《道路平面设计》PPT课件.ppt

第三章 城市道路平面线形设计,第一节 概述,第三节 城市道路平面定线,第二节 道路平曲线设计,第一节 概述,路线在水平面上的投影 平面其中间位置的一条线 道路的中线沿中线竖直剖切再行展开 纵断面中线上任意一点的法向切面 横断面。协调设计。,不打方向盘a=0、等角速度W打方向盘a=常数、打方向盘的角速度均匀变化a=变数。,导向轮旋转面与纵轴之间夹角a,一、平曲线线形要素1、汽车的行驶轨迹,2、与上述三种关系对应的行驶轨迹线（1）曲率为零（曲率半径为无穷大）的线形，即直线（2）曲率为常数（曲率半径为常数）的线形，即圆曲线（3）曲率为变数（曲率半径为变数）的线形，即缓和曲线,二、直线：1、优点（1）、布设简单（2）、视距良好（3）、方向明确（4）、距离短捷（5）、行车安全2、缺点（1）、视力疲劳（2）、注意力不集中（3）、易发事故（4）、街景单调,3、最大直线长度：目前最大直线长度的量化还是一个需要研究的课题，目前各国有不同的处理方法，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)应控制在设计速度(以km/h 计)的20 倍为宜。,4、直线最小长度（1）、同向曲线间最小长度：若在同向曲线间插入短直线容易产生把直线和两端的曲线看成为反向曲线的错觉,当直线过短时甚至可能把两个曲线看成一个曲线，容易造成司机的判断错误。对于设计速度大于或等于60km/h的公路，同向曲线之间直线的最小长度(以m计)以不小于设计速度(以km/h 计)的6倍为宜。,（2）、反向曲线间最小长度：在转向相反的两个圆曲线之间，如果没有设置缓和曲线，考虑到设置超高、加宽缓和段以及驾驶人员转向操作的需要，宜设置一定长度的直线。对于设计速度大于或等于60km/h的公路，反向曲线之间的最小直线长度(以m 计)以不小于设计速度(以km/h 计)的2倍为宜。,4、关于直线的运用,直线的最大与最小长度应有所限制，一条公路的直线与曲线的长度设计应合理。最大直线长度不必太拘泥，最小长度应该保证。,四、圆曲线,1、概述,圆曲线是路线平面设计中的主要组成部分，常用的单曲线、复曲线、双（多）交点曲线、虚交点曲线、回头曲线等均包含了圆曲线，圆曲线具有易与地形相协调、可循性好、线形美观、容易测设等优点，使用十分普遍。,2、圆曲线的优点.符合地形、布线灵活.线形优美3、圆曲线的缺点.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,3、描述圆曲线的指标,最小圆曲线半径：不设超高最小半径车辆在设置超高的曲线上安全行驶，满足最低舒适性要求的半径规定值。尽量避免使用，只有当路线受地形或其它条件限制时方可使用。设置超高推荐半径通常情况下采用的最小半径，兼顾汽车行驶的要求与使用上的可能，设计时建议的最小值，设超高。设置超高最小半径，道路曲线半径较大、离心较小时，汽车沿双向路拱（不设超高）外侧行驶的路面摩擦力，足以保证汽车行驶安全稳定采用的最小半径。公路：不设缓和曲线半径=不设超高半径，城市道路：不设缓和曲线半径不设超高半径。,确定最小半径的原则,圆曲线最小半径是以汽车在曲线部分能安全而又顺适地行驶所需要的条件，而确定的圆曲线最小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。不产生横向滑移。,横向力系数，极限值为路面与轮胎之间的横向摩阻系数,超高横坡度,最大圆曲线半径：半径大到一定程度时，其几何性质与行车条件与直线无太大区别，容易给驾驶人员造成错误判断反而带来不良后果，最大半径不宜超过10000m。最小圆曲线长度：汽车在道路曲线段行驶时，如果曲线很短，司机操作方向盘频繁，在高速驾驶的情况下是危险的，圆曲线宜有大于3s的行程。,4、关于城市道路,与公路不同，城市道路设计规范提供了设超高最小半径，设超高推荐半径，不设超高最小半径以及不设缓和曲线最小半径。当受地形条件限制时，可采用设超高推荐半径值；当地形条件特别困难时，可采用设超高最小半径值。,五、缓和曲线,缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。除四级路可不设缓和曲线外，其余各级公路都应设置缓和曲线。在现代高速公路上，有时缓和曲线所占的比例超过了直线和圆曲线，成为平面线形的主要组成部分。在城市道路上，缓和曲线也被广泛地使用。,1、概述,2、缓和曲线的作用,通过曲率的变化，适应汽车转向操作的行驶轨迹及路线的顺畅，便于车辆遵循；离心加速度逐渐变化，不致产生侧向冲击力，乘客感觉舒适；超高横坡度逐渐变化，减少行车振荡，使行车更加平稳；与圆曲线配合得当，线形连续光滑，构成美观与视觉协调的最佳线形。(1)符合汽车转向时的行驶轨迹(2)使离心力加速度逐渐变化(3)作为超高、加宽的缓和带(4)与圆曲线配合，增加线形美观,3、缓和曲线的形式,（1）、回旋线（2）、双纽线（3）、三次抛物线,四、平面线形组合的形式1、简单型,2、基本型,3、S型曲线,4、凸型曲线,5、复曲线,卵型曲线,6、复合型,7、C型曲线,8、回头曲线,圆曲线几何元素为：,计算基点为交点里程桩号，记为JD，ZY=JD-T YZ=ZY+L QZ=ZY-L/2 JD=QZ+J/2,曲线主点里程桩号计算：,带缓和曲线的平曲线几何要素,（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：,二、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：,式中：V计算行车速度，（km/h）；横向力系数；ih超高横坡度；i1路面横坡度。,当设超高时：,不设超高时：,六、行车视距及其保证,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，这一必须的最短距离称为行车视距。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。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以及下穿式立体交叉的凹形竖曲线上都有可能存在视距不足的问题。,视距及其作用,为了保证行车安全，驾驶员应能看到前方一定距离内的公路路面，以便及时发现障碍物或对向来车，使汽车在一定的车速下及时制动或绕过。汽车在这段时间内沿路面所行驶的最短距离称为行车视距。,停车视距,会车视距,超车视距,车,障碍,车,车,车,车,视距包络线图,（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）错车视距在没有明确划分车道线的双车道道路上，两对向行驶之汽车相遇，发现后即采取减速避让措施安全错车所需的最短距离。（4）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。,（一）停车视距,停车视距是指驾驶人员发现前方有障碍物到汽车在障碍物前停住所需要的最短距离。停车视距可分解为反应距离和制动距离两部分来研究。,路面与轮胎之间的附着系数道路阻力系数,采用感觉时间为1.5s，制动反应时间取1.0s是较适当的。感觉和制动反应的总时间t2.5s,（二）超车视距,在一般双车道公路上行驶着各种不同速度的车辆，当快速车追上慢速车以后，需要占用供对向汽车行驶的车道进行超车。为了超车时的安全，司机必须能看到前面足够长度的车流空隙，以便在相邻车道上没有出现对向驶来的汽车之前完成超车而不阻碍被超汽车的行驶。这种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，,（1）加速行驶距离,（2）超车汽车在对向车道上行驶的距离,（3）超车完了时，超车汽车与对向汽车之间的安全距离S3=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,尾随在慢车后面的快车司机往往在未看到前面的安全区段就开始了超车作业，如果进入对向车道之后发现迎面有汽车开来而超车距离不足时还来得及返回自己的车道。因此，对向汽车行驶时间大致为t2的23就足够了。,最小必要超车视距：,特别困难时：,（三）视距的保证,曲线路段由于曲线半径、超高、加宽会引起曲线内侧暗弯，要进行视距检查，清除障碍物，方法是计算横净距Z，绘制包络线（视距曲线）,