1、第3章 城市道路平面线形 规划设计 道路综合交通规划道路综合交通规划 3.1 3.1 概 述 道路是一条三维空间的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。路线：是指道路中线的空间位置。路线平面图：路线在水平面上的投影。路线纵断面图：沿道路中线的竖向剖面图，再行展开即是路线的纵断面。路线横断面图：道路中线上任意一点的法向切面是道路在该点横断面。路线设计：路线设计：指确定路线空间位置和各部分几何尺寸指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。路线平面设计：在路线平面图上研究道路的基本走向及线形的过程。路线纵断面设计：在路线纵断面图上研究道路纵坡及坡长的过程。路线横断面设
2、计：在路线横断面图上研究路基断面形状的过程。3.2 平面线形规划设计 1.圆曲线 平面线形由直线和平曲线组成，平曲线又有圆曲线和缓和曲线组成。各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。圆曲线具有易与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。?圆曲线半径圆曲线半径 （一）计算公式与因素 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径：X Y GsinFcosX?)igRvG(GigRGvGiFXh2h2h?h2iR127V?（一）计算公式与因素 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径：当设超高时：)(1272hiVR?式中:V计算行车速度
3、，（km/h）；横向力系数；ih超高横坡度；i1路面横坡度。)(12712iVR?不设超高时：横向力系数 对行车的影响及其值的确定：（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低于轮胎与路面之间所能提供的横向摩阻系数横:横 横与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关，一般在干燥路面上约为 0.40.8，在潮湿的黑色路面上汽车高速行驶时，降低到 0.250.40。路面结冰和积雪时，降到0.2以下，在光滑的冰面上可降到 0.06（不加防滑链）。（2）增加驾驶操纵的困难 弯道上行驶的汽车，在横向力作用下，弹性的轮胎会产生横向变形，使轮胎的中间平面与轮迹前进方
4、向形成一个横向偏移角。（3）增加燃料消耗和轮胎磨损 横向力系数 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 值的增大，乘车舒适感恶化。?当 0.10时，不感到有曲线存在，很平稳；?当=0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳；?当=0.20时，己感到有曲线存在，稍感不稳定；?当=O.35时，感到有曲线存在，不稳定；?当=0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感。?的舒适界限，由 0.11到0.16随行车速度而变化，设计中对高、低速路可取不同的数值。（二）最小半径的计算 标准中规
5、定的最小平曲线半径是汽车在曲线部分能安全而又顺适的行驶 的条件而确定的。最小平曲线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，并使乘车人感觉良好的曲线半径值。最小半径取值?是各级公路按设计速度行驶的车辆能保证安全行车的最小允许半径。)i127(VRh2?（三）圆曲线最大半径?选用圆曲线半径时，在与地形等条件相适应的前提下应尽量采用大半径。?但半径大到一定程度时，其几何性质和行车条件与直线无太大区别，容易给驾驶人员造成判断上的错误反而带来不良后果，同时也无谓增加计算和测量上的麻烦。?规范规定圆曲线的最大半在 不宜超过10000m。（一）超高
6、2.弯道超高与加宽弯道超高与加宽?定义：为了减小横向力，把弯道外侧横坡作成与内侧同向的单一横坡，即超高横坡 ih。?城市道路超高横坡 ih 的值见表3-2-4。但是考虑到城市道路和两侧用地标高协调性，尽量在城市道路上不设置超高。?道路由正常路段的双向横坡到弯道上的单向横坡，中间需要过渡段，称为 超高缓和段（过渡段）。超高过渡方式：1.无中间带道路的超高过渡?绕路面内边缘旋转：一般用于新建工程。?绕路中线旋转：一般用于改建工程?绕路面外边缘旋转：可在特殊设计时采用。2.2.有中间带公路的超高过渡有中间带公路的超高过渡?绕中间带的中心线旋转：中间带宽度较窄（4.5m）的公路可采用；?绕中央分隔带边
7、缘旋转：各种宽度中间带的均可采用?绕各自行车道中线旋转：车道数大于4条的公路可采用（二）加宽（二）加宽 平曲线加宽原因：（1）汽车在曲线上行驶时，前后轮轨迹不重合，占路面宽度大。（2）由于横向力影响，汽车出现横向摆动。平曲线加宽标准：标准规定，平曲线半径等于或小于 250m时，应在平曲线内侧加宽。加宽值见表 3-2-6.3.3.缓和曲线缓和曲线 （一）缓和曲线的作用 1曲率连续变化，便于车辆行驶 2离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适 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 回旋线是公路路线设计中最常用的一种缓和曲线。我国标准规定缓和曲线采用回旋线。（二）回旋线的最小
8、长度 1旅客感觉舒适:?汽车行驶在缓和曲线上，其离心加速度将随着缓和曲线曲率的变化而变化，若变化过快，将会使旅客有不舒适的感觉。RaVLss3m in0214.0?满足乘车舒适感的缓和曲线最小长度：3行驶时间不过短 2视觉条件连续视觉条件连续 RRLs9/?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 2.1VLsmin?城规制定了城市道路的最小缓和曲线长度，如表3-2-7。在直线和圆曲线间，当圆曲线半径大于或等于标准规定的“不设超高的最小半径”时；规范规定可不设缓和曲线的情况：（三）有缓和曲线的道路平
9、曲线几何元素（三）有缓和曲线的道路平曲线几何元素?道路平面线形三要素 的基本组成是：直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线。(1)(1)几何元素的计算公式：几何元素的计算公式：回旋线终点处内移值：)(238424342mRLsRLsR?232402RLsLsq?圆曲线起点B和新曲线起点A间距：回旋线终点处半径方向与 X轴的夹角：RLsRLs6479.282?(1)几何元素的计算公式：切线长：)(2)(mqtgRRTh?曲线总长：)(2180)2(mLsRLh?)(2sec)(mRRREh?外距：校正值：J=2Th-Lh(2)主点里程桩号计算方法：以交点里程桩号为起算点：ZH=JD Th HY=ZH
10、+Ls QZ=ZH+Lh/2 HZ=ZH+Lh YH=HZ Ls 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=K2+536.48，计算曲线要素和主点里程桩号。已知平原区某一级公路有一弯道，偏角右=1636，半 径 R=1000m，Ls=120m，JD=K7+153.63，计算曲线要素及主点里程桩号。作业：（四）平面线形要素的组合类型（四）平面线形要素的组合类型 （1）基本型 按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合的线形。适用场合适用场合：交点间距不受限。从线形的协调性出发，宜将回旋线、圆曲线、回旋线之长度比设计成1：1：
11、1。（2）S型型 两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。?S型两圆曲线半径之比不宜过大，宜为：型两圆曲线半径之比不宜过大，宜为：311RR12?（3）卵型 用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。（4）凸型）凸型 在两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合在两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合。凸型的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容许最小回旋线参数和圆曲线一般最小半径的规定。（5）复合型）复合型 两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的线形。?两个回旋线参数之比宜为：A2：A1=1：1.5
12、?复合型回旋线除了受地形和其它特殊限制的地方外一般很少使用，多出现在互通式立体交叉的匝道线形设计中。（6）C型 同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的线形。其连接处的曲率为 0，也就是 R=?，相当于两基本型的同向曲线中间直线长度为 0。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用。同卵形曲线。3.3 3.3 略略 3.4 行车视距行车视距 1.定义：汽车在行驶中，当发现障碍物后，能及时采取措施，防止发生交通事故所需要的必须的最小距离。2.存在视距问题的情况：夜间行车:设计不考虑 平面上：平曲线（暗弯）,平面交叉处 纵断面：凸竖曲线 凹竖曲线：(下穿式立体交叉
13、)3.行车视距分类：?(1)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。?(2)会车视距：在同一车道上两对向汽车相遇，从相互发现时起，至同时采取制动措施使两车安全停止，所需的最短距离。?(3)超车视距：在双车道公路上，后车超越前车时，从开始驶离原车道之处起，至可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离。城市道路上视距考虑:分道行驶城市道路用停车视距；未有明确划线、分隔带的城市道路用会车视距。见表 3-4-1.?停车视距停车视距?1.定义：停车视距是指驾驶人员发现前方有障碍物后，采取制动措施使汽车在障碍物前停下来所需要的最短距离。?2.停车视
14、距构成：（1）反应距离：t6.3VS1?（2）制动距离：是指汽车从制动生效到汽车完全停住，这段时间内所走的距离。)(254VS22?3.停车视距ST：（考虑一定的安全距离）（105)(254V6.3tVSSSS2021T?会车视距构成：（1）反应距离：双向驾驶员及车辆 （2）制动距离：双向车辆 （3）安全距离：双向车辆保持间距?因此，会车视距SH约等于2倍停车视距。?会车视距会车视距 一、平面线形设计一般原则 （一）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调 （二）行驶力学上的要求是基本的，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。设计速度40kmh的公
15、路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值。3.53.5城市道路平面线形设计城市道路平面线形设计 （三）保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）?长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意。若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。?高、低标准之间要有过渡。（四）应避免连续急弯的线形 这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。（五）平曲线应有足够的长度 汽车在公路的任何线形上行驶的时间均不宜短于 3s，以使驾驶操作不显得过分紧张。?(1)平曲线一般最小长
16、度为 9s行程；?(2)平曲线极限最小长度为 6s行程。二、平面线形设计步骤?平面线形走向拟定 初步设计；?详细设计（施工图设计）；?编制里程桩；?道路红线确定；?绘制平面图。三、平面设计成果三、平面设计成果 1.设计图：路线平面设计图 道路平面布置图 2.设计表：直线、曲线及转角表 逐桩坐标表等 一、直线、曲线及转角表 直线、曲线及转角表全面地反映了路线的平面位置和路线平面线形的各项指标，它是道路设计的主要成果之一。平面线形设计成果：路线各交点桩号JD 半径R 缓和曲线长度Ls 公路偏角 交点坐标（X，Y）等。交 点 号 交 点 坐 标 交点桩号 转 角 值 曲 线 要 素 值 (m)曲 线
17、 主 点 桩 号 N(X)E(Y)半 径 缓和曲 缓和曲 切 线 曲 线 外 距 校正值 第一缓和曲线 第一缓和曲线终 曲线中点 第二缓和曲线起 第二缓和曲线 线长度 线参数 长 度 长 度 起 点 点或圆曲线起点 点或圆曲线终点 终 点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 BP 365 0 K0+000 JD1 220.10739 536.99588 K0+556.200 585000(Z)380 150 238.747 290.557 540.1974 59.073 40.916 K0+265.644 K0+415.644 K0+535.74
18、2 K0+655.841 K0+805.841 JD2 578.12322 911.20194 K1+033.170 623000(Y)270 120 180 225.088 414.5243 48.417 35.651 K0+808.083 K0+928.083 K1+015.345 K1+102.607 K1+222.607 JD3 450.68851 1286.25402 K1+393.630 362000(Z)350 110 196.214 170.276 331.9477 19.876 8.603 K1+223.354 K1+333.354 K1+389.328 K1+445.302
19、 K1+555.302 JD4 579.25381 1692.36279 K1+811 481000(Y)400 150 244.949 254.748 486.2668 40.703 23.228 K1+556.253 K1+706.253 K1+799.386 K1+892.519 K2+042.519 JD5 217.61642 2303.85823 K2+498.200 485000(Z)750 226 411.704 454.68 865.2268 76.78 44.133 K2+043.520 K2+269.520 K2+476.134 K2+682.747 K2+908.747
20、JD6 405.90365 2875.41619 K3+055.840 141000(Z)800 94 274.226 146.461 291.804 6.6164 1.117 K2+909.379 K3+003.379 K3+055.281 K3+107.183 K3+201.183 二、逐桩坐标表 桩 号 坐 标 桩 号 坐 标 N(X)E(Y)N(X)E(Y)K0+000 365 0 K0+460 266.0298238 447.6228945 K0+020 359.7899099 19.30945264 K0+480 267.5654769 467.5615364 K0+040 354
21、.5798198 38.61890528 K0+500 270.1479215 487.3917823 K0+060 349.3697297 57.92835791 K0+520 273.7700054 507.0587135 K0+080 344.1596396 77.23781055 K0+535.742 277.345733 522.3882741 K0+100 338.9495495 96.54726319 K0+540 278.4216975 526.5078634 K0+120 333.7394594 115.8567158 K0+560 284.0901153 545.6853688 K0+140 328.5293693 135.1661685 K0+580 290.7595604 564.5381186 K0+160 323.3192792 154.4756211 K0+600 298.4115621 583.0139012 三、平面设计图 P69、70
