道路路线平面设计.ppt
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1、道路路线设计,道路路线平面设计,学习要点路线平面线形的基本要素 平曲线设计 弯道超高,4.1 平面设计,公路平面设计应解决的问题:,正确选择平曲线半径 合理解决直线与曲线的衔接 适当设置超高和加宽 保证行车视距 公路路线平面图的绘制,道路是由路线的平面、纵断面、横断面所组成的三维空间带状几何体。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:公路的路线在水平面上的投影。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。,4.1.1 路线平面线形的基本要素,公路平面线形的要素由直线、圆曲线(又称平面曲线)和缓和曲线组成,如图4-
2、1。,图4-1 路线平面线形,直线是最主要的线形,它测设简单、距离短、视距良好、方向明确,驾驶操作简易,运营经济、乘坐舒适。但过长直线易发生景色单调,易造成行车事故。,(1)在直线上纵坡不宜过大,因长直线再加下陡坡更易导致高速度。(2)长直线与大半径凹竖曲线组合为宜,这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和。(3)道路两侧过于空旷时,宜采取植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施,以改善单调的景观。,当采用长的直线线形时,应注意的问题:,圆曲线,是适应地形曲折变化和其他自然条件影响而设置的。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。一般情况下,应设置尽可能大
3、的半径。,缓和曲线,当汽车从直线驶入曲线时,为克服离心力,必须在曲线与直线之间设缓和曲线。,公路路线由于受地形、地质及其他各种条件的限制,在平面上往往出现转折。为了保证汽车从一条直线顺适地转入另一条直线,在转折处需要插入圆曲线过渡,以提高车辆行驶的安全和舒适程度。,4.1.2 平曲线设计,由于圆曲线是设在平面上的曲线,所以这段圆曲线又称作为公路平曲线。,平曲线各要素的计算切线长:外 矩:曲线长:,设计平曲线时最主要是决定曲线半径。一般情况下尽量采用较大半径,只有在不得已情况下(受地形限制),才允许采用小半径。因此,就必须确定保证车辆以设计车速安全行驶的最小平曲线半径。,汽车在弯道上行驶时力的平
4、衡 汽车在曲线上行驶时,由于惯性而产生离心力,离心力的大小与汽车的质量成正比,与曲线半径成反比。其计算公式为,式中:F离心力,N;G汽车重量,N;v汽车行驶速度,m/s;R曲线半径,m;g重力加速度,9.81m/s2。,为了减少离心力的作用,把曲线上的路面做成外侧高、内侧低的单向横坡的形式,称为弯道超高。汽车行驶在具有超高的曲线上,如图4-4所示:,横向力X与竖向力Y分别为,由于路面横坡不大,即 很小,可以认为:sin tan=ib,cos=1。ib 是路面的超高横坡度,于是,作用于汽车上的横向力X=FcosGsin,当路面有超高时取负号,若没有超高在外侧车道时则用正号,横向力仅仅反映了汽车转
5、弯时在横向上受力大小,但并不完全反映汽车在转弯时的稳定程度。现用横向力系数来评价汽车的稳定程度:,即单位车重所具有的横向力大小称为横向力系数,将车速化为V(km/h),则,其中ib为路面超高横坡度。式(4.2)表达了横向力系数与车速、曲线半径和超高之间的关系。值愈大,汽车在曲线上的稳定性就愈小。,(4.2),4.1.2.3 设超高的平曲线半径,式中:v计算行车速度,km/h;横向力系数;ib路面超高横坡度,%。,由公式(4.2)得到超高的平曲线半径公式,最小半径,对于 和 做如下讨论:,从抵抗横向滑移条件分析。在大多数情况下,汽车在产生横向倾覆前,先要发生侧向滑移。因此,只要保证汽车不侧向滑移
6、,即可保证汽车横向不倾覆。保证汽车不横向滑移的必要条件为。当 很小时,YG,则,,式中:路面与轮胎间的横向摩擦系数。,(1)关于。横向力系数 值的选用不仅要考虑汽车在弯道上行驶时行车的稳定性,还要考虑乘客的舒适程度,以及汽车燃料和轮胎消耗的情况。,横向摩擦系数 与纵向摩擦系数 间的关系大约为,值取决于路面的潮湿程度、车速的大小和路面类型等。在确定 值时,一般按最不利状态即路面为冰滑情况下决定。此时=0.20.3,则=0.6=0.60.25=0.15,因为系数0在数值方面等于横向力系数,所以此时的横向力系数0.15。,从乘坐的感受情况分析,汽车在行驶中不应使司机和乘客感到紧张和不舒服,根据试验,
7、乘客随 值的增大其心理反应如下:,当 0.10时,不会感到有曲线存在,很平稳;当=0.15时,稍感到有曲线存在,尚平稳;当=0.20时,已感到有曲线存在,稍感不稳定;当=0.35时,感到有曲线存在,不太稳定;当 0.40时,非常不稳定,站立不住,乘客有倾覆的危险感。,由此可知,从乘客的舒适角度考虑,横向力系数不宜超过0.150.20,一般以为0.15作为最大控制数值。,根据试验分析,汽车在弯道上行驶时,值的大小对汽车的燃料消耗和轮胎磨损有很大影响,其增加百分率如下:,当=0.10时,燃料消耗增加10%,轮胎磨损增加1.2倍;当=0.15时,燃料消耗增加15%,轮胎磨损增加2倍;当=0.20时,
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