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1、,纵断面线形设计,纵断面设计 线形组合设计 爬坡车道 避险车道,1.纵断面设计,一、代表车型: 额定满载的货车 CA141和东风140，功率质量比分别为8.9kW/t和8.3KW/t (97标准) 载质量8t的东风重型货车，功率质量比9.3KW/t (2003标准),二、最大纵坡,1.最大纵坡值的确定,二、最大纵坡,1.最大纵坡值的确定,从公路通行能力角度考虑，资料显示高速公路在达到其基本通行能力（此时服务水平接近四级）时的运行速度一般是设计速度的1/2，为保证公路基本通行能力，货车最低运行速度不能小于与基本通行能力相应的速度，货车在不同坡度时的运行速度及对应的设计速度见下表。,二、最大纵坡,
2、1.最大纵坡值的确定,二、最大纵坡,2.纵坡的运用 对于货车比重较高路段，应尽量采用平缓的纵坡，不应轻易采用规定值。统计表明，坡度大于3%路段的事故率是平缓路段事故率的23倍，且随着坡度的加大,油耗急剧增加，环境污染随之加重。 对于以行驶小客车或轻型车为主的机场公路、旅游公路，当采用较大纵坡可明显减少工程造价时，可采用规定指标或者适当突破指标。 对于设计速度较低的改建工程，经技术经济论证可以在规定值基础上增加1%。 对互通区主线最大纵坡的规定主要是从保证匝道向主线平稳汇流角度考虑的，因此对于主线减速区上坡路段和主线加速区下坡路段的纵坡值可以灵活运用。,例如:某设计速度为100km/h的高速公路
3、，其中一个互通式立交主线范围847m，受河流、现有公路和铁路的限制，互通区范围需克服约22m高差，平均纵坡2.6%，如果按此平均纵坡设计，不满足规范对互通区主线纵坡要求（2%），也不利于主线汇流。设计将此段纵坡分为两段设计，考虑到前400m为主线减速区，采用较大的3.25%坡度；后段450m为主线汇流加速区，采用较缓的、满足规范要求的2%纵坡；这样设计之后，既利于主线减速分流，又满足主线汇流要求。,存在问题： （1）公路最大纵坡缺乏理论支持 ； 公路最大纵坡与汽车的动力性能密切相关，但由于汽车系统动力学研究的滞后，使公路最大纵坡缺乏理论支持。目前关于最大纵坡的规定是通过调查得到的，需要在理论上
4、根据系统动力学研究确定，然后通过实际调查数据加以修正。,二、最大纵坡,存在问题： （2）迫切需要研究山区高速公路的平均纵坡规定 ； 针对低等级的山区公路，根据工程和运营的经济性，以及行车的安全性，规定了平均纵坡5.0%5.5%，且任意连续3km的平均纵坡不大于5.5%。对于目前大量建设的高速公路，最大纵坡只有5.0%左右，显然过去的规定已不适用高速公路，迫切需要研究山区高速公路的平均纵坡规定。,二、最大纵坡,存在问题： （3）隧道内最大纵坡的研究 。 随着公路隧道大量修建，以及长大隧道的出现，隧道内路线纵坡值也引起广大学者重视，目前正在研究的是基于汽车尾气排放的隧道内最大纵坡的研究。,二、最大
5、纵坡,三.长陡纵坡设计,1.长陡纵坡的基本特性 坡长限制 平均纵坡 长陡纵坡 平均纵坡控制在5%以下.,三.长陡纵坡设计,平均纵坡问题 (1) 我国为多山国家，克服较大高差,在几何设计上没有根本性解决办法。 (2）很多货车制动安全储备不足，有些货车尚未配备辅助制动措施。 (3）超载、严重超载 （4）我国驾驶人素质尚有待提高,对平均纵坡指标应尽量从严掌握。当连续下坡超过坡长限制一定程度以后，就应设置避险车道或采取其他综合治理措施。,三.长陡纵坡设计,2.长陡坡的设计思路 第1步：提高认识 第2步：尽量避免长陡坡设计 研究局部绕行方案，或者研究调整走向方案，避开特殊地形地貌区。 采用长隧道方式越岭
6、。 采用长距离展线方案，平缓降低高差。 研究上、下行分离方案，重点保证下坡方向采取缓坡方案。 第3步：综合治理,三.长陡纵坡设计,2.长陡坡的设计思路 强制休息区 交通标志 避险车道和爬坡车道 加强运营管理 第一：提高认识 第二：对道路设施的管理 第三；对超载的管理 第四：对驾驶人的教育,3.优化设计考虑,多方案比选,3.优化设计考虑,优化纵坡设计 对于在规定里程内克服一定高差，一般认为台阶式纵坡较直线式纵坡好。对上坡而言，一方面行驶缓急结合，利于更好恢复运行速度，另一方面，对平面指标较低路段，可尽量将其与较平缓的纵坡组合在一起。从下坡而言，有时利于驾驶人采用较低档位行驶，以更好地控制车速和制
7、动。,3.优化设计考虑,注重平面线形设计 在研究平均纵坡同时，需要同时关注平面设计。在纵面设计比较紧张的连续下坡路段，应尽量配以较高指标的平面线形，平、纵极限指标同时组合往往形成事故多发路段，必须避免。 对于同样的纵坡，采用低指标平曲线与直线相比，驾驶人运行更为紧张，制动的频率和程度更高，汽车制动性能衰减得更快，更容易出现制动失灵事故。,3.优化设计考虑,注重平面线形设计 某高速公路长下坡路段，平均纵坡接近4%，集中长度约5Km，在4km附近设有一处回头曲线，经调查得知，驾驶人行驶至此时，为了控制车辆急弯陡坡，不得不频繁地狠踩制动，经过这一回头曲线后，汽车制动鼓温度很高，制动效能衰减较大，而后
8、续路段仍为下坡路段，汽车又要连续制动，结果导致距离该回头曲线约1km处成为制动失灵事故的多发地段。,2.线形组合设计,一、一般原则 (1)平纵指标均衡连续，有利于行车安全 (2) 线形设计首先必须满足汽车行驶动力学要求 (3) 线形指标的运用除考虑公路几何设计以外，还需考虑与沿线的地形、地势和自然人文环境相协调。 (4)设计速度较低的公路更应选用均衡连续的技术指标，不应轻易采用极限指标。应避免极限平纵指标的组合，避免平面指标最大值同纵面指标最小值的组合，反之亦然。,线形组合,二、长直线小半径 长直线、长下坡的定义为： (1) 纵坡大于4%，坡长大于500m的直线下坡路段； (2) 纵坡1%4%
9、，坡长大于1000m的直线下坡路段； (3) 纵坡小于1%，坡长大于1.5km的直线路段 长直线末端小半径曲线路段，除关注曲线半径大小以外，还需关注其视距是否满足要求，也可以采取适当加大超高、增加路面摩擦系数等措施。,例如，某设计速度为60km/h的高速公路，在下坡坡度为1%的600m长直线路段末端设置了半径为125m的平曲线，在进入曲线前设置了限速60km/h的交通标志，而实际上仍然频繁发生交通事故。按照上述标准该路段似乎算不上长直线，而经调查发现，其曲线上的实际运行速度高达96km/h，经计算可得出横向力系数高达0.5，远高于0.15的极限值，可见事故频发的原因。,三、平纵组合,平竖曲线一
10、一对应 设计速度越高(例如大干60km/h )，对平纵组合的要求越低 当平、纵面指标较低、坡度反向且坡差较大时，应强调平、纵组合设计；当平面半径大于4000m，坡差小于1.5%，条件限制严格时，平纵组合可从宽掌握；当平曲线半径大于6000m，纵面坡差小于1%(尤其是同方向坡），受其他条件限制时，可不考虑平纵组合要求 一个平曲线内包含竖曲线的个数,思考题,公路等级为平丘二级公路，计算行车速度80km/h，不设超高的最小半径为2500m，一般最小半径为400m，极限最小半径为250m，最小缓和曲线长为70m。JD6至JD7及JD8至JD9之间有大于1000m的直线段。JD6至JD9之间纵坡平缓i=
11、1%，且不设竖曲线。请对JD7和JD8做平面设计，要求尽可能多的给出可行的平面线形组合方案。若平面线位受地物限制，在JD7处外矢距E不大于6，在JD8处外矢距E不大于7.平面方案如何（r要求取50m的整数倍计算，Ls取10m的整数计算。）,四、交叉路段线形,1.互通式立交区线形,四、交叉路段线形,1.互通式立交区线形 2.分离立交区线形 在分离立交区平面线形布设时，首先需要考虑合适的交叉点 在确定交叉方式时，应统筹考虑公路用地、当地群众使用方便等因素 平原区高速公路上跨等级公路时，为尽量减小桥梁规模，一般需在交叉点附近设置凸型竖曲线，为利于平、纵配合设计，平面布设时可有意设置曲线线形,四、交叉
12、路段线形,1.互通式立交区线形 2.分离立交区线形 3.平面交叉线形 视距 直线或 不设超高平曲线 正交 纵坡平缓,五、指标掌握,主要指标一般也是由很多影响因素和计算参数确定的，凡涉及列安全性的指标或者计算参数，如最小曲线半径，应严格执行或从严掌握。另一方面，规范指标的确定对这些影响因素一般是采用具有典型性和普遍性，代表性的通用值，而当实际条件变化时，在满足规范指标本意的基础上，极限指标值也可以是变化的，也就是说，边界条件的变化为灵活运用指标提供了余地。 次要指标，一般是在满足安全的基础上，从美学等角度提出的，在一般情况下也应尽量遵守标准规范要求，但当采用规范要求指标将在能源、环境、生态等方面
13、付出较大代价时，则可以灵活运用。对属于好中求好的线形指标，如直线长度，可以适当突破,五、指标掌握,主要指标强制执行 次要指标灵活掌握 突破指标论证使用,3.爬坡车道,一、设置原则 (1) 设置条件：四车道高速公路、四车道一级公路以及二级公路在连续上坡路段，当运行速度、通行能力、运行安全等受到影响时，应设置爬坡车道 沿上坡方向货车的运行速度降低到表中要求的最低容许速度时，宜设置爬坡车道。 上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量。,二、设置方法,1 设置范围 起点、终点 爬坡车道总长度 渐变段长度,二、设置方法,2横向设计 横向布置 加宽 超高,3.5,4.避险车道,一、设置条件 避险车道应设置
14、在车辆可能失控的连续长陡下坡路段，一般情况，当平均纵坡4%，纵坡连续长度3km，交通组成中大、中型车辆比例较高时、应考虑设置避险车道。,(1)一般设置在长陡下坡路段右侧的视距良好路段、主线应设置醒目标志，应避免由于视距不良导致驾驶人未发现或来不及操作而错过避险车道； (2) 避险车道一般设置在车辆不能安全转弯的主线平曲线之前和人口稠密区之前 (3) 避险车道入口应尽量布置在平面指标较高路段，并尽量以切线方式从主线切出，确保失控车辆安全、顺利驶人，进人避险车道的驶入角不应过大，以避免引起侧翻。避险车道设置示意如图39所示。,二、设置位置,三、避险车道长度,式中： v1 车辆驶出速度，货车辆按100km/h、100km/h计； v2 通过坡床缓冲后由强制装置消止的速度，km/h； R 滚动阻力，以当量坡度百分数表示； G 坡床纵坡，以代数值表示。,四、避险车道宽度和厚度,避险车道的宽度应足以容纳一辆以上失控车辆及一辆服务车辆，制动坡床和服务道路总宽度不宜小于8m。,四、避险车道宽度和厚度,制动坡床铺筑厚度一般为0.30.9m，避险车道入口处铺筑厚度为0.1m，可采用30m长渐变过渡到正常坡床厚度。,五、坡床材料,为对车辆产生更大的阴尼作用，避险车道一般采用碎砾石，砾石、砂、豆砾石等松散材料的路面，松散材料一方面可提供更大的滚动阻力，另一方面通过车轮深陷，形成反推力进一步降低车速。,
