T道路規(guī)劃與幾何設(shè)計二

道路規(guī)劃與幾何設(shè)計

道路是一條三維空間的帶狀構(gòu)造物，幾何尺寸描述了道路的空間形態(tài)，人們習(xí)慣把路線在水平面上的投影稱作路線的平面，其是中間位置的一條線一般成為道路的中線，沿中線豎直剖切再行展開則是路線的縱斷面，中線上任意一點的法向切面是道路在該點的橫斷面。路線幾何設(shè)計是指確定路線空間位置的工作，一般把它分解為路線平面設(shè)計、路線縱斷面設(shè)計和橫斷面設(shè)計，這三者是相互關(guān)聯(lián)的，既要分別進(jìn)行，又綜合考慮，特別是現(xiàn)代道路許多新的技術(shù)要求更是需要進(jìn)行三維的協(xié)調(diào)設(shè)計。

一、汽車的行駛軌跡①不打方向盤a=0、②等角速度W打方向盤a=常數(shù)、③打方向盤的角速度均勻變化a=變數(shù)。導(dǎo)向輪旋轉(zhuǎn)面與縱軸之間夾角a二、路線平面基本線形直線：曲率K=0、圓曲線：曲率K=常數(shù)、緩和曲線：曲率K=變數(shù)；曲率K為半徑R的倒數(shù)。直線、圓曲線和緩和曲線三種組合而成，“平面線形三要素”?；拘颓€S型曲線復(fù)曲曲線線回頭頭曲曲線線卵型型曲曲線線凸型型曲曲線線C型曲曲線線三、、直直線線直線線適適用用于于地地形形平平坦坦、、視視線線目目標(biāo)標(biāo)無無障障礙礙處處。。在在平平原原區(qū)區(qū)，，直直線線作作為為主主要要線線形形要要素素是是適適宜宜的的。。直直線線有有測測設(shè)設(shè)簡簡單單、、前前進(jìn)進(jìn)方方向向明明確確、、路路線線短短捷捷等等優(yōu)優(yōu)點點，，直直線線路路段段能能提提供供較較好好的的超超車車條條件件，，對對雙雙車車道道公公路路有有必必要要在在間間隔隔適適當(dāng)當(dāng)距距離離處處設(shè)設(shè)置置一一定定長長度度的的直直線線，，在在美美學(xué)學(xué)上上直直線線也也有有其其特特點點。。但但直直線線過過長長、、景景色色單單調(diào)調(diào)，，往往往往會會出出現(xiàn)現(xiàn)過過高高的的車車速速或或司司機機由由于于缺缺乏乏警警覺覺易易疲疲勞勞而而發(fā)發(fā)生生事事故故，，并并且且在在地地形形變變化化復(fù)復(fù)雜雜地地段段，，工工程程費費用用高高。。1、概概述述直線線的的優(yōu)優(yōu)點點①.里程程最最短短②.定線線、、設(shè)設(shè)計計、、量量距距、、繪繪圖圖、、計計算算、、放放樣樣方方便便。。③.無視視距距障障礙礙④.駕駛駛方方便便⑤.車輛輛不不受受離離心心力力作作用用乘乘車車舒舒適適直線線的的缺缺點點①.對地地形形適適應(yīng)應(yīng)性性差差②.行車車單單調(diào)調(diào)易易產(chǎn)產(chǎn)生生疲疲勞勞2、描描述述直直線線的的指指標(biāo)標(biāo)①最大大直直線線長長度度：目前前最最大大直直線線長長度度的的量量化化還還是是一一個個需需要要研研究究的的課課題題，，目目前前各各國國有有不不同同的的處處理理方方法法，，德德國國和和日日本本規(guī)規(guī)定定20V(單位位為為米米，，V為計計算算行行車車速速度度，，用用公公里里/小時時為為單單位位)，美美國國為為180s的行行程程，，我我國國對對于于設(shè)設(shè)計計速速度度大大于于或或等等于于60km/h的公公路路最最大大直直線線長長度度為為以以汽汽車車按按設(shè)設(shè)計計速速度度行行駛駛70s左右右的的距距離離控控制制，，一一般般直直線線路路段段的的最最大長長度度(以m計)應(yīng)控控制制在在設(shè)設(shè)計計速速度度(以km/h計)的20倍為為宜宜。。②同向向曲曲線線間間最最小小長長度度：：若在在同同向向曲曲線線間間插插入入短短直直線線容容易易產(chǎn)產(chǎn)生生把把直直線線和和兩兩端端的的曲曲線線看看成成為為反反向向曲曲線線的的錯錯覺覺,當(dāng)直直線線過過短短時時甚甚至至可可能能把把兩兩個個曲曲線線看看成成一一個個曲曲線線，，容容易易造造成成司司機機的的判判斷斷錯錯誤誤。。對對于于設(shè)設(shè)計計速速度度大大于于或或等等于于60km/h的公路，，同向曲曲線之間間直線的的最小長長度(以m計)以不小于于設(shè)計速速度(以km/h計)的6倍為宜。。③反向曲線線間最小小長度：：在轉(zhuǎn)向相相反的兩兩個圓曲曲線之間間，如果果沒有設(shè)設(shè)置緩和和曲線，，考慮到到設(shè)置超超高、加加寬緩和和段以及及駕駛?cè)巳藛T轉(zhuǎn)向向操作的的需要，，宜設(shè)置置一定長長度的直直線。對對于設(shè)計計速度大大于或等等于60km/h的公路，，反向曲曲線之間間的最小小直線長長度(以m計)以不小于于設(shè)計速速度(以km/h計)的2倍為宜。。3、關(guān)于直直線的運運用直線的最最大與最最小長度度應(yīng)有所所限制，，一條公公路的直直線與曲曲線的長長度設(shè)計計應(yīng)合理理。最大直線線長度不不必太拘拘泥，最最小長度度應(yīng)該保保證。四、圓曲曲線1、概述圓曲線是是路線平平面設(shè)計計中的主主要組成成部分，，常用的的單曲線線、復(fù)曲曲線、雙雙（多））交點曲曲線、虛虛交點曲曲線、回回頭曲線線等均包包含了圓圓曲線，，圓曲線線具有易易與地形形相協(xié)調(diào)調(diào)、可循循性好、、線形美美觀、容容易測設(shè)設(shè)等優(yōu)點點，使用用十分普普遍。圓曲線的的優(yōu)點①.符合地形形、布線線靈活②.線形優(yōu)美美圓曲線的的缺點①.路線較直直線長②.行車受力力復(fù)雜③.視距受阻阻④.駕駛勞動動強度大大⑤.測設(shè)、施施工等工工作量大大、計算算復(fù)雜2、描述圓圓曲線的的指標(biāo)①最小圓曲曲線半徑徑：[極限最小小半徑]車輛在設(shè)設(shè)置超高高的曲線線上安全全行駛，，滿足最最低舒適適性要求求的半徑徑規(guī)定值值。盡量量避免使使用，只只有當(dāng)路路線受地地形或其其它條件件限制時時方可使使用。[一般最小小半徑]通常情況況下采用用的最小小半徑，，兼顧汽汽車行駛駛的要求求與使用用上的可可能，設(shè)設(shè)計時建建議的最最小值，，設(shè)超高高。[不設(shè)超高高最小半半徑]，道路曲曲線半徑徑較大、、離心較較小時，，汽車沿沿雙向路路拱（不不設(shè)超高高）外側(cè)側(cè)行駛的的路面摩摩擦力，，足以保保證汽車車行駛安安全穩(wěn)定定采用的的最小半半徑。公路：不設(shè)緩和和曲線半半徑=不設(shè)超高高半徑，城市道道路：不不設(shè)緩和和曲線半半徑＞不不設(shè)超高高半徑。。（1）確定最最小半徑徑的原則則圓曲線最最小半徑徑是以汽汽車在曲曲線部分分能安全全而又順順適地行行駛所需需要的條條件，而而確定的的圓曲線線最小半半徑的實實質(zhì)是汽汽車行駛駛在公路路曲線部部分時所所產(chǎn)生的的離心力力等橫向向力不超超過輪胎胎與路面面的摩阻阻力所允允許的界界限。不產(chǎn)生橫橫向滑移移。橫向力系系數(shù)，極極限值為為路面與與輪胎之之間的橫橫向摩阻阻系數(shù)超高橫坡度[極限最小小半徑]車輛在設(shè)設(shè)置超高高的曲線線上安全全行駛，，滿足最最低舒適適性要求求的半徑徑規(guī)定值值。V采用各級級公路相相應(yīng)的設(shè)設(shè)計速度度因此確確定，圓圓曲線最最小半徑徑的關(guān)鍵鍵參數(shù)是是橫向力力系數(shù)和和超高橫橫坡。橫橫向力系系數(shù)的大大小直接接影響乘乘車人的的舒適感感。車輛輛在曲線線上穩(wěn)定定行駛的的必要條條件是橫橫向力系系數(shù)不能能超過路路面與輪輪胎之間間的橫向向摩阻系系數(shù)。超高值變變化范圍圍在10%-6%之間計算算圓曲線線最小半半徑時分分別用6%8%、和10%的超高值值代入計計算，橫橫向力系系數(shù)0.10～0.17。[一般最小小半徑]通常情況況下采用用的最小小半徑，，兼顧汽汽車行駛駛的要求求與使用用上的可可能，設(shè)設(shè)計時建建議的最最小值，，設(shè)超高高。確定一般般圓曲線線最小半半徑采用用的橫向向力系數(shù)數(shù)值為0.05-0.06這樣行車車將更加加舒適而而且這種種半徑在在大多數(shù)數(shù)的情況況下有可可能被采采用。一般圓曲曲線最小小半徑對對按設(shè)計計速度行行駛的車車輛能保保證其安安全性與與舒適性性是設(shè)計計時建議議采用的的值參考考國內(nèi)外外使用的的經(jīng)驗采采用了表表3-6所列橫向向力系數(shù)數(shù)和超高高值代入入公式計計算。[不設(shè)超高高最小半半徑]，道路曲曲線半徑徑較大、、離心較較小時，，汽車沿沿雙向路路拱（不不設(shè)超高高）外側(cè)側(cè)行駛的的路面摩摩擦力，，足以保保證汽車車行駛安安全穩(wěn)定定采用的的最小半半徑。圓曲線半半徑大于于一定數(shù)數(shù)值時可可以不設(shè)設(shè)置超高高而允許許設(shè)置等等于直線線路段路路拱的反反超高，，從行駛駛的舒適適性考慮慮必須把把橫向力力系數(shù)控控制到最最小值標(biāo)標(biāo)。當(dāng)路拱拱橫坡坡為1.5%時橫向向力系系數(shù)采采用0.035，當(dāng)路路拱橫橫坡為為2.5%時橫向向力系系數(shù)采采用0.040，當(dāng)當(dāng)路拱拱橫坡坡為3.0%時橫向向力系系數(shù)采采用0.045，當(dāng)路路拱橫橫坡為為3.5%時橫向向力系系數(shù)采采用0.050。（2）最小小半徑徑的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)②最大圓圓曲線線半徑徑：半徑大大到一一定程程度時時，其其幾何何性質(zhì)質(zhì)與行行車條條件與與直線線無太太大區(qū)區(qū)別，，容易易給駕駕駛?cè)巳藛T造造成錯錯誤判判斷反反而帶帶來不不良后后果，，最大大半徑徑不宜宜超過過10000m。③最小圓圓曲線線長度度：汽車在在道路路曲線線段行行駛時時，如如果曲曲線很很短，，司機機操作作方向向盤頻頻繁，，在高高速駕駕駛的的情況況下是是危險險的，，圓曲曲線宜宜有大大于3s的行程程。3、關(guān)于于圓曲曲線的的運用用曲線最最小半半徑應(yīng)應(yīng)符合合上表表的規(guī)規(guī)定。。直線線與小小于上上表所所列不不設(shè)超超高的的圓曲曲線最最小半半徑相相銜接接處應(yīng)應(yīng)設(shè)置置回旋旋線回回旋線線，參參數(shù)及及其長長度應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)線形形設(shè)計計以及及對安安全視視覺景景觀等等的要要求選選用較較大的的數(shù)值值。四級公公路的的直線線與小小于不不設(shè)超超高的的圓曲曲線最最小半半徑相相銜接接處可可不設(shè)設(shè)置回回旋線線用超超高加加寬緩緩和段段徑相相連接接。4、關(guān)于于城市市道路路與公路路不同同，《城市道道路設(shè)設(shè)計規(guī)規(guī)范》提供了了設(shè)超超高最最小半半徑，，設(shè)超超高推推薦半半徑，，不設(shè)設(shè)超高高最小小半徑徑以及及不設(shè)設(shè)緩和和曲線線最小小半徑徑。當(dāng)當(dāng)受地地形條條件限限制時時，可可采用用設(shè)超超高推推薦半半徑值值；當(dāng)當(dāng)?shù)匦涡螚l件件特別別困難難時，，可采采用設(shè)設(shè)超高高最小小半徑徑值。。五、緩緩和曲曲線緩和曲曲線是是道路路平面面線形形要素素之一一，它它是設(shè)設(shè)置在在直線線與圓圓曲線線之間間或半半徑相相差較較大的的兩個個轉(zhuǎn)向向相同同的圓圓曲線線之間間的一一種曲曲率連連續(xù)變變化的的曲線線。除除四級級路可可不設(shè)設(shè)緩和和曲線線外，，其余余各級級公路路都應(yīng)應(yīng)設(shè)置置緩和和曲線線。在在現(xiàn)代代高速速公路路上，，有時時緩和和曲線線所占占的比比例超超過了了直線線和圓圓曲線線，成成為平平面線線形的的主要要組成成部分分。在在城市市道路路上，，緩和和曲線線也被被廣泛泛地使使用。。1、概述述2、緩和和曲線線的作作用通過曲曲率的的變化化，適適應(yīng)汽汽車轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向操操作的的行駛駛軌跡跡及路路線的的順暢暢，便便于車車輛遵遵循；；離心心加速速度逐逐漸變變化，，不致致產(chǎn)生生側(cè)向向沖擊擊力，，乘客客感覺覺舒適適；超超高橫橫坡度度逐漸漸變化化，減減少行行車振振蕩，，使行行車更更加平平穩(wěn)；；與圓圓曲線線配合合得當(dāng)當(dāng)，線線形連連續(xù)光光滑，，構(gòu)成成美觀觀與視視覺協(xié)協(xié)調(diào)的的最佳佳線形形。(1)符合汽車轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向時的行行駛軌跡(2)使離心力加加速度逐漸漸變化(3)作為超高、、加寬的緩緩和帶(4)與圓曲線配配合，增加加線形美觀觀3、緩和曲線線的性質(zhì)我國回旋線線作為緩和和曲線4、緩和曲線線的數(shù)學(xué)表表達(dá)5、緩和曲線線的幾何要要素6、帶緩和曲曲線的平曲曲線幾何要要素兩緩和曲線線長度不等等卵型曲線S型曲線C型曲線7、帶緩和曲曲線的平曲曲線中緩和曲線放樣8、帶緩和曲曲線的平曲曲線中圓曲線放樣9、關(guān)于樁號號JD樁號主點ZH，HY，YH，HZ10、其他形式式緩和曲線線三次拋物線線、雙紐線線11、緩和曲線線最小長度度（1）旅客感覺覺舒適（2）超高漸變變率（3）行駛的時時間3s12、緩和曲線線參數(shù)A的確定（1）a的變化率（2）視覺要求求六、平面線線形的設(shè)計計1、一般原則則平曲線長度度足夠：每每種曲線長長度應(yīng)大于于行駛3″的距離(1)應(yīng)直捷、連連續(xù)、均衡衡，并與沿沿線的地形形、地物相相適應(yīng)，與與周圍環(huán)境境相協(xié)調(diào)。。(2)不論轉(zhuǎn)角大大小均應(yīng)敷敷設(shè)平面曲曲線，并盡盡量選用較較大的圓曲曲線半徑。。當(dāng)公路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角較小時時，應(yīng)設(shè)法法調(diào)整平面面線形，當(dāng)當(dāng)不得已而而設(shè)置小于于7o的偏角時，，則必須設(shè)設(shè)置足夠長長的曲線。。(3)曲線間應(yīng)設(shè)設(shè)置足夠長長度的直線線，一般以以不小于6倍設(shè)計車速速（以km／h計）的直線線長度為宜宜。不得以以短直線相相連形成斷斷臂曲線而而影響線形形連續(xù)和美美觀，否則則應(yīng)調(diào)整線線形使之成成為一個單單曲線或復(fù)復(fù)曲線，或或運用回旋旋線組合成成卵型、復(fù)復(fù)合型及凸凸型等曲線線，改善線線形質(zhì)量。。(4)曲線間應(yīng)設(shè)設(shè)置足夠長長的直線，，一般以不不小于2倍設(shè)計車速速（以km／h計）的直線線長度為宜宜。否則應(yīng)應(yīng)調(diào)整線形形，或運用用回旋線將將其組合成成S型曲線，改改善線形質(zhì)質(zhì)量。(5)連續(xù)急彎的的線形，可可在曲線間間插入足夠夠長的直線線或回旋線線，以保證證線形的光光滑、連續(xù)續(xù)、平順。。(6)組合復(fù)雜的的線形，應(yīng)應(yīng)特別注意意整條路線線技術(shù)指標(biāo)標(biāo)的均衡性性與連續(xù)性性，以獲得得良好舒適適的行車條條件。(7)平面線形設(shè)設(shè)計時，應(yīng)應(yīng)注意平面面線形與縱縱斷面線形形之間的良良好組合，，形成良好好的空間線線形，保證證行車的快快速、安全全、舒適。。2、平面線形形的組合（一）基本本型：直—緩—圓—緩—直從線形協(xié)調(diào)調(diào)性來看希希望直：圓圓：緩=1：1：1（二）S型：兩個反反向圓曲線線用回旋線線連接的組組合（三）卵型型：用一個個回旋線連連接兩個同同向圓曲線線的組合（四）回頭頭：當(dāng)山區(qū)區(qū)因地形地地質(zhì)條件自自然展線困困難時所設(shè)設(shè)置的圓心心角接近于于或者大于于180o的回頭形狀狀的曲線，，被稱為回回頭曲線六、行車視視距及其保保證為了行車安安全，駕駛駛?cè)藛T應(yīng)能能隨時看到到汽車前面面相當(dāng)遠(yuǎn)的的一段路程程，一旦發(fā)發(fā)現(xiàn)前方路路面上有障障礙物或迎迎面來車，，能及時采采取措施，，避免相撞撞，這一必必須的最短短距離稱為為行車視距距。行車視視距是否充充分，直接接關(guān)系到行行車的安全全與迅速，，它是道路路使用質(zhì)量量的重要指指標(biāo)之一。。在道路平平面上的暗暗彎（處于于挖方路段段的彎道和和內(nèi)側(cè)有障障礙物的彎彎道）、縱縱斷面上的的凸形豎曲曲線以及下下穿式立體體交叉的凹凹形豎曲線線上都有可可能存在視視距不足的的問題。（1）停車視距汽車行駛時時，自駕駛駛?cè)藛T看到到前方障礙礙物時起，，至到達(dá)障障礙物前安全停止，，所需的最最短距離。（2）會車視距距在同一車道道上兩對向向汽車相遇遇，從相互互發(fā)現(xiàn)時起起，至同時時采取制動動措施使兩兩車安全停止，所需需的最短距距離。（3）錯車視距距在沒有明確確劃分車道道線的雙車車道道路上上，兩對向向行駛之汽汽車相遇，，發(fā)現(xiàn)后即即采取減速速避讓措施安安全錯車所所需的最短短距離。（4）超車視距在雙車道公公路上，后后車超越前前車時，從從開始駛離離原車道之之處起，至至可見逆行行車并能超超車后安全全駛回原車車道所需的的最短距離離。（一）停車視距停車視距是是指駕駛?cè)巳藛T發(fā)現(xiàn)前前方有障礙礙物到汽車車在障礙物物前停住所所需要的最最短距離。。停車視距距可分解為為反應(yīng)距離離和制動距距離兩部分分來研究。。路面與輪胎胎之間的附附著系數(shù)道路阻力系系數(shù)采用感覺