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1、第4章 城市道路平面设计平面设计主要内容 n平面线形设计（直线、圆曲线、缓和曲线设计） n弯道设计：弯道加宽、弯道超高 n道路绿化的平面布置 n桥梁、隧道、平面交叉口、广场等的平面布设，分隔 带、路缘带断口，公交站点的平面布置第一节、 平面线形分类平面基本线形 平面线形：道路中心线在平面上的投影线。n直线：曲率K=0 n圆曲线：曲率K=常数 n缓和曲线：曲率K=变数；n道路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线三种组 合而成，“平面线形三要素”。1.直线直线适用于地形平坦、视线目标无障碍处。在 平原区，直线作为主要线形要素是适宜的。直线 有测设简单、前进方向明确、路线短捷等优点， 直线路段能提供较好
2、的超车条件。 但直线过长、景色单调，往往会出现过高的车 速或司机由于缺乏警觉易疲劳而发生事故。描述直线的指标 最大直线长度 最大直线长度的量化还是一个需要研究的课题 ，目前各国有不同的处理方法，德国和日本规定 20V(单位为米，V为计算行车速度，用公里/小时为 单位)，美国为180s的行程。 最大直线长度不必太拘泥，最小长度应该保证 。描述直线的指标描述直线的指标2.圆曲线圆曲线的半径与长度汽车在弯道上行驶时，驾驶员转动方向盘，使汽车作圆周运动。由于离心力的作用，车上的乘客与货物同样受到离心力的作用，同时汽车也可能产生横向滑移。汽车在弯道上行驶时，作用在汽车横截面上的力，有垂直向下的汽车重力和
3、水平方向的离心力，以及轮胎和路面之间的横向摩阻力，如下图所示： 作用在汽车上的离心力为：式中汽车的质量（kg）；汽车的重量（N）；重力加速度（9.8m/s2）；计算行车速度（m/s）；计算行车速度（km/h）；平曲线半径（m）。 把作用在汽车上（通过重心）的汽车重力和水 平方向的离心力沿垂直于路面方向和平行于路面方 向进行分解，可以把离心力所提供的、指向运动轨 迹外侧的水平力称为横向力。则横向力为：由于 很小，故 , 于是有：式中道路横坡，“” 表示车辆在弯道内侧车道 上行驶；“+”表示车辆在未设超高的曲线外侧车 道上行驶。单位车重的横向力称为横向力系数，表示 汽车在做圆周运动时，每单位车辆总
4、重所受的横 向力即汽车、乘客、车上装载物所受到的横向力 与其自身重量的比值。 如果横向力系数为0.1，那么就相当于体重为50kg的人，有5kg的横向力在推他，如果横向力继续增加，那么，人会感觉不舒服、横向不稳定。因此，横向力系数的大小是判定道路设计转弯半径是否符合要求的基本条件，若横向力系数的大小对汽车不产生横向滑移或倾覆，说明道路转弯半径设计符合基本要求。（1）确定最小半径的原则n圆曲线最小半径是以汽车在曲线部分能安全而又 顺适地行驶所需要的条件，而确定的圆曲线最小 半径的实质是汽车行驶在公路曲线部分时所产生 的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻力所 允许的界限。不产生横向滑移。圆曲线半径
5、的计算公式：圆曲线半径的确定 n道路的圆曲线半径，宜不设超高最小半径。 n当受地形条件限制时，可采用设超高推荐半径 值； n当地形条件特别困难时，可采用设超高最小半 径值。描述圆曲线的指标（2）最小圆曲线长度 n最小圆曲线长度：汽车在道路曲线段行驶时，如 果曲线很短，司机操作方向盘频繁，在高速驾驶 的情况下是危险的，圆曲线宜有大于3s的行程。 圆曲线计算（1） 曲线要素计算圆曲线计算（2） 主点桩号计算例题：n某单圆曲线，交点桩号为k1600，转角为 300，若该曲线外半径取400米，试进行曲线要 素和主点桩号计算。作业某城市交通干道的设计行车速度为40km/h,路线跨越河流, 要求桥头至少要
6、有40米的直线段，由桥头至路线转折点的 距离为200米,转折角为38度(见附图)。试求不设超高的平 曲线最大可能半径Rmax的数值。第二节 缓和曲线一 、缓和曲线缓和曲线：指在直线与圆曲线之间或者半径相差 较大的两个转向相同圆曲线之间设置的一种曲 率连续变化的曲线。q设置目的：缓和离心加速度的急骤变化，且使 驾驶员容易做到匀顺地操纵方向盘，提高视觉 的平顺度，保持线形的连续性。q设置位置：设置在直线与圆曲线间或不同半径 的两圆曲线之间q缓和曲线的形式：回旋线、双纽曲线、抛物线、多心复曲线等。q基本形式：因回旋线与汽车行驶轨迹相一致，多采用回旋线，回旋线方程为rL=A2(A为回旋线参数）缓和曲线
7、特征n1)缓和曲线曲率渐变，设于直线与圆曲线间，其线 形符合汽车转弯时的行车轨迹，从而使线形缓和， 消除了曲率突变点。n2)由于曲率渐变，使道路线形顺适美观，有良好的 视觉效果和心理作用感。n3)在直线和圆曲线间加入缓和曲线后，使平面线形 更为灵活，线形自由度提高，更能与地形、地物及 环境相适应、协调、配合，使平面线形布置更加灵 活、经济、合理。n4)与圆曲线相比，缓和曲线计算及测设均较复杂。汽车在弯道上行驶轨迹缓和曲线的作用n线形缓和：直线与圆曲线相连，在连接处形成 曲率突变点。这种组合线形视觉效果差，有 折点和扭曲现象。加入缓和曲线，则曲率渐 变，线形圆滑，有良好的视觉效果和心理作 用感。
8、行车缓和: 汽车由直线直接驶入圆曲线其离心力发 生了突变，使行车舒适感和安全感受到影响。从 司机转弯操纵来看，汽车前轮转向角逐渐变化， 其中间需要插入一逐渐变化的缓和曲线，才能保 持在车速一定的情况下使汽车前轮的转向角从0 至逐渐转向，从而有利于驾驶员操纵方向盘。超高和加宽缓和:为适应汽车转弯的特点，公路在 圆曲线上设置有超高和加宽。设置超高和加宽也 需要有一个缓和过渡段。二、缓和曲线长度的计算（一）按离心加速度变化率计算（舒适性）Ls=0.036V3/R（二）按行车时间不宜太短（3s）LsVt/3.6=0.83V（三）按视觉条件 L=R/9R设计道路时，应符合规范中规定的缓和曲线最小长度。n
9、平面线形，过去多采用长直线、短曲线的形式， 一般是首先设置直线，然后用曲线连接。n随着车速的提高及交通量的增长，对于高等级道 路已趋于以曲线为主的设计，即结合地形拟定曲 线，再连以缓和曲线或直线的方法，使路线在满 足行车动力要求的条件和视觉舒顺前提下，增加 了结合地形设置线形的自由，使线形的经济效益 较为显著，并保证行车的高速和安全。思小（思茅至小勐养）高速公路（，共97.7Km，第一条环保型生态公路， 属于国道213） 三、不设缓和曲线的平曲线半径当位移量R小于0.20m 时，可不设缓和曲线 。 由R=Ls2/(24R),Ls=Vt/3.6, R=0.20m,t=3s可得：R=0.144V2
10、 设计时应符合规范中规定的数值四、缓和曲线要素计算切线总长外矢距曲线总长超距缓和曲线基本形式缓和曲线上里程桩的编制直缓点: ZH桩号=JD桩号-Th 缓圆点：HY桩号=ZH桩号Ls缓直点: HZ桩号=HY桩号LLs圆缓点：YH桩号=HZ桩号-Ls曲中点: QZ桩号=YH桩号-(L-Ls)/2验算：JD桩号=QZ桩号+D/2五、平曲线最小长度（一）曲线过短，司机操作困难（6s行程）L=1.67V（二）满足离心加速度变化率的要求L=0.036V3/R（三）满足视觉要求当转角7时，为便于识别曲线，避免 产生错觉，宜控制曲线最小长度符合规范要求。n【例】某城市道路有一弯道R=250M，缓和曲线长Ls=
11、50米，交点JD的桩号为K17+568.38，转角=383000,试计算该曲线上设置缓和曲线后曲线各要素及五个基本桩的里程。n作业n已知R=200m,=431600,Ls=75m,JD=K10+254.68求曲线要素与里程桩号。第三节 平面线形的组合 在宽阔的平原微丘区，路线应直捷顺畅。 在起伏的山岭和丘陵地区，线形以曲线为主。 在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以 直线为主。 第四节 行车视距行车视距n所谓行车视距是指从驾驶员视线高度(1.1 1.2m)，能见到汽车前方车道上高为0.1m的物 体顶点的距离内，沿行车道中心线量得的长度 ，计算单位常用米(m)。一定的行车视距是安 全行车
12、必要的保证条件。按车辆行驶状态要求 ，行车视距分为停车视距、会车视距和超车视 距三种（城市道路设计中通常不考虑超车视距 ）。反应距离制动距离安全距离 停车视距 S停1）停车视距S停汽车在道路上行驶时，司机从发现前方障碍物、紧急制动、到停车后且与障碍物保持一定安全间距，整个过程所需要的 最短行车距离称停车视距S停。为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200米， 150米，100米，50米等距离法，将标志放在右侧。北京，中国为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200米，150米，100米，50 米等距离法，将标志放在右侧，英国最近采用路面划标线的办法，保持两个波距英国公路上最近采用
13、路面划标线的办法，使车辆保持两个波距为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200米，150米，100米，50 米等距离法，将标志放在右侧，英国最近采用路面划标线的办法，保持两个波距2）会车视距S会当两辆汽车在同一条行车道上相对行驶，发现时来不及或无法错车，只能双方采取制动措施，使车辆在未相撞之前安全停车的最短距离称为会车视距。会车视距也由三部分组成（图1-4-12），即双方司机反应时间所行驶的距离；双方汽车的制动滑行距离；安全距离。由图所示可知：在实际应用中即取会车视距为停车视距的2倍。3）超车视距（略）4）平面视距的保证道路上视距保证的问题分为两类：一类是平面曲线路段 ，即弯道内侧由于
14、路侧的树木 、建筑物、路堑边坡等的遮挡 而引起的，即道路平面视距保 证问题；另一类是纵向上坡接 下坡的上坡路段或有立交桥(隧 道)的路段上因视线受阻而产生 的，即道路纵断面视距保证问 题。最大横净距横净距横净距：平曲线上，行车视距长度内，行车轨迹线与行车视距 两端点连线间的垂直距离，其中最大值为最大横净距。第五节 弯道超高与加宽 一、弯道超高n定义：在弯道上，当汽车在双向横坡的车道外侧行驶时， 车重的水平分力将增大横向侧滑力。当采用的圆曲线半径 小于不设超高的最小半径时，为抵消车辆在曲线路段上行 驶时所产生的离心力，将曲线段的外侧路面横坡做成与内 侧路面同坡度的单坡横断面，称为超高。 此处的水
15、泥隔离 墩经常被撞坏，ihiGiG超高设置常被忽视超高过渡方式无中央带 绕内边缘旋转 先将外侧车道绕中线旋转，当达到与内侧车道构 成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车 道边缘旋转，直至达到超高横坡值为止。各种旋转方式的适用性n绕内边缘线旋转，由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建公路多用此方式。绕中心线旋转可保持中线标高不变，且在超高坡度一定的情况下，外侧边缘的抬高值较小，多用于旧路改建工程。超高过渡方式有中央带 绕中间带边缘旋转 将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使 之各自成为独立的单向超高断面。此时中央分 隔带维持原水平状态。超高过渡方式有中央带 绕中间带中心线旋转
16、先将外侧行车道绕中间带的中心线旋转，待达到 与内侧行车道构成单向横坡后，整个断面一同绕 中心线旋转，直至达到超高横坡值为止。此时中 央分隔带呈倾斜状。 3.超高缓和段（渐变段）按内边缘旋转按内边缘旋转 先将外侧车道绕路中线旋转，当达到与内侧车道同样的单向横 坡后，整个断面绕未加宽前的内侧车道边缘旋转，直至超高横 坡值。（a a）绕路边旋转）绕路边旋转vv 式中式中 超高缓和段长度（超高缓和段长度（m m）；）；B B 路面宽度（路面宽度（m m）；）；i i0 0与与i i超超代数值。代数值。P P 超高渐变率，即旋转轴与超高渐变率，即旋转轴与 车行道（设置路缘带时则为路缘带）车行道（设置路缘带时则为路缘带）外侧边缘之间相对升降的比率。外侧边缘之间相对升降的比率。 绕中线旋转绕中线旋转 先将外侧车道绕
