第四章城市道路平面设计1平面设计的内容平曲线形设计23行车视距4城市道路平面线形设计第一节平面设计的内容—主要任务❖道路线形——道路路幅中心线（又称中线）的立体形状。
❖道路平面线形——道路中线在水平面上的投影形状。
❖平面设计的主要任务：1）根据道路网规划确定的道路走向和道路之间的方位关系，以道路中线为准，考虑地形、地物、城市建设用地的影响。
2）根据行车技术要求确定道路用地范围内的平面线形，以及组成这些线形的直线、曲线和它们之间的衔接关系3）对于小半径曲线，还应当考虑行车视距、路段的加宽和道路超高设置等要求。
第一节平面设计的内容——基本原则❖平面设计的原则：1）遵循城市道路网规划原则；2）符合各级道路的技术指标原则；3）处理好直线与平曲线的衔接，科学设置缓和曲线和超高、加宽等，合理行车视距并辅以适当的保护措施原则；4）根据道路类别、等级、合理设置交叉口、沿线建筑物入口、停车场出入口、分隔带断口、公交停靠站位置等；5）平面线形标准需分期实施时，应满足近期使用要求，兼顾远期发展，使远期工程尽可能减少对前期工程的废弃。
第一节平面设计的内容—基本要求❖平面设计的基本要求：1）适应汽车行驶轨迹；汽车行驶轨迹特征——“三个连续”：◆行车迹线是连续的，任何一点上不出现错头、折点或间断；◆迹线的曲率是连续的，即在迹线上任何一点不出现两个曲率值；◆轨迹线的曲率对里程或时间的变化率是连续的，轨迹线上任何一点不出现两个曲率变化值。
2）合理确定平曲线形三要素直线—曲率为零；圆曲线—曲率为常数；缓和曲线—曲率为变数第二节平面线形设计—平面线形要素：直线❖平面线形基本要素的特点与运用：1）直线优点：简洁、直达、视距良好、测设方便等；缺点：过长直线易使驾驶员感到单调、疲倦，难以准确目测车间距，易急躁和超速，引发交通事故；运用：◆不受地形、地物限制的平坦地区；◆城市及其近郊规划方正地区；◆长大桥梁、隧道等构造物路段；◆道路交叉口及其前后路段。
《规范》对直线的要求原文❖最短直线长度：当设计车速时，直线的最小长度宜满足下列要求：同向曲线间的直线最短长度（单位：m ）宜大于或等于；反向曲线间的直线最小长度（单位：m ）宜大于或等于；当设计车速、地形条件困难，直线长度可不受上述限制，但应满足缓和曲线或缓和段的要求。
60/v km h ≥6v 60/v km h ≥2v第二节平面线形设计—平面线形要素：圆曲线❖平面线形基本要素的特点与运用：1）直线2)圆曲线优点：地形适应性好、可循性好，线形美观、易于测设等；缺点：小半径圆曲线受离心力的影响，车辆横向稳定性差，视距不良等、车辆各轮的行驶轨迹不相同，需要加宽车道等；运用：◆适应地形和地物灵活布置；◆城市道路交叉口多，将道路转折点设在交叉口处，交叉口按非正交路口设计，可省略道路平曲线。
圆曲线设计❖ 1.圆曲线的半径与长度υυ（3-2-1）❖式中m ——汽车的质量（kg); G ——汽车的重量（N ）；g ——重力加速度（≈9.81m/s 2）; v ——汽车行驶速度（m/s ）；V ——计算行车速度（km/h ）；R ——圆曲线半径（m ）.弯道内侧弯道外侧R GV gR G Rm C 127222===υυ（3-2-1）❖把作用在汽车上（通过重心）的汽车重力G 和水平方向的离心力C 沿垂直于路面方向和平行于路面方向进行分解，可以把离心力所提取的、指向运动轨迹外侧的水平力称为横向力。
则横向力为：❖由于（3-2（3-2-1）i tg 0sin =≈αα❖由于α很小，故，。
于是有：0.1cos ≈α圆曲线设计圆曲线设计i 0❖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μ，表示汽车在做圆周运动时，每单位车辆所受的横向力，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。
❖把式3-2-3移项，可得圆曲线半径的计算公式：（3-2-4）❖式中（3-2-2）（3-2-3）❖式中V ——计算行车速度（km/h ）——横向力系数。
——道路横坡。
“-”表示车辆在未设超高的曲线外侧车道上行驶；“+”表示车辆在曲线外内车道上行驶。
μi❖汽车所受的横向力Y 使汽车向弯道外侧滑动，而轮胎和路面之间的摩阻力阻止汽车滑移，因此，汽车不产生横向滑移的必要条件是：φG 横（3-2-5）（3-2-4）❖汽车所受的横向力Y 使❖式中Ф——横向摩阻力系数，与车速、路面种类及状态、轮胎状况等有关。
由于Y =μG ，上式可写成：（3-2-6）❖式3-（3-2-7）（3-2-6）❖式3-2-5表明保证车辆行驶稳定的极限条件是μ= ，那么式3-2-4可以写成： 横❖不设超高的最小半径：指道路半径较大，离心力较小时，汽车若沿双向路拱外侧行驶时，路面的摩擦力足以保证汽车安全行驶所采用的最小半径。
在计算过程中，公路一般μ采用0.035，城市道路一般μ采用0.067。
❖极限最小半径：指圆曲线半径采用的极限最小值。
它指当地形困难或条件受限制时方可使用。
采用极限最小半径时，设置最大超高。
城市道路在郊区的超高横坡度可采用2%～6%，μ一般采用0.15。
❖一般最小半径：指设超高时的推荐半径。
其数值介于不设超高的最小半径和极限最小半径之间。
超高值随半径增大而按比例减小。
❖由式3-2-7算出的R值，称为圆曲线不设超高容许的最小半径。
城市道路圆曲线的最小半径与最小长度4085140平曲线最小长度（m ）204070圆曲线最小长度（m ）20100250设超高的极限半径（m ）40200400设超高的推荐半径（m ）704001000不设超高的最小半径（m ）2080计算行车速度（km/h ）100501503006006050502540851503070357015030040❖2.小半径弯道路面的超高与加宽❖1）超高设置如果因为地形、地物的原因，道路实际允许的最大转弯半径小于不设超高的圆曲线的最小半径时，车辆在弯道外侧行驶就要减速，否则就会产生过大的横向力。
为了减小横向力，就需要把弯道外侧横坡做成与内侧同向的单向横坡。
即称为超高横坡度i超（%）。
（3-2-8）❖式中V——计算行车速（km/h）；R——圆曲线半径（m）；μ——横向力系数。
❖超高缓和段——为了使道路从直线段的双坡面顺利转换到具有超高的单坡面，需要一个渐变的过渡段。
26最大超高横坡度（%）80计算行车速度（km/h ）460,5040,30,20城市道路设计车速与最大超高横坡图3-2-2 超高缓和段的设置❖①绕内边缘旋转（3-2-9）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。
)m (P i l 超超∆=B （3-2-9）❖式中——超高缓和段长度（m ）；B ——路面宽度（m ）；——i0与i 超代数值。
P ——超高渐变率，即旋转轴与车行道（设置路缘带时，则为路缘带）外侧边缘之间相对升降的比率。
超l 超i ∆（a ）绕路边旋转①②❖②绕中线旋转先将外侧车道绕路中线旋转，当达到与内侧车道构成单向横坡时，整个断面一同绕路中线旋转，直至达到超高横坡值。
一般多用于旧路改建工程。
❖式中B ——路（3-2-9）（m ）◆绕中线旋转的方式，在同样超高值下，缓和段长度较短，但内缘线降低较多，在纵坡不大的挖方路段将不利于排水。
◆这种绕中线旋转的方式，对纵断面线形设计标高无影响。
◆在设计时，要综合考虑边沟排水、构造物控制标高等因素，合理选择旋转方式。
)(20P i i l 超超+=B （3-2-9）（m ）❖式中 B ——路面宽度；——道路横坡度（%）。
0i ①②圆曲线设计—加宽❖2）加宽设置❖为了保证汽车在转弯时不侵占相邻车道，凡小于250m 半径的曲线路段均需要加宽。
对于双车道路面总加宽值可按下式确定：❖式中：e ——双车道加宽值（m ）；V ——计算行车速度（km/h ）；L ——小型汽车、普通汽车前保险杠至后轴轴心线的距离；铰接车前保险杠到中轴轴心线的距离（m ）。
R ——设加宽的圆曲线半径（m ）。
❖当道路有三四条车道时，可按e 的一倍半，两倍来计算车道总加宽值，更多车道可以此类推。
（3-2-11）（m ）第二节平面线形设计❖平面线形基本要素的特点与运用：1）直线2）圆曲线3）缓和曲线平曲线设计—缓和曲线❖3.缓和曲线❖较理想的缓和曲线应符合汽车转向行驶轨迹和离心力逐渐增加的要求，可以使汽车在从直线段驶入半径为R的平曲线时，既不降低车速又能徐缓均衡转向，使汽车回转的曲率半径能从直线段ρ=∞有规律地逐渐减小到ρ=R，这一变化路段即为缓和曲线。
图3-2-5 汽车在缓和曲线上的行驶情况❖1)缓和曲线的作用：①曲率连续变化，便于车辆遵循车道行驶。
②离心加速度逐渐变化③超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳④与圆曲线配合得当，增加线形美观❖2)缓和曲线长度①顾客感觉舒适离心加速度的变化率：缓和曲线最小长度公式：（3-2-12）❖式中V ——汽车行驶速度（km/h ）；R ——圆曲线半径（m ）；——离心加速度的变化率（m/ ）3S s α❖在设置缓和曲线时，通常采用0.6m/ ，并以V （km/h ）代替v （m/s ）,则：3S s α（3-2-13）❖设计中，可根据实际情况选取不同的，高速路要小些，低速度要大些；平原城市要小些，山地城市大些；直通路要小些，交叉口大些。
s α（3-2-14）❖②按视觉条件计算❖在一般情况下，特别是当圆曲线半径较大时，车速较高时，应该使用更长的缓和曲线。
❖回旋线参数表达式：A 2=R ·Ls❖根据国外经验，当使用回旋线作为缓和曲线时，回旋线参数A 和所连接的圆曲线应保持的关系式一般为：R/3≤A≤R❖根据经验,当R 在100m 左右时,通常取A=R ；如果R 小于100m,则选择A 等于R 或大于R 。
反之,在圆曲线较大时,可选择A 在R /3左右,如R 超过了3000m,A 可以小于R /3。
2229R A R ≤≤第二节平曲线设计——缓和曲线❖③行驶时间不过短缓和曲线不管其参数如何，都不可使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短而使司机驾驶操纵过于匆忙。
一般认为。
汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有3s，所以：（3-2-15）《标准》按行驶时间不小于3s的要求制定了各级公路缓和曲线最小长度。
《城规》制定了城市道路的最小缓和曲线长度，如表3.4.1表3.4.2。
第二节平曲线设计❖3)缓和曲线的省略①计算行车速度小于40km/h 时，缓和曲线可用直线代替。
②圆曲线半径大于表3-2-8不设缓和曲线的最小圆曲线半径时，直线与圆曲线可直接连接。
5002000不设缓和曲线的最小圆曲线半径（m ）80计算行车速度（km/h ）10006040不设缓和曲线的最小圆曲线半径70050表3-2-8❖4.平面线形的组合与衔接反向曲线同向曲线复曲线❖Ⅰ.小圆半径大于表3-2-8所列不设缓和曲线的最小圆曲线半径时；❖Ⅱ.小圆半径小于表3-3-8所列不设缓和曲线的最小圆曲线半径时，但大圆与小圆的内移值之差小于或等于0.1m 时；❖Ⅲ.大圆半径（R 1）与小圆（R 2）之比：计算行车速度大于或等于80km/h ，且R1︰R2<1.5时；计算行车速度小于80km/h ，且且R1︰R2<2.0时。
