公路平面设计--直线,圆曲线
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道路勘测设计概论直线和圆曲线
第二章 平面设计
本章主要学习内容 要求
1. 汽车行驶轨迹特性与道路平面线形要素。
2. 直线的特点与运用（最大长度、最小长度）。 3. 圆曲线的特点、半径与长度。 4. 缓和曲线性质、行驶和参数
要素
5. 平面线形设计原则与线形组合
方法
6. 道路平面设计主要成果。
展示
第一节 概 述
一、路线的相关概念
一般认为：直线的最大长度在城镇附近或其他 景色有变化的地点大于20V是可以接受的；在景色 单调的地点最好控制在20V以内；而在特殊的地理 条件下应特殊处理。
无论是高速公路还是一般公路在任何情况下都要 避免追求长直线的错误倾向.
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。
（二）平面线形要素
（1）汽车导向轮旋转面与车身纵轴之间关系：
角度为零；
角度为常数； 角度为变数 （2）平面线形三要素 与上述三种状态相对应的行驶轨迹线为： 曲率为零的线形——直线 曲率为常数的线形——圆曲线
公路平面线形由直线、曲 线组合而成，平曲线又分为 圆曲线和回旋线两种。
高速公路和一、二、三级 公路平面线形要素有直线、 圆曲线、回旋线三种。四级 公路平面线形要素有直线、 圆曲线两种。
直线的最大长度应有所限制。当采用长的直线线形时，为弥 补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施并 注意下述问题：
⑴． 长直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更易导
致高速度 ⑵． 长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，可以使生硬呆板的
直线得到一些缓和
⑶．两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种 或设置一定建筑物、 雕塑、广告牌等措施，以改善单 调的景观。
本章主要学习内容 要求
1. 汽车行驶轨迹特性与道路平面线形要素。
2. 直线的特点与运用（最大长度、最小长度）。 3. 圆曲线的特点、半径与长度。 4. 缓和曲线性质、行驶和参数
要素
5. 平面线形设计原则与线形组合
方法
6. 道路平面设计主要成果。
展示
第一节 概 述
一、路线的相关概念
一般认为：直线的最大长度在城镇附近或其他 景色有变化的地点大于20V是可以接受的；在景色 单调的地点最好控制在20V以内；而在特殊的地理 条件下应特殊处理。
无论是高速公路还是一般公路在任何情况下都要 避免追求长直线的错误倾向.
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。
（二）平面线形要素
（1）汽车导向轮旋转面与车身纵轴之间关系：
角度为零；
角度为常数； 角度为变数 （2）平面线形三要素 与上述三种状态相对应的行驶轨迹线为： 曲率为零的线形——直线 曲率为常数的线形——圆曲线
公路平面线形由直线、曲 线组合而成，平曲线又分为 圆曲线和回旋线两种。
高速公路和一、二、三级 公路平面线形要素有直线、 圆曲线、回旋线三种。四级 公路平面线形要素有直线、 圆曲线两种。
直线的最大长度应有所限制。当采用长的直线线形时，为弥 补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施并 注意下述问题：
⑴． 长直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更易导
致高速度 ⑵． 长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，可以使生硬呆板的
直线得到一些缓和
⑶．两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种 或设置一定建筑物、 雕塑、广告牌等措施，以改善单 调的景观。
道路平面设计之道路平面线形
2 h
l
y
=
l3 6R lh
−
l7 336 ⋅ R 3lh3
l ―回旋线上任一点到 曲线起点的曲线长度
R―主曲线半径 lh ―缓和曲线长度
坐标原点在ZH、HZ
（4）在圆曲线上任意点的坐标公式
ϕm
=
αm
+
β0
=
90
π
⋅ ( 2lm + lh R
)
x = q + R ⋅sin ϕm
y = ΔR + R(1− cosϕm )
三. 缓和曲线
2、缓和曲线的选择
（1）缓和曲线轨迹特点：由直线驶入圆曲线 转弯时，其轨迹上的任一点的曲率半径与其行 程l（自转弯开始点算起）成反比，此轨迹方程 为回旋曲线方程。因此我国《标准》规定缓和 曲线采用回旋曲线。
三. 缓和曲线
（2）缓和曲线的一般方程式：
ρ ⋅l = C
(2-26)
为了设计方便，使量纲一致，故令A2=C，则
一. 直 线
断背曲线：互相通视的同向曲线间若插以短直 线，容易产生把直线和两端的曲线看成为反向曲 线的错觉，当直线过短时甚至把两个曲线看成是 一个曲线，这种线形破坏了线形的连续性，且容 易造成驾驶操作的失误，通常称为断背曲线。
设计中应尽量避免。
一. 直 线
断背曲线
X 直线的计算
一. 直 线
不设超高最小半径（m） 5500 4000 2500 1500 600 350 150
二. 圆曲线
3、平曲线长度（curve radius）
（1）平曲线最小长度规定
① 从驾驶员操纵方便、行车舒适性以及视觉要求来 看，应对平曲线长度加以限制。
道路平面线型要素的研究及应用
道路平面线型要素的研究及应用发布时间：2023-02-28T01:28:05.510Z 来源：《工程建设标准化》2022年10月第19期作者：李泽辉[导读] 通过直线、圆曲线及缓和曲线的分析，并提出了高等级道路平面线形设计中应遵循的原则及要求对于道路超高设置，最后通过实例来进行平面线型设计的应用李泽辉湖北建科国际工程有限公司广东珠海 519000摘要：通过直线、圆曲线及缓和曲线的分析，并提出了高等级道路平面线形设计中应遵循的原则及要求对于道路超高设置，最后通过实例来进行平面线型设计的应用。
关键词：道路平面、短直线、圆曲线、长度比例1平面线型要素组成道路平面线型基本上是由直线、圆曲线和缓和曲线（规范中亦称之为回旋线）三种基本线形要素组合而成。
直线是最简单且直接的的线型要素，但从道路的起点到终点之间大多数情况不能且不适宜用一条直线将其连接起来，由于受地形、现状实际情况等因素的制约，路线在平面上多会出现很多的曲折；为了保证行车的安全性和稳定性，在转弯处需要用圆曲线加以过渡。
如果圆曲线半径较小，还要进行曲率过渡，即加设缓和曲线。
三要素是道路平面线型基本组成，在道路上各要素所占比例难以量化规定，但只要各组成要素采用合理、组合恰当，均可以得到较为理想的平面线型。
2直线2.1最大直线长度规范中长直线主要应用于较为开阔平坦的线型设计中。
采用一些较长的直线是可行的，但要避免过长的直线，以减少驾驶中的枯燥感、单调感和增加不安全的因素。
国外规定中如法国规定长直线应用至少5000m的大半径曲线代替。
我国的现行规范对此未作明确的规定，但实际设计过程中通常参照德国规范要求的最大直线长度以20倍设计速度的值控制，即80km/h的设计速度,直线长度最大可用到1600m。
根据实践经验,采用是小偏角平曲线情况下，应严格控制好平曲线及直线长度。
2.2平曲线间最小直线长度两平曲线间的直线长度取值要适宜。
现行规范规定“对于设计速度大于或等于60km/h的道路，同向平曲线之间的最小直线长度（以米计）以不小于设计速度（km/h）的6倍为宜；反向平曲线之间的最小直线长度（以米计）以不小于设计速度（km/h）的2倍为宜”。
城市道路平面设计
① 最大直线长度
• 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，美国为180s的行程。
• 最大直线长度不必太拘泥，最小长度应该保 证。
.
9
.
10
.
11
描述直线的指标
.
12
描述直线的指标
.
13
圆曲线
.
14
（1）平曲线要素 pp203
E
圆曲线的四要素及其计算公式
.
68
加宽表达（平面图或道路分块图）
.
69
.
70
思考题
1.什么是平面曲线三要素？ 2.直线道路最小长度有什么规定？ 3.圆曲线的半径如何确定？ 4.圆曲线最小半径由哪几类？
.
71
道路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线三种 组合而成，“平面线形三要素”。
.
5
直线
直线适用于地形平坦、视线目标无障碍处。在 平原区，直线作为主要线形要素是适宜的。
直线路段能提供较好的超车条件。 但直线过长、景色单调，往往会出现过高的车
速或司机由于缺乏警觉易疲劳而发生事故。
.
6
.
7
.
8
描述直线的指标
.
34
超高过渡方式——无中央带
① 绕内边缘旋转 先将外侧车道绕中线旋转，当达到与内侧车道构 成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车 道边缘旋转，直至达到超高横坡值为止。
.
35
.
36
各种旋转方式的适用性
绕内边缘线旋转，由于行车道内侧不降低，有利于路基纵 向排水，一般新建公路多用此方式。绕中心线旋转可保持 中线标高不变，且在超高坡度一定的情况下，外侧边缘的 抬高值较小，多用于旧路改建工程。
• 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，美国为180s的行程。
• 最大直线长度不必太拘泥，最小长度应该保 证。
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10
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11
描述直线的指标
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12
描述直线的指标
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13
圆曲线
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14
（1）平曲线要素 pp203
E
圆曲线的四要素及其计算公式
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68
加宽表达（平面图或道路分块图）
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69
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70
思考题
1.什么是平面曲线三要素？ 2.直线道路最小长度有什么规定？ 3.圆曲线的半径如何确定？ 4.圆曲线最小半径由哪几类？
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71
道路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线三种 组合而成，“平面线形三要素”。
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5
直线
直线适用于地形平坦、视线目标无障碍处。在 平原区，直线作为主要线形要素是适宜的。
直线路段能提供较好的超车条件。 但直线过长、景色单调，往往会出现过高的车
速或司机由于缺乏警觉易疲劳而发生事故。
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6
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8
描述直线的指标
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34
超高过渡方式——无中央带
① 绕内边缘旋转 先将外侧车道绕中线旋转，当达到与内侧车道构 成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车 道边缘旋转，直至达到超高横坡值为止。
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36
各种旋转方式的适用性
绕内边缘线旋转，由于行车道内侧不降低，有利于路基纵 向排水，一般新建公路多用此方式。绕中心线旋转可保持 中线标高不变，且在超高坡度一定的情况下，外侧边缘的 抬高值较小，多用于旧路改建工程。
《公路平面设计》PPT课件
a
50
一般最小平曲线半径
式中：R—— 一般最小半径，m； ib—— 路拱超高横坡度； ——一般最小半径所对应的横向力系数。
a
51
3．不设超高的最小半径 定义：指平曲线半径较大，离心力较小时，汽车 沿双向路拱（不设超高）外侧行驶的路面摩阻力足 以保证汽车行驶安全稳定所采用的最小半径。路面 ， 不设超高。
a
27
A.当Ｖ≥60km/h时，直线≥６Ｖ（以km/h计）为宜 B.当Ｖ≤40km/h时，可参照上述规定执行
a
28
②反向曲线间的直线最小长度
两反向曲线间夹有直线段时，由于两弯道转弯方 向相反，考虑其超高和加宽缓和的需要以及驾驶人员 的操作方便，其间的直线最小长度应予以限制。《公
路路线设计规范》规定，当计算行车速度≥60km/h时， 反向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于行车速 度 （ 以 km/h 计 ） 的 2 倍 为 宜 ； 当 计 算 行 车 速 度 ≤40km/h时，可参照上述规定执行。特别困难的山岭 区三、四级公路设置超高时，中间直线长度不得小于 15m。若二反向曲线已设缓和曲线，在受到条件限制 的地点也可将二反向曲线首尾相连，但被连接的二缓 和曲线和圆曲线应满足一定的技术条件。
略感曲线存在，尚平稳；
0.20
已感到曲线存在，稍感到不平稳；
0.35
感到有曲线存在，已感到不平稳；
0.40
转弯时已非常不稳定，站立不住有倾倒的危险；
运营经济性：
0.10 ～0.15 轮胎磨耗及燃料消耗增加较小。
aபைடு நூலகம்
47
二、最小半径的计算
《标准》根据不同横向摩阻系数值，对于不同等级的公路规 定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径三个最 小半径。
公路曲线要素
纵断面线形与平面线形的协调
纵断面线形应与平面线形相协调，避免出现不良的线形组合，如长直线接小半径平曲线、 长下坡接小半径平曲线等。
平纵组合线形设计原则
保持线形连续、顺畅
平纵组合线形应连续、顺畅， 避免出现突变和不良组合。
保证视距良好
平纵组合线形应保证视距良好 ，避免出现视距不足的情况。
满足安全要求
直线段在平面设计中的应用
道路走向控制
直线段可用于控制道路的走向， 使道路在平面上呈现出合理的形
态。
地形适应
通过灵活运用直线段，可以适应不 同的地形条件，减少工程量并降低 建设成本。
交通组织优化
在平面设计中，直线段可用于优化 交通组织，如设置合适的交叉口位 置、提供足够的视距等。
03
CATALOGUE
根据地形条件确定
在地形条件复杂地区，缓和曲线长度可适当增 加，以减小工程难度和造价。
根据设计速度确定
设计速度越高，缓和曲线长度越长，以保证行车平稳和舒适。
缓和曲线在平面设计中的应用
与直线连接
在直线与圆曲线之间设置缓和曲线，使线形更加流畅，提高行车 安全性。
与圆曲线连接
在两个同向或反向的圆曲线之间设置缓和曲线，实现曲率的平滑过 渡，减小行车冲击。
公路曲线要素
目录
• 曲线要素基本概念 • 直线段要素 • 圆曲线要素 • 缓和曲线要素 • 竖曲线要素 • 曲线要素组合与优化
01
CATALOGUE
曲线要素基本概念
定义与分类
定义
公路曲线要素是指构成公路平面 线形和纵断面线形的各种要素， 包括直线、圆曲线、缓和曲线、 竖曲线等。
分类
根据公路设计的需求，曲线要素 可分为平面曲线要素和纵断面曲 线要素两大类。
纵断面线形应与平面线形相协调，避免出现不良的线形组合，如长直线接小半径平曲线、 长下坡接小半径平曲线等。
平纵组合线形设计原则
保持线形连续、顺畅
平纵组合线形应连续、顺畅， 避免出现突变和不良组合。
保证视距良好
平纵组合线形应保证视距良好 ，避免出现视距不足的情况。
满足安全要求
直线段在平面设计中的应用
道路走向控制
直线段可用于控制道路的走向， 使道路在平面上呈现出合理的形
态。
地形适应
通过灵活运用直线段，可以适应不 同的地形条件，减少工程量并降低 建设成本。
交通组织优化
在平面设计中，直线段可用于优化 交通组织，如设置合适的交叉口位 置、提供足够的视距等。
03
CATALOGUE
根据地形条件确定
在地形条件复杂地区，缓和曲线长度可适当增 加，以减小工程难度和造价。
根据设计速度确定
设计速度越高，缓和曲线长度越长，以保证行车平稳和舒适。
缓和曲线在平面设计中的应用
与直线连接
在直线与圆曲线之间设置缓和曲线，使线形更加流畅，提高行车 安全性。
与圆曲线连接
在两个同向或反向的圆曲线之间设置缓和曲线，实现曲率的平滑过 渡，减小行车冲击。
公路曲线要素
目录
• 曲线要素基本概念 • 直线段要素 • 圆曲线要素 • 缓和曲线要素 • 竖曲线要素 • 曲线要素组合与优化
01
CATALOGUE
曲线要素基本概念
定义与分类
定义
公路曲线要素是指构成公路平面 线形和纵断面线形的各种要素， 包括直线、圆曲线、缓和曲线、 竖曲线等。
分类
根据公路设计的需求，曲线要素 可分为平面曲线要素和纵断面曲 线要素两大类。
公路平面设计
一、概述
公路是一条由平面、纵断面、横断面组 成的三维空间带状构造物。
路线的平面
一、概述
1、平面线形设计的基本要求
（1）汽车行驶轨迹 公路是供汽车行驶的，在路线的平面设计中，主要考察
汽车的行驶轨迹。只有当平面线形与这个轨迹相符合或相 接近时，才能保证行车的顺畅、舒适和安全。 （2）平面线形要素
平面线形要素是由直线、圆曲线和缓和曲线构成的， 通常称之为“平面线形三要素”。直线是曲率为零的线形； 圆曲线是曲率为常数的线形；缓和曲线是曲率逐渐变化的 线形，三要素是公路平面线形最基本的组成。
（2）专业工程勘察收费标准分别适用于煤炭、水利水电、 电力、长输管道、铁路、公路、通信、海洋工程等工程勘 察的收费。专业工程勘察中的一些项目可以执行通用工程 勘察收费标准。
地下工程概预算
13
第三节 工程量计算方法
3．通用工程勘察收费采取实物工作量定额计费方法 计算，由实物工作收费和技术工作收费两部分组成。
专业工程勘察收费方法和标准，《标准》在煤炭、水 利水电、电力、长输管道、铁路、公路、通信、海洋工程 等章节中分别规定。
地下工程概预算
14
第三节 工程量计算方法
4．通用工程勘察收费按照下列公式计算
（1）工程勘察收费＝工程勘察收费基准价×（1土浮动幅度 值）
（2）工程勘察收费基准价＝工程勘察实物工作收费＋工程 勘察技术工作收费
以下取两位；吨以下取三位；千克、件取整数。
地下工程概预算
10
第三节 工程量计算方法
3．计算工程量时，应依施工图纸顺序，分部、分项， 依次计算，并尽可能采用计算表格及计算机计算，简化计 算过程。
地下工程概预算
11
第三节 工程量计算方法
道路路线平面设计PPT课件
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32
.
33
4.1.3.2 超高构成
从直线上的不设超高过渡到圆曲线上的全超高，有两种构成方式， 即绕未加宽前的路面内边缘旋转和绕线路中心线旋转。如图4-7。
.
34
4.1.3.3 超高缓和段 从直线上的路拱双坡横断面变为曲线段的具有全超高的单坡横
断面的渐变过程，这一变化段称为超高缓和段（见图4-6）。
但是，当ib很大时，行车速度低于设计速度或因故停车时，汽车 由于重力作用，会有向路面内侧下滑的倾向，特别是当冬季路面冰 冻或雨季路面泥泞湿就更危险。因此，ib的容许值应依据道路所在 地区的气候条件、地形等因素来决定。
.
24
为了保证低速车在恶劣的气候条件下能安全行驶不致有下滑的危 险性，则超高的最大容许值ib必须满足以下条件。即
0.18
0.16
0.14
美国
0.12
日本
0.10
德国
0 20 40 60 80 100 120 140 v/(km/h)
图4-5设计车速与横向力系数关系
.
23
（2）最大超高率
汽车以一定的设计速度在曲线上行驶的稳定性是由路面超高横 坡度和路面与轮胎之间横向附着力共同保证的。若取得较大的向心 力来平衡离心力，就需较大的超高度ib，以保证行车的稳定性。
127( ib)
式中：v—计算行车速度，km/h； —横向力系数； ib—路面超高横坡度，%。
在指定的设计车速下，极限最小半径Rmin决定于可以容许的最大 横向系数 ma和x 该曲线的最大超高度 ib max
最小半径
V2
Rmin12(7maxibma)x
.
18
对于 和 max 做ib m如ax 下讨论：
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纸上定线
最大长度
直
线
最小长度
同向：6V 反向：2V 特殊：三、四级公路上，两相邻反向曲线无超高、 无加宽时，可径相衔接；无超高有加宽时，中间应 没有长度不小于10m的加宽缓和段。工程特殊因难 的山岭重丘区，三、四公路设置超高时，中间直线 长度不得小于15m。 回头：在二、三、四级公路上应分别不小于200m、 150m和100m。
圆曲线
极限最小
圆
曲
一般最小
线
不缺设点超高最小
缓和曲线
缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与 小圆曲线之间，由较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线 形，是道路平面线形要素之一。它的主要特征是曲率 均匀变化。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
《公路平面设计》
——直线、圆曲线、缓和曲线
直线
优点
直线是平面线形设计的基本要素之一，具有距
直 线
离短、易布设等特点，在公路中使用最为广泛。两 点之间以直线为最短，给人以短捷、直达的良好印 象，加之汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，
驾驶操作简易。
缺点
直线线形缺乏灵活性，大多难于与地形、地物 相协调；强定直线，往往造成工程量大，破坏自然 条件。过长的直线易使驾驶人员感到单调、疲倦， 难以目测车间距离，易于产生尽快驶出直线的急路 躁情绪。长直线还容易导致致高速行驶，危及交通 安全。