道路勘测设计道路平面设计

第3章道路平面设计3.1路线平面的基本线形3.2圆曲线3.3缓和曲线3.4弯道的超高与加宽3.5行车视距3.6平面线形的组合与衔接3.7路线的平面交叉路线平面图的绘制复习思考题3/23/202313.1路线平面的基本线形

1.路线几个名词：（1）路线路线是指道路的中线（弯道上不考虑加宽的影响）（2）路线的平面道路中线在水平面的投影（3）路线的纵断面用一个曲面，沿着中线纵向剖切，再展开成平面（4）道路的横断面中线各点的法向剖切面3/23/202323/23/202332.平面线形组成（1）平面线形要素（2）直线（3）圆曲线（4）缓和曲线3/23/20234（1）平面线形要素行驶中的汽车其导向轮旋转面与车身纵轴之间有三种关系，即：角度为零；角度为常数；角度为变数。与上述状态对应的行驶轨迹为：曲率为零的线形——直线；曲率为常数的线形——圆曲线；曲率为变数的线形——缓和曲线。道路平面线形正是由上述三种线形，即直线、圆曲线和缓和曲线构成，称之为“平面线形三要素”。当道路的平面线形受地形、地物等障碍的影响而发生转折时，在转折处就需要设置曲线或组合曲线，曲线一般为圆曲线，为保证行车的舒适、安全与驾驶员操作方便，对于设计车速低的道路，为简化设计，也可以只使用直线和圆曲线两种要素。近代一些高速公路也有只用曲线而不用直线的。由此可见三要素是基本组成，但各要素所占比例及使用频率并无规定。各要素使用合理、配置得当，均可满足汽车行驶要求。至于它们的参数则要视地形情况和人的视觉、心理、道路技术等级等条件来确定。3/23/20235（2）直线直线是平面线形中的基本线形。直线以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷、缩短里程和汽车行车方向明确、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，对双车道的公路有必要在间隔适当的距离处设置一定长度的直线。基于直线的这些优点，在各种线形工程中都被广泛采用。但是，过长的直线并不好。从行车的安全和线形美观来看，过长的直线，线形呆板，行车单调，易使司机产生疲劳，也容易发生超车和超速行驶，行车时司机难以估计车间距离，在直线上夜间对向行车容易产生眩光等。因而长直线行车的安全性较差，往往是发生车祸较多的路段。直线虽然路线方向明确，但只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相协调。特别是在山区、丘陵区，采用过长的直线会破坏自然景观，并易造成大挖大填，工程的经济性也较差。在设计中，应根据路线所处地段的地形、地物、驾驶人员的视觉、心理状态以及保证行车安全等因素合理布设直线。直线长度是指前一曲线的终点（缓直HZ或圆直YZ）至后一曲线的起点（直缓ZH或直圆ZY）之间的长度。直线的最大和最小长度应有所限制。3/23/202361）直线的最大长度由于长直线的安全性差，一些国家对直线的最大长度作了规定，德国规定不超过20V（V是设计车速，用km/h表示，20V相当于72S的行程），前苏联规定为8km，美国为4.83km。我国目前尚无统一的规定。在运用直线线形并确定其长度时，必须持谨慎态度。总的原则是：公路线形应与地形相适应，与景观相协调，直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调的缺陷，应结合具体情况采取相应的技术措施。3/23/202372）直线的最小长度①同向曲线间的直线最小长度同向曲线是指两个转向相同的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。当此直线长度较短时，在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉，当直线过短时甚至会把两曲线看成是一个曲线，这种线形（图3-1）破坏了线形的连续性，且容易造成驾驶员操作失误，设计中应尽量避免。大量的观测资料证明，行车速度愈高，驾驶员愈是注意远处的目标，这个距离在数值上大约是行车速度V（以km/h计）的6倍（以m计）。因此《公路路线设计规范》规定，当计算行车速度≥60km/h时，同向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的6倍为宜；当计算行车速度≤40km/h时，可参照上述规定执行。3/23/20238②反向曲线间的直线最小长度两反向曲线间夹有直线段时，由于两弯道转弯方向相反，考虑其超高和加宽缓和的需要以及驾驶人员的操作方便，其间的直线最小长度应予以限制。《公路路线设计规范》规定，当计算行车速度≥60km/h时，同向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的2倍为宜；当计算行车速度≤40km/h时，可参照上述规定执行。特别困难的山岭区三、四级公路设置超高时，中间直线长度不得小于15m。若二反向曲线已设缓和曲线，在受到条件限制的地点也可将二反向曲线首尾相连，但被连接的二缓和曲线和圆曲线应满足一定的技术条件。3/23/20239（3）圆曲线在平面线形中，圆曲线是最常用的基本线形，它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时设置。各级公路无论转角大小均应设置圆曲线。圆曲线配合得当，可获得圆滑舒顺的路线。3/23/202310（4）缓和曲线线缓和曲线设置在在直线与圆曲线线间或不同半径径的两圆曲线之之间，它的作用用是缓和人体感感到的离心加速速度的急骤变化化，且使驾驶员员容易做到匀顺顺地操纵方向盘盘，提高视觉的的平顺度，保持持线形的连续性性。缓和曲线容容易适应自然地地形、地物、增增加线形设计的的自由度。可以以作为缓和曲线线的有：回旋曲曲线、三次抛物物线、双纽曲线线，常用的是回回旋曲线。关于圆曲线和缓缓和曲线将在后后面两节详细介介绍。公路平面线形，，过去多采用长长直线、短曲线线的形式，一般般是首先设置直直线，然后用曲曲线连接。随着着车速的提高及及交通量的增长长，对于高等级级公路已趋于以以曲线为主的设设计，即结合地地形拟定曲线，，再连以缓和曲曲线或直线的方方法，使路线在在满足行车动力力要求的条件和和视觉舒顺前提提下，增加了结结合地形设置线线形的自由，使使线形的经济效效益较为显著，，并保证行车的的高速和安全。。高速公路线形形多以圆曲线和和回旋曲线为主主，其间也可插插入适当长度的的直线，但以能能更好地满足线线形舒顺，与地地形的合理结合合为原则。但要要说明，连续曲曲线的线形，特特别适用于有山山、谷的山岭地地区且等级不高高的公路，对于于平原地区，则则首先应考虑敷敷设以直线为主主的线形。3/17/2023113.2圆圆曲线一.概述各级道路路不论转转角大小小均应设设置圆曲曲线，圆圆曲线是是平曲线线的主要要组成部部分。圆圆曲线能能较好地地适应地地形变化化，易与与地形、、地物、、景观等等配合协协调，其其主要线线形特征征是：1)曲线线上任意意一点的的曲率半半径R=常数，，故测设设比缓和和曲线简简便。2)圆曲曲线上的的每一点点都在不不断地改改变方向向，因而而汽车在在圆曲线线上的行行驶要受受到离心心力，当当速度一一定时，，其离心心力为一一常量。。同时，，汽车在在平曲线线上行驶驶时要多多占用路路面宽度度。3)视距距条件差差。汽车车在圆曲曲线内侧侧行驶时时，视线线受到路路堑边坡坡或其它它障碍物物的影响响，视距距条件差差，容易易发生交交通事故故。4)较大大半径的的长缓圆圆曲线具具有线形形美观、、顺适、、行车舒舒适等特特点，是是道路上上常采用用的线形形。3/17/2023123/17/2023133/17/2023143/17/2023153/17/2023163/17/2023173/17/2023183/17/2023193/17/2023203/17/2023213/17/2023223/17/2023233/17/2023243.3缓缓和曲线线一、概述述1.缓和和曲线的的线形特特征缓和曲线线是指在在直线与与圆曲线线之间或或者半径径相差较较大的两两个转向向相同圆圆曲线之之间设置置的一种种曲率连连续变化化的曲线线。从满满足行车车要求来来看，缓缓和曲线线具有如如下线形形特征：：1)缓和和曲线曲曲率渐变变，设于于直线与与圆曲线线间，其其线形符符合汽车车转弯时时的行车车轨迹，，从而使使线形缓缓和，消消除了曲曲率突变变点。2)由于于曲率渐渐变，使使道路线线形顺适适美观，，有良好好的视觉觉效果和和心理作作用感。。3)在直直线和圆圆曲线间间加入缓缓和曲线线后，使使平面线线形更为为灵活，，线形自自由度提提高，更更能与地地形、地地物及环环境相适适应、协协调、配配合，使使平面线线形布置置更加灵灵活、经经济、合合理。4)与圆圆曲线相相比，缓缓和曲线线计算及及测设均均较复杂杂。3/17/2023252.缓和和曲线的的作用1)线形形缓和在直线上上，曲率率半径为为无穷大大，曲率率为零，，而在圆圆曲线上上，曲率率为1/R，曲曲率半径径为常数数R。若若直线与与圆曲线线径连接接，则在在连接处处形成曲曲率突变变点。根根据道路路透视图图的视觉觉分析和和实际调调查，这这种组合合线形视视觉效果果差，有有折点和和扭曲现现象。如如果加入入缓和曲曲线，则则曲率渐渐变，线线形圆滑滑美观，，有良好好的视觉觉效果和和心理作作用感。。2)行车车缓和汽车由直直线直接接驶入圆圆曲线或或由大半半径圆曲曲线直接接驶入小小半径圆圆曲线，，其离心心力发生生了突变变，使行行车舒适适感和安安全感受受到影响响。并且且，从司司机转弯弯操纵来来看，汽汽车前轮轮转向角角逐渐变变化，其其中间需需要插入入一逐渐渐变化的的缓和曲曲线，才才能保持持在车速速一定的的情况下下使汽车车前轮的的转向角角从0至至逐渐转转向，从从而有利利于驾驶驶员操纵纵方向盘盘。3)超高高和加宽宽缓和为适应汽汽车转弯弯的特点点，公路路在圆曲曲线上设设置有超超高和加加宽。设设置超高高和加宽宽也需要要有一个个缓和过过渡段。。3/17/2023263/17/2023273/17/2023283/17/2023293/17/2023303/17/2023313/17/2023323/17/2023333/17/2023343/17/2023353/17/2023363/17/2023373/17/2023383/17/2023393/17/2023403/17/2023413.4弯道的超高与加加宽一、超高1.定义为抵消车辆在曲曲线路段上行驶驶时所产生的离离心力，在该路路段横断面上设设置的外侧高于于内侧的单向横横坡，称之为超超高。当汽车行行驶在设有超高高的弯道上时，，汽车自重分力力将抵消一部分分离心力，从而而提高行车的安安全性和舒适性性。超高的布置置如图3－5。。3/17/2023423/17/2023433/17/2023443/17/2023453/17/2023463/17/2023473/17/2023483/17/2023493/17/2023503/17/2023513/17/2023523/17/2023533/17/2023543/17/2023553/17/2023563/17/2023573/17/2023583/17/20