长安大学道路勘测设计平面设计

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1、2008年4月道路勘测设计（第二章 平面设计）长 安 大 学Highway college, Changan University长安大学公路学院内容提要汽车行驶轨迹特性与道路平面线形要素 。 直线的特点和运用、最大长度和最小长度。 圆曲线的特点、半径大小及其长度 。 缓和曲线的性质、形式及最小长度和参数 。 平面线形设计原则和线形要素组合类型 。Highway college, Changan University长安大学公路学院第一节 概 述一、路线的相关概念道路：一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞 、隧道等组成的空间带状构造物。路线：道路中线的空间位置。线形：道路中心线的立体

2、形状。路线平面：路线在水平面上的投影。路线纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的断面（展开是指展 开平面、纵坡不变）。路线横断面：中线上任一点的法向切面。路线设计：确定路线空间位置和各部分的几何尺寸。Highway college, Changan University长安大学公路学院Highway college, Changan University长安大学公路学院二、汽车行驶轨迹与道路平面线形（一）汽车行驶轨迹行驶中的汽车其重心的轨迹在几何性质上有以下特征：轨迹是连续的、圆滑的，任一点不出现错头和破折。曲率是连续的，任一点不出现两个曲率值。曲率变化是连续的，任一点不出现两个曲率变化率值。Hig

3、hway college, Changan University长安大学公路学院Highway college, Changan University长安大学公路学院直线圆直线:不满足第二、三条 性质，但满足第一条要 求，满足了车辆的直行 和转向要求，可作为低等级山区道路采用。 Highway college, Changan University长安大学公路学院直缓圆缓直:为满足第二条要求，在直线与圆曲线 间引入了一条曲率逐渐变化的“缓和曲线 ”，使整条线形符合汽车行驶轨迹特性的 第一条和二条，保持了线形的曲率连续。 它不满足第三条要求，不是最理想的，但 与汽车行驶轨迹接近，国内外普遍采用。

4、Highway college, Changan University长安大学公路学院平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。道路平面线形设计，是根据汽车行驶的力学性质 和行驶轨迹要求，合理地确定各线形要素的几何参数 ，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并 注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。对于 车速较高的道路，线形设计还应考虑汽车行驶美学及 驾驶员视觉和心理上的要求。（二）平面线形要素Highway college, Changan University长安大学公路学院第二节 直线一、直线的特点优点u两点之间距离最短。u具有短捷、直达的印象。u行驶受力简单，方向明确，驾驶操作

5、简易 。u测设简单方便（用简单的就可以精确量距、放样等）。u在直线上设构造物更具经济性。 Highway college, Changan University长安大学公路学院缺点u直线单一无变化，与地形及线形自身难以 协调。u过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化 时，易使驾驶人员感到单调、疲倦。 u在直线纵坡路段，易错误估计车间距离、 行车速度及上坡坡度。u易对长直线估计得过短或产生急躁情绪， 超速行驶。Highway college, Changan University长安大学公路学院采用直线线形时必须注意线形与地形的关系，在运用直线线形并决定其长度时，必须慎重考虑，一般不宜采用长直线。

6、u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； u城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区； u长大桥梁、隧道等构造物路段； u路线交叉点及其附近； u双车道公路提供超车的路段。二、直线的运用Highway college, Changan University长安大学公路学院三.直线设计及计算1.实地定交点:选线人员根据道路等级和地形条件 定出一系列直线，相邻两直线相交得到 各个交点(JD1、JD2、)，通过测量交 点的距离，确定交点之间的关系；或通 过测量交点与导线点的坐标关系，确定 交点坐标，再根据相邻交点坐标算出交 点偏角和距离。Highway college, C

7、hangan University长安大学公路学院偏角的测量：偏角或称转角，是指路线由一个方 向偏向另一个方向时，偏转后的方向与原方向的 夹角。偏转后的方向位于原方向左侧时，称左偏 ，位于原方向右侧时，称右偏。在路线测量中， 一般规定测交点右角，由右角计算偏角。右角是 指前进方向右侧夹角，一般用全测回法测量。右 角大小为，右角（后视读数）（前视读数） ，当后视读数小于前视读数时，上式为，右角( 后视读数360)（前视读数）。 偏角按下式计算：Highway college, Changan University长安大学公路学院以直线为主定交点：主要用于平原、微丘区，是 根据地形、地物条件，选设

8、定作为路线基本轴线的直 线，再根据两两直线相交得交点，继而设置圆曲线和 缓和曲线，该方法称以直线为主定交点法，也是传统 的方法。以曲线为主定交点：常用于互通立交匝道布线、 定线或山岭、重丘区高速公路、一级公路选线、定线 ，是根据地形及环境条件和路线技术要求设置圆曲线 （或圆曲线与缓和曲线组合）作为基本轴线，再把曲 线的切线画出，延长各切线两两相交定出交点。2.纸上定线Highway college, Changan University长安大学公路学院 路线偏角的计算：已知相邻两边方位角i和i+1， 计算该交点的偏角。 = i+1-i 当 0时，路线为右偏R；当 0时，路线为左偏 L。High

9、way college, Changan University长安大学公路学院四、直线的最大长度和最小长度1直线的最大长度 我国标准和规范对直线的最大长度没有具体的规定，但原则规定直线的最大长度应有所限制，尽量避免长直线 。 最大长度主要应根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受 能力来确定。 一般认为：直线的最大长度在城镇附近或其他景色有变化的地点大于20V是可以接受的；在景色单调的地点最好控制在 20V以内；而在特殊的地理条件下应特殊处理。Highway college, Changan University长安大学公路学院当直线长度大于1km时，可采用下列技术措施予以弥补：u纵坡不应过大，一般

10、应小于3%。u同大半径凹型竖曲线结合为宜。u两侧地形过于空旷时，宜采取栽植不同树种或 设置一定建筑物等措施。u长直线或长下坡尽头的平曲线，应对路面超高 、停车视距等进行检验，必要时须采用设置标志 、增加 路面抗滑能力等安全措施。Highway college, Changan University长安大学公路学院相邻两曲线之间应有一定长度的直线，这个直线是指前一曲线的终点（HZ或YZ）到后一曲线的 起点（ZH或ZY）之间的长度。（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之 间连以直线而形成的平面线形。断背曲线：同向曲线间连以短的直线。2直线的最小长度Highway co

11、llege, Changan University长安大学公路学院断背曲线的错觉当直线较短时，在视觉上容易形成直线与两 端曲线构成反弯的错觉； 当直线过短甚至把两个曲线看成是一个曲线 。 危害：破坏了线形的连续性，造成驾驶操作失误，应 尽量避免。 解决办法：因为是视觉上的判断错觉，最好的办法是在两 同向曲线间插入长的直线段，让驾驶员在前一个曲 线上看不到下一个曲线。 Highway college, Changan University长安大学公路学院规范规定：当设计速度60km/h时，同向曲线间的直线最 小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的 6倍为宜；当地形条件及其它特殊情况限

12、制时，最小 直线长度不得小于设计速度(以km/h计)的3倍。对于设计速度40km/h时，参考执行即可。在受到条件限制时，宜将同向曲线改为大半径 曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或C形曲线。 Highway college, Changan University长安大学公路学院（2）反向曲线间直线的最小长度反向曲线：两个转向相反的相邻曲线之间连以 直线所形成的平面线形。对反向曲线间直线最小长度的规定，主要考 虑考虑到其超高和加宽缓和的需要，以及驾驶人员 操作的方便。Highway college, Changan University长安大学公路学院规范规定：当设计速度60km/h时，反向曲线

13、间直线最小 长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的2 倍为宜。当设计速度40km/h时，可参照上述规定执 行。当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相 连，构成S型曲线。Highway college, Changan University长安大学公路学院第三节 圆曲线一、圆曲线的特点各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆 曲线。圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点： u曲率1/R=常数，测设和计算简单； u比直线更能适应地形的变化； u在圆曲线上行驶要受到离心力的作用； u要比在直线上行驶多占用道路宽度； u在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差。 Highway colle

14、ge, Changan University长安大学公路学院二汽车行驶时的横向稳定性1.汽车在弯道上行驶所受的离心力YXHighway college, Changan University长安大学公路学院二汽车行驶时的横向稳定性1.汽车在弯道上行驶所受的离心力假定：汽车车在圆圆曲线线上作匀速圆圆运 动动。 离心力：汽车车在弯道上，由于惯惯性 产产生离心力。 作用点：汽车车重心 方向：水平 背离圆圆心 大小： 离心力的影响：对对汽车车在 平曲线线上行驶驶的稳稳定性 影响很大，可能产产生横向 滑移或横向倾倾覆。超高：为为了减少离心力的作用，保证证汽车车在平曲线线上稳稳定行驶驶，必须须使平 曲线线

15、上的路面做成外侧侧高、内侧侧低呈单单向横披的形式，称为为横向超高 。Highway college, Changan University长安大学公路学院2.曲线上汽车的受力分析将离心力F和车重分解为平行于路面的横向 力和垂直于路面的竖向力，即：横向力： XFcosGSin竖向力： YFSinGcos很小，可以认为sintgih ，cos1 ， ih称为横向超高坡度Highway college, Changan University长安大学公路学院2.曲线上汽车的受力分析引入横向力系数，作为衡量稳定性程度的 指标，其意义为单位车重的横向力，即用V（km/h）表达上述公式，则：Highway

16、college, Changan University长安大学公路学院3.横向倾覆条件分析横向倾覆：汽车在横向力的作用下，可能产生绕外侧车轮触 地点向外倾覆的危险。 Xhg bYHighway college, Changan University长安大学公路学院横向滑移：汽车在横向力的作用下，可能产生沿横向力方 向的侧向滑移。稳定条件：横向力大于或等于轮胎与路面之间的横向附着 力。即： 利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，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。3.横向滑移条件分析h横向附着系数 Highway college, Changan University长安大学公路学院4.横向倾覆条件分析稳定条件：倾覆力矩小于或等于稳定力矩。 即 :Fhi比G小得多