道路路线平面设计及计算

4道路线形设计

4.1道路路线平面设计路线平面线形的基本要素圆曲线设计缓和曲线设计

弯道超高弯道加宽学习要点：公路路线平面设计应解决的问题：正确选择平曲线半径合理解决直线与曲线的衔接适当设置弯道超高和加宽保证行车视距公路路线平面图的绘制4.1路线平面设计弯道超高弯道加宽行车视距直线与曲线的衔接

公路平面线形的要素由直线、圆曲线（又称平面曲线）和缓和曲线组成，如图4-1。图4-1路线平面线形4.1.1平面线形要素

直线的特点①路线短捷，缩短里程，行车方向明显；②线形简单，易测设；③长直线、行车安全性差；④直线只满足两个控制点的要求，难以与地形及周围环境协调。直线最长、短直线限制①《标准》规定：直线的最大与最小长度应有所限制。一条公路的直线与曲线的长度设计应合理。②合理利用地形和避免采用长直线。4-2平面线形的组合与衔接

圆曲线，是适应地形曲折变化和其他自然条件影响而设置的。圆曲线具有易与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。一般情况下，应设置尽可能大的半径。

缓和曲线，当汽车从直线驶入曲线时，为克服离心力，必须在曲线与直线之间设缓和曲线。

公路路线由于受地形、地质及其他各种条件的限制，在平面上往往出现转折。为了保证汽车从一条直线顺适地转入另一条直线，在转折处需要插入圆曲线过渡，以提高车辆行驶的安全和舒适程度。4.1.2圆曲线设计

由于圆曲线是设在平面上的曲线，所以这段圆曲线又称作为公路平曲线。

圆曲线各要素的计算切线长：外矩：曲线长：超距：

图4-3圆曲线要素计算

圆曲线各要素的计算图4-3圆曲线要素计算曲线主点里程桩号计算：计算基点为交点里程桩号，记为JD。例题4.1:

圆曲线各要素的计算如果测得公路平曲线的转角α=32°，交点的里程JD=K5+200,拟定圆曲线半径R=600m，求圆曲线几何要素及主要点桩里程。

解：1）计算圆曲线几何要素：圆曲线起点桩号：ZY=JD-T=K5+200-172.05=K5+27.95圆曲线终点桩号：YZ=ZY+L=K5+27.95+335.09=K5+363.04圆曲线中点桩号：QZ=YZ-L/2=K5+363.04-335.09/2=K5+195.49验算：JD=QZ+(2T-L)/2=K5+195.49+（）/2=K5+2002）计算主点桩里程：

汽车在弯道上行驶时力的平衡汽车在曲线上行驶时，由于惯性而产生离心力，离心力的大小与汽车的质量成正比，与曲线半径成反比。其计算公式为式中：F—离心力，N；

G—汽车重量，N；

v—汽车行驶速度，m/s；

R—曲线半径，m；

g—重力加速度，9.81m/s2。

为了减少离心力的作用，把曲线上的路面做成外侧高、内侧低的单向横坡的形式，称为弯道超高。汽车行驶在具有超高的曲线上，如图4-4所示：XY图4-4汽车在弯道上行使力的平衡横向力X与竖向力Y分别为

由于路面横坡不大，即很小，可以认为：sin≈tan=ib,cos=1。ib

是路面的超高横坡度，于是作用于汽车上的横向力X=Fcosα±Gsinα,当路面有超高时取负号，若没有超高在外侧车道时则用正号

横向力反映汽车转弯时在横向上受力大小，但并不完全反映汽车转弯时稳定程度。现用横向力系数来评价汽车的稳定程度：

即单位车重所具有的横向力大小称为横向力系数，将车速化为V（km/h），则

其中ib为路面超高横坡度。式（4.2）表达了横向力系数与车速、曲线半径和超高之间的关系。愈大，汽车曲线上稳定性就愈小。（4.2）在指定的设计车速下，极限最小半径Rmin决定于可以容许的最大横向系数和该曲线的最大超高度4.1.2.3设超高的平曲线半径式中：v—计算行车速度，km/h；

—横向力系数；

ib—路面超高横坡度，%。由公式（4.2）得到超高的平曲线半径公式最小半径对于和做如下讨论：

从抵抗横向滑移条件分析。在大多数情况下，汽车在产生横向倾覆前，先要发生侧向滑移。因此，只要保证汽车不侧向滑移，即可保证汽车横向不倾覆。保证汽车不横向滑移的必要条件为。当很小时，Y≈G，则，式中：—路面与轮胎间的横向摩擦系数。（1）关于。横向力系数值的选用不仅要考虑汽车在弯道上行驶时行车的稳定性，还要考虑乘客的舒适程度，以及汽车燃料和轮胎消耗的情况。横向摩擦系数与纵向摩擦系数间的关系大约为

值取决于路面的潮湿程度、车速的大小和路面类型等。在确定值时，一般按最不利状态即路面为冰滑情况下决定。此时=0.2~0.3，则=0.6=0.6×0.25=0.15因为资系数φ0在数向值方沿面等搅于横馒向力暖系数μ，所胜以此揪时的担横向烘力系州数μ≤0.15。从乘坐斧的感受系情况分琴析汽车在行驶中不应使司机和乘客感到紧张和不舒服，根据试验，乘客随值的增大其心理反应如下：当＜0.10时，不会感到有曲线存在，很平稳；当=0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳；当=0.20时，已感到有曲线存在，稍感不稳定；当=0.35时，感到有曲线存在，不太稳定；当≥0.40时，非常不稳定，站立不住，乘客有倾覆的危险感。由此可棋知，从令乘客的握舒适角域度考虑搁，横向劳力系数仓不宜超漠过0.1飞5~0姑.20，一般以μ为0.1适5作为烛最大担控制膀数值。根据试验分析，汽车在弯道上行驶时，值的大小对汽车的燃料消耗和轮胎磨损有很大影响，其增加百分率如下：当=0.10时，燃料消耗增加10%，轮胎磨损增加1.2倍；当=0.15时，燃料消耗增加15%，轮胎磨损增加2倍；当=0.20时，燃料消耗增加20%，轮胎磨损增加2.9倍；从燃料傲消耗和伙轮胎磨乐损分析因此，贷从汽车茅运营经酸济出发缸，横向破力系经数μ值也不亮宜超过0.10样~0.晋15为好。

从行车速度情况分析由于公路的设计速度是线形设计的主要控制指标，所以从行车速度情况去研究横向力系数的最大容许值时，就需要考虑路面条件、行车舒适性以及轮胎状况等。从图4-微5可知，据横向力允系数μ的容许乐值是随扮着设计鲜速度的折增加而但减少。模横向挽力系数μ一般不例超过0.疯16。0.180.160.140.120.10020120140406080100v/(km/h)美国日本德国图4-5设计车速与横向力系数关系（2）最大余超高率汽车因以一钞定的置设计招速度丸在曲搏线上青行驶竹的稳份定性访是由路面超薪高横坡溪度和路面与愚轮胎之贩间横向仆附着力共同保手证的。雹若取得板较大的佛向心力粒来平衡写离心力傻，就需检较大的捡超高度ib，以沃保证公行车锡的稳申定性凳。但是湾，当ib很大所时，利行车搅速度四低于屡设计煌速度员或因密故停翁车时善，汽哭车由记于重释力作耻用，正会有比向路删面内暑侧下更滑的今倾向躺，特通别是飞当冬趟季路织面冰尊冻或缓雨季事路面炸泥泞应湿就想更危龙险。兴因此册，ib的容许呢值应依疤据道路扑所在地谁区的气舟候条件乌、地形辅等因素忠来决定谷。为了保吵证低速妥车在恶足劣的气堤候条件糖下能安半全行驶症不致有般下滑的喝危险性块，则超献高的最议大容许饥值ib必须赛满足画以下欢条件竭。即式中：—一年中气候恶劣季节，轮胎与路面之间的横向附着系数。从行车蚊安全考蓝虑，我勤国无论咳北方地获区还是喜南方地既区，对超高导横坡哑度的锹最大屈容许窑值均买应不当超过6%为准。4.交1.块2.价4不设超米高的平役曲线半脚径将不感设超吼高也榴能保母证行萌车安皮全和锤舒适难的平齐曲线姐半径贞的最假低限超度值宁称为稳不设依超高磁的平郊曲线损半径恰。不设岁超高震的曲悉线半匙径是岁按汽怎车在爪弯道宣外侧抽行驶邀来计财算的：式中大：V—设计级车速粮；u—横向力沃系数；i1—路拱横锄坡度，%。不设超赚高的最锦小半径驱，《规程》中是励以u=皮0.唱07，i1=1.记5%~昌2%计算蝴求得欧的。外各级始道路头的平解曲线毯半径炎规定乏见表4-1。例1某平原吗微丘区触一级公宇路，V=候50杠km迹/h，路钟面为摄碎石府土路庄，问滑该级匀公路垮不设务超高央的平藏曲线炮最小摘半径鞭为多帽少？解：汪取横原向力商系数u=西0.道07，路拱舱坡度i1=1.航5%，则《规程》中规垫定R为500扒m。例2某山盛岭区喉二级傻公路鸭，V=2却0km纸/h，问该趴路设置味超高情村况下极例限最小半径为歪多少？解：虽设横强向力蛋系数u=至0.牢15，超逐高横骆坡度ib=0.迎06，则《规程》中规定R为15也m。一级线湿及平原金微丘区合二级线掏不得低宜于3s的设楚计车祸速的劈燕行驶泡距离闯；山岭重血丘区二仓级线不闲得低于2.5治s的设计套车速的拐行驶距饲离。4.1链.2.遥5平曲循线最晋小长显度《规程》中，各昨级道路捉的圆曲枣线最小级长度：汽车在盼曲线上燃行驶，寄如果曲催线短，昌驾驶员宪要频繁虑地进行蛾正反两益个方向只操纵方夜向盘，挽一是驾慰驶员疲丝式劳，二熔是不安蝇全，三秆是乘客根不舒服抓。因此践，为了贿提高公纪路使用油质量和视减轻驾纠驶员的记疲劳程边度，应洗尽量设路置较长叶曲线。4.1添.3弯道超脏高4.匆1.荣3.句1弯道域超高伙横坡耽度的兼确定在弯估道设膝计时判，当役平曲林线半姿径小霞于不详设超挑高的攀半径守时，笨为使婚汽车齐以计泡算行凑车速贩度行速驶时永所产烟生的惨离心钓力得妇以克寸服，桌将车宅道外项侧升匪高构她成与悬内侧仙车道攻同坡测度的棋单坡萝横断秀面，猎此种顺设置送称为超高。图4-6弯道超高计算超挑高横坡岩度ib时，在母设计车就速一定简的条件引下，取留用变动习的横向马力系数u，其变年动范围圣为（不设超茄高半径弟至最小负半径的u值）。并生假定u与ib成正身比例罚增减殿，这耳样ib值随悠变动左的u计算，务并随R的增大拜而减少费（见表4-2）。超高横倾坡度可农由（4.2）式释求得卧：4.1不.3.诵2超高葡构成从直线迹上的不若设超高招过渡到倡圆曲线抬上的全幅超高，置有两种察构成方墓式，即绕未加薪宽前的句路面内解边缘旋陷转和绕线路颤中心线丘旋转。如图4-乐7。4.1丘.3.粉3超高侨缓和效段图中英超高钉缓和事段长漂度用Lc表示泡，i1是路拱亡横坡度佳，ib是超高句横坡度电，Ⅰ-印Ⅰ断面是边缓和段这的起点犬，Ⅱ-Ⅱ断面是振缓和段如的终点大。缓和晴段的长浅度根据忍其构成增方法的省不同，落计算结煮果也不祝同。从直植线上乞的路吼拱双佳坡横垒断面质变为英曲线帜段的溪具有梅全超颠高的茶单坡帅横断勒面的竭渐变颠过程聚，这封一变秤化段笼称为超高缓舍和段（见灿图4-楚6）。图4-6弯道超高式中桌：B—路面宽蓄度，m；ib—超高缎横坡圆度，%；q—超高缓谨和率，窄是代表沿路面外炉侧边缘漏超高缓惜和段的顶纵坡与悦路线设宵计纵坡林的差值恰。(在平原戏微丘区还为1%，山坊岭区辉一般葱为2%舒)边轴膜旋转事法：当渣超高低横坡聋度的歪设置膜为绕贸路面登未加帝宽前铸的内汤侧边魂缘旋虏转时遇（如铁图4-众8所示）宇，其超饭高缓和遣段长度中轴旋驱转法：当洁超高元横坡忙度绕炒路面傲中心孙线旋斤转时父（如刻图4-央9所示）强，其缓允和段长偶度LC为i1汽车在边弯道上董行驶时址，各车威轮行驶品轨迹半杠径是不处同的，死后轮轴缓下的内伙侧车轮嘴所行驶驴的半径粒最小，贞前轮轴衣上的外芬侧车轮赶所行驶傻的半径睁最大。鼓为适应吃汽车在凡平曲线耗上行驶跟时后轮眨轨迹偏既向曲线能内侧的笛需要，载在平曲疑线内侧该相应增裙加的路惕面、路座基宽度龟称为曲底线加宽(又称弯道愈加宽)。4.1芦.3.网4弯道牵加宽加宽目游的：避骄免汽禁车在酿弯道招上行踩使时盖不侵迁占相榨邻车膛道。加宽镇条件：R≤裙25林0m曲线路药段。加宽搁位置：通技常在誓弯道催内侧冷。加宽示意图图4-10单辆车在弯道上行使路面宽单辆众汽车晚在弯说道上更的加攻宽如将上刚述公式纺进行移矛项平方治，得因为e2与2Re相比很浮小，可殃忽略不蝴计，上式可签写成：式中：R—圆曲线部半径；L—汽车册保险饲杠到共后轴额的距吸离。（一）加宽值还计算设载础重汽严车车背头中蜘点A行驶在束弯道上镜中心线申上，由食几何关柱系可得嫌到载重较汽车的悉加宽值e1为单辆拾汽车涉带挂枝车加仅宽计殖算长货伶挂车呀的加股宽值e2为

图4-11带挂车曲线加宽e2e1计算容载重斥汽车忽拖挂昼一辆蹈挂车咱时每撒一条争单车蒙道的殿弯道毙加宽波值为因为R’侦=R甲-e1，e1值很小绕，故可庆取R=R都’所以，怒每条车