道路平面设计

1、直线最大长度
世界性研 究课题
《规范》第7.2.1款：“直线的长度不宜过长。”
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（V为设计车速）是 可以接受；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采取相 应的技术措施。
2、直线的最小长度
1）同向曲线间的直线最小长度 互相通视的同向曲线间若插以短直线，容
一、 圆曲线的设计标准
（一）圆曲线半径
V2
R 127 ih
(3-48)
式中：V―――行车速度 (km/h) ；
μ―――横向力系数；
ih―――横向超高坡度。
在车速V一定的条件下，最小曲线半径Rmin决定 于容许的最大横向力系数μmax和最大横向超高坡度 imax。
1、关于横向力系数μ
横向力的存在对汽车产生种种不利的 影响，μ值越大越不利，主要表现在如下几 个方面：
第3章 道路平面设计
本章主要内容：
1、平面线形设计原理 2、直线设计 3、圆曲线设计 4、缓和曲线设计 5、平面线形设计与计算 6、视距 7、平面设计成果
通过本章学习掌握道路平面线形设计。
第一节 平面线形设计原理
一、相关概念
路线----指道路中线 。 线形----道路中线的空间形状。 路线的平面(horizontal)--道路中线在水平面上的投影。 路线纵断面(vertical)--沿着中线竖直剖切，再行展开。 路线横断面(cross-sectional)--中线各点的法向切面。
（2）不设超高的最小半径
所谓不设超高的最小半径是指道路曲线半径 较大、离心力较小时，汽车沿双向路拱外侧行驶 的路面摩擦力足以保证汽车行驶安全稳定所采用 的最小半径。
我国《标准》中所规定的“不设超高最小半 径”是取μ＝0.035~0.050， ih(max) =-0.015~-0.035 , 按式（3－48）计算并取整得来的。
1、已知某公路一弯道，交点桩号为JD＝K87＋ 441.41，曲线半径R＝300m，路线转角α右 =26°52′，试计算曲线要素和曲线主点桩号
横向力的存在，使汽车的燃油消耗和轮胎 磨损增加，下表是实测的增加百分比。
横向力系数μ 燃料消耗（％） 轮胎磨损（％）
0
100
100
0.05
105
160
0.10
110
220
0.15
115
300
0.20
120
390
（4）行旅不舒适
当μ<0.10时，不感到有曲线存在，很平稳； 当μ=0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳； 当μ=0.20时，已感到有曲线存在，稍感不稳定； 当μ=0.35时，感到有曲线存在，不稳定； 当μ>0.40时，非常不稳定，有倾车的危险性；
综上所述，μ值的采用关系到行车的安 全、经济与舒适。为计算圆曲线半径，应 考虑各方面因素采用一个合适的μ值。研究 结果表明，μ＝0.10~0.17较为合适。
2、关于最大横向超高坡度ih(max)
在车速较高的情况下，为平衡离心力要 用较大的超高。但道路上行驶车辆的速度并 不一样，特别是在混合交通的道路上，不仅 要照顾快车，也要考虑到慢车的安全。在个 别情况下，因故（如前方路段冲坏、交通堵 塞、交通事故等）暂停在弯道上的车辆，其 离心力为零。如超高率过大，超出轮胎与路 面间的横向附着力系数，车辆有沿着路面最 大合成坡度下滑的危险。
道路设计的顺序 取决于道路设计要解决的主要矛盾
公 路:平面→纵断面→横断面
城市道路：横断面→平面→纵断面
二、汽车行驶轨迹及平面线形要素
1）汽车行驶轨迹
（1）汽车运行轨迹是连续的、圆滑的，即在任何一点不 出现错头和破折。
（2）其曲率是
连续的，即
轨迹上任意
直线
一点不出现
两个曲不率圆滑 值。
不相切
（1）最小半径 ；
R
（2）不设超高的最小半径。
V2
127
ih
（1） 最小半径 最小半径是指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汽车轮 胎与路面的横向摩阻力所允许的界限。
《标准》中规定，极限最小半径计算时横向 力系数μ＝0.10~0.17，最大横向超高坡度路的不同而 不同，公路ih(max) =0.1 , 0.08 , 0.06 ，城市道路ih(max) =0.06 , 0.04 , 0.02，按式（3－48）可计算极限最小 半径(见P61，表3-2)。
平曲线最小长度
表表33－-96
设计速度
120 100 80 60 40 30 20
平曲线 一般值 600 500 400 300 200 150 100 最小长度
（m） 最小值 200 170 140 100 70 50 40
“一般值”为正常情况下的采用值；“最小值”为条件 受限制时可采用的值。
另外，路线转角的大小反映了路线的舒 顺程度，一般小一些较好，但中间插入的平 曲线不宜过短，否则宜使司机产生急转弯的 错觉，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。 因此，对于小转角(α＜7°)弯道应设置较长 的平曲线，其长度应大于P62表3－8中规定 的。
三、 直线设计要点
在《公路工程技术标准》和《公路路线 设计规范》中确定的这么一个直线运用原则： 对于直线的使用一定要因地制宜，不能片面 地追求长直线，也不能人为地设置过多的弯 曲，应该做到宜直则直、宜曲则曲。
（一）直线的适用条件 1、不受地形、地物限制的平坦地区或山间 的开阔谷地； 2、以直线条为主的城镇、近郊或农村； 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。
（P71~72）
圆曲线的几何要素为：
T R tan
2
L R 0.01745R
180
E Rsec 1
2
J 2T L
圆曲线主点桩位有三个：ZY、QZ、YZ。
里程桩号计算 ZY=JD-T； YZ=ZY+L； QZ=ZY+L/2或YZ-L/2
里程桩号的计算验算 JD=QZ+D/2
案例讲解
（1）危及行车安全
汽车能在弯道上行驶的基本前提是轮胎 不在路面上滑移，这就要求横向力系数μ低 于轮胎与路面之间的横向附着力系数 h，即:
fh
横向附着力系数 h与车速、路面及轮胎 状况有关。一般在干燥路面上约为0.4~0.8； 在潮湿路面上约为0.25~0.4；路面结冰或积雪 时，降到0.2以下；在光滑的冰面上可降到 0.06。
各级公路圆曲线部分最大值超高值 表 3-3
一般地区 (%)
积雪冰冻地区 (%)
高速公路 一 二
10 或 8 6
城市道路最大超高值
三四
8
表 3-4
计算行车速度(km/h) 最大超高横坡度(%)
80
60，50 40,30,20
6
4
2
（二）最小半径的计算
圆曲线最小半径:《标准》(2014版)规定圆曲线半有：直线 圆曲线 缓和曲线
现代道路平面线形正是由上述三种线形构 成的，称为“平面线形几何三要素”。
2、平面设计的主要内容（任务）
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（单一要素的设计）以 及各个要素间的组合设计（结合自然地理状况、考 虑安全、环保等方面的要求）
图 3-3 曲率连续的路线
（二）设计注意事项：
（1）长直线上的纵坡坡度不宜过大，因 长直线再加下陡坡行驶更容易造成高速度；
（2）长直线与大半径凹形竖曲线组合为 宜（见下页图），这样可以使生硬呆板的直 线得到一些缓和；
图3-5
（3）道路两侧地形空旷时，宜采取植不 同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌 等措施，以改善单调的景观；
30 20 600 400 180 120 90 60 60 40
3）相邻回头曲线间的直线最小长度
回头曲线是指山区公路为克服高差在同一坡面 上回头展线时所采用的曲线。《路线规范》规定，在 回头曲线之间，前一回头曲线的终点至后一回头曲线 的起点的距离在设计速度为40、30、20km/h时，分 别不应小于200、150、100m。
图3-4 路线的平面
第二节 直线设计
一、 直线的特点
1、优点
（1）因为两点之间以直线为最短，一般在 定线时，只要地势平坦、无大的地面障碍物， 定线人员都首先考虑采用直线通过；
（2）笔直的道路给人以短捷、直达的良好 印象，给人以美的感受；
（3）汽车在直线行驶时受力简单，方向明 确，驾驶操作简易；
（2） 增加驾驶操作的困难
弯道上行驶的汽车，在横向力的作用 下，轮胎会产生横向变形，使轮胎的中间 平面与轮迹前进方向形成一个横向偏移角。 横向偏移角的存在增加了汽车在方向控制 上的困难，特别是在高速行驶时。如果横 向偏移角超过5度，一般司机就不易保持驾
驶方向上的稳定。
（3） 增加燃料消耗和轮胎磨损
ihmax f h
式中： h ―取一年中气恶劣季节路面的横向附着力
系数。
我国《标准》对公路最大横向超高坡度的规定： 高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于10％， 其他各级公路不应大于8％；在积雪冰冻地区，最大 超高横坡度不宜大于6％；当超高横坡度的计算值小 于路拱坡度时，应设置等于路拱的超高。城市道路 最大横向超高坡度见表3－4。
应用原则：
公路路线设计时，应根据沿线地形等情况，合 理选用不小于“最小值”圆曲线半径。在不得已情 况下，方可使用“最小值”。
选用曲线半径时，既要适应沿线地形地物条件 变化，同时应注意前后线形协调，不应突然采用小 半径曲线。长直线或大半径圆曲线路段，不能采用 最小圆曲线半径。从地形条件好的区段进入地形条 件较差区段时，线形技术指标应逐渐过渡，防止突 变。
（三） 圆曲线最大半径