公路平面设计的要素
公路工程-路线平面设计
l 0, 0, l dl A 2 d
l 2 2 A2 ,
内蒙古工业大学
l2 2 A2
二. 缓和曲线 的要素计算
1.回旋线的数学表达式 ⑵.回旋曲线的坐标①行车安全 要求横向力系数μ 低于轮胎与路面之间所能提供的横向摩阻系数f： μ ≤f (3-2) ②增加驾驶操纵的困难 轮胎产生横向变形，增加了汽车在方向操纵上的困难。 ③增加燃料消耗和轮胎磨损 μ 的存在使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。
④行旅不舒适
1．确定半径的理论依据
缓和曲线上任一点的切线与该缓和曲线起点的切线所成的夹角。
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二. 缓和曲线 的要素计算
1.回旋线的数学表达式 ⑴.回旋线的基本公式为：
rl A
2
（3-11）
但在缓和曲线的的终点处，
l
写作：
=Ls，
r =R，则上式可
（3-12）
RLs A 2
图3—11是回旋线及应用范围
内蒙古工业大学
J 2T L
内蒙古工业大学
二．曲线半径curve radius
1．确定半径的理论依据 2．最小半径的计算 3．圆曲线最大半径
1．确定半径的理论依据 ⑴横向力系数μ 的确定
V2 R 127 ( ih )
μ值过大，增加了驾驶者在弯道行驶中的紧张。对于乘客来说，μ值的增大 ，同样感到不舒适，乘客随μ的变化其心理反应如下。 当μ<0.10时，不感到有曲线存在，很平稳； 当μ=0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳； 当μ=0.20时，已感到有曲线存在，稍感不稳定； 当μ=0.35时，感到有曲线存在，不稳定；
1．确定半径的理论依据
2．最小半径的计算
3．圆曲线最大半径
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。
城市道路平面设计
• 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
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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？
.
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。
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6
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7
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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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35
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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。
第二章路线平面设计
中线
路线(route)的概念
1． 路线----指道路中线的空间位置，它是一条空间曲线。 2． 公路平纵横的概念 ①． 路线的平面----公路的中线在水平面上的投影。
平面图（plan） ----反映路线在平面上的形状、位置、尺寸的图形。
②． 路线的纵断面----路线的中线在竖直面上的投影。
纵断面图（vertical profile map） ----反映路线在纵断面上的形状、位置、尺
路线平面 设计 2.1 道路平面设计的基本要求与原则
2.1.1 道路平面设计的概念
道路 路线
路线的平面
道路的平面线形
路线(route of road)
• 路线----指道路中线 。 • 线形----道路中线的空间 形状。
路线(route of road)
• 路线的平面(horizontal)--道路中线在水平面上的投影。 • 路线纵断面(vertical)--沿着中线竖直剖切，再行展开。 • 公路横断面(cross-sectional)--中线各点的法向切面。
曲线半径curve radius
1．确定半径的理论依据 2．最小半径的计算 3．圆曲线最大半径
1．确定半径的理论依据
⑴．横向力系数μ 的确定 ①．行车安全 要求横向力系数 μ 低于轮胎与路面之间所能提供的横向摩阻系数f： μ值过大，增加了驾驶者在弯道行驶中的紧张。对于乘客来说， μ值的增大 ，同样感到不舒适，乘客随μ的变化其心理反映如下。 μ ≤f (3—2) ②．增加驾驶操纵的困难 当μ<0.10时，不感到有曲线存在，很平稳； 轮胎产生横向变形，增加了汽车在方向操纵上的困难。 当μ=0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳； ③．增加燃料消耗和轮胎磨损 μ=0.20时，已感到有曲线存在，稍感不稳定； μ当 的存在使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。 当μ=0.35时，感到有曲线存在，不稳定； 当μ≥0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感。 ④．行旅不舒适 综上所述， μ 值的采用关系到行车的安全、经济与舒适。为计算最小平曲 线半径，应考虑各方面因素采用一个舒适的 μ值。研究指出：μ值的舒适界限， 由0.11到0.16随行车速度而变化，设计中对高、低速路可取不同的数值。
道路设计标准
设计说明书1.1 设计任务在给定的图纸上设计一条二级公路，设计车速为60km/h。
其主要内弄有路线方案、道路平面、道路纵断面、道路横断面、路基路面设计等。
1.2道路设计标准设计车速---------------------------------------------60km/h圆曲线极限最小半径（μ=0.12）--------------115m圆曲线一般最小半径-------------------------------200m缓和曲线最小长度----------------------------------60m平曲线最小长度-------------------------------------100m同向曲线最小长度---------------------------------->6v反向曲线最小长度-------------------------------- -->2v公路最大纵坡-----------------------------------------4%最大合成坡度-----------------------------------------9.5%最短坡长-----------------------------------------------150m凸形竖曲线极限最小半径--------------------------1400m凸形竖曲线一般最小半径--------------------------2000m凹形竖曲线极限最小半径--------------------------1000m凹形竖曲线一般最小半径--------------------------1500m视距要求的最小竖曲线半径---------------------凸形9000--------------------凹形2000m2 路线方案设计路线方案是路线设计中最根本的问题，根据所设计道路的等级要求，在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，尽量做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并利于施工和养护，从而确定了图纸中所示的比较经济合理的路线。
二级公路平面设计
二级公路平面设计公路平面设计是公路工程技术中的重要环节之一，其设计的质量直接影响着公路的通行安全和舒适性。
在二级公路平面设计中，需要考虑道路线型、横断面、坡度、平曲率半径、超高等因素，充分满足交通需求和安全要求。
本文将从上述几个方面对二级公路平面设计进行详细阐述，以期为相关从业人员提供一定的参考和借鉴。
一、道路线型设计在二级公路平面设计中，道路线型是非常关键的一部分。
道路线型设计的目的是保证车辆行驶的舒适性和安全性，减少转弯和变道时的急转弯和突变现象。
常用的道路线型设计包括直线、圆曲线、缓和曲线和螺旋曲线等。
1.直线道路：直线道路是道路的基本构成形态，其设计要尽可能减少弯曲，使车辆能够直线行驶。
在设计直线道路时，需要考虑水平、垂直曲线段的长度、超高等因素，确保车辆行驶的平稳和舒适。
2.圆曲线道路：圆曲线道路是指在水平方向上的曲线，其半径一般在100m以上。
圆曲线道路的设计可以使车辆在转弯时减少急速转弯的危险，提高行车的安全性和舒适性。
3.缓和曲线道路：缓和曲线是介于直线和圆曲线之间的过渡曲线，可以在车辆转弯时减少过度变化，减少车辆驾驶人员的疲劳程度。
4.螺旋曲线道路：螺旋曲线道路是一种在水平方向上渐进性转弯，其设计可以适用于山区和山地地形，减少车辆在山区道路上的急转弯和陡坡坡道。
以上是常用的道路线型设计，在具体的二级公路平面设计中，需要根据实际情况选择适合的线型形式，以确保车辆行驶安全和舒适。
二、横断面设计横断面设计是指公路在垂直方向上的设计，包括路肩、路堤、路基等部分。
横断面设计的目的是确保路面排水顺畅，保证道路的平整性和舒适性。
常用的横断面设计包括单侧边坡、双侧边坡和护坡等。
1.单侧边坡设计：单侧边坡设计是指在公路一侧设置边坡，另一侧为自然地形或护坡，适用于地形平缓或沿途为悬崖峭壁的道路。
2.双侧边坡设计：双侧边坡设计是指在公路两侧均设置有边坡，适用于地形不平，需要保证路基在牢靠的情况下进行设计。
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。
山区公路选线原则及平面设计
CHENGSHIZHOUKAN 2019/15城市周刊94山区公路选线原则及平面设计邓 力 甘肃恒路交通勘察设计院有限公司摘要：公路的畅通程度和交通的便利程度不仅对地区经济的发展程度有重要的决定作用，还关系着山区百姓生活水平的提高。
经济的不断发展使得越来越多的山区公路建成、开通、投入使用。
由于山区的地形较为复杂多样，其影响因素和限制条件也多种多样，对山区高速公路进行设计时也会面临着诸多问题。
本文主要研究山区公路的选线以及设计方法，以期对山区交通设施的建设与完善工作起到一定借鉴作用。
关键词：山区公路；选线原则；设计一、山区公路的选线分析１．选线原则。
第一，应当设计出可供选择的多种方案；第二，应当综合考量工程造价与管理、护养、运营等多种支出和成本；第三，应当将农业区和选线的关系处理好；第四，应当注意和沿线环境保持协调性；第五，应当注重环保；第六，应当考虑工程地质的影响[1]。
２．选线步骤。
公路路线依照其沿线景观和环境可以划分为以下四类：山腰线、山脊线、越岭线、沿河线（或者沿溪线）。
一条山区其总长度应当依据地貌和地形的分段选取不同路线形式，使得他们相互之间沟通和连接。
山区路线只有两个走向，第一是横越山岭的方向，第二是沿水顺山的方向。
后者规划的路线，还能够依照它的线位高地，分为三种线：山腰线、沿河线（或者沿溪线）、山脊线。
一段较长的公路同时是由几段线位高度或者走向不同的路段组合、交互所组成的。
山区公路的路线确定也应当依照程序、步骤和阶段有序地开展和进行。
选线步骤可以分为如下三个：首先，全面布局。
这能够使起点和终点之间的路线基本走向得到有效解决。
在总方向被确定下来以后，从整体上对公路进行大面积地入手调整，由点到带地开展总体上的布局，并在对可能的路线计划和方案做出选择后，进一步对资料进行收集和勘察，结合具体实际条件，依照可能和需要，对主要的控制点进行落实和必选，以放弃必须避让的点，使路线的活动范围得到逐渐的合理的缩小和确定，使得大体上的公路路线位置和布局被基本确定下来。
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公路平面设计的要素
公路的平面设计经常会需要哪些要素呢？以下是有店铺为大家整理的公路平面设计的要素，希望能帮到你。
公路平面设计的要素：
1、直线
它是最常用的线形，有方向明确、距离短捷的优点。
但研究表明，无论是一般公路还是高速公路，过长的直线段易使驾驶员因景观单调而产生疲劳，导致注意力分散、反应迟缓，一旦遇见紧急情况，常因措不及而肇事;另外，驾驶员在长直线路段容易开快车，致使车辆在进入直线路段末段后的曲线部的速度仍然比较高，若遇到平面线形组合不好、弯道超高不足或其偶然干扰，往往导致车辆倾覆或其它类型的交事故。
所以在运用直线线形并决定其长度时，必须持谨慎态度，不宜采用过长的直线。
国外有资料指出：一次直线的最大长度小于3min 行程对交通安全比较有利。
对于高速公路，若以最大允许时速120km/h 计，3min 的行程为6km。
据调查，我国平原地区高速公路许多路段的一次直线长度都超过6km，有的长达10km 以上。
《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)对长直线没有量化，从理论上讲，合理的直线长度应根据驾驶员的心理和视觉效果等方面来确定，各国对长直线的限制都是从经验出发，通过调查来确定的。
针对我国的实际情况，定线时要避免追求长直线，又要因地制宜，灵活运用。
2、曲线
它也是道路路线最常用的一种线形，一定的曲率半径可以使驾驶员产生适当的紧张感，从而有效减少交通事故。
平曲线线型应适合地形的变化，曲线半径不可过大或过小。
据相关统计表明，10%～12%的交通事故发生在平曲线处，并且半径愈小的路段上，发生交通事故也愈多。
英国学者格兰维尔通过实验调查研究了道路平曲线的曲率和道路交通事故率的关系，并制作出一张矩形关系图，我们可以从中看出，曲率半径在10-100 米范围时，事故率随曲率的增大而急剧增高。
《公路项目安全性评价指南》(JTGTB05-2004)对平曲线半径对事故的
影响进行调查与分析。
综合分析几条高速公路事故率与平曲线半径的关系可以看出，当平曲线半径低于1500m 时，曲线半径越小事故率越高。
特别是当半径<600m 时，事故率几乎是同类几何线形元素和全路事故率的1.5 倍，<400m 时，事故率大约是其事故率的2 倍。
半径<1500m 的平曲线主要用在山岭重丘区和微丘区的公路上，因此对于高速公路建议应尽量少采用600m 半径以下的平曲线，只有在不得以的情况下才采用半径<400m 的平曲线。
但在任何条件下均建议，对于半径<1500m 的平曲线路段应该采取一定措施提高其安全性。
措施包括：
(1)平纵曲线组合良好;
(2)视距满足要求;
(3)设置急弯警告标志;
(4)验核进出该路段的车速变化等。
对于平曲线的最大半径，《公路路线设计规范》中规定，最大半径不宜超过10000m。
某些情况下曲线太长，会导致曲线内超车，也会带来因超车的事故率明显增加。
3、曲线转角
它也是道路交通安全的影响因素。
根据统计研究表明，曲线的偏角不能太小，曲线偏角过小时，曲线长度将会看起来比实际的要短，使驾驶员对公路产生急转弯的错觉，这种错觉偏角越小越显著，因此，当偏角小时应设置较长的曲线，使之形成公路是在顺适转变的感觉，以避免驾驶员枉作减速的准备。
同时曲线转角也应该小于30°，大于30°的曲线转角会造成严重的交通安全隐患，应该尽量避免较大曲线转角的出现。
4、坡度与坡长
德国学者比兹鲁调查了德国高速公路的坡度与道路交通事故率的关系，得出了一个结论，同样也制作成矩形关系图。
从中可以看出，坡度越陡，事故率越大。
当坡度大于4%时，事故率便急剧上升。
5、竖曲线
道路纵断面曲线包括凸曲线和凹曲线两种。
凸曲线的交通事故率要比水平路段大。
虽然根据目前的资料还不能建立二者之间确切的统
计关系，但有一种趋势是肯定的，即小半径凸曲线的事故率要比经过改善设计后的竖曲线路段事故率高很多。
竖曲线半径过小或长度不足会产生离心力过大和行车时间过短等不利因素。
因此，在竖曲线设计中就尽量避免连续的短竖曲线(特别是在直线路段)和长而浅的凹型竖曲线上应确保道路的横向排水系统。
此外，竖曲线的频繁变换会影响行车视距，这将严重降低道路安全性能，尤其在凸曲线路段，视距受限会大大增加交通事故率，例如在凸曲线后面如果存在一个急弯，由于凸曲线遮挡视线，驾驶员来不及反应极易造成交通事故。
相对来说，凹曲线对于行车比较安全，并不是影响行车安全的关键因素，具有较少的事故率。
在白天或夜晚照明充足的情况下，凹曲线的视距较好，但是在夜晚没有照明的道路上，凹曲线必须考虑视距问题。