第三章 道路平面设计

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1、道路的平面：道路的平面： 路线在水平面上的投影。反映道路的弯曲状况。道路的纵断面：道路的纵断面： 沿道路中线竖直剖切再行展开在立面上的投影。反映道路纵向的起伏变化情况。道路的横断面：道路的横断面： 中线上任意点的法向切面。反映道路横向的宽度及具体的横向布置。中线中线 汽车行驶轨迹的特征：汽车行驶轨迹的特征： （1）行驶轨迹线不仅是连续的，而且是圆滑的。 （2）行驶轨迹线的曲率是连续的。任何一点不出现两个曲率值。 （3）行驶轨迹线的曲率对里程或对时间的变化率是连续的。当平面线形与汽车轨迹相符或当平面线形与汽车轨迹相符或接近时，才能保证行车的顺畅接近时，才能保证行车的顺畅与安全。与安全。1R11R

2、21R21R11R1R 汽车的行驶轨迹：汽车的行驶轨迹： 设汽车从直线进入弯道上等速行驶，速度为v，方向盘转动为匀速，转动角速度为，行驶t秒后，行驶的距离为l ，方向盘转动角度为 ，前轮相应的转角为，则：)(radt)(radtk)m(tgdrk小于1的系数。 rd0XY 设汽车前后轮轴距为d，前轮转动后，汽车的行驶轨迹曲线半径为r，由图可知： ()krad )m(tkddrrkdvlCkvdCrl 由于很小，可以近似地认为 汽车以v（m/s）等速行驶，经时间t以后，其行驶距离（弧长）l为： v、d、k、均为常数，令 汽车匀速从直线进入圆曲线其行驶轨迹的弧长与曲率半径之乘积为一常数 道路的设计

3、程序：道路的设计程序： 公路设计：顾及纵横断面平衡及横断面稳定的前提下，先确定平面线形。 城市道路：先进行横断面布置，然后综合考虑平、纵面的合理安排。 平面线形的几何三要素：平面线形的几何三要素： 直线、圆曲线、缓和曲线（曲率不断变化，用来连接直线圆，圆圆的过渡曲线，以缓和离心加速度的急剧变化）。 直线的特点直线的特点: (1)路线短捷、行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单。 (2)线形简单，容易测设。 (3)直线路段能提供较好的超车条件（所以双车道的公路间隔适当处要设置一定长度的直线）。 (4)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，易疲劳；也易发生超车和超速

4、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易产生眩光。 (5)只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相协调。 直线的运用直线的运用: 一般情况下，下述路段可采用直线线形： （1）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷底； （2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区； （3）长大桥梁、隧道等构造物路段； （4）路线交叉点及其前后； （5）双车道公路提供超车的路段。 （6）收费站及其附近 长直线最大长度的规定：长直线最大长度的规定： 德国、日本规定不超过20V(V是设计车速，用kmh表示，20V相当于72s的行程)。前苏联规定为8km，美国为3min的行程。

5、我国目前尚无统一的规定。一般认为不超过20V为宜，但当遇到特殊情况或受地形限制，或在城镇附近时，也可超过此限值。 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。 长直线应采取的措施：长直线应采取的措施： 长直线上的纵坡度不宜大于3%，否则下坡易出现超车、制动失灵等现象； 长直线宜与大半径的凹形竖曲线结合，可以缓和生硬呆板的直线； 道路两侧地形过于空旷时，宜改善单调景观； 长直线或长下坡的尽头，宜连接大半径的平曲线，或设置标牌； 与一定的交通工

6、程设施相配合。德德 国国 柏柏 林林 直线的最小长度：直线的最小长度： 考虑到线形的连续和驾驶的方便，相邻两曲线之间应有一定的直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点（缓直HZ或圆直YZ）到后一曲线起点（直缓ZH或直圆ZY）之间的长度。这个直线的长度不宜过短 同向曲线间的直线最小长度：同向曲线间的直线最小长度： 断背曲线：断背曲线：互相通视的同向曲线间若插以短直线，容易产生把直线和两端的曲线看成是同一条曲线的错觉，这种线形破坏了线形的连续性，且容易造成驾驶操作的失误，设计中应尽量避免。 最小长度：最小长度：规范推荐同向曲线间的最短直线长度以不小于6V为宜。这种要求在车速较高的道路（V60Km/

7、h）上宜尽可能保证，而对于低速道路（V40Km/h）则有所放宽，但不得小于3V。条件许可时，宜将同向曲线设计成单曲线、复曲线、卵形曲线或C形曲线。 反向曲线间的直线最小长度：反向曲线间的直线最小长度： 反向两圆曲线之间，考虑到为设置超高和加宽缓和段的需要以及驾驶人员转向操作的需要，宜设置一定长度的直线。规范规定反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于行车速度（以Km/h计）的2倍为宜。在受到限制的地点也可将二反向缓和曲线首尾相接，但被连接的二缓和曲线和圆曲线宜满足一定的条件， 形成“S”型曲线。设计速度（km/h）120 100 8060403020直线长度同向曲线间一般值720 600 48

8、0 360 240 180 120最小值120 9060反向曲线间240 200 160 120 806040曲线间最小直线长度 回头曲线间的直线最小长度：回头曲线间的直线最小长度： 越岭线应尽量利用有利地形自然展线避免设置回头曲线，或者以隧道克服高差，因地形、地质、资金条件所限而不能采取自然展线时，方可采用回头曲线。而相邻回头曲线之间，应争取有较长的直线距离，其最小长度在40km/h、30km/h、20km/h的公路上分别应不小于200、150、100m。 圆曲线的特点：圆曲线的特点： 任意点曲率半径为常数，曲率为常数，故测设简单。 能较好地适应地形变化，各级公路不论转角大小均应设圆曲线，适

9、用范围较为广泛； 较大半径的长缓圆曲线线形美观，顺适，行车舒适； 圆曲线上每一点都在不断改变方向，汽车受到离心力作用，同时汽车比直线段多占用宽度。 圆曲线半径较小时，驾驶员视线受到内侧路堑边坡或其他障碍物影响，视距条件差；半径较小，中心角过大，会影响行车安全。 圆曲线的几何元素：圆曲线的几何元素： 圆曲线以转角及半径R表示。 不设缓和曲线时：（有缓和曲线时，计算见第四节） 对于未设置缓和曲线的单圆曲线，其曲线几何要素为（如图32） ： 式中： 5)- 3 ( 2 4)- 3 ( ) 12(sec3)- 3 ( 1802)- 3 ( 2LTJRERLtgRT-切线长-外距-超距 tan2TR18

10、0LR(sec1)2ER2JTL-曲线长 圆曲线半径：圆曲线半径： 圆曲线最小半径与汽车横向稳定性有关，而最大半径与驾驶员的视觉判断有关。最小半径的计算公式如下：222ZYJDTLLQZZYQZYZYZZYLJJDQZ或2127()hViRl 主点桩号：主点桩号：直圆点曲中点园直点校验 对于未设置缓和曲线的单圆曲线，其曲线几何要素为（如图32） ： 式中： 5)- 3 ( 2 4)- 3 ( ) 12(sec3)- 3 ( 1802)- 3 ( 2LTJRERLtgRT 圆曲线最小半径值的计算：圆曲线最小半径值的计算： 当速度一定时，最小半径取决于最大横向力系数max和最大超高率imax。 横

11、向力系数横向力系数： 越大，行车越不利，主要表现在行车安全、乘客感觉舒适度和运行经济性三个方面。 1）汽车不发生滑移的条件：）汽车不发生滑移的条件： x x的取值为：一般干燥路面0.4，潮湿路面为0.25，结冰或积雪路面0.1。）乘客舒适性：）乘客舒适性：不感到曲线存在，很平稳；略感曲线存在，尚平稳；已感到曲线存在，稍感到不平稳；感到有曲线存在，已感到不平稳；转弯时已非常不稳定，站立不住有倾倒的危险；）运行经济性：）运行经济性：即与燃料消耗和轮胎磨损有关 与与燃燃料料消消耗耗和和轮轮胎胎磨磨耗耗变变化化关关系系 表 31 值 0 0.05 0.10 0.15 0.20 燃料消耗（%） 100