2）小圆半径大于等于“不设超高的最小半径”；（3）小圆半径满足条件。第五节平面线形设计一、一般规定直捷、连续、均衡，与地形适应，与周围环境相协调。转角敷设曲线，宜选用较大的圆曲线半径。同向曲线间应设置足够长度的直线，一般不小于6V为宜,否则应调整线形使之成为一个单曲线或复曲线，或运用回旋线组合成卵型、复合型及凸型等曲线，改善线形质量。反向曲线间应设置足够长的直线，一般不小于2V为宜，否则应调整线形，或运用回旋线将其组合成S型曲线，改善线形质量。六车道及其以上的高速路，同向或反向圆曲线间插入的直线长度，应符合路基外侧边缘超高过渡渐变率的要求。连续急弯的线形，可在曲线间插入足够长的直线或回旋线，以保证线形的光滑、连续、平顺。组合复杂的线形，应特别注意整条路线技术指标的均衡性与连续性，以获得良好舒适的行车条件。选用以下几种常用组合形式：基本型S型卵型凸型复合型C型二、平面线形要素的组合类型1.基本型：直—回—圆—回—直从线形协调性来看，回：圆：回=1：1：12.S型组合:圆曲—回旋-回旋—反向圆曲

3.卵形组合:圆曲—回旋—同向圆曲4.凸形组合:回旋—圆曲-回旋

凸形的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容许最小回旋线参数和圆曲线最小半径的规定。连接点附近最小0.3V的长度范围内，应保持以连接点的曲率半径确定的横坡度。5.复合形组合:两个或以上的同向回旋

6.C形组合:圆曲—回旋-回旋—同向圆曲两回旋线在曲率为零处衔接；用于特殊困难地形条件下。两个回旋线参数可相等，也可不相等。曲率为0处衔接三平面线形设计一般原则平面线形连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；满足行驶力学上的基本要求和视觉、心理上的要求；保证平面线形的均衡和连贯；避免连续急弯的线形；平面线应有足够的长度。

第六节行车视距定义：为了行车安全，驾驶人员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必要的最短安全距离称为行车视距。行车视距是否充分，直接关系到行车的安全与迅速，它是道路使用质量的重要指标之一。可能存在视距不足的路段：在道路平面上的暗弯（处于挖方路段的弯道和内侧有障碍物的弯道）；纵断面上的凸形竖曲线；下穿式立体交叉的凹形竖曲线上。一、停车视距汽车行驶时，自驾驶人员看到前方障碍物时起，至到达障碍物前安全停止，所需的最短距离。停车视距由反应距离，制动距离，安全距离构成。S停—停车视距（m）；v—行驶速度（km/h）；t—反应时间（s）；f1—纵向摩阻系数。公路等级高速公路一二三四设计速度120100806010060804060304020停车视距21016011075160751104075304020二、会车视距

两辆对向行驶的汽车在同一车道上相遇，从相互发现时起至同时制动并停车所需的最短安全视距。通常是停车视距的2倍。由三部分组成：反应时间所行驶的