道路工程之道路线形设计1
道路路线设计一(圆曲线)_OK
8
（3）直线的最小长度 ①同向曲线间的直线最小长度：
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。
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。
道路工程
第四章 道路路线设计
1
• 本节重点： • 圆曲线半径公式的推导 • 三种最小半径的含义及应用 • 圆曲线半径的选择 • 圆曲线要素计算及主点桩号推导
2
第一节 道路平面线形
道路线形——道路路幅中心线的立体形状。 平面线形——道路中线在水平面上的投影形状 称为~。
平面线形基本要素： 直线――曲率为零的线形； 圆曲线――曲率为常数的线形； 缓和曲线――曲率为变数的线形。
R V2
802
2519.7m
127( i) 127(0.035 0.015)
取整得平原微丘区二级公路不设超高的最小半 径为2500米。
24
各级公路的圆曲线最小半径
25
城市道路圆曲线最小半径
26
圆曲线半径的选用： 条件许可时，选大于不设超高的最小半径； 一般条件时，选大于一般最小半径； 极端困难时，选极限最小半径。
一般取值不超过0.15~0.20
17
车辆行驶在曲线的哪一侧更安全？
内：Y C cos G sin 外：Y C cos G sin
如何保证曲线外侧车辆的安全？
思路一：控制离心力的大小。 C mv2 R
当受条件限制而无法设置大半径曲线时怎么办？ 思路二：改变外侧车辆受力状态。
18
道路工程图(路线)(1)
通分离，中间为双向行驶的机动车道，两侧为方向彼此相 反的单向行驶的非机动车道。 ▪ ④ “四块板”断面：在“三块板”断面的基础上增设一 条中央分隔带，使机动车分向行驶。
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一、城市道路横断面图
图2-7 城市道路横断面布置的基本形式 （a）“一块板”断面；（b）“二块板”断面；（c）“三块板”断面；（d）“四块板”断面
▪ （2）挖方路基。如图2-5（b）所示，整个路基全为挖土 区称为路堑。挖土深度等于地面标高减去设计标高，挖方 边坡一般为l：1。
▪ （3）半填半挖路基。如图2-5（c）所示，路基断面一部 分为填土区，一部分为挖土区，是前两种路基的综合。
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图2-5 路基横断面的三种形式
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四.路线横剖面
交角点
百米桩
公里桩
水准点
里程桩号：K1+620.00、K2+215.00 本段路线长22150.00-1620.00=595.00米
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教材P158道路地理位置图
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道
一、道路平面总体设计图
路
工
程
二、路线平面图
图
主
三、路线纵断面图
要
内
容
四、路线横断面图
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二.路线平面图
▪ （一）路线平面图基本知识 ▪ 1. 图示方法:从上至下用粗实线画出中心线，只表示长度，
▪ （三）高速公路横断面图 ▪ 高速公路的横断面主要由中央分隔带、行
车道、硬路肩、土路肩等组成，常见的横 断面形式如图所示。
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四.路线横剖面
道路工程道路线形设计
道路工程道路线形设计1. 简介道路线形设计是道路工程中重要的环节之一，它涉及到道路的几何形状、线性要素和曲线要素等方面。
合理的道路线形设计可以确保道路的安全性、通行性以及舒适度，因此在道路工程中占据着非常重要的地位。
2. 道路线形设计的原则道路线形设计的主要原则主要包括以下几个方面：2.1 安全性原则安全是道路线形设计的首要原则。
在道路线形设计过程中，需要考虑到车辆的运行速度、刹车距离、视距要求等因素，以确保道路上的交通事故发生概率最小化。
此外，还要考虑到行人的通行需求，并设置合适的人行通道和隔离设施，确保行人的安全。
2.2 通行性原则道路线形设计需要确保道路的通行性，特别是在交通高峰期间。
设计师需要根据交通流量和道路容量要求，合理安排车道数目和车道宽度，以保障车辆的通行效率和道路的吞吐能力。
2.3 舒适度原则舒适度是指车辆在行驶过程中的平稳性和舒适性。
在道路线形设计中，设计师需要合理设置道路的水平曲线和垂直曲线，以减小车辆的颠簸感和侧倾感，提高行驶的舒适度。
2.4 视觉美感原则道路线形设计不仅要考虑到功能性要求，还需要考虑到道路的美观性。
设计师可以通过合理的设计手法，如采用良好的线形过渡、选用适宜的绿化植被等方式，使道路具有良好的视觉效果，提升城市的整体形象。
3. 道路线形设计的基本要素道路线形设计涉及到许多基本要素，包括道路的几何形状、线性要素和曲线要素等，下面将分别介绍这些基本要素。
3.1 道路几何形状道路的几何形状包括道路的横断面形状和纵断面形状。
道路的横断面形状主要包括车行道、人行道、路肩等要素的位置和宽度。
道路的纵断面形状主要包括道路的纵坡和超高等参数，以确保道路的排水和水平视线的要求。
3.2 线性要素线性要素包括道路的直线段和曲线段。
在设计过程中，需要根据实际情况合理安排直线段和曲线段的长度和连接方式。
直线段主要是为了保持行驶的稳定性，而曲线段则是为了适应道路的变化以及提高行驶的舒适度。
公路工程线形的类型
公路工程线形的类型公路工程线形的类型公路工程是现代交通基础设施建设的重要组成部分，它对于社会经济的发展和人民生活的改善具有重要意义。
而公路工程的线形设计就是公路的基础，它直接影响着公路的运营和使用效果。
公路工程的线形设计需要根据地理环境、交通需求及工程经济等因素进行综合考虑，以确保公路具有安全、高效和舒适的特点。
以下是公路工程线形的几种类型：1. 直线型线形直线型线形是最简单且最常见的一种线形类型。
它适用于地势平坦、交通需求不大的地区。
直线型线形的特点是直线段较长，道路宽度相对较窄，车辆行驶速度相对较低。
直线型线形适合用于乡村道路或低交通流量的城市道路。
2. 曲线型线形曲线型线形是在直线型线形的基础上加入了曲线段的一种类型。
曲线型线形主要用于山区、丘陵等地形复杂的区域。
曲线型线形能够适应地势的起伏变化，使得公路能够顺应自然地形，减小地质工程量。
同时，曲线型线形也能增加车辆行驶的舒适性，提高行车的安全性。
3. 折线型线形折线型线形是将直线段和曲线段相结合的一种线形类型。
它适用于交通流量较大、车速要求较高的区域。
折线型线形能够根据道路周围的环境条件和交通需求进行灵活调整，从而减少交通拥堵和事故发生的可能性。
折线型线形还能够缩短行驶距离，提高交通效率。
4. 环形线形环形线形是将圆形道路运用于公路设计的一种类型。
它适用于交通流量较大、道路交叉口较多的城市道路。
环形线形能够减少交通信号的设立，提高交通的流畅性和效率。
同时，环形线形还能够增加行车的安全性，减少交通事故的发生概率。
总结起来，公路工程线形的类型包括直线型线形、曲线型线形、折线型线形和环形线形。
不同的线形类型适用于不同的地理环境和交通需求。
设计公路线形时，需要综合考虑地理条件、交通流量和道路运行的安全性等因素，以确保公路具有安全、高效和舒适的特点。
道路路线设计一圆曲线
于是有
G C Gi0
mg
mv2 R
mgi0
v V 3.5
R V2
127( i0 )
R V2
127( i0 )
由此可见，其他条件一定的情况下，半径的大小 取决于横向力系数。
R V2 127( i0 )
➢ 横向力系数的确定要考虑以下因素： ➢ 汽车的横向滑移 ➢ 汽车的横向倾覆 ➢ 乘客的心理感受 ➢ 轮胎和燃料的消耗
解：取i=1.5 %，μ=0.035。
R V2
802
2519.7m
127( i) 127(0.035 0.015)
取整得平原微丘区二级公路不设超高的最小半 径为2500米。
各级公路的圆曲线最小半径
城市道路圆曲线最小半径
圆曲线半径的选用：
条件许可时，选大于不设超高的最小半径； 一般条件时，选大于一般最小半径； 极端困难时，选极限最小半径。
127( i0 )
➢ 不设超高最小半径：道路曲线半径较大、离心力 较小时，汽车沿双向路拱（不设超高）外侧行驶 时，路面的摩擦力，足以保证汽车安全行驶采用 的最小半径。
R V2
127( i0 )
例：某平原微丘区二级公路，计算行车速度
V=80km/h，路面为沥青混凝土，计算不设超高的最 小半径。
离心力与重力在平行路面方向的分力分别为
C cos G sin
则汽车受到的横向力为
Y C cos Gsin
令 Y ——横向力系数
G
Y G
物理意义：单位车重受到的横向力。
Y C cos Gsin
G C cos G sin
由于 很小，故 sin tan i0 cos 1.0
因此，在采用直线线形并确定其长度 时，必须持谨慎态度，不宜采用过长的直 线，并注意直线的设置要与地形、地物、 环境相适应。
道路工程平面线型设计
道路工程平面线型设计在平面线型设计中，汽车形式轨迹的特性，道路平面线型的要素以及直线的特点与运用等等都是我们需要掌握的特点，如何设计出一条合理且优秀的线型，相信看完今天的内容大家都会有自己的答案。
一、道路平面线型概述一、路线道路：路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施构成的三维实体。
路线：是指道路中线的空间位置。
平面图：路线在水平面上的投影。
纵断面图：沿道路中线的竖向剖面图，再行展开。
横断面图：道路中线上任意一点的法向切面。
路线设计：确定路线空间位置和各部分几何尺寸。
分解成三步：路线平面设计：研究道路的基本走向及线形的过程。
路线纵断面设计：研究道路纵坡及坡长的过程。
路线横断面设计：研究路基断面形状与组成的过程。
二、汽车行驶轨迹与道路平面线形（一）汽车行驶轨迹行驶中汽车的轨迹的几何特征：（1）轨迹连续：连续和圆滑的，不出现错头和折转；（2）曲率连续：即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。
（3）曲率变化连续：即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。
（二）平面线形要素行驶中汽车的导向轮与车身纵轴的关系：现代道路平面线形正是由上述三种基本线形构成的，称为平面线形三要素。
二、直线一、直线的特点1.优点：①距离短，直捷，通视条件好。
②汽车行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。
③便于测设。
2.缺点①线形难于与地形相协调②过长的直线易使驾驶人感到单调、疲倦，难以目测车间距离。
③易超速二. 最大直线长度问题：《标准》规定：直线的最大与最小长度应有所限制。
德国：20V（m）。
美国：3mile（4.38km）我国：暂无强制规定景观有变化≧20V；<3KM景观单调≦ 20V公路线形设计不是在平面线形上尽量多采用直线，或者是必须由连续的曲线所构成，而是必须采用与自然地形相协调的线形。
采用长的直线应注意的问题：公路线形应与地形相适应，与景观相协调，直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调的缺陷，应结合具体情况采取相应的技术措施。
道路工程第四章 路线几何设计
圆曲线内移植：
p
l
2 s
l34
24R 2348R3
回旋线终点处半径方向与Y轴的夹角 ：
o
28.6479ls R
23
切线长 曲线长 外距
Ts (R P) tan 2 q
Ls
(
z
0
)
180
o
2ls
E (R P) sec R
2
超距 D 2Ts Ls
24
4、主点里程桩号计算方法
以交点里程桩号 为起算点： ZH = JD – T HY = ZH + Ls QZ = ZH + L/2 YH = HZ – Ls HZ = ZH + L
影响； ⑥对自然环境、资源的影响和污染的防治措施及
其对策实施的可能性。
42
三）、地形的划分
1、平原区 ①地面高度变化微小，有时有轻微的波状起伏 或倾斜。 ②有泥沼、盐渍土、淤泥、河谷漫滩、草原、 戈壁、沙漠，耕地，居民点密集。 ③有湖泊、水塘。
2、山岭区 ①山高谷深，坡陡流急，地形复杂； ②温差大，暴雨多，河流水位变化大；
7
采用长直线应注意的问题
（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。
（4）长直线或长下坡的尽头的平曲线，除曲线 半径、超高、视距等必须符合规定外，还必须 采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。
33
34
（2）清除距离视点轨迹线小于最大横净距 的障碍物。 适用：分散障碍物，如独立建筑物等 。
道路线形设计
道路线形设计浅析摘要：道路的线形是由直线与曲线连接而成的空间立体的线形形状，也是体现道路中心线的空间描绘。
道路线形设计的好坏会直接影响驾驶者和乘客的视觉感受，甚至会影响车辆行驶的安全性，严重时会造成交通事故，进而威胁人们的生命安全。
究其原因，是因为设计者只把汽车行驶作为了道路设计的根本，只重视平面线形和纵断面线形设计，而忽略了道路线形对驾驶者和乘客的心理及生理的影响。
因此，怎样更好的、合理的设计道路线形对保证行驶中的人身安全和减少交通事故的发生显得尤为重要。
本文就通过线形设计中应注意的几个关键问题做简单地探讨。
关键词：道路线形设计；交通安全；解决措施abstract: the road line by line and curve is connected to space three-dimensional geometric shape, is also a way to show the road centerline space describe. the road alignment design is good or bad will directly influence the driver and passenger’s visual feeling, and even affect the safety of vehicle, will cause serious traffic accident, and then threat people’s life safety. the reason is that the designer only cars as the way of design basis, only to take the horizontal alignment and profile geometric design, and ignore the road alignment for driver and passenger’s psychological and physiological effect. therefore, how to better, reasonabledesign road line to ensure the personal safety and reduce the driving traffic accident is particularly important. this article through the geometric design should pay attention to several key problems discussed simply.keywords: road alignment design; traffic safety; solutions.中图分类号：u412.37文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2013）引言交通运输作为联系国民经济发展的重要纽带，其发展速度十分迅速，在经济发展中的促进作用越来越突出。
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是“反超高”, 其i 值为负，大小与路拱坡度相同。
i =-1.5 %～-2 %，μ=0.035～0.04。
例：某平原微丘区二级公路，计算行车速度V=80km/h，路 面为沥青混凝土，试计算其不设超高的最小半径。
解：取 i =-1.5 %，f =0.035
Y X
Y G
G g
v2 R
G i0
G
v2 gR
i0
x
V2 R
127( i0 )
综合，得：
V2 R
127( i0 )
y
G
（二）横向力系数μ值的选用
1．按汽车行驶稳定性确定μ值
汽车在弯道上行驶的稳定性，包括横向倾覆稳定性和横向 滑移稳定性。
但由于现代汽车在设计时重心都比较低，正常情况下，汽 车在平曲线上行驶的倾覆稳定性是可以得到保证的。因而平 曲线设计时，主要考虑汽车的横向滑移稳定，即轮胎不应在 路面上发生滑移。为此，要求横向力Y应小于轮胎与路面间 的摩阻力F，即Y ≤ F。
一、圆曲线
（一）圆曲线半径的计算公式
1．离心力 在圆曲线上行驶的汽车，可以看成是做圆周运动的物体，
会受到离心力的作用，如果处于双面横坡的外侧，汽车很有 可能因离心力的作用，沿圆曲线的切线方向滑出行车道，为 避免这一危险的出现，公路设计中往往在圆曲线处，将路面 沿横断面方向做成向内侧倾斜的单向横坡形式。
冰滑 --0.1
2．按行车舒适性确定μ值 当μ≤0.10时，不感到曲线的存在，很平稳。 当μ=0.15时，稍感到曲线的存在，但尚平稳。 当μ=0.20时，已感到曲线的存在，乘客略感到不平稳。 当μ=0.35时，已感到曲线的存在，乘客已感到不平稳。 当μ=0.40时，感到已非常不稳定，站不住，有要倾倒的危险。
例：某山岭重丘区二级公路，计算行车速度V=40km/h，试 计算其极限最小半径。
解：取 i =8 %，f =0.14,则
V2
402
R
57.3m
127( i。
（2）一般最小半径 一般最小半径是指通常情况下，各级公路对按计算行车速
度行驶的车辆，能保证其安全性和舒适性行车的推荐采用的 最小半径。
二、缓和曲线
（一）缓和曲线的作用
不设缓和曲线的情况
汽车从直线进入圆曲线前，驾驶员应逐渐转动方向盘，以 改变前轮的转向角，使其适应线形的变化。汽车前轮的逐渐 转向是在进入圆曲线前的某一路段内完成的，在这个过程中 曲率半径是不断变化的，这一路段就是缓和曲线。
1．缓和曲线的概念
设缓和曲线的情况
缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或半径不同的两个圆 曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。
X Gcos C sin G
（3）横向力系数μ： 将单位车重承受的横向力称为横向力系数，用μ表示。
Y X
Y G
G g
v2 R
G i0
G
v2 gR i0
所以 R
v2
g ( i0 )
将V（单位为km/h）换算为m/s、g=9.8代入得：
V2 R
127( i0 )
2）同理，对于行驶在外侧车道的汽车，在重力G和离心 力C的综合作用下：
综上所述，我国公路技术标准把各级公路的横向力系数控 制在μ=0.15以内，以保证公路弯道的行驶条件不过分恶化。
（三）圆曲线最小半径的选用
1．三个最小半径：
（1)极限最小半径
是各级公路对按计算行车速度行驶的车辆，能保证其安全行 车的最小允许半径。
《技术标准》规定最小极限半径各参数的取值为： i =8 %， μ=0.1～0.16。
与此同时，在曲线上行驶时，横向力的作用使汽车轮胎发生 变形，致使轮胎的磨耗也额外增加了。
横向力系数与燃料消耗、轮胎磨损关系表
横向力系数μ
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
因此，从汽车营运经济性出发，μ值以不超过0.1～0.15为宜。
设置超高时的推荐半径，各参数一般取 i =6 %～8 %， μ=0.05～0.06。
（3)不设超高的最小半径 是指不必设超高就能满足行车稳定性的最小允许半径。当平
曲线半径较大时，离心力影响将变得非常小，仅有路面的摩 阻力就可以保证汽车有足够的稳定性，此时就不需要设置超 高，而在道路横向上设置与直线段上相同的双向横坡形式。
圆心o
G
G
x y
G
x
y
G
x y
2．圆曲线半径公式 1）由受力分析可知，行驶在内侧车道的汽车，在重力G
和离心力C的综合作用下：
（1）平行于路面方向的横向力：
Y C cos Gsin
因为 很小，因此有sin tan i0
G v2 Y C G i0 g R G i0
cos 1
（2）垂直于路面方向的竖向力
V2
802
R
2519.7m
127( i) 127(0.035 0.015)
取整得平原微丘区二级公路不设超高的最小半径=2500m。
各级公路的圆曲线最小半径
城市道路的圆曲线最小半径
2．圆曲线半径指标的运用原则 条件许可时，选曲线半径大于或等于不设超高的最小半
径。 一般情况时，选曲线半径大于或接近于一般最小半径。 当条件极其困难时，才能选择极限最小半径。 平曲线半径不宜超过10000m。
2．缓和曲线的作用
（1）缓和行车方向的突变，利用缓和曲线使曲率逐渐变 化，以适应汽车转向操作的行驶轨迹。
（2）消除离心力的突变，缓和曲线使离心加速度逐渐变
如果轮胎与路面间的横向摩阻系数为，则摩阻力为： F=X 0
即 Y X 0
故有
Y X
0
摩阻系数因路面与轮胎的状况而异，参见表1-4-1
路面纵向摩阻系数 的取值
路面类型
水泥混凝土路面 沥青混凝土路面 中级及低级路面
干燥 0.7 0.6 0.5
路面状态
潮湿
泥泞
0.5
--
0.4
--
0.3
0.2
路面横向摩阻系数0 =（0.6～0.7）
由此可知，从乘客的舒适出发，μ值最好不超过0.1，最大 应不超过0.15～0.20。
3．按燃料消耗和轮胎磨损确定μ值 由于横向力的影响，行驶在曲线上的汽车比在直线上的燃料
消耗和轮胎磨损都要大。
这是因为当汽车在曲线上行驶时，除了要克服行驶阻力外， 还要克服横向力对行车的作用，才能使汽车沿着正确的方向 行驶，为此增加了燃料的消耗；