第三章平面设计三版).pptx
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1、第三章第三章 平面设计平面设计第一节第一节 概述概述一一.路线路线道路中线的空间位置道路中线的空间位置路线的组成路线的组成:平面平面路线在水平面上的投影路线在水平面上的投影纵断面纵断面沿中线竖直剖切再行展开沿中线竖直剖切再行展开横断面横断面中线上任一点法向切面中线上任一点法向切面二二.汽车行驶轨迹与道路平面线形汽车行驶轨迹与道路平面线形1.汽车行驶轨迹特征汽车行驶轨迹特征:(1)轨迹连续且圆滑轨迹连续且圆滑(2)轨迹的曲率连续)轨迹的曲率连续(3)轨迹的曲率变化率连续)轨迹的曲率变化率连续2.平面线形组成平面线形组成直线直线圆曲线圆曲线缓和曲线缓和曲线三三.路线平面设计内容路线平面设计内容合理
2、确定各线形要素的几何参数 现现代代道道路路平平面面线线形形正正是是由由上上述述三三种种基基本本线线形形构成的,称为构成的,称为平面线形三要素平面线形三要素。第二节第二节 直直 线线一一.直线的特点直线的特点1.优点:优点:u两点间直线最短两点间直线最短短捷、直达短捷、直达u汽车行驶受力简单,方向明确汽车行驶受力简单,方向明确u测设容易测设容易2.缺点:缺点:u难于与地形协调难于与地形协调u易产生高填深挖路基,破坏自然景观易产生高填深挖路基,破坏自然景观u过长直线易使驾驶员疲倦过长直线易使驾驶员疲倦二二.直线的最大长度和最小长度直线的最大长度和最小长度1.直线最大长度直线最大长度根据驾驶员心理反
3、应和视觉效果确定根据驾驶员心理反应和视觉效果确定日本、德国:日本、德国:直线最大长度不超过直线最大长度不超过20V20V前苏联:前苏联:8km8km美国:美国:3mile3mile我国:我国:目前尚无明确规定目前尚无明确规定 但设计人员应根据地形、地物、自然景观及但设计人员应根据地形、地物、自然景观及经验等合理判断和确定直线最大长度,不强求长经验等合理判断和确定直线最大长度,不强求长直线,也不硬性设置不必要的曲线。直线,也不硬性设置不必要的曲线。2.直线最小长度直线最小长度(1)同向曲线间直线最小长度)同向曲线间直线最小长度规范规定:规范规定:V V60km/h60km/h,L Lminmin
4、6V6V(2)反向曲线间直线最小长度)反向曲线间直线最小长度规范规定:规范规定:V V60km/h60km/h,L Lminmin2V2V三三.直线的运用直线的运用2.城镇及近郊道路;城镇及近郊道路;3.大桥、隧道等构造物路段;大桥、隧道等构造物路段;4.路线交叉及其附近;路线交叉及其附近;1.路线不受地形地物限制的平坦地区或宽路线不受地形地物限制的平坦地区或宽阔河谷地带;阔河谷地带;5.双车道公路提供超车路段。双车道公路提供超车路段。u当采用长的直线线形时,应注意的问题当采用长的直线线形时,应注意的问题(1)在直线上纵坡不宜过大,因长直线再)在直线上纵坡不宜过大,因长直线再加下陡坡更易导致高
5、速度。加下陡坡更易导致高速度。(2)长直线与大半径凹竖曲线组合为宜,)长直线与大半径凹竖曲线组合为宜,这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和。这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和。(3)道路两侧过于空旷时,宜采取植不同)道路两侧过于空旷时,宜采取植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等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。措施,以改善单调的景观。(4)长直线或长下坡的尽头的平曲线,除)长直线或长下坡的尽头的平曲线,除曲线半径、超高、视距等必须符合规定外,曲线半径、超高、视距等必须符合规定外,还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措
6、施。安全措施。第三节第三节 圆曲线圆曲线一一.圆曲线的特点圆曲线的特点1.曲线上任意点曲率半径相同,测设和计算曲线上任意点曲率半径相同,测设和计算简单;简单;2.对地形、地物和环境适应性更强;对地形、地物和环境适应性更强;3.汽车受离心力作用,且比在直线上行驶多占汽车受离心力作用,且比在直线上行驶多占道路宽度;道路宽度;4.在小半径圆曲线内侧行驶,视距条件差,在小半径圆曲线内侧行驶,视距条件差,易发生事故。易发生事故。二二.圆曲线半径及圆曲线长度圆曲线半径及圆曲线长度(一)圆曲线半径计算公式与影响因素(一)圆曲线半径计算公式与影响因素(3-1)1.横向力系数横向力系数 的影响的影响(1)危及行
7、车安全)危及行车安全所以要求:所以要求:fh h横向摩阻系数横向摩阻系数(3-2)(2)增加驾驶操纵困难)增加驾驶操纵困难(3)增加燃油消耗和轮胎磨损)增加燃油消耗和轮胎磨损(4)旅客不舒服)旅客不舒服行驶稳定性行驶稳定性0.150.16,可较高速度安全行驶,可较高速度安全行驶0.07,路面结冰也可安全行驶,路面结冰也可安全行驶乘客舒适程度乘客舒适程度0.10,不感曲线存在,很平稳;,不感曲线存在,很平稳;0.15,略感曲线存在,尚平稳;,略感曲线存在,尚平稳;0.20,已感曲线存在,稍感不平稳;,已感曲线存在,稍感不平稳;0.35,感到曲线存在,感到不平稳;,感到曲线存在,感到不平稳;0.4
8、0,非常不稳定,有倾倒危险;,非常不稳定,有倾倒危险;运营经济性运营经济性 0.15的舒适极限,的舒适极限,由由0.10.10.160.16随随行车行车 速度速度而变而变2.2.最大超高最大超高i ih(max)h(max)fw w气候恶劣季节路面横向摩气候恶劣季节路面横向摩阻系数阻系数标准标准规定规定高速、一级公路:高速、一级公路:1010二、三、四级公路:二、三、四级公路:8 8积雪冰冻地区:积雪冰冻地区:6 6城市道路城市道路V V80km/h80km/h:6 6V V40km/h40km/h:2 2(3-3)V V6060、50km/h50km/h:4 4(二)圆曲线最小半径计算(二)
9、圆曲线最小半径计算(3-4)标准标准根据不同根据不同fh h值,对不同等级公路规定了值,对不同等级公路规定了极极限最小半径限最小半径、一般最小半径一般最小半径和和不设超高半径不设超高半径,详,详见表见表3-13-1、3-23-2。最最小小平平曲曲线线半半径径的的实实质质是是汽汽车车行行驶驶在在公公路路曲曲线线部部分分时时,所所产产生生的的离离心心力力等等横横向向力力不不超超过过轮轮胎胎与与路路面面的的摩摩阻阻力力所所允允许许的的界界限限,并并使使乘乘车车人人感感觉觉良良好好的的曲曲线半径值。线半径值。2.2.一般最小半径一般最小半径 采用允许超高(采用允许超高(68)和允许横向摩)和允许横向摩
10、阻系数(阻系数(fh h0.050.050.060.06)情况下,汽车能安)情况下,汽车能安全行驶的最小半径全行驶的最小半径3.3.不设超高最小半径不设超高最小半径 不必设超高就能满足行驶稳定性的最小半径。不必设超高就能满足行驶稳定性的最小半径。标准标准取取fh h0.0350.035,i ih h=-0.015=-0.015和和fh h0.040.04,i ih h=-0.025=-0.0251.1.极限最小半径极限最小半径 采用允许最大超高(采用允许最大超高(8)和允许的横向)和允许的横向摩阻系数(摩阻系数(fh h0.100.100.160.16)情况下,汽车)情况下,汽车能安全行驶的最
11、小半径能安全行驶的最小半径4.4.最小半径指标的应用最小半径指标的应用(1 1)根根据据沿沿线线地地形形等等情情况况,尽尽量量选选用用较较大大半半径径。在不得已情况下方可使用极限最小半径;在不得已情况下方可使用极限最小半径;(2 2)当当地地形形条条件件许许可可时时,应应尽尽量量采采用用大大于于一一般般最最小半径的值;小半径的值;(3 3)有条件时,最好采用不设超高的最小半径。)有条件时,最好采用不设超高的最小半径。(4 4)选选用用曲曲线线半半径径时时,应应注注意意前前后后线线形形的的协协调调,不应突然采用小半径曲线;不应突然采用小半径曲线;(5 5)长长直直线线或或线线形形较较好好路路段段
12、,不不能能采采用用极极限限最最小小半径。半径。(6 6)从从地地形形条条件件好好的的区区段段进进入入地地形形条条件件较较差差区区段段时,线形技术指标应逐渐过渡,防止突变。时,线形技术指标应逐渐过渡,防止突变。(三)圆曲线最大半径(三)圆曲线最大半径u 选用圆曲线半径时,在与地形等条件选用圆曲线半径时,在与地形等条件相适应的前提下应尽量采用大半径。相适应的前提下应尽量采用大半径。u但半径大到一定程度时,其几何性质和但半径大到一定程度时,其几何性质和行车条件与直线无太大区别,容易给驾驶行车条件与直线无太大区别,容易给驾驶人员造成判断上的错误反而带来不良后果,人员造成判断上的错误反而带来不良后果,同
13、时也无谓增加计算和测量上的麻烦。同时也无谓增加计算和测量上的麻烦。u规范规范规定圆曲线的最大半在不宜超规定圆曲线的最大半在不宜超过过10000m。(四)圆曲线(四)圆曲线 最小长度最小长度曲线过短,司机操作困难曲线过短,司机操作困难圆曲线最小长度一般要有圆曲线最小长度一般要有3s3s行程,即:行程,即:三三.圆曲线的几何要素圆曲线的几何要素式中:式中:E E 外距,外距,mJ J 超距或校正值,超距或校正值,mn曲线主点里程桩号计算:曲线主点里程桩号计算:计算基点为交点里程桩号,计算基点为交点里程桩号,记为记为JD,ZY=JD-T YZ=ZY+L QZ=ZY+L/2 JD=QZ+J/2第四节第
14、四节 缓和曲线缓和曲线不设缓和曲线不设缓和曲线设缓和曲线设缓和曲线一一.缓和曲线的作用与性质缓和曲线的作用与性质(一)缓和曲线的作用(一)缓和曲线的作用1.曲率连续变化,适应汽车转向操作的行驶轨迹曲率连续变化,适应汽车转向操作的行驶轨迹2.离心加速度逐渐变化,不致产生侧向冲击,离心加速度逐渐变化,不致产生侧向冲击,旅客舒适旅客舒适3.超高横坡度及加宽逐渐变化,行车更加平稳超高横坡度及加宽逐渐变化,行车更加平稳4.与圆曲线配合,线形更加美观流畅与圆曲线配合,线形更加美观流畅(二)缓和曲线的性质(二)缓和曲线的性质汽车由直线进入圆曲线的行驶轨迹:汽车由直线进入圆曲线的行驶轨迹:方向盘转动角度为方向
15、盘转动角度为f,前轮相,前轮相应转动角为应转动角为,则有:,则有:(rad)(3-5)(rad)(3-6)(rad)(3-7)行驶轨迹半径:行驶轨迹半径:(m m)(3-8)t t时间后行驶距离:时间后行驶距离:(m m)(3-9)(m m)(3-10)令:令:则:说明:汽车匀速说明:汽车匀速从直线进入圆曲从直线进入圆曲线,行驶轨迹弧线,行驶轨迹弧长与曲率半径乘长与曲率半径乘积为一常数,与积为一常数,与数学上的回旋线数学上的回旋线相符相符二二.缓和曲线的形式缓和曲线的形式(一)回旋线作为缓和曲线(一)回旋线作为缓和曲线1.回旋线基本方程回旋线基本方程基本公式:基本公式:式中:式中:(3-12)
16、r 回旋线上某点的曲率半径(回旋线上某点的曲率半径(m););l 回旋线上某点到原点的曲线长(回旋线上某点到原点的曲线长(m););A 回旋线的参数。回旋线的参数。A表征回旋线曲率表征回旋线曲率变化的缓急程度。变化的缓急程度。2.回旋线参数回旋线参数A的确定的确定YXORLsn 缓和曲线起点:回旋线的起点,缓和曲线起点:回旋线的起点,l=0,r=;n 缓和曲线终点:回旋线某一点,缓和曲线终点:回旋线某一点,lLs,rR。n 则则 RLs=A2,即回旋线的参数值为:,即回旋线的参数值为:3.缓和曲线的曲率变化缓和曲线的曲率变化直线直线圆曲线缓和曲线缓和曲线4.回旋线的相似性回旋线的相似性曲率变化
17、连续,且曲率变化与曲线长度变化呈线曲率变化连续,且曲率变化与曲线长度变化呈线性,为此可认为回旋线形状只有一种,改变参数性,为此可认为回旋线形状只有一种,改变参数A可得到不同大小的回旋线可得到不同大小的回旋线A1时的时的 回旋线为单位回旋线。回旋线为单位回旋线。回旋线长度要素单位回旋线长度要素回旋线长度要素单位回旋线长度要素A回旋线非长度要素单位回旋线非长度要素回旋线非长度要素单位回旋线非长度要素(二)其他形式的缓和曲线(二)其他形式的缓和曲线1.三次抛物线:三次抛物线:回旋线中弧长回旋线中弧长l用用l在横轴上的投在横轴上的投影影x x代替代替(3-20)(3-21)(3-22)只能在只能在 0
18、 024的条件下的条件下用用2.双纽线:双纽线:回旋线中弧长回旋线中弧长l用用曲线弦长曲线弦长a a代替代替(3-23)n双双纽纽线线的的极极角角为为45时时,曲曲线线半半径径最最小小。此此后后半半径径增增大大至至原原点点,全全程程转转角角达达到到270。所所以以曲曲线线转转角角较较大大、半半径径较较小小时时,如如回回头头曲线或立交匝道适用曲线或立交匝道适用.3.三种线型的比较三种线型的比较回旋曲线、三次抛物线和双回旋曲线、三次抛物线和双纽线在极角较小(纽线在极角较小(56)时,几乎没有差别。时,几乎没有差别。随着极角的增加,三次抛物随着极角的增加,三次抛物线的长度比双纽线的长度增线的长度比双
19、纽线的长度增加的较快,而双纽线的长度加的较快,而双纽线的长度又比回旋线的长度增加得快又比回旋线的长度增加得快些。些。回旋线的半径减小得最快,回旋线的半径减小得最快,而三次抛物线则减小的最慢。而三次抛物线则减小的最慢。从保证汽车平顺过渡的角度从保证汽车平顺过渡的角度看,三种曲线都可以作为缓看,三种曲线都可以作为缓和曲线。和曲线。(一)缓和曲线的最小长度(一)缓和曲线的最小长度1.旅客感觉舒适旅客感觉舒适依离心加速度变化率依离心加速度变化率等速行驶时,等速行驶时,t=Lt=Ls s/v/v:则:则:以以V V(km/hkm/h)表示:)表示:u我国将离心加速度变化率取值一般控制在我国将离心加速度变
20、化率取值一般控制在0.50.50.6m/s0.6m/s3 3(m)三三.缓和曲线的最小长度及参数缓和曲线的最小长度及参数2.超高渐变率适中超高渐变率适中(m)式中:式中:B B 旋转轴至车行道外侧边缘的宽旋转轴至车行道外侧边缘的宽度(度(m m););i i 超高坡度与路拱坡度代数差();超高坡度与路拱坡度代数差();p p 超高渐变率。超高渐变率。3.行驶时间不过短行驶时间不过短依司机操作反应时间依司机操作反应时间(m)4.依视觉条件依视觉条件经验取值:经验取值:A AR/3R/3R R;L Ls sR/9R/9R R;(二)缓和曲线参数(二)缓和曲线参数A值值决定回旋线曲率变化的缓急决定回
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- 第三 平面设计
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