道路路線平面設(shè)計續(xù)解析

1、會計學(xué)1道路路線平面設(shè)計續(xù)解析道路路線平面設(shè)計續(xù)解析第1頁/共54頁道路路線平面設(shè)計道路路線平面設(shè)計 緩和曲線 平面上的行車視距 學(xué)習(xí)要點學(xué)習(xí)要點 行車視距 彎道上的視距保證 緩和曲線的類型 緩和曲線的性質(zhì) 緩和曲線的長度計算第2頁/共54頁(1)汽車從一個曲線過渡到另一曲線，使離心加速度逐漸變化。(2)緩和曲線作為超高和加寬過渡段。(3)緩和曲線通過曲率逐漸變化，司機操縱有利，調(diào)整司機視線。4.1.3.5 緩和曲線緩和曲線 汽車從直線進入圓曲線，或由圓曲線進入直線，司機應(yīng)逐漸改變前輪的轉(zhuǎn)向角，使其適應(yīng)相應(yīng)半徑的圓曲線，這一中間運動軌跡是一條曲率逐漸變化的曲線，是由直線上半徑無窮大變到圓曲線的

2、半徑為R，這一變化路段的線形為緩和曲線緩和曲線。 緩和曲線的作用緩和曲線的作用：緩和曲線是為了緩和行車方向的突變和離心力的突然產(chǎn)生與消失。 第3頁/共54頁第4頁/共54頁 上述方程表明汽車軌跡曲線上某一點的半徑與其行駛過的弧長成反比，這一方程式就是輻射螺旋線（圖4-13）的方程式(回旋線方程式)SC(一一) 緩和曲線的類型緩和曲線的類型緩和曲線應(yīng)該與汽車行駛軌跡相符或接近，故緩和曲線的一般方程（1 1）輻射螺旋線（回旋線）輻射螺旋線（回旋線）：式中： 汽車軌跡上某一點半徑； S汽車行駛過的弧長； C參數(shù)，表示曲率變化的緩急。圖圖4-13 4-13 輻射螺旋形輻射螺旋形S緩和曲線起點：回旋線的

3、起點，緩和曲線起點：回旋線的起點，L=0L=0，r=r=；緩和曲線終點：回旋線某一點，緩和曲線終點：回旋線某一點，L LS S，r r。第5頁/共54頁XC（2 2）三次拋物線）三次拋物線：如果近似地以橫坐標(biāo)（沿曲線切線的長度）X代替弧長S，則如果近似的以曲線的弦長r代替它的弧長S，則（3 3）雙紐線）雙紐線：rCsr第6頁/共54頁第7頁/共54頁緩和曲線的方程式應(yīng)與汽車行駛軌跡一致，該軌跡的曲率半徑與前輪轉(zhuǎn)角成反比例變化。汽車的轉(zhuǎn)角從公路直線段上為零增到圓曲線上的固定值，見圖4-15。圖圖4-15 4-15 汽車的旋轉(zhuǎn)汽車的旋轉(zhuǎn)（二）（二） 緩和曲線的性質(zhì)緩和曲線的性質(zhì)第8頁/共54頁汽車

4、的前后輪軸距為L0，則汽車的轉(zhuǎn)動半徑為) 1(KKtKLLL000sin汽車在曲線上行駛的曲率半徑汽車在曲線上行駛的曲率半徑的方程式，可參照圖的方程式，可參照圖4-15來推求。來推求。設(shè)汽車在緩和曲線上行駛速度為v（m/s），行駛t s后，方向盤轉(zhuǎn)動角度為 ，前輪的轉(zhuǎn)動角為 ，兩者的關(guān)系為t tKK方向盤轉(zhuǎn)動的角速度為 ，t s后的轉(zhuǎn)動角度 ，前輪的轉(zhuǎn)動角度為 。第9頁/共54頁式（4.20）即為汽車等速行駛，同時以不變的角速度轉(zhuǎn)動方向盤所產(chǎn)生的軌跡。汽車軌跡半徑隨其行駛距離而遞減，即緩和曲線上任一點的半徑與其距起點的距離成反比。10Klvtvl汽車沿緩和曲線行駛ts后，在曲線上的行駛距離為l

5、,則KvLC0Cl 設(shè) ，則（4.20 ）第10頁/共54頁2ARLLCR012ALR2ACLC，取，則，RLlR在緩和曲線終點， ，則 而一般緩和曲線多采用回旋線方程式，即曲線半徑R與回旋線長度L成反比，即201AC設(shè)（A為回旋線參數(shù)），則第11頁/共54頁23322/AvLRvvLRvtRvP23232330214. 047160601000AVAVAVP)(0214. 03mVPA（1）從汽車在回旋線上緩和行駛確定最小參數(shù)值確定最小參數(shù)值A(chǔ) A： 設(shè)v為汽車行駛速度（m/s），L為緩和曲線長度（m），R為圓曲線半徑（m），則離心加速度變化率為 P值可參照日本規(guī)定：高速路為0.35（推薦值

6、）及0.5（絕對最小值）；當(dāng)設(shè)計速度在60km/h以下的主要地方為0.6；山嶺區(qū)及其他特殊地區(qū)為0.75級0.775。若V以（km/h）計，則所以第12頁/共54頁（2）依行駛時間確定最小參數(shù)值確定最小參數(shù)值A(chǔ) A： 設(shè)汽車在回旋線上行駛必要的最小時間為t(s)，汽車的速度為v(m/s)，則tvLvtRLRA以V(km/h)代入，取t=3s，則2 . 16 . 333VRRVvRA第13頁/共54頁RV036. 0L4 . 0476 . 3333，LRVRLVP1.4 緩和曲線長度計算緩和曲線長度計算 緩和曲線的長度應(yīng)足夠使汽車能平順地由直線段過渡到圓曲線段，計算緩和曲線長度，要考慮乘客的舒適

7、和駕駛的從容，同時應(yīng)使司機從容不迫地轉(zhuǎn)動方向盤，使汽車準(zhǔn)確的行駛在車道上，所以一般按下述兩種方法計算。（1）以離心加速度變化率計算以離心加速度變化率計算，則）表示（，并以)/(h/kmV/4 . 02smvsms設(shè)置緩和曲線時采用 汽車行駛在緩和曲線上，其離心加速度將隨著緩和曲線曲率的變化而變化，若變化過快，將會使旅客有不舒適的感覺。第14頁/共54頁（2 2）以司機操作反應(yīng)時間計算）以司機操作反應(yīng)時間計算VttvL6 . 31一般采用t=3s，則VVL83. 06 . 33 緩和曲線不管其參數(shù)如何，都不可使車輛在緩和曲線上的行駛時間過短而使司機駕駛操縱過于匆忙。一般認為汽車在緩和曲線上的行駛

8、時間至少應(yīng)有3s規(guī)程中規(guī)定，一級緩和曲線的長度、平原、微丘區(qū)不小于40m；山嶺重丘區(qū)不小于25m。第15頁/共54頁表表4-7 各級公路緩和曲線最小長度各級公路緩和曲線最小長度設(shè)計速度/（km/h）1201008060403020緩和曲線最小長度/m100857060403020表表4-8 城市道路緩和曲線最小長度城市道路緩和曲線最小長度設(shè)計速度/（km/h）806050403020緩和曲線最小長度/m705045352520 我國標(biāo)準(zhǔn)和城規(guī)中規(guī)定了公路和城市各級道路的緩和曲線最小長度，如表4-7和表4-8所示。 第16頁/共54頁4.1.5.4 緩和曲線要素計算緩和曲線要素計算 道路平面線形

9、三要素的基本組成是直線-緩和曲線-圓曲線-緩和曲線-直線，參數(shù)見下圖。圖中：JD道路中線的交點；ZH第一緩和曲線的起點（直緩）；HY第一緩和曲線的終點（緩直）；QZ圓曲線中點（曲中）；YH第二緩和曲線終點（圓直）；HZ第二緩和曲線起點（緩直）。緩和曲線要素計算圖緩和曲線要素計算圖 第17頁/共54頁232402RLLqss342238424RLRLpss)(6479.280RLsqpRqTTP2tan)(sLRL2180)2(0RpRE2sec)(LTD 2（1）單圓曲線（不設(shè)緩和曲線）起點（終點）至緩和曲線的距離:（2）內(nèi)移值:（3）緩和曲線終點旋轉(zhuǎn)角:（4）總切線總長:（5）總曲線長:（6

10、）外矢距（外距）:（7）超距（校正值）:第18頁/共54頁計算和檢驗平曲線計算和檢驗平曲線5 5個基本樁號個基本樁號: :JD K17+568.38-）T ZH+）L HY+）L-Ls HZ-）L YH-）1/2（L-Ls） QZ+）D/2 JD K17+568.38第19頁/共54頁例4-3 平原區(qū)某高速公路有一彎道，其形式為直線-緩和曲線-圓曲線-緩和曲線-直線，其中兩段緩和曲線長度相同，圓曲線半徑R=250m，交點JD樁為K17+568.38，轉(zhuǎn)角=38030，計算行車速度為80km/h，試計算該平曲線的5個基本樁號。 確定緩和曲線長度確定緩和曲線長度Ls 計算緩和曲線要素計算緩和曲線要

11、素 計算和檢驗平曲線計算和檢驗平曲線5個基本樁號個基本樁號第20頁/共54頁4.1.3.6 平面上的行車視距平面上的行車視距（一）（一） 行車視距行車視距 為了確保汽車行駛安全，在平面設(shè)計時應(yīng)使駕駛員看到前方一定距離的公路路面，以便發(fā)現(xiàn)路上的障礙物或迎面駛來的車輛，能在一定的車速下及時剎車或避讓，從而避免事故，這一必須的最短距離稱為行車視距。第21頁/共54頁視距示意圖視距示意圖第22頁/共54頁行車視距的分類行車視距的分類（1 1）停車視距（單方制動）停車視距（單方制動）。在單行道上，駕駛員在1.2米高的視線發(fā)現(xiàn)前方一定距離、高為0.1m的路面上障礙物頂點，從看到障礙物開始剎車到障礙物前把車

12、安全停住必須的最短距離。（2 2）會車視距（雙方制動）。）會車視距（雙方制動）。在單車道上或無分車帶的雙車道上行駛的汽車，在同一車道上遇到迎面駛來的汽車，司機在1.2米高處看到對方來車，雙方采取制動，到相撞前安全停止，所需的最短距離。第23頁/共54頁行車視距的分類行車視距的分類（3 3）錯車視距。）錯車視距。在沒有明確劃分車道線的雙車道公路上，兩對向行駛的汽車相遇，發(fā)現(xiàn)后即采取減速避讓措施安全錯車所需要的最短距離。（4 4）超車視距。）超車視距。超車視距是指在雙車道公路上，后面車輛超越前車時，從開始駛離原車道之處開始，到可見逆行車并能超車后安全駛回原車道所需要的最短距離。第24頁/共54頁反

13、應(yīng)距離反應(yīng)距離制動距離制動距離安全距離安全距離停車距離停車距離ST（1 1）停車視距（單方制動）停車視距（單方制動）停車視距由三部分組成：反應(yīng)距離反應(yīng)距離L L反反、制動距離制動距離S S制制和安全距離安全距離L L安安，如圖4-18所示。視線高視線高：是指駕駛?cè)藛T眼睛距地面的高度，規(guī)定以車體較低的小客車為標(biāo)準(zhǔn)，采用1.2m。第25頁/共54頁21216 . 3ttVttvL反 反應(yīng)距離反應(yīng)距離L L反反 反應(yīng)距離反應(yīng)距離L L反反是從駕駛員發(fā)現(xiàn)障礙物到制動生效這一反應(yīng)時間內(nèi)汽車行駛的距離，反應(yīng)時間包括判斷時間和踩制動器的動作時間。其計算公式為目前美國和日本規(guī)定的判斷時間為1.5s，制動反應(yīng)時

14、間（制定生效時間）取1.0s，因此反應(yīng)的總時間t=2.5s ；我國采用1.2s，所以在這個時間內(nèi)汽車行駛的距離為：3V2 . 16 . 3VL反第26頁/共54頁iS254KV2制 制動距離制動距離S S制制 制動距離S制是以汽車制動生效到汽車完全停止所需的時間內(nèi)，汽車所行駛的距離。根據(jù)汽車行駛理論，單輛汽車的制動距離S制為 安全距離安全距離S S安安K制動系數(shù)縱向附著系數(shù)i路線總坡度，上坡為正，下坡為負V計算行車速度（km/h）安安制反停SiKVVSSSS)(25432則停車視距停車視距為：第27頁/共54頁因此，會車視距因此，會車視距S S會會約等于約等于2 2倍停車視距倍停車視距S停停。

15、（2）會車視距會車視距( (雙方制動雙方制動) )組成：雙方反應(yīng)安全距離 雙方制動安全距離 雙方安全距離第28頁/共54頁安會SiKViKVVVS)(254)(254322212121安會SiKVtVS)(1278 . 1222安會SiKVVS)(1275 . 1222若t=1.2s,則：若兩汽車速度相同，均為若兩汽車速度相同，均為V（km/h），且在同一縱坡），且在同一縱坡i上行駛（一輛汽車上坡，一輛汽車上行駛（一輛汽車上坡，一輛汽車下坡），則下坡），則：若t=1.2s,則： 如果V1和V2表示兩汽車的行駛速度，分別在i1和i2的坡道上行駛，則會車視距的計算公式為:安會SiKViVKtVVS

16、)(254)(2546 . 322212121第29頁/共54頁 例例4-3 在單行道上，兩輛汽車都以60km/h的速度相向而行，其坡度為6%，已知：反應(yīng)時間t為1.2s，為0.24，k為1.2，為保證兩車相撞前5m的安全距離，求會車視距？如果上坡的汽車出現(xiàn)故障停止運行，求下坡汽車的停車視距？解：根據(jù)會車視距公式：)(1965)06. 024. 0(12724. 0602 . 12 . 18 . 160)(1278 . 1222222mSiKVtVS安會 根據(jù)停車視距公式：)(1195)06. 024. 0(254602 . 12 . 16 . 360)(2546 . 322mSiKVtVSS

17、SS安安制反停第30頁/共54頁（1）高速公路和一級公路應(yīng)滿足停車視距的要求。（2）二、三和四級公路的視距應(yīng)滿足會車視距的要求，其長度不應(yīng)小于停車視距的2倍。（3）對向行駛的雙車道公路，應(yīng)根據(jù)需要并結(jié)合地形設(shè)置一定比例的路段，保證超車視距。各級道路對行車視距的要求各級道路對行車視距的要求: 第31頁/共54頁2.2 彎道上的視距保證彎道上的視距保證（1）基本原理）基本原理。一般用圖解法確定彎道內(nèi)側(cè)消除范圍，以圖4-20就是用圖解法繪制的視距曲線圖。 汽車在彎道上行駛時，彎道內(nèi)側(cè)的路塹邊坡、樹木和建筑物均可能阻礙駕駛員的視線，為保證滿足按表4-7中所規(guī)定的視距長度，應(yīng)將彎道內(nèi)側(cè)阻礙駕駛員視線的障

18、礙物清除，以保證行車安全。第32頁/共54頁圖圖4-20 4-20 彎道上的視距彎道上的視距在圖4-20中，虛線AB是汽車沿彎道內(nèi)側(cè)行使軌跡線，其軌跡半徑R1。駕駛員在A處沿著視線AB應(yīng)能看到B處的來車或障礙物。A到到B沿路面的距離（弧沿路面的距離（弧AB），即為應(yīng)），即為應(yīng)當(dāng)保證的當(dāng)保證的最短視距最短視距S。第33頁/共54頁 將行車軌跡線到視距線的距離Z稱為橫凈距。行使軌跡線到障礙物的距離用Z0表示 曲線MN是彎道內(nèi)側(cè)障礙物的位置界限，稱為障礙線障礙線。曲線PQ是保證設(shè)計視距S所需的界限，稱為視距曲線視距曲線。視距曲線是根據(jù)汽車在行駛軌跡線上的不同位置引出的一系列視線AB，它們的弧長均等于

19、設(shè)計視距S。圖圖4-20 4-20 彎道上的視距彎道上的視距第34頁/共54頁當(dāng)ZZ0 時，需將陰影面積上的障礙物消障礙物消除除，以保證視距。為了清除彎道內(nèi)側(cè)的障礙物，可在圖上直接量取，并把它轉(zhuǎn)到彎道內(nèi)側(cè)割橫斷面圖上，其清除寬度為Z-Z0，在施工中清除。第35頁/共54頁)2cos1 (SRZ（2）最大橫凈距的計算）最大橫凈距的計算 計算最大橫凈距Z的方法分兩種情況：一是曲線長度大于視距的情況；二是曲線長度小于視距的情況。曲線長曲線長L大于視距大于視距S 用弧度表示,于是得:)2cos1 (sSRSRZ)2cos(sRS將 按冪數(shù)展開,則:ssSsSsSRSRSRRSRRSRZ84cos! 2

20、111)2(cos! 2111)2cos1 (2222式中：RS行車軌跡半徑，一般取路面未加寬時內(nèi)緣半徑加1.5m；S設(shè)計視距長 視距S所對的夾角；第36頁/共54頁)2(884448)2(! 3122)21(! 2111Z2sin2cos2sin2)2Lcos1 (Z2sin2)2cos1 (22223221LSRLRLRSLRLRSLRLRLRLLSRRRLRLRLLSRRLSRZZZssssssssssssssss按冪級數(shù)展開：與將用弧度表示，于是得：（2）最大橫凈距的計算）最大橫凈距的計算曲線長曲線長L小于視距小于視距S第37頁/共54頁為使高速公路上車輛之間保持安全距離，通常采用為使

21、高速公路上車輛之間保持安全距離，通常采用200200米，米，150150米，米，100100米，米，5050米等距離法，將標(biāo)志放在右側(cè)。米等距離法，將標(biāo)志放在右側(cè)。第38頁/共54頁 北京，中國北京，中國第39頁/共54頁英國公路上最近采用路面劃標(biāo)線的辦法，使車輛保持兩個波距英國公路上最近采用路面劃標(biāo)線的辦法，使車輛保持兩個波距第40頁/共54頁 為使高速公路上車輛之間保持安全距離，通常采用為使高速公路上車輛之間保持安全距離，通常采用200200米，米，150150米，米，100100米，米，5050米米等距離法，將標(biāo)志放在右側(cè)，英國最近采用路面劃標(biāo)線的辦法，保持兩個車距等距離法，將標(biāo)志放在右

22、側(cè)，英國最近采用路面劃標(biāo)線的辦法，保持兩個車距第41頁/共54頁平面線形設(shè)計成果平面線形設(shè)計成果 在完成路線平面設(shè)計以后應(yīng)及時繪制各種圖紙圖紙和表格表格。主要圖紙主要圖紙路線平面設(shè)計圖、路線交叉設(shè)計圖、道路平面布置圖、紙上移線圖主要表格主要表格直線、曲線及轉(zhuǎn)角一覽表、交點坐標(biāo)表、逐樁坐標(biāo)表、路線固定表、總里程及斷鏈樁號表道路平面設(shè)計成果道路平面設(shè)計成果 第42頁/共54頁直線、曲線及轉(zhuǎn)角表直線、曲線及轉(zhuǎn)角表交交點點號號交點位置交點位置交點交點間距間距/m計算方位計算方位角角/()曲線曲線間直間直線長線長/m轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角()曲線要素值曲線要素值/m切線切線長度長度圓曲圓曲線半線半徑徑圓圓曲曲線線半半

23、徑徑回旋回旋線參線參數(shù)數(shù)圓曲圓曲線長線長度度回旋回旋線長線長度度曲線曲線總長總長外距外距TIRYR1A1LYLS1T2R2A2LS2JD0K0+000.000291.59273347106.018JDIK0+291.592右521450185.573327.121127.891248.29750.000348.29737.573第43頁/共54頁逐樁坐標(biāo)表逐樁坐標(biāo)表樁號樁號坐標(biāo)坐標(biāo)樁號樁號坐標(biāo)坐標(biāo)NENEQDK0+000.000978 835.716 4399 789.210 2+ 620.000978 508.479 6400 315.818 3+ 020.000978 825.160 43

24、99 806.197 6+ 640.000978 497.923 6400 332.805 9+ 040.000978 814.604 3399 823.184 9+ 660.000978 487.367 6400 349.793 1+ 060.000978 793.492 3399 840.172 3+ 680.000978 476.811 6 400 366.780 4+ 080.000978 782.936 3399 857.159 7+ 700.000978 466.255 5400 383.767 8+ 100.000978 772.380 2399 874.147 0+ 720.0

25、00978 455.699 5400 400.755 1+ 120.000978 761.824 2399 891.134 4ZHK0 + 730.201978 450.315 2400 409.419 8+ 140.000978 751.268 2399 908.121 7+ 740.000978 445.156 8400 417.750 8+ 160.000978 740.712 2399 825.109 1+ 760.000978 434.965 1400 434.957 6+ 180.000978 730.156 1399 942.096 5+ 780.000978 425.818 1

26、400 452.737 4+ 200.000978 719.600 1399 959.083 8HYK0 + 780.201978 425.733 9400 452.920 3+ 220.000978 709.044 1399 976.071 2+ 800.000978 418.365 4400 471.288 0+ 240.000978 698.488 1399 993.058 5+ 820.000978 412.801 9400 490.489 9+ 260.000978 698.488 1400 010.045 9+ 840.000978 409.183 1400 510.151 3+

27、280.000978 687.932 1400 027.033 2+ 860.000978 407.545 3400 530.075 8+ 300.000978 677.376 0400 044.020 6QZK0 + 861.115978 407.512 7400 531.190 3+ 320.000978 666.820 0400 061.008 0+ 880.000978 407.904 8400 550.064 2+ 340.000978 656.264 0400 077.995 3+ 900.000978 410.258 0400 569.916 9+ 360.000978 645.708 0400 094.982 7+ 920.000978 414.581 4400 589.435 5第44頁/共54頁第45頁/共54頁 討 論 時 間第46頁/共54頁第47頁/共54頁 上述方程表明汽車軌跡曲線上某一點的半徑與其行駛過的弧長成反比，這一方程式就是輻射螺旋線（圖4-13）的方程式(回旋線方程式)SC(一一) 緩和曲線的類型緩和曲線的類型緩和曲線應(yīng)該與汽車行駛軌跡相符或接近，故緩和曲線的一般方程（1 1）輻射螺旋線（回旋線）輻射螺旋線（回旋線）：式中： 汽車軌跡上某一點半徑； S汽車行駛過的弧長； C參數(shù)，表示曲率變化的緩急。圖圖4-13 4-13 輻射螺旋形輻射螺旋形