1、道路是一条三维空间的带状构造物，几何尺寸描述了道路的空间形态。 平面：道路中线在水平面上的投影； 纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的道路剖面； 横断面：与中线垂直的道路法向切面是道路。路线几何设计是指确定路线空间位置的工作，包括: 路线平面设计; 纵断面设计; 横断面设计。,道路是一条三维空间的带状构造物，几何尺寸描述了道路的空间形态。 平面：道路中线在水平面上的投影； 纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的道路剖面； 横断面：与中线垂直的道路法向切面是道路。路线几何设计是指确定路线空间位置的工作，包括: 路线平面设计; 纵断面设计; 横断面设计。,水平面,路线设计,路线,横断面线形,纵断面线形,平面
2、线形,直线,曲线,圆曲线,回旋线,直坡,竖曲线,地面线,设计折线,高速公路、一级公路、二级公路和三级公路平面线形要素有直线、圆曲线、缓和曲线三种。 四级公路平面线形要素有直线、圆曲线两种。 平面线形必须与地形、地物、环境、景观等相协调，同时应注意线形的连续与均衡性，并同纵面线形相互配合。,第一节 道路平面线形概述 路线-指道路中线的空间位置 线形-道路中线水平面投影的几何形状与尺寸,第二章 平面设计,道路平面线形的主要组成要素：直线、圆曲线和回旋线。,优点：1.短捷、直达、有美感；2.汽车行驶受力简单，方向明确，操作容易；3.易定线，方便测定方向和距离；4.提供较好的超车条件。 缺点：1.过长
3、直线不灵活，难与地形环境相协调；2.直线长度运用不当，易破坏线形的连续性；3.过长直线易使人感到单调疲劳，难以目测车间距离。,第二节 直线,一、直线路线的特点,不受地形、地物限制的平坦地区、沙漠地区、山间开阔谷地； 市镇及其近郊或方正的耕作区等规划以直线条为主体的地区； 高路堤、长大桥梁、隧道等路段； 路线交叉点及其前后、收费站前后； 双车道公路提供超车的路段。,二、直线路线的运用,在应用直线尤其是长直线时应注意以下几点： （1）纵坡不应过大，否则会造成上坡行车较难，下坡速度过快且极易失控而产生交通事故； （2）长直线最好与大半径的凹形竖曲线组合，可缓和生硬呆板的直线； （3）直线路段两侧过于
4、空旷、景观单调或变化较少时，宜种植不同的树种，或设置合理的建筑物、雕塑、广告牌等，以改善单调景观，保证行车安全、舒适； （4）长直线下坡尽头的平曲线，必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等措施； （5）直线长度既不宜过长，也不宜过短，尤其是同方向曲线之间不得设置短的直线。,美国俄勒冈州典型沙漠公路,香 榭 丽 舍 与 凯 旋 门,德 国 柏 林,最大直线长度： 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； 我国对于设计速度大于或等于60km/h的公路最大直线长度为以汽车按设计速度行驶70s 左右的距离控制，一般直线路段的最大长度(以m计)应控制
5、在设计速度(以km/h 计)的20倍为宜； 最大直线长度的量化是一个值得进一步研究的课题。,三、直线路线的指标,同向曲线间最小直线长度： 当车速V大于等于60km/h时，同向曲线间的最短直线长度不小于6V； 当车速V小于等于40km/h时，同向曲线间的最短直线长度限制可以放宽。,反向曲线间最小直线长度： 反向曲线间的最小直线长度以不小于计算行车速度V的2倍为宜，否则若两反向曲线已设缓和曲线，就将两缓和曲线的首尾相接。,一、圆曲线特征,第三节 圆曲线,曲线上任意一点的曲率半径R=常数，测设比回旋线简便； 汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力；在平曲线上行驶时要多占路面宽。 视距条件差，容易发生交通事
6、故。 较大半径的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等特点，使用十分普遍。,优点 符合地形、布线灵活 线形优美缺点 路线较直线长 行车受力复杂 视距受阻 驾驶劳动强度大 测设、施工等工作量大、计算复杂,二、圆曲线的几何元素,T切线长(m)；L曲线长(m)；E外距(m)； J超距(m)；R圆曲线半径(m)；转角()。,曲线要素计算及主点桩号计算：,【算例】 某四级公路在交点K10+264.55处右转64.78，试进行该交点的平曲线设计。根据地形、地物资料，拟选曲线半径R为250m。 计算：曲线要素；主点桩号。,算例： 某四级公路在交点K10+264.55处右转64.78，试进行该交点的平曲线设
7、计。根据地形、地物资料，拟选曲线半径R为250m。 计算：曲线要素；主点桩号。,计算曲线要素：,主点桩号计算：,三、圆曲线半径,横向力系数：是横向力与竖向力的比值，用以准确地衡量汽车在圆曲线上行驶时的稳定、安全和舒适程度，近似为单位车重上受到的横向力。横向力是不稳定因素，竖向力是稳定因素。,的舒适界限，由0.11-0.16随行车速度而变化。,超高指曲线段的外侧横坡是与与内侧横坡同方向的单向横坡。,计算最小半径,超高值变化范围在10%-6%之间，计算圆曲线最小半径时分别用6% 8%、和10%的超高值代入计算，横向力系数0.10-0.17。,2. 一般最小半径：按计算行车速度行驶的车辆能保证其安全
8、性和舒适性的半径。 通常按i=6%8%，=0.050.06计算。,圆曲线最大半径 最大半径不宜超过10000m。,圆曲线半径选择遵循原则： 尽量选用较大的曲线半径； 技术合理，经济适用，不违背标准 在地形条件允许可时，应力求使半径大于不设超高最小半径，一般情况下或地形有所限制时，应尽量大于一般最小半径，只有条件特殊困难，方可采用极限半径； 注意前后线形协调和均衡，在下坡和长直线尽头不宜采用小半径曲线； 满足视觉舒适的最小半径。,第四节 回旋线,它的主要特征是曲率K均匀变化，曲率半径R=变数。,一、回旋线的作用,曲率连续变化，便于车辆行驶； 离心加速度逐渐变化，乘客感觉舒适； 超高横坡度逐渐变化
9、，行车更加平稳； 与圆曲线配合得当，增加线形美观。,三、回旋线的几何要素,各要素计算公式：,极坐标方程,r回旋线上某点的曲率半径（m）； l回旋线上某点到原点的曲线长（m）； A回旋线参数，表征回旋线曲率变化的缓急程度。,回旋线的参数值A的确定,回旋线的起点，l=0，r=； 回旋线某一点，lLs，rR。则 RLs=A2，即回旋线的参数值为：,缓和曲线的曲率变化：,基本公式：rl=A2，,任意点P处的曲率半径：,P点的回旋线长度：,P点的半径方向与Y轴的夹角：,回旋线上任一点的半径方向与Y轴的夹角,p = y + rcos -rP点曲率圆圆心M点坐标： xm = x rsin ym = r +
10、pP点的弦长：,P点曲率圆的内移值：,P点弦偏角：,（弧度角）,有回旋线的道路平曲线几何元素：,直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线,回旋线终点处内移值：,回旋线终点处曲率圆圆心x坐标：,回旋线终点处半径方向与Y轴的夹角 ：,切线长：,曲线长：,外距：,校正值： J = 2T - L,直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线,以交点里程桩号为起算点： ZH = JD T HY = ZH + Ls QZ = ZH + L/2 YH = HZ Ls HZ = ZH + L,回旋线的相似性：,【例题】,已知平原区某二级公路有一弯道，偏角右=152830，半径R=600m，缓和曲线长度Ls=70m， JD=K
11、2+536.48。 要求：计算曲线主点里程桩号；解：（1）曲线要素计算：,J=2T-L=2116.565-232.054=1.077,（1）曲线要素计算：,（2）主点里程桩号计算：,以交点里程桩号为起算点：JD = K2+536.48 ZH = JD T =K2+536.48 - 116.565 = K2+419.915 HY = ZH + Ls = K2+419.915 +70 = K2+489.915 QZ = ZH + L/2= K2+419.915+232.054/2 =K2+535.942 HZ = ZH + L = K2+419.915 +232.054 =K2+651.969 Y
12、H = HZ Ls = K2+651.97 70=K2+581.969,四、回旋线的最小长度,旅客感觉舒适：离心加速度变化率限制在一定的范围内。,离心加速度的变化率:,在等速行驶的情况下：,超高渐变率：回旋线上设置有超高缓和段，如果缓和段太短则会因路面急剧地由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，对行车和路容均不利。,按行驶时间：应保证驾驶员在回旋线上操作有一定的行程时间，一般认为汽车在回旋线上的行驶时间不少于3s。,五、回旋线参数确定,按视觉要求,当回旋线切线角在30左右时，曲线在视觉上容易被忽略。但回旋线过长多大于290时，圆曲线与回旋线不能很好协调。因此，30-290这一区间可以推导出合适的A
13、值。,六、回旋线的省略,不设超高的最小半径作为设置回旋线的临界半径。 （1）直线和圆曲线间，圆曲线半径大于等于规范规定的“最小半径”； （2）小圆半径大于等于“不设超高的最小半径”； （3）小圆半径满足条件。,第五节 平面线形设计,一、一般规定,直捷、连续、均衡，与地形适应，与周围环境相协调。 转角敷设曲线，宜选用较大的圆曲线半径。 同向曲线间应设置足够长度的直线，一般不小于6V为宜, 否则应调整线形使之成为一个单曲线或复曲线，或运用回旋线组合成卵型、复合型及凸型等曲线，改善线形质量。,反向曲线间应设置足够长的直线，一般不小于2V为宜，否则应调整线形，或运用回旋线将其组合成S型曲线，改善线形质
14、量。 六车道及其以上的高速路，同向或反向圆曲线间插入的直线长度，应符合路基外侧边缘超高过渡渐变率的要求。 连续急弯的线形，可在曲线间插入足够长的直线或回旋线，以保证线形的光滑、连续、平顺。 组合复杂的线形，应特别注意整条路线技术指标的均衡性与连续性，以获得良好舒适的行车条件。,选用以下几种常用组合形式： 基本型 S型 卵型 凸型 复合型 C型,二、平面线形要素的组合类型,1. 基本型：直回圆回直,从线形协调性来看，回：圆：回=1：1：1,2. S型组合:圆曲回旋-回旋反向圆曲,3. 卵形组合:圆曲回旋同向圆曲,4. 凸形组合:回旋圆曲-回旋,凸形的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容
15、许最小回旋线参数和圆曲线最小半径的规定。连接点附近最小0.3V的长度范围内，应保持以连接点的曲率半径确定的横坡度。,5. 复合形组合:两个或以上的同向回旋,6. C形组合:圆曲回旋-回旋同向圆曲,两回旋线在曲率为零处衔接； 用于特殊困难地形条件下。两个回旋线参数可相等，也可不相等。,曲率为0处衔接,三 平面线形设计一般原则平面线形连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调； 满足行驶力学上的基本要求和视觉、心理上的要求； 保证平面线形的均衡和连贯； 避免连续急弯的线形； 平面线应有足够的长度。,第六节 行车视距,定义：为了行车安全，驾驶人员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现
16、前方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必要的最短安全距离称为行车视距。行车视距是否充分，直接关系到行车的安全与迅速，它是道路使用质量的重要指标之一。可能存在视距不足的路段： 在道路平面上的暗弯（处于挖方路段的弯道和内侧有障碍物的弯道）；纵断面上的凸形竖曲线；下穿式立体交叉的凹形竖曲线上。,一、停车视距,汽车行驶时，自驾驶人员看到前方障碍物时起，至到达障碍物前安全停止，所需的最短距离。,停车视距由反应距离，制动距离，安全距离构成。,S停停车视距（m）； v行驶速度（km/h）； t反应时间（s）； f1纵向摩阻系数。,二、会车视距,两辆对向行驶的汽车在同一车道上相遇，从相互
17、发现时起至同时制动并停车所需的最短安全视距。通常是停车视距的2倍。 由三部分组成：反应时间所行驶的距离；制动距离；安全距离。,三、超车视距,快车超越前面慢车后再回到原来车道所需要的最短距离称为超车视距。,由四部分组成：,加速行驶距离S1 超车汽车在对向车道上行驶的距离S2 超车完了时，超车汽车与对向汽车之间的安全距离S3 超车汽车从开始加速到超车完了时对向汽车的行驶距离S4,（1）加速行驶距离,（2）超车汽车在对向车道上行驶的距离,（3）超车完成时，超车汽车与对向汽车之间的安全距离取15100m； （4）超车汽车从开始加速到超车完了时对向汽车的行驶距离,理想超车视距：,实际计算S4只考虑超车汽
18、车从完全进入对向车道到超车完成所行使的时间，即对向汽车行驶时间约为2t2/3就足够了。,最小必要超车视距：,特别困难时：,四、各级公路对视距要求,1) 高、一级公路应满足S停。因有中间分隔带，无对向车，故不存在会车问题。且高速公路和一级公路的车道数均在4个车道以上，快慢车用划线分隔行驶，不存在超车问题。 2) 二、三、四级公路，一般应满足S会。在工程特别困难或受其它限制地段，可采用停车视距，但必须采取分道行驶的措施。 3) 具干线功能的二级公路宜在3min的行驶时间内，提供一次满足超车视距要求的超车路段。 4) 高速公路、一级路以及大型车比例高的二、三级路的下坡路段，应采用下坡货车停车视距对相关路段进行检验。 5) 平曲线内侧设置的人工构造物，应对视距检查与验算。,第七节 路线平面设计成果,（1）平、直曲线表,（2）逐桩坐标表,（3）路线平面图,（4）平面设计图,（5）线位图,
