第四章城市道路平面线形规划设计2讲解.ppt

第二节 平曲线规划设计 在城市道路上，尤其是城市快速路上，经常存在不同等在城市道路上，尤其是城市快速路上，经常存在不同等级道路的衔接，这些衔接往往对道路平面线形设计有较级道路的衔接，这些衔接往往对道路平面线形设计有较大的影响，这就需要设置缓和曲线其目的是通过曲率大的影响，这就需要设置缓和曲线其目的是通过曲率的逐渐变化，适应车辆转向操作的行驶轨迹和路线的顺的逐渐变化，适应车辆转向操作的行驶轨迹和路线的顺畅，缓和行车方向的突变和离心力的骤增；使离心加速畅，缓和行车方向的突变和离心力的骤增；使离心加速度逐渐变化；并可作为缓和超高变化的过渡段，从而使度逐渐变化；并可作为缓和超高变化的过渡段，从而使汽车从直线段安全、迅速地驶入小半径弯道较理想的汽车从直线段安全、迅速地驶入小半径弯道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要求, ,可以使汽车在从直线段驶入半径为可以使汽车在从直线段驶入半径为R R的平曲线时，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既不降低车速又能徐缓均衡转向，使汽车回转的曲率半第二节 平曲线规划设计w径能从直线段的ρ=∞有规律地逐渐减小到ρ=R，这一变化路段即为缓和曲线段 。

w缓和曲线多采用回旋线 (或称辐射螺旋线)，也可采用三次抛物线、双纽线等形式 汽车在缓和曲线上的行驶情况第二节 平曲线规划设计w2.3.1缓和曲线的作用w一、曲率连续变化，便于车辆遵循车辆行驶汽车在转弯行驶的过程中，存在一条曲率连续变化的轨迹线无论车速高低，这条轨迹线都是客观存在的，它的形式和长度则随行驶速度、曲率半径和司机转动方向盘的快慢而有所不同在低速行驶时，司机可以利用路面的富余宽度使汽车保持在车道范围之内，因此没有必要设置缓和曲线但在高速行驶或曲率急变时，汽车则有可能超出自己的车道，驶出一条很长的过渡轨迹线从安全的角度出发，有必要设置一条驾驶者易于遵循的路线，使车辆不致侵入相邻车道第二节 平曲线规划设计w二、离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适w汽车由直线驶入圆曲线或由圆曲线驶入直线，在两段直线与曲线之间各设置一条过渡曲线，可以缓和离心加速度的变化，使乘客感觉比较舒适w三、超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳w当行车道从直线上的双坡断面过渡到圆曲线上的单坡断面，或由直线上的正常宽度过渡到圆曲线上的加宽宽度时，如果速度较高，车辆会发生左右摇晃设置一定长度的缓和曲线，可以使行车更加平稳。

第二节 平曲线规划设计w四、与圆曲线配合得当，增加线形美观w圆曲线与直线直接相连时，如果连接处曲率突变，视觉上会有不平顺的感觉设置缓和曲线，可以保证线形连续、圆滑，增加线形的美观另外，其外观感觉也比较安全，可以收到显著效果w2.3.2 2.3.2 缓和曲线长度缓和曲线长度w缓和曲线要有足够的长度，使司机能够从容地打方向盘，使乘客感觉舒适、线形美观流畅，同时保证圆曲线上的超高、加宽过渡也能在这一长度内完成通常可从以下几方面考虑其长度：第二节 平曲线规划设计w一、旅客感觉舒适w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离心加速度的变化率： 缓和曲线最小长度公式： 第二节 平曲线规划设计w式中wV——汽车行驶速度(km/h)；wR——圆曲线半径(m)；w ——离心加速度的变化率(m/s3)w在设置缓和曲线时, 通常采用0.6 m/s3，并以V(km/h)代替v（m/s），则： 设计中可根据实际情况选取不同的 ，高速路要小些，低速路要大些；平原城市要小些，山地城市大些；直通路要小些，交叉口大些第二节 平曲线规划设计w二、按视觉条件计算w从回旋线的特性得知R·L=C′，经验认为，当C′=R2/9～R2，即可使线形顺畅协调。

所以缓和曲线的长度：w L=R/9～R w缓和曲线长度应取较大值，一般取5的整倍数w三、行驶时间不过短w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：第二节 平曲线规划设计w 考虑了上述影响缓和曲线长度的各项因素，《城市道路设计规范》制定了城市道路的最小缓和曲线长度，见下表 ：第二节 平曲线规划设计w2.3.3 2.3.3 缓和曲线的省略缓和曲线的省略w《城市道路设计规范》规定，在下列情况下可不设缓和曲线：w1. 计算行车速度小于40km/h时，缓和曲线可用直线代替w2. 圆曲线半径大于下表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第二节 平曲线规划设计w2.3.42.3.4缓和曲线的设置和缓和曲线的设置和要素要素w一、缓和曲线的设置w缓和曲线设置在直线与圆曲线间，在起点处与直线段相切，而在终点处与圆曲线相切，所以圆曲线的位置必须向内移动一距离ΔR通常采用圆曲线的圆心不动，使半径略为减小而向内移动的方法在右图中，JD是道路中线的交点，B点是原来圆曲线 缓和曲线与圆曲线的衔接第二节 平曲线规划设计w的起点，F点是原来圆曲线的终点，插入缓和曲线AE后，缓和曲线与圆曲线相接于E点，缓和曲线起点则为A点，而原来的圆曲线向内移动一距离ΔR。

在测设时，已知圆曲线半径R、偏角α、圆曲线起点B及终点F的位置，所以，必须算出缓和曲线起点A的位置(q值)，缓和曲线与圆曲线衔接点E的位置(xh，yh值)，以及原来的圆曲线向内移动的距离ΔR这三个数值确定后，即可设置缓和曲线 缓和曲线与圆曲线的衔接第二节 平曲线规划设计w设置缓和曲线后，将减小圆曲线的中心角α，减小后的中心角等于α–2β，因而设置缓和曲线的可能条件即为α>2βw当α=2β，两条缓和曲线将在弯道中央连接，形成一条连续的缓和曲线当α<2β时，则不能设置所规定的缓和曲线，这时必须缩短缓和曲线的长度或增大圆曲线半径(直至不设缓和曲线的圆曲线半径)w二、缓和曲线的要素 第二节 平曲线规划设计w 通过计算可以得出缓和曲线的要素如下：w切线总长： 外矢距： 曲线总长： 缓和曲线要素计算第二节 平曲线规划设计w超距： 2.4 2.4 平面线形的组合与衔接平面线形的组合与衔接在城市道路上，道路平面线形可能会出现连续转折，产生道路平曲线相连的现象为了车辆行驶安全与平稳，需要妥善解决曲线间的衔接，曲线与曲线、直线与曲线应当在切点部位衔接在道路定线时，衔接点必须给出坐标。

转向相同的曲线称为同向曲线 ；转向相反的曲线称为反向曲线 ；不同半径的两同向曲线直接相连、组合而成的曲线则称为复曲线 第二节 平曲线规划设计w城市道路半径不同的同向圆曲线符合下列条件之一时，可构成复曲线： w（1）小圆半径大于右表 所列不设缓和曲线的最小圆曲线半径时； 同向曲线第二节 平曲线规划设计w（2）小圆半径大于右表 所列半径时；w（3）小圆曲线按规定设置最小缓和曲线长度，且大圆与小圆内移值之差不超过0.1m时；w（4）大圆半径与小圆半径之比：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R1：R2<2.0时 反向曲线第二节 平曲线规划设计w当复曲线的两圆曲线超高不同时，应按超高横坡差从公切点向较大半径曲线内插入超高加宽过渡段，其长度为两超高缓和长度之差或与超高坡差相应的超高缓和长度 复曲线第二节 平曲线规划设计w曲线的衔接应注意以下问题：w一、相邻曲线半径悬殊不宜过大如果相差过大，司机反应不过来，可能会发生车辆冲出道路的交通事故一般认为相邻曲线半径的差距不宜超过一倍，并注意加设交通标志w二、同向曲线间的直线最小长度宜大于或等于6倍的计算行车速度值；两反向曲线间最小直线长度宜大于或等于2倍的计算行车速度值，见表3-2-10的规定。

同向曲线间以短直线相连而成的曲线称断背曲线，它破坏了平面线形的连续性，应当避免如若不可避免，这段短直线可用大半径的曲线来代替 第二节 平曲线规划设计w三、注意超高的衔接对于不设超高的同向曲线一般可用直接衔接若同向曲线的超高不同，仍可将两曲线连成复曲线，不过需要在半径较大的曲线段内侧设置从一个超高横坡度过渡到另一个超高横坡度的缓和段如果两曲线在设置超高缓和段之外还有较短直线距离，应当通过改变直径的方法使两曲线直接连通；或将剩余直线做成单坡断面对于不设超高的反向曲线，一般可以直接衔接；若有超高，应当至少留出不小于两个曲线超高缓和段长度之和的直线段，其长度不得小于20mw四、长直线尽端，转弯半径不宜过小长直线往往使司机对前方道路的估计较为乐观，而车速增加当突然转入小半径曲线，容易发生危险事故第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w城市道路的设计与施工放样，需用坐标系统，在地形图上，城市三角网导线点，图根导线点均测有坐标，路网规划阶段即定出控制点的坐标及路线走向方位角沿线建筑物据此也测有坐标，以保证路线与沿线建筑物的相对关系在设计和测设中常用解析法（即坐标法）定线：通常先在地形图上定线，计算直线段和曲线段的起讫点、转折点和某些特征点的坐标值，然后按坐标进行实地放样。

以使点线关系建立在可靠的数据基础上，获得较高的精确度第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w3.1 3.1 用控制点坐标和直线段斜率确定直线段用控制点坐标和直线段斜率确定直线段w一条路线是由若干相交的直线段组成的地形图上定线后，可对每段直线选定两个控制点或一个控制点和该线段的方位角（即从正北X轴方向顺时针量到测线上的夹角，）w道路直线方程式为： 式中，为斜率如已知直线上两控制点（x1，y1）、（x2，y2），则斜率：第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w b为直线与Y轴的截距：则直线方程为： 道路直线方程式第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w3.2 3.2 道路曲线段的方程和坐标计算道路曲线段的方程和坐标计算w3.2.1 3.2.1 确定偏角确定偏角w如已知两直线的方程为 和 ，按联立方程，可求得两线交点JD的坐标为（x1，y1）w由于 ， ，可按公式 算出两直线的方位角，两线的交角即路线的偏角公式如下：w 为正值时，路线向左偏； 为负值时，路线向右偏。

第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w3.2.2 3.2.2 圆曲线要素计算圆曲线要素计算w道路圆曲线一般通过曲线要素来描述，如右图圆弧线连接的两个直线段的交点用JD表示，转折角用表示，曲线半径用R表示，起点一般用ZY表示，终点用YZ表示，中点用QZ表示，切线长用T表示，弧长用L表示，外距用E表示 道路圆曲线要素 第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w圆曲线要素包括道路转折角、圆曲线半径、切线长、曲线长、外距五个要素，根据几何学原理，可得以下关系式： 这些公式一般用于道路平面线形规划通常道路转折角是由道路的走向决定的（为已知要素），可先选用R值根据几何关系求得，也可先按理想线位需要的外距 或切线长 为控制，反算 值第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w3.2.3 3.2.3 圆曲线各特征点坐标圆曲线各特征点坐标计算计算 w如右图所示，用JD坐标及曲线要素即可算得下列特征点坐标：w曲线起点ZY坐标： 用解析法标定圆曲线第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w曲线终点YZ坐标： 曲线中，点QZ坐标： 曲线上任意点P坐标: 第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w式中 ——ZY至P边之方位角：——P点ZY距的直线距离： 式中: ——P点距直圆点（ZY）之圆弧长。

第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w3.3.4 3.3.4 里程桩的编制里程桩的编制w直线段上里程桩的编制在于求算两点间的间距直线段上里程桩的编制在于求算两点间的间距 已知两点坐标，可算出坐标增量知两点坐标，可算出坐标增量 , ,再由再由 查得查得 和和 ，即可求出：，即可求出：也可求出 还可求出 第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w求得间距后，即可依次编里程桩w曲线上里程桩的编制：w直线上里程桩编制得JD（转点）桩号后，则w圆曲线起点桩号 ZY桩号＝JD桩-Tw圆曲线终点桩号 YZ桩号＝ZY桩号+Lw圆曲线中点桩号 QZ桩号＝ZY桩号-L/2w验算 JD桩号＝QZ桩号+0.5（2T-L）第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w3.3.5 3.3.5 应用举例应用举例w【例一】有一道路计算行车速度为30公里/小时，在某点由于地形阻隔，需要产生转折，转折角为30度，已知弯道曲线中点QZ的里程桩号为1+060.86，圆曲线半径为2000米。

试求： (1) 曲线起点、终点的里程桩号 (2)弯道转折点的里程桩号横向力系数取0.067，道路横坡为1.5%，道路纵坡为2%）第三节 路线坐标与方位角计算路线坐标与方位角计算w【解】w圆曲线半径：R=2000米w曲线长度为： =1047.20米w曲线起点坐标为：1+060.86-L/2=1+060.86-523.60=0+537.26w曲线起点坐标为：1+060.86+L/2=1+060.86+523.60=1+584.46w曲线切线的长度为： 535.90米w弯道转折点的里程桩号为：0+537.26+T=0+537.26+535.90=1+073.16 第四节 行车视距行车视距w行车视距是指为了行车安全，在道路设计中应当保证驾驶人员在一定距离范围内能随时看到前方道路上出现的障碍物，或迎面驶来的车辆，以便及时采取刹车制动措施，或绕过障碍物 必不可少的距离行车视距包括：停车视距、会车视距、超车视距、错车视距 第四节 行车视距行车视距w4.1 4.1 停车视距停车视距w指在同一车道上，车辆突指在同一车道上，车辆突然遇到前方障碍物，如行然遇到前方障碍物，如行人过街、违章行驶交通事人过街、违章行驶交通事故以及其他不合理的临时故以及其他不合理的临时占道等，而必须及时采取占道等，而必须及时采取制动停车所需要的安全距制动停车所需要的安全距离。

这一过程主要包括反离这一过程主要包括反应距离、制动距离和安全应距离、制动距离和安全距离三者之和即为停车距离三者之和即为停车视距 停车视距计算示意 第四节 行车视距行车视距w停车视距可用下式表示：w式中w ——反应距离（m），驾驶人员发现前方问题后到采取措施的反应时间内行驶的距离；w ——制动距离（m），是指后车正常制动刹车与前车紧急刹车的制动距离之差值，当障碍物为静物时为零，制动距离即指司机开始制动到安全停止时所行驶的距离，计算方法详见第二章；w ——安全距离（m），车辆距障碍物的最小距离第四节 行车视距行车视距w反应距离为： (m) （m） 第四节 行车视距行车视距w式中:w ——行车速度（km/h）；w ——反应时间(s)；w ——前车刹车安全系数，当障碍物为静物时 为零；w ——后车刹车安全系数；w ——附着系数，一般取0.3；w ——滚动阻力系数；w ——道路坡度，上坡取正号，下坡取负号；w ——安全距离（m），车辆距障碍物的最小距离；w道路的行车安全距离一般按５m考虑第四节 行车视距行车视距w4.2 4.2 会车视距会车视距w会车视距系指对向行驶的会车视距系指对向行驶的车辆在同一道路上相遇，车辆在同一道路上相遇，又来不及错让时又来不及错让时, ,必须采必须采取制动刹车所需要的最短取制动刹车所需要的最短安全距离安全距离.w包括反应时间的行驶距离、制动刹车后的行驶距离、完全停止后的最小安全距离。

会车视距计算示意第四节 行车视距行车视距w4.3 行车视距选用行车视距选用第四节 行车视距行车视距w4.4 4.4 平面线形视距的保证平面线形视距的保证（a）横净距立面图（b）横净距平面图第四节 行车视距行车视距w不设缓和曲线时的平曲线内横净距的计算：w一、曲线长度（L）大于视距（S）w根据几何学原理可得出以下关系式： 不设缓和曲线时最大横净距计算图（a）L>S（b）L

第五节 城市道路平面线形设计城市道路平面线形设计w5.2 平面线形设计步骤平面线形设计步骤w1 .初步拟定平面线形初步拟定平面线形w2 .选用弯道平曲线半径选用弯道平曲线半径w3 .编制里程桩编制里程桩w4 .确定道路红线确定道路红线w5 .绘制平面图绘制平面图。