道路与轨道交通勘测设计：第2章 平面设计 56页

第一节概述第二节直线第三节圆曲线第四节缓和曲线第六节道路平面设计成果第二章平面设计第五节平面线形设计 第一节概述定义：带状三维空间结构物，道路中线在水平面上的投影形状——平面线形在已知道路的规划红线后，根据交通要求，以及适合地形地物情况下，确定道路在平面上的直线、曲线和衔接，称道路平面线形设计。 第一节概述1.平面线形主要组成：直、圆、缓（平面线形三要素）直线：距离短，行车不变方向，过长易疲劳，车速高，遇地形地物必须转折。圆曲线：使用多，现场易设，自然表明方向，诱导视线，R小时由直线到圆曲线会感到突然变化。缓和曲线：采用曲率半径不断改变的缓和曲线，顺畅美观，缓和行驶、符合轨迹，缓和离心加速度变化速率。2.平面线形设计内容：确定道路平面上直线、曲线及衔接过去：长直线——短曲线现在（高级公路）：曲线——缓和曲线 第二节直线一、直线的特点1）两点之间直线为最短2）短捷、直达3）方便的测定方向和距离4）难与地形相协调5）高填深挖，破坏景观6）易使驾驶员感到单调、疲倦 第二节直线二、直线的最大长度和最小长度1、直线的最大长度日本和德国：最大长度（m)不超过20V（V为设计车速，以km/h计）。前苏联：最大长度为8km美国：最大长度为3mile（约4.83km） 第二节直线1、直线的最大长度我国很难对直线长度作出统一规定，经调查，主要总结出以下几点：1）位于城市附近的道路，驾驶员和乘客无直线过长希望驶出的不良反应。2）位于乡间平原的公路，随季节和地区的不同，驾乘人员有不同反应。3）位于大戈壁、大草原的公路，除了直线别无其他选择。因此，城镇及附近>20V是可以接受的；景色单调处最好控制在20V内。 第二节直线2、直线的最小长度1）同向曲线：转向相同的两相邻曲线。之间夹短直线，易于形成断背曲线，应避免。同向曲线之间最小直线长度6V，(特殊2.5V——低速)。(V≥60km/h)2）反向曲线：转向相反的两相邻曲线。之间最小直线长度2V。(V≥60km/h) 第二节直线断背曲线 第二节直线三、直线的运用1）路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷地带2）城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区3）长大桥梁、隧道4）路线交叉点及其附近5）双车道公路提供超车的路段 第三节圆曲线一、圆曲线的特点：1）曲线上任意一点的曲率半径R＝常数2）曲线上任意一点都在不断地改变方向3）汽车在圆曲线上行驶要受到离心力作用4）汽车在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差。 第三节圆曲线二、汽车行驶的横向稳定性横向倾覆横向滑移 第三节圆曲线二、汽车行驶的横向稳定性1、汽车在平曲线上行驶时力的平衡离心力F——作用在汽车重心沿水平方向使汽车产生向外滑移、倾覆之力F——离心力（N）R——平曲线半径（m)v——汽车行驶速度（m/s） 第三节圆曲线横向力X：横向力系数R——平曲线半径（m)v——汽车行驶速度（m/s）V——汽车行驶速度（km/h）——横向力系数——横向超高坡度 第三节圆曲线2、横向倾覆条件分析b——汽车轮距（m）hg——汽车重心高度（m）利用上式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向倾覆的最小平曲线半径R或最大允许行驶速度V。 第三节圆曲线3、横向滑移条件分析——横向摩阻系数，一般＝（0.6～0.7），是附着系数。利用上式可计算出平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径R或最大允许行驶速度V。 第三节圆曲线4、横向稳定性保证汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移，为此，在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也保证横向倾覆的稳定性。一般在满载情况下能保证横向行车的稳定性，但装载过高时可能产生倾覆现象。 三、圆曲线半径及圆曲线长度（一）公式与因素V——行车速度（km/h）——横向力系数ih——超高横坡度第三节圆曲线 1、横向力系数（1）危及行车安全h——轮胎与路面之间的横向摩阻系数，与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关。（2）增加驾驶操纵的困难（3）增加燃料消耗和轮胎磨损（4）旅行不舒适第三节圆曲线 2、最大超高ih(max)w——一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数高速公路、一级公路：8%或10％二级～四级公路：8％积雪冰冻地区的各级公路：6％第三节圆曲线 （二）最小半径的计算1、极限最小半径ih＝6~10％，h=0.1~0.17是在特殊困难条件下不得已才使用的，一般不轻易采用。第三节圆曲线 （二）最小半径的计算2、一般最小半径ih＝6％～8％，h=0.05~0.06是在通常情况下推荐采用的最小半径。3、不设超高的最小半径ih＝－0.015，h=0.035ih＝－0.02，h=0.04ih＝－0.025，h=0.04ih＝－0.03，h=0.045ih＝－0.035，h=0.05第三节圆曲线 （三）圆曲线半径的运用尽量选用较大半径，最大半径一般不应超过10000m。（四）圆曲线的最小长度一般要有3s行程。第三节圆曲线四、圆曲线的运用技术合理，经济适用。尽量选用较大半径。 五、圆曲线各要素关系JD——交点QZ——曲中点ZY——直圆点YZ——圆直点主点：ZY、QZ、YZ第三节圆曲线 主点桩号计算D——超距桩号：自路线起点至某点的里程，称为该点的桩号第三节圆曲线 第四节缓和曲线一、缓和曲线的作用与性质1、定义：是设置在直线与圆曲线之间或不同半径的两圆曲线之间的一种曲率变化连续的曲线。2、作用：(1)曲率渐变；(2)离心加速度渐变；(3)超高及加宽渐变；（4）线形美观。（图2-9） 第六节道路平面设计成果 第四节缓和曲线一、缓和曲线的作用与性质3、缓和曲线的性质：常采用回旋线(辐射螺旋线)：与汽车等速行驶、以不变的角速度转动方向盘产生的轨迹一致。(还有三次抛物线，双扭线等)。特点：曲线任一点半径r与该点距起点长度l成反比rl=C 第四节缓和曲线 第四节缓和曲线二、缓和曲线的形式（一）回旋线作为缓和曲线A——回旋线参数ORLsYX 第四节缓和曲线缓和曲线要素计算 第四节缓和曲线主点桩号计算 第四节缓和曲线例题：已知平原区某二级公路有一弯道，偏角α右=30°，半径R=250m，缓和曲线长度Ls=70m，JD=K2+536.480。要求：（1）计算曲线要素；（2）计算曲线主点里程桩号。解：（1）曲线要素计算： 第四节缓和曲线 第四节缓和曲线（2）主点里程桩号计算：以交点里程桩号为起算点：JD=K2+536.480ZH=JD–T=K2+536.480-102.183=K2+434.297HY=ZH+Ls=K2+434.297+70=K2+504.297QZ=ZH+L/2=K2+434.297+200.903/2=K2+534.749HZ=ZH+L=K2+434.297+200.903=K2+635.200YH=HZ–Ls=K2+635.200–70=K2+565.200 第四节缓和曲线二、缓和曲线的形式（二）其他形式的缓和曲线（略）1、三次抛物线2、双纽线 第四节缓和曲线三、缓和曲线的最小长度及参数（一）缓和曲线的最小长度1、旅客感觉舒适（离心加速度变化率） 第四节缓和曲线三、缓和曲线的最小长度及参数（一）缓和曲线的最小长度2、超高渐变率适中3、行驶时间不过短至少3s 第四节缓和曲线三、缓和曲线的最小长度及参数（二）缓和曲线参数A值一般情况：R/3AR，可得到视觉上协调而又舒顺的线形当R较小或较大时：R100m，A＝RR<100m，ARR>3000m，A