城市道路与交通规划第三章ppt课件.ppt
第3章 城市道路平面线形规划设计,城市道路与交通规划（1）,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.1 平面线形规划设计的内容道路线形 - 道路路幅中心线的立体形状。道路平面线形 - 道路中线在平面上的投影形状。山体、丘陵、河流和建筑以及地址条件的影响 城市道路或公路要发生转折，需要在平面上设置曲线。 平面线形有直线和曲线组合而成。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.1 平面线形规划设计的内容城市道路转折角度不大：把转折点设在交叉口，使道路呈折线状。 减少道路上的弯道，便于道路施工和管线埋设，有利于道路两侧建筑的布置。转折点必须设于路段上：根据车辆运行要求设置成曲线。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.1 平面线形规划设计的内容平曲线通常由圆曲线及两端缓和曲线组成。圆曲线半径足够大：直线和圆曲线直接衔接（相切）；设计车速较高、圆曲线半径较小：直线与圆曲线直接以及圆曲线之间要插设缓和曲线。圆曲线：曲率半径为常数。缓和曲线：曲率半径为变数。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.1 平面线形规划设计的内容道路平面线形规划设计的主要任务根据道路网规划确定的道路走向和道路之间的方位关系，以道路中线为准，考虑地形、地物、城市建设用地的影响；根据行车技术要求确定道路用地范围内的平面线形，以及组成这些线形的直线、曲线和他们之间的衔接关系。对于小半径曲线，还应考虑行车视距、路段的加宽和道路超高设置等要求。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.1 平面线形规划设计的内容道路平面线形规划分类总体规划阶段：根据城市主要交通联系方向确定城市主要道路中心线的走向，并进一步确定城市路网。详细规划阶段：在上一层次已经确定的城市道路网规划基础上进行，进一步详细确定用地范围内各级道路主要特征点的坐标、曲线要素等内容，便于进一步的道路方案设计。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2 平曲线规划设计城市道路规划设计中，一般采用圆弧曲线连接直线路段。必须是切点相连，以保证线形平顺。3.2.1 圆曲线的半径与长度汽车在弯道上行驶，汽车作圆周运动，受离心力作用，可能产生横向滑移。分解汽车受力，将离心力所提供的、指向运动轨迹外侧的水平力称为横向力。单位车重的横向力称为横向力系数。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.1 圆曲线的半径与长度横向力过大，人感觉不舒服，横向不稳定。横向力系数的大小是判定道路设计转弯半径是否符合要求的基本条件。若横向力系数的大小对汽车不产生横向滑移或倾覆，道路转弯半径设计符合基本要求。横向力轮胎与路面间的摩阻力，即横向力系数横向摩阻系数。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.1 圆曲线的半径与长度横向摩阻系数与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关。汽车行驶于弯道时的轮胎磨损与燃料消耗也大于直线段。为保证车辆行驶稳定、经济，应选定合理的圆曲线半径。圆曲线半径的选取，要结合当地地形、经济等条件，尽量采用大半径曲线，以提高道路使用质量。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.1 圆曲线的半径与长度圆曲线半径分为不设超高的最小半径、极限最小半径和一般最小半径。不设超高的最小半径 - 道路半径较大，离心力较小时，汽车若沿双向路拱外侧行驶时，路面的摩擦力足以保证汽车安全行驶所采用的最小半径。一般公路横向力系数采用0.035，城市道路采用0.067。城市建成区，道路两侧建筑物已经形成，尽可能不设超高。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.1 圆曲线的半径与长度圆曲线半径分为不设超高的最小半径、极限最小半径和一般最小半径。极限最小半径 - 圆曲线半径采用的极限最小值。在当地地形困难或条件收限制时方可使用。采用极限最小半径时设置最大超高。城市道路在郊区的超高横坡度可采用2%6%，横向力系数一般采用0.15。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.1 圆曲线的半径与长度圆曲线半径分为不设超高的最小半径、极限最小半径和一般最小半径。一般最小半径 - 设超高时的推荐半径。数值介于不设超高的最小半径和极限最小半径之间。超高值随半径增大而按比例减少。一般从道路设计规范查取数据，选用合适的半径。只有在设计条件苛刻的情况下才通过计算确定弯道半径。最大半径不宜超过10000m。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.1 圆曲线的半径与长度,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.2 小半径弯道路面的超高与加宽3.2.2.1 超高设置当因地形、地物原因，道路实际允许的最大转弯半径小于某值时，车辆在弯道外侧行驶时就要减速，否则会产生过大横向力。超高横坡度i超（%） - 为减少横向力，需要把弯道外侧横坡做成与内侧同向的单向横坡。设置超高可使重力的水平分力与离心力方向相反，从而使横向力减少。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.2 小半径弯道路面的超高与加宽3.2.2.1 超高设置超高横坡的设置当计算所得超高横坡度小于路拱横坡度时，宜选用等于路拱横坡的超高。超高不能无限增大。超高的最大值存在合理的范围，我国一般取2%6%。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.2 小半径弯道路面的超高与加宽3.2.2.1 超高设置超高横坡的设置城市道路一般较宽，设置超高会导致道路两侧用地高差变大，很少设置超高，一般通过增大道路转弯半径的办法解决车辆行驶要求。立交的匝道和山地风景区道路上一般设置超高。超高缓和段 - 为了使道路从直线段的双坡面顺利转换到具有超高的单坡面，需要一个渐变的过渡段。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.2 小半径弯道路面的超高与加宽3.2.2.1 超高设置超高缓和段的设置 - 绕内边缘旋转先将外侧车道绕路中线旋转，当达到与内侧车道同样的单向横坡后，整个断面绕未加宽前的内侧车道边缘旋转，直至超高横坡值。应注意：中心线标高设计应符合超高横坡过渡的要求。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.2 小半径弯道路面的超高与加宽3.2.2.1 超高设置超高缓和段的设置 - 绕中线旋转先将外侧车道绕路中线旋转，当达到与内侧车道构成单向横坡时，整个断面一同绕路中线旋转，直至达到超高横坡值。多用于旧路改建工程。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.2 小半径弯道路面的超高与加宽3.2.2.1 超高设置超高缓和段的设置 - 绕中线旋转在同样超高值下，缓和段长度较短，但内缘减低较多，在纵坡不大的挖方路段不利于排水。绕中线旋转方式对纵断面线性设计标高无影响。设计时应综合考虑边沟排水、构造物控制标 高等因素，合理选择旋转方式。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.2 小半径弯道路面的超高与加宽3.2.2.2 加宽设置汽车在弯道上行驶时，各个车轮的行驶轨迹不同，当弯道半径较小时，尤为突出。为保证汽车在转弯时不侵占相邻车道，凡小于250m半径的曲线路段均需要加宽。双车道路面总加宽值：三四条车道时，按e的1.5倍、2倍来计算车道总加宽值。更多车道依次类推。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.2 小半径弯道路面的超高与加宽3.2.2.2 加宽设置城市道路中，机动车、非机动车混合行驶时，一般不考虑加宽。车道加宽一般仅限于快速交通干道、山城道路、郊区道路以及立交的匝道。通常公路的加宽设在弯道内侧，城市道路为了便于拆迁和实施，有时两侧同时加宽。圆曲线内加宽为不变的全加宽值，两端设置的加宽缓和段有直线段加宽为0逐步按比例增加到圆曲线的全加宽值。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.2 小半径弯道路面的超高与加宽3.2.2.2 加宽设置当设缓和曲线和超高缓和段时，加宽缓和段与其相等。否则加宽缓和段长度按渐变率1:15设置，且长度不小于10m。为了提高行车安全性，道路设计中考虑超高与加宽的同时，要考虑里面要素的引导作用，将道路线形的形象突出表现出来，诱导驾驶员视线，减少交通事故的发生。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.3 缓和曲线城市道路，尤其是快速路上，不同等级道路的衔接，对道路平面线形设计有较大影响，需要设置缓和曲线。通过曲率逐渐变化，适应车辆转向操作的行驶轨迹和路线的顺畅，缓和行车方向的突变和离心力的骤增，使离心加速度逐渐变化，并可作为缓和超高变化的过渡段，从而使汽车从直线段安全、迅速的驶入小半径弯道。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.3 缓和曲线缓和曲线段 - 理想的缓和曲线应符合汽车转向行驶轨迹和离心力逐渐增加的要求，使汽车在从直线段驶入平曲线时，不降低车速又能徐缓均衡转向，使汽车回转的曲率半径能有规律的逐渐减小。这一变化路段即缓和曲线段。缓和曲线多采用回旋线（或辐射螺旋线）、三次抛物线、双纽线等形式。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.3.1 缓和曲线的作用曲率连续变化，便于车辆遵循车道行驶。高速行驶或曲率急变时，汽车有可能超出自己的车道，考虑安全，有必要设置一条易于驾驶者遵循的路线，使车辆不致侵入相邻车道。离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适。超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳。与圆曲线配合得当，增加线形美观。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.3.2 缓和曲线长度缓和曲线要有足够长度，一般考虑：旅客感觉舒适：根据实际情况选取不同的离心加速度变化率。高速路小，低速路大；平原城市小，山地城市大，直通路小，交叉口大。按视觉条件计算：L = R/9R，缓和曲线长度应取较大值，一般取5的整数倍。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.3.2 缓和曲线长度行驶时间不过短：至少3s，参考城市道路设计规范3.2.3.3 缓和曲线的省略若圆曲线半径很大，圆曲线内移值甚微，已包括在路面的富余宽度中。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.3.3 缓和曲线的省略城市道路设计规范规定可不设缓和曲线：计算行车速度小于40km/h时，可用直线代替缓和曲线；圆曲线半径大于规定值，直线与圆曲线可直接连接。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.3.4 缓和曲线的设置和要素缓和曲线的设置：设在直线与圆曲线间，在起点处与直线段相切，在终点处与圆曲线相切，圆曲线位置必须向内移动，通常采用圆曲线圆心不动，使半径略微减小而向内移动的方法；设置缓和曲线后，将减小圆曲线的中心角，因而设置缓和曲线的可能条件为2。若2则不能设置，必须缩短缓和曲线长度或增大圆曲线半径。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.3.4 缓和曲线的设置和要素缓和曲线的要素：通过计算可得出。切线总长；外矢距；曲线总长；超距。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.4 平面线形的组合与衔接城市道路上，道路平面线形可能出现连续转折，产生道路平曲线相连的现象。为了车辆行驶安全与平稳，曲线与曲线、直线与曲线应当在切点部位衔接；道路定线时，衔接点必须给出坐标。同向曲线 - 转向相同的曲线；反向曲线 - 转向相反的曲线；复曲线 - 不同半径的两同向曲线直接相连、组合而成的曲线。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.4 平面线形的组合与衔接计算行车速度大于或等于40km/h，半径不同的圆曲线连接处应设缓和曲线。若：小圆半径大于不设缓和曲线的最小圆曲线半径；小圆半径小于不设缓和曲线的最小圆曲线半径，但大圆与小圆的内移值之差小于或等于0.1m；计算行车速度大于等于80km/h时，大圆与小圆半径之比小于1.5；或计算行车速度小于80km/h，大圆与小圆半径之比小于2.0； 可采用复曲线。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.4 平面线形的组合与衔接计算行车速度小于40km/h，两圆半径大于不设超高最小半径，也可不设缓和曲线而构成复曲线。复曲线的两圆曲线超高不同时，按超高横坡差从公切点向较大半径曲线内插入超高加宽过渡段，其长度为两超高缓和长度之差或与超高坡差相应的超高缓和长度。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.4 平面线形的组合与衔接曲线衔接应注意的问题：相邻曲线半径悬殊不宜过大：一般差距不宜超过一倍，并注意加设交通标志。同向曲线间的直线最小长度宜大于或等于6倍的计算行车速度值；两反向曲线间最小直线长度宜大于或等于2倍的计算行车速度值。断背曲线 - 同向曲线间以短直线相连而成的曲线。应避免，若不可避免，短直线可用大半径曲线代替。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.4 平面线形的组合与衔接曲线衔接应注意的问题：注意超高的衔接 - 同向曲线不设超高的同向曲线，可直接衔接；超高不同，可连成复曲线，需在半径较大的曲线段内侧设置超高横坡度过渡的缓和段。若两曲线在设置超高缓和段之外还有较短直线距离，应通过改变直径的方法使两曲线直接连通，或将剩余直线做成单坡断面。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.2.4 平面线形的组合与衔接曲线衔接应注意的问题：注意超高的衔接 - 反向曲线不设超高的反向曲线，可直接衔接；若有超高，应留出不小于两个曲线超高缓和段长度之和的直线段，长度不小于20m。长直线尽端，转弯半径不宜过小。,3.3 路线坐标与方位角计算城市道路的设计与施工放样，需用坐标系统，在地形图上，城市三角网导线点，图根导线点均测有坐标，路网规划阶段即定出控制点的坐标及路线走向方位角。沿线建筑物据此也测有坐标，以保证路线与沿线建筑物的相对关系。在设计和测设中常用解析法（即坐标法）定线：通常先在地形图上定线，计算直线段和曲线段的起讫点、转折点和某些特征点的坐标值，然后按坐标进行实地放样。以使点线关系建立在可靠的数据基础上，获得较高的精确度。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.3.1 用控制点坐标和直线段斜率确定直线段一条路线是由若干相交的直线段组成的。地形图上定线后，可对每段直线选定两个控制点或一个控制点和该线段的方位角（即从正北X轴方向顺时针量到测线上的夹角）道路直线方程式为： ，K为斜率。如已知直线上两控制点 （x1，y1）、（x2，Y2）， 则斜率：,第3章 城市道路平面线形规划设计,道路直线方程式,3.3.1 用控制点坐标和直线段斜率确定直线段b为直线与Y轴的截距： 则直线方程为：,道路直线方程式,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.3.2 道路曲线段的方程和坐标计算3.3.2.1 确定偏角如已知两直线的方程为 和 ，按联立方程，可求得两线交点JD的坐标为（x1，y1）。由于 ， ，可按公式 算出两直线的方位角，两线的交角即路线的偏角公式如下： 为正值时，路线向左偏； 为负值时，路线向右偏。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.3.2.2 圆曲线要素计算道路圆曲线一般通过曲线要素来描述，如右图。圆弧线连接的两个直线段的交点用JD表示，转折角用表示，曲线半径用R表示，起点一般用ZY表示，终点用YZ表示，中点用QZ表示，切线长用T表示，弧长用L表示，外距用E表示。,道路圆曲线要素,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.3.2.2 圆曲线要素计算圆曲线要素包括道路转折角、圆曲线半径、切线长、曲线长、外距五个要素，根据几何学原理，可得以下关系式： 这些公式一般用于道路平面线形规划。通常道路转折角是由道路的走向决定的（为已知要素），可先选用R值根据几何关系求得，也可先按理想线位需要的外距E或切线长T为控制，反算R值。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.3.2.2 圆曲线要素计算如果平曲线半径发生变化，外距会增大或缩小；若曲线内侧或外侧有不宜穿越或不可拆除的地物，曲线半径大小就可基本确定。用到外距、半径、道路转折角的关系式，和切线与半径的关系式。规定：在直桥的两端各留出一段直线长度，使车辆在行驶到桥上时保持直线运动。,第3章 城市道路平面线形规划设计,用解析法标定圆曲线,3.3.2.3 圆曲线各特征点坐标计算 如右图所示，用JD坐标及曲线要素即可算得下列特征点坐标：曲线起点ZY坐标：曲线终点YZ坐标：曲线中点QZ坐标：,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.3.2.3 圆曲线各特征点坐标计算曲线上任意点P坐标:式中 ZY至P边之方位角： P点ZY距的直线距离： 式中: P点距直圆点（ZY）之圆弧长。路线上主要桩点的坐标可依路线前进方向依次计算，也可以每个转点桩为原点进行计算。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.3.2.4 里程桩的编制直线段上里程桩的编制在于求算两点间的间距L0。已知两点坐标，可算出坐标增量, 再由 查得 和 ，即可求出：求得间距后，即可依次编里程桩。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.3.2.4 里程桩的编制曲线上里程桩的编制：直线上里程桩编制得JD（转点）桩号后，则圆曲线起点桩号 ZY桩号JD桩-T圆曲线终点桩号 YZ桩号ZY桩号+L圆曲线中点桩号 QZ桩号ZY桩号-L/2验算 JD桩号QZ桩号+0.5（2T-L）,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.3.2.5 应用举例【例一】有一道路计算行车速度为30公里/小时，在某点由于地形阻隔，需要产生转折，转折角为30度，已知弯道曲线中点QZ的里程桩号为1+060.86，圆曲线半径为2000米。试求： (1) 曲线起点、终点的里程桩号 (2)弯道转折点的里程桩号。（横向力系数取0.067，道路横坡为1.5%，道路纵坡为2%）,第3章 城市道路平面线形规划设计,【解】圆曲线半径：R=2000米曲线长度为： =1047.20米曲线起点坐标为： 1+060.86-L/2=1+060.86-523.60=0+537.26曲线终点坐标为： 1+060.86+L/2=1+060.86+523.60=1+584.46曲线切线的长度为： 535.90m弯道转折点的里程桩号为： 0+537.26+T=0+537.26+535.90=1+073.16,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.4 行车视距行车视距 - 是指为了行车安全，在道路设计中应当保证驾驶人员在一定距离范围内能随时看到前方道路上出现的障碍物，或迎面驶来的车辆，以便及时采取刹车制动措施，或绕过障碍物 必不可少的距离。行车视距包括：停车视距、会车视距、超车视距、错车视距。后两者是判断视距，与城市道路设计关系较小。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.4.1 停车视距指在同一车道上，车辆突然遇到前方障碍物，如行人过街、违章行驶交通事故以及其他不合理的临时占道等，而必须及时采取制动停车所需要的安全距离。这一过程主要包括反应距离、制动距离和安全距离。三者之和即为停车视距。,停车视距计算示意,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.4.1 停车视距停车视距可用此式表示： L反反应距离，驾驶人员发现前方问题后到采取措施的反应时间内行驶的距离； S制制动距离，是指后车正常制动刹车与前车紧急刹车的制动距离之差值，当障碍物为静物时为零，制动距离即指司机开始制动到安全停止时所行驶的距离，计算方法详见第二章； L安安全距离，车辆距障碍物的最小距离。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.4.1 停车视距驾驶人员从发现障碍物到采用制动刹车生效所经历的视距称为反应时间t。与驾驶人员反应的灵敏程度、车辆性能、质量有关。通常选用1.2s。反应距离为：道路的行车安全距离一般 按m考虑。,第3章 城市道路平面线形规划设计,V行车速度（km/h）；t反应时间(s)；K1前车刹车安全系数，当障碍物为静物时K1为零；K2后车刹车安全系数；附着系数，一般取0.3；f滚动阻力系数；i道路坡度，上坡取正号，下坡取负号；L安安全距离（m），车辆距障碍 物的最小距离；,3.4.2 会车视距会车视距系指对向行驶的车辆在同一道路上相遇，又来不及错让时,必须采取制动刹车所需要的最短安全距离.包括反应时间的行驶距离、制动刹车后的行驶距离、完全停止后的最小安全距离。约为同样情况下停车视距的2倍。,会车视距计算示意,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.4.3 行车视距选用分道行驶的城市道路：可采用停车视距检验城市道路视距要求，校核平面线形；未设分隔带或划线标志的道路：必须按会车视距校核平面线形。车行道上对向行驶的车辆有会车可能时，应采用会车视距。其值为停车视距的2倍。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.4.4 平面线形视距的保证汽车行驶于弯道，内侧形成视线可能被遮挡，因此必须坚持平曲线上的视距能否得到保证。阴影部分为阻碍司机视线的范围，必须清除。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.4.4 平面线形视距的保证h为内侧车道上汽车应保证的横净距。横净距 - 道路曲线最内侧车道中心线行车轨迹有安全视距两端点连线所构成的曲线内侧空间界线（即包络线）的距离。小汽车驾驶员的视线高度： 1.11.2m左右。卡车较高， 去除1.2m减去y(m)以上的 障碍物。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.4.4 平面线形视距的保证不设缓和曲线时的平曲线内横净距的计算：曲线长度（L）大于视距（S） 根据几何学原理可得出以下关系式： 因 所以,不设缓和曲线时最大横净距计算图,（a）LS,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.4.4 平面线形视距的保证不设缓和曲线时的平曲线内横净距的计算：曲线长度（L）小于视距（S） 故,第3章 城市道路平面线形规划设计,（b）LS,3.4.4 平面线形视距的保证曲线内侧影响视距的切除范围：视距包络线是以多点视距所切割而包络的一条曲线。然后依各个桩号清除的横净距转绘到横断面上，以确定路堑、边坡等障碍物的清除范围。,第3章 城市道路平面线形规划设计,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.4.4 平面线形视距的保证,3.5 城市道路平面线形设计3.5.1 平面线形设计的一般原则 城市总体规划和详细规划阶段的重要内容之一。道路的平面线形定线在满足城市规划要求的基础上，其工程设计要依据以下原则:平面线形连续、顺适，应与地形、地物相适应，与周围环境相协调；满足行驶力学上的基本要求和视觉、心理上的要求；保证平面线形的均衡与连贯；避免连续急弯的线形。,第3章 城市道路平面线形规划设计,3.5.2 平面线形设计步骤初步拟定平面线形选用弯道平曲线半径编制里程桩确定道路红线道路红线 - 道路用地宽度加上市政设施所需增加的用地宽度和在道路上所增加的城市绿化用地宽度所组成的总宽度界线。道路宽度与道路等级、功能相关，可通过城市总体规划和城市交通规划确定。绘制平面图,第3章 城市道路平面线形规划设计,明确道路走向地形图现场踏勘多方案比较,确定道路等级与设计车速查阅半径参考值，确定半径取整数倍保证视线畅通,从起点依前进方向编号特征点编列加桩自西向东或自南向北,道路中心线各组成部分分界线绿带分割线以及各种交通设施建筑主要出入口交叉口：转弯半径、中心岛尺寸等位置,第3章 城市道路平面线形规划设计,思考题：1、如何确定平曲线半径？2、为何设置缓和曲线，如何衔接平面线形？3、画图说明小半径弯道路面的超高与加宽。4、画图说明如何保证平面线形视距。5、简述平面线形设计的一般原则。6、简述平面线形设计骤。,
