平、纵线形组合设计原则与要求
道路平纵线形组合设计原则
ｉ ｉ ２ 圜
。
道路 平 纵 线形 组 合 设 计 原 则
建筑科学
秦 绪忠 ’ 张旭 （． １ 长春市 公路规 划勘测设计 院有 限公司 吉林长春 １ ０ ２ ； ２ 吉林交通职 业技术学 院 吉林长 春 １ ０ １ ） ０１ ３ ． ０ ３ ２
轻不利的组合 。
１道路视觉分析
（） 觉 分 析 的 概 念 ： １视 汽车 在 道 路 上 快 速行 驶 时 ， 驾驶 员是 通过 视 觉 、 动 感觉 和 运 时 间变 化 感 觉来 判断 线 形 的 。 路 的 线形 、 道 周 围的 景 观 、 志 以 及 其 他有 关 信 息 ， 标 几乎 都是 通 过 驾驶 员 的视 觉 感 受到 的 。 因此 ， 视 觉 是 连 接 道 路 与汽 车 的 重 要 媒 介 。 视 觉 从 心 理 出 发 ， 道 路 的 空 间 线形 及 其 与 周 围 对 自然 景 观 和 沿 线 建筑 的协 调 等 进行 研究 分 析， 以保 持视 觉 的连 续 性 ， 使行 车 具 有足 够 的舒 适 感 和 安 全 感 的 综合 设 计 称 为 视觉 分 析 。 驶 员的 视 觉 判 断 能 力 与 车 速 密 切 相 驾 关 ， 速 越 高 ， 注 视 前 方 越 远 ， 视 角 逐 车 其 而 渐 变小 ， 于 快速 道 路 来 说 ， 对 驾驶 员的 主要 集中力是观察视点较远 路幅的线形状况 ， 必 须使 驾 驶 员 明 白无 误地 了解 前 方 线形 变 化 ， 量 避 免 由于 判 断错 误 而 导 致 驾 驶 失 尽
简述公路平纵线形组合设计原则
简述公路平纵线形组合设计原则1.引言1.1 概述概述部分内容:公路平纵线形组合设计原则是指设计公路平面布置时，根据道路的特定需求和周边环境条件，合理确定公路的纵坡、水平线形及曲线形等要素的组合方式。
公路平纵线形组合设计是公路工程设计中的重要环节，直接关系到公路的舒适性、通行能力和安全性。
在公路平纵线形组合设计的过程中，需要考虑道路的纵向变化、交通安全、通行能力、视距等因素。
通过合理的设计，可以减小交通事故的发生概率，提高道路的通行效率，保障行车的舒适性。
同时，公路平纵线形组合设计还要综合考虑环境保护、土地利用等因素，使公路与周边的自然、人文环境相协调。
在实际设计中，公路平纵线形组合设计要根据不同道路类型和功能进行分析研究，比如高速公路、城市快速路、乡村公路等。
不同道路类型的设计要求和要点不同，需要根据实际情况进行调整和优化。
综上所述，公路平纵线形组合设计原则在公路工程设计中具有重要作用，通过合理的设计可以提高道路的舒适性、通行能力和安全性。
在未来的设计中，我们需要不断总结经验，借鉴国内外先进的设计理念和技术，不断创新和完善公路平纵线形组合设计原则，为建设更优质、更便捷、更安全的公路网络做出贡献。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构部分旨在介绍本篇长文的组织和框架，以便读者可以更好地理解文章的内容和逻辑结构。
首先，本篇长文分为引言、正文和结论三个部分，每个部分都有其特定的目的和内容。
引言部分主要是对整个文章进行概述，并介绍文章结构的整体安排。
正文部分是文章的核心部分，详细介绍了公路平纵线形组合设计原则的相关要点。
结论部分则对正文进行总结，并展望了未来可能的发展方向。
在引言部分，我们首先会概述本篇长文的主题——公路平纵线形组合设计原则，以及与该主题相关的背景和重要性。
接着，我们会介绍文章的结构安排，明确各个部分的内容和目的，以便读者可以在阅读过程中有条理地理解和掌握文章的核心思想。
正文部分是本篇长文的重点，会详细介绍公路平纵线形组合设计原则的要点。
浅谈公路设计中的平、纵线形组合
浅谈公路设计中的平、纵线形组合摘要：本文对在实际公路设计中平、纵断面线形结合时应该遵循和注意的问题进行了探讨，以供参考。
关键词：公路,线型组合,设计原则前言在公路设计中,平、纵断面是极为重要的组成部分。
平、纵断面线形配合不好,不但有碍于行车舒适等优点的发挥,而且会加剧视觉不良,造成行车上的危险。
平、纵断面线形的组合设计很好的配合,通常无须增加造价就能提高公路的品质,安全和完美线形,并有助于保持连续、匀速行驶。
1 平纵线形组合设计原则( 1) 应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。
任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形，都必须尽力避免。
在视觉上能否自然地诱导视线，是衡量平纵线形组合的最基本问题。
( 2) 注意保持平纵线形的技术指标大小应均衡。
它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用相关。
对纵段面线形反复起伏、在平面上却采用高标准的线形是无意义的，反之亦然。
( 3) 选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。
( 4) 注意与公路周围环境的配合。
它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。
2 平纵线形组合方式及注意问题2. 1 平面直线与纵断面直线组合线形单调、枯燥，在行车过程中视景无变化，容易使司机产生疲劳和超车频繁，在组合时一般应避免这种情况。
但在交通比较错综复杂的路段( 如交叉口) ，采用这种线形要素是有利的。
为调节单调的视觉，增进视线诱导，设计时可用划行车道线、标志、绿化、注意与路旁建筑设施配合等方法来弥补。
2. 2 平面直线与纵段面凹形竖曲线组合直线具有较好的视距条件，由于纵断面上插入了凹形竖曲线，因此线形不再生硬、呆板，而且给予司机以动的视觉印象，提高了行车的舒适性。
但是要注意以下三点:( 1) 避免采用较短的凹形竖曲线( 一般以大于最小竖曲线半径的3 - 4 倍为宜) ，以避免产生折点。
( 2) 在两个凹形竖曲线间注意不要插入短直线。
若能将两凹形竖曲线合二为一，则会具有更佳的视觉和行车效果。
线形设计
A为回旋线参数，R2 为小圆半径(m)
R2 0. 2 0 .8 R1
D / R2 0.003 ~ 0.03
4、凸型
在两个同向回旋线间不插入圆曲线径相衔接的组合，如图5-4
回旋线参数及连结点的曲率半径应满足最小回旋线参数、圆曲 线最小半径的规定
(五)复合型
两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的形式，如图5-5。
（4）注意与道路周围环境的配合。它可以减轻驾驶员的疲劳和 紧张程度，并可起到引导视线的作用。
3、平曲线与竖曲线的组合 （1）平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线 这种组合是使平曲线和竖曲线对应，最好使竖曲线的起终点分 别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。
实际应用中，竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲 线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放 在圆弧段之内。若平、竖曲线半径都很大，则平、竖位臵可不受 上述限制；若做不到平、竖曲线较好的组合，宁可把二者拉开相 当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。
(一)纵断面设计的一般原则 (二)纵断面设计要点
平纵线形组合设计
(一) 纵断面设计的一般原则
纵断面设计要求为：保证行车的平顺、安全及汽车运输的经济， 使道路建筑费最低，路基和构造物具有足够的稳定性。 纵断面设计的具体要求包括： （1）应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、坡长限制、 坡段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）。 （2）纵坡应均匀平顺。纵坡尽量平缓、起伏不宜过大和频繁； 变坡点处尽量设臵大半径竖曲线，尽量避免极限纵坡值；缓和 段配合地形布设，垭口处纵坡尽量放缓；越岭线应尽量避免设 臵反坡段（升坡段中的下坡损失）。 （3）平面上直线路段不宜在短距离内出现凸凹起伏频繁的纵断 面线形。 （4）纵断面的设计应与平面线形和周围的景观相协调，即应考 虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡， 来确定纵断面的设计线。
《公路路线设计规范》
《公路路线设计规范》线形设计9.1一般规定9.1.1 路线设计应使公路线形同地形、地物、景观相协调，应使线形流畅、连续、视觉良好，保证行驶安全、舒适与经济。
9.1.2 公路线形是由平、纵、横三个面组成的立体形状，选线时，必须综合考虑平、纵、横三个面的组合。
9.1.3同一设计速度的设计路段长度不宜过短，线形技术指标应尽量保持相对均衡。
两相邻不同设计路段之间其技术指标应逐渐变化。
9.1.4线形设计的要求与内容随公路等级和设计速度的不同而异。
高速公路、一级公路以及设计速度为≥60km/h 的公路，应注重立体线形设计，尽量做到立体线形连续、指标均衡、景观协调，使行驶视觉良好、安全舒适。
设计速度愈高，线形设计所考虑的因素应愈周全。
对于平原区高速公路还应避免长距离采用单调乏味的单一线形。
设计速度为≤40km/h 的公路，首先应在保证行驶安全的前提下，正确地运用线形要素，在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利的组合，以提高服务质量。
9.1.5 线形设计除应从行驶力学上保证汽车行驶的安全、舒适，在营运上达到经济、合理外，还应注重驾驶者的视觉、心理及生理方面的要求。
9.1.6应根据设计条件尽量选用较高的技术指标，不应轻易采用技术指标的最小(或最大)值，并保持各种线形要素的均衡性、连续性，避免线形突变。
9.1.7在路线交叉前后应尽可能采用技术指标较高的线形。
9.1.8 平面线形设计应结合地形、地物、地质、大型构造物（桥梁、互通立交、隧道）等不同特点，选用相应技术指标进行组合设计，应合理运用直线和曲线(圆曲线、回旋线)线形要素，不得片面强调以直线或以曲线为主，或必须高于某一比例。
9.1.9 对立体线形应运用公路路线透视图，或动态连续透视图，或公路路线动态模拟系统进行检验与评价。
《公路路线设计规范》9.2平面线形设计9.2.1平面线形设计的一般原则1平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。
平纵线形组合设计
设计应充分考虑使用需求，确保空间布局 合理、流线顺畅，满足使用者的行为习惯 和心理需求。
美学性
可持续性
平纵线形组合设计应注重美学表现，通过 线条、色彩、材质等元素的运用，创造出 具有美感的视觉效果。
设计应考虑环保和可持续性，采用绿色材 料和节能技术，降低对环境的负面影响。
平纵线形组合设计的要点
空间布局
积水对道路造成影响。
节约工程量
竖曲线设计应尽量节约工程量 ，减少土方开挖和填筑量，降
低工程造价。
考虑景观要求
竖曲线设计应考虑景观要求， 与周围环境相协调，提高道路
的美观性。
04 平纵线形组合设计
平纵线形组合设计的基本原则
统一性
功能性
平纵线形组合设计应保持整体风格和元素 的统一，使整个设计看起来和谐、协调。
平曲线类型
根据不同的设计需求和应用场景，平曲线可以分为圆弧形、抛物线形、椭圆线 形等多种类型。每种类型的平曲线都有其独特的特点和应用范围。
竖曲线定义
竖曲线定义
竖曲线指的是在垂直方向上的曲线，通常用于建筑物、山体 等物体的设计。竖曲线的设计可以改变物体的高度和形状， 以达到特定的功能和视觉效果。
竖曲线类型
路面设计
根据交通量和车辆类型，选择合适的路面材料和结构，以提高路面 的耐久性和防滑性能。
优化竖曲线设计
坡度与坡长
合理设置坡度和坡长，以降低车辆行驶的阻力和提高排水性能。
竖曲线半径
选择合适的竖曲线半径，以平衡视距和道路线形的美观性。
视距与净空
确保足够的视距和净空，以满足车辆行驶的安全性和舒适性。
优化平纵线形组合设计
过程中，需要综合考虑这些因素，以达到最佳的设计效果。
平曲线与竖曲线大小应保持均衡
2020/3/22
需要注意的问题： （1）避免插入短的凹形曲线，或是插入 小半径曲线，以免产生折点； （2）两相邻凹形竖曲线之间不得插入短 直线，容易产生视错觉，此时宜将两个凹 形合并成一个凹形竖曲线； （3）长直线的末端不宜插入小半径凹形 竖曲线。
2020/3/22
平面直线与纵面凸形竖曲线 特点：
视距条件差、线形单调，驾驶员无法做出正确路况判断。
采用此种应该保证视距，选择大半径曲线。
驼峰
暗凹
2020/3/22
平面曲线与纵面直线
优点：视觉效果良好， 平曲线与纵坡组合协调的最 改善驾驶员视觉环境。 小半径用下式表示：
（在平曲线半径选择得当时）
2020/3/22
2020/3/22
组合不当 组合得当
直线
竖曲线
“平包竖”。
回旋线
圆曲线
(不设回旋线时为虚线)
回旋线
平曲线 直线
2020/3/22
应该注意的问题： （2）平曲线与竖曲线保持均衡。
根据前西德资料：平曲线与竖曲线的半径比以 1:10～1:20为宜。
大半径长的平曲线与小半径短的竖曲线结合，有凹 陷的感觉，所以为不利组合。
2020/3/22
（3）选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和 行车安全。
（4）注意与周围环境相配合。如配合得好，可以减 轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的 作用。
2020/3/22
2、空间线形组合与分析
主要从以下几类进行分析： （1）平面直线与纵面直线； （2）平面直线与纵断面凹形竖曲线； （3）平面直线与纵断面凸型竖曲线。 （4）平面曲线与纵断面直线； （5）平面曲线与纵断面凸形或凹形竖曲线。 （6）建议指标。
纵断面设计-竖曲线、平纵线形组合设计
纵断面设计-竖曲线、平纵线形组合设计第三节竖曲线设计纵断面上相邻两条纵坡线相交的转折处，为了行车平顺用一段曲线来缓和，这条连接两纵坡线的曲线叫竖曲线。
竖曲线的形状，通常采用平曲线或二次抛物线两种。
在设计和计算上为方便一般采用二次抛物线形式。
纵断面上相邻两条纵坡线相交形成转坡点，其相交角用转坡角表示。
当竖曲线转坡点在曲线上方时为凸形竖曲线，反之为凹形竖曲线。
一、竖曲线（一）竖曲线基本方程式我国采用的是二次抛物线形作为竖曲线的常用形式。
其基本方程为：若取抛物线参数为竖曲线的半径，则有：（二）竖曲线要素计算公式竖曲线计算图示1、切线上任意点与竖曲线间的竖距通过推导可得：2、竖曲线曲线长：L = Rω3、竖曲线切线长：T= TA =TB ≈ L/2 =4、竖曲线的外距： E =⑤竖曲线上任意点至相应切线的距离：式中：x —为竖曲任意点至竖曲线起点（终点）的距离, m；R—为竖曲线的半径，m。
二、竖曲线的最小半径(一)竖曲线最小半径的确定1.凸形竖曲线极限最小半径确定考虑因素（1）缓和冲击汽车行驶在竖曲线上时，产生径向离心力，使汽车在凸形竖曲线上重量减小，所以确定竖曲线半径时，对离心力要加以控制。
（2）经行时间不宜过短当竖曲线两端直线坡段的坡度差很小时，即使竖曲线半径较大，竖曲线长度也有可能较短，此时汽车在竖曲线段倏忽而过，冲击增大，乘客不适；从视觉上考虑也会感到线形突然转折。
因此，汽车在凸形竖曲线上行驶的时间不能太短，通常控制汽车在凸形竖曲线上行驶时间不得小于3秒钟。
（3）满足视距的要求汽车行驶在凸形竖曲线上，如果竖曲线半径太小，会阻挡司机的视线。
为了行车安全，对凸形竖曲线的最小半径和最小长度应加以限制。
2.凹形竖曲线极限最小半径确定考虑因素（1）缓和冲击：在凹形竖曲线上行驶重量增大；半径越小，离心力越大；当重量变化程度达到一定时，就会影响到旅客的舒适性，同时也会影响到汽车的悬挂系统。
（2）前灯照射距离要求对地形起伏较大地区的路段，在夜间行车时，若半径过小，前灯照射距离过短，影响行车安全和速度；在高速公路及城市道路上有许多跨线桥、门式交通标志及广告宣传牌等，如果它们正好处在凹形竖曲线上方，也会影响驾驶员的视线。
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平、纵线形组合设计道路的线形状况是指道路的平面和纵断面所组成的立体形状。
线形设计首先从路线规划开始，然后按照选线、平面线形设计、纵断面线形设计和平纵线形组合设计的过程进行，最终展现在驾驶员面前的平、纵、横三者组合的立体线形，特别是平、纵线形的组合对立体线形的优劣起着至关重要的作用。
平、纵线形组合设计是指在满足汽车动力学和力学要求的前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续、舒适，与周围环境的协调和良好的排水条件。
特别在高等级公路的设计中必须注重平、纵线形的合理组合。
（一）组合原则平面与纵断面组合应遵循如下设计原则：
1.应能在视觉上自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性；
2.平面与纵断面线形的技术指标应大小均衡，不要悬殊太大，它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用密切相关，任何单一提高某方面的技术指标都是毫无意义的。
3.选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和安全行车；
4．应注意线形与自然环境和景观的配合与协调,以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度。
特别是在路堑地段，要注意路堑边坡的美化设计。
（二）组合方式
1．平曲线与竖曲线组合a平曲线和竖曲线两者在一般情况下应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线如图所示，宜将竖曲线的起终点，放在平曲线的缓和段内；这种立体线形不仅能起到诱导视线的作用，而且可取得平顺和流畅的效果。
b平曲线与竖曲线大小应保持均衡，其中一方大而平缓时，另一方切忌不能形成多而小。
平、竖曲线几何要素要大体平衡、匀称、协调，不要把过缓与过急、过长与过短的平曲线和竖曲线组合在一起。
c当平曲线半径和竖曲线半径都很小时，平曲线和竖曲线两者不宜重叠，或必须增大平、竖曲线半径。
d凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部不得插入小半径的平曲线，也不得与反向平曲线拐点相重合，以免失去引导驾驶员视线的作用，使驾驶员操作失误，引起交通事故。
2．平面直线与纵断面的组合a平面的长直线与纵面直坡段相配合，对双车道公路能提供超车方便，在平坦地区易于地形相适应，行车单调，驾驶员易疲劳。
b从美学的观点上，平面的直线与一个大半径的凸形竖曲线配合为好，与一个凹形竖曲线相配和次之；c在直线中较短距离内两次以上的变坡会形成反复凹凸的“驼峰”和“凹陷”，使线形视觉效果既不美观也不连续。
因此，只要路线有起有伏，就不要采用长直线，最好使平面路线形随纵坡的变化略加转折，并把平、竖曲线合理地组合。
尽量避免驾驶员一眼能看到路线方向转折两次以上或纵坡起伏三次以上。
d使用时应避免：
①平面长直线配纵面长坡；②平面直线上短距离内纵面多次变坡；③在平面直线段内不能插入短的竖曲线；④在平面长直线上设置陡坡及竖曲线长度短、半径小的凹形竖曲线；⑤在平面直线上的纵断面线形出现驼峰、凹暗、跳跃等使驾驶员视觉中断的线形。
三、线形组合特征及注意问题平面长直线与纵断面长坡段组合
1、线形单调、枯燥，在行车过程景观无变化，容易使司机产生疲劳；
2、驾驶易超速行驶，超车频繁；
3、但在交通比较错综复杂的路段（如交叉口），采用这种线形要素是有利的。
1、为调节单调的视觉，增设视线诱导设施，
2、设计时用划车道线、设置标志；
3、注意改变景观，分段绿化、注意与路旁建筑设施配合等方法来弥补。
平面直线与凹形竖曲线组合
1、具有较好的视距条件；
2、因此线形不再生硬、呆板；
3、给予司机以动的视觉印象，提高了行车的舒适性。
1、注意避免采用较短的凹形竖曲线，以避免产生折点；
2、在两个凹形竖曲线间注意不要插入短直线。
平面直线与凸形竖曲线组合
1、线形视距条件差，
2、线形单调，应尽量避免。
注意采用较大的竖曲线半径，以保证有较好的视距。
平曲线与纵面直坡段组合
1、只要平曲线半径选择适当、平面的圆曲线与纵面直坡段组合其视觉效果是良好的。
2、若平面的直线与圆曲线组合不当（如断背曲线）、或平曲线半径较小时与纵面直坡段组合将在视觉上产生折曲现象。
1、要注意平曲线半径与纵坡度协调；
2、要注意合成坡度的要求；
3、要避免急弯与陡坡相组合。
平曲线与竖曲线组合
1、平曲线与竖曲线组合的组合线形，如果平纵面几何要素的大小适当、均衡协调、位置适宜，可以获得视觉舒顺、诱导视线良好的空间线形。
2、平曲线与竖曲线较小，则会出现一些不良的组合效果。
1、一般情况下，当平、纵曲线半径较大时，应使平、纵曲线对应重叠组合，并使平曲线较长些将竖曲线包起来。
2、注意平、纵曲线几何要素指标均衡、匀称、协调，不要把过缓与过急、过长与过短的平纵曲线组合在一起。
3、注意凸形竖曲线顶部与凹形竖曲线底部，不得与反向平曲线的拐点重合。
4、避免在一个平曲线上连续出现多个凹、凸竖曲线；
5、应避免出现“暗凹”、“跳跃”等不良现象。
避免的组合对于平、竖曲线的组合设计能够满足上述要求是最好的，但有时往往受各种条件的限制难以满足，这时应避免如下组合的出现。
（1）要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。
二者都存在不同程度的扭曲外观；前者会使驾驶员操作失误，引起交通事故；后者虽无视线诱导问题，但路面排水困难，易产生积水。
（2）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。
对凸形竖曲线诱导性差，事故率较高；对凹形竖曲线路面排水不良。
（3）计算行车速度≥40km／h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线。
前者失去诱导视线的作用，驾驶员须接近坡顶才发现平曲线，导致不必要的减速或交通事故；后者会出现汽车高速行驶时急转弯，行车极不安全。