在平面線型設(shè)計中，汽車形式軌跡的特性，道路平面線型的要素以及直線的特點與運用等等都是我們需要掌握的特點，如何設(shè)計出一條合理且優(yōu)秀的線型，相信看完今天的內(nèi)容大家都會有自己的答案。

道路平面線形概述

一、路線

道路：路基、路面、橋梁、涵洞、隧道和沿線設(shè)施構(gòu)成的三維實體。

路線：是指道路中線的空間位置。

路線的表示：

平面圖： 路線在水平面上的投影。

縱斷面圖：沿道路中線的豎向剖面圖，再行展開。

橫斷面圖：道路中線上任意一點的法向切面。

路線設(shè)計：確定路線空間位置和各部分幾何尺寸。

分解成三步：

路線平面設(shè)計：研究道路的基本走向及線形的過程。

路線縱斷面設(shè)計：研究道路縱坡及坡長的過程。 路線橫斷面設(shè)計：研究路基斷面形狀與組成的過程。

二、汽車行駛軌跡與道路平面線形

（一）汽車行駛軌跡

行駛中汽車的軌跡的幾何特征：

（1）軌跡連續(xù)：連續(xù)和圓滑的，不出現(xiàn)錯頭和折轉(zhuǎn)；

（2）曲率連續(xù)：即軌跡上任一點不出現(xiàn)兩個曲率的值。

（3）曲率變化連續(xù)：即軌跡上任一點不出現(xiàn)兩個曲率變化率的值。

（二）平面線形要素

行駛中汽車的導向輪與車身縱軸的關(guān)系：

現(xiàn)代道路平面線形正是由上述三種基本線形構(gòu)成的，稱為平面線形三要素。

直線

一、直線的特點

二、最大直線長度問題

采用長的直線應(yīng)注意的問題：

公路線形應(yīng)與地形相適應(yīng)，與景觀相協(xié)調(diào)，直線的最大長度應(yīng)有所限制，當采用長的直線線形時，為彌補景觀單調(diào)的缺陷，應(yīng)結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

（1）直線上縱坡不宜過大，易導致高速度。

（2）長直線盡頭的平曲線，設(shè)置標志、增加路面抗滑性能

（3）直線應(yīng)與大半徑凹豎曲線組合，視覺緩和。

（4）植樹或設(shè)置一定建筑物、雕塑等改善景觀。

三、直線的最小長度

直線的長度：前一個曲線終點到下一個曲線起點之間的距離。

YZ(ZH)－ZH（ZY) 之間的距離

1．同向曲線間的直線最小長度

同向曲線：指兩個轉(zhuǎn)向相同的相鄰曲線之間連以直線而形成的平面曲線

《規(guī)范》：當V≥60km時，Lmin≧6V；

當V≤40km時， 參考執(zhí)行

直線短，易產(chǎn)生是反向曲線的錯覺，再短，易將兩個曲線看成是一個曲線－斷背曲線–操作失誤－事故

2．反向曲線間的直線最小長度

反向曲線：指兩個轉(zhuǎn)向相反的相鄰曲線之間連以直線而形成的平面曲線

《規(guī)范》規(guī)定： V≥60km時:不小于2V。--考慮超高加寬的需要。

設(shè)置緩和曲線時，可構(gòu)成S形曲線；V≤40km時：參考執(zhí)行

汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑

一、汽車在平曲線上行駛時力的平衡

受力分析：

橫向力X——失穩(wěn)

豎向力Y——穩(wěn)定

離心力 作用點：汽車重心，

方 向：水平背離圓心。

離心力F與汽車重力G分解：

X－－平行于路面的橫向力

Y－－垂直于路面的豎向力，

由于路面橫向傾角α一般很小，則sinα≈tgα=ih，cosα≈1，其中ih稱為橫向超高坡度，

采用橫向力系數(shù)來衡量穩(wěn)定性程度，其意義為單位車重的橫向力，即(注：u越大，行車越不穩(wěn)定)

二、橫向傾覆條件分析

橫向傾覆：汽車在平曲線上行駛時，由于橫向力的作用，使汽車繞外側(cè)車輪觸地點產(chǎn)生向外橫向傾覆。

臨界條件： 傾覆力矩＝穩(wěn)定力矩。

三、橫向滑移條件分析

橫向滑移：

平曲線上，因橫向力的存在，汽車可能產(chǎn)生橫向滑移。

產(chǎn)生條件：橫向力大于輪胎與路面的橫向附著力。

極限平衡條件：

四、橫向穩(wěn)定性的保證

側(cè)翻實例：

圓曲線

道路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)平曲線來實現(xiàn)路線方向的改變。

一、圓曲線的特點

①圓曲線半徑R＝常數(shù)，曲率1/R=常數(shù)，易測設(shè)計算。

②對地形、地物、環(huán)境的適應(yīng)能力強。

③多占用車道寬。

④視距條件差（R小時）－路塹遮擋

二、圓曲線半徑

（一）計算公式與因素

根據(jù)汽車行駛在曲線上力的平衡式計算曲線半徑：

1．橫向力系數(shù)μ對行車的影響及其值的確定：

（2）增加駕駛操縱的困難

在橫向力作用下，輪胎會產(chǎn)生橫向變形，使輪胎的中間平面與輪跡前進方向形成一個橫向偏移角；影響操控性。

（3）增加燃料消耗和輪胎磨損

使車輛的燃油消耗和輪胎磨損增加。

（4）旅行不舒適

μ值的增大，乘車舒適感惡化。

當μ〈0.10時，不感到有曲線存在，很平穩(wěn)；

當μ= 0.15時，稍感到有曲線存在，尚平穩(wěn)；

當μ= 0.20時，己感到有曲線存在，稍感不穩(wěn)定；

當μ= O.35時，感到有曲線存在，　不穩(wěn)定；

當μ= 0.40時，有傾車的危險感，　非常不穩(wěn)定，

美國AASHTO認為：V≤70km/h時μ=0.16，

V=80km/h時μ= 0.12。

μ的舒適界限，由0.10到0.16隨行車速度而變化，設(shè)計中對高、低速路可取不同的數(shù)值。

2．關(guān)于最大超高：

（二）最小半徑的計算

1．極限最小半徑

是各級公路采用最大超高imax和允許的最大橫向摩阻系數(shù)下保證安全行車的最小允許半徑。

ihmax＝8％， φh＝0.1-0.17

2．一般最小半徑

是各級公路采用允許超高ih和橫向摩阻φh下保證安全行車的最小允許半徑。

ih＝6－8％， φh＝0.05－0.06

3．不設(shè)超高的最小半徑

圓曲線半徑大于一定數(shù)值時，可以不設(shè)置超高，而允許設(shè)置等于直線路段路拱的反超高。

ih＝－0.015， φh＝0.035－0.040；

ih＝－0.025， φh＝0.040－0.050

4.最小半徑指標的應(yīng)用

最小半徑指標

4.最小半徑指標的應(yīng)用

（1）在不得已情況下方可使用極限最小半徑；

（2）當?shù)匦螚l件許可時，應(yīng)盡量采用大于一般最小半徑的值；

（3）有條件時，最好采用不設(shè)超高的最小半徑。

（4）選用曲線半徑時，應(yīng)注意前后線形的協(xié)調(diào)，不應(yīng)突然采用小半徑曲線；

（5）長直線或線形較好路段，不能采用極限最小半徑。

（6）從地形條件好的區(qū)段進入地形條件較差區(qū)段時，線形技術(shù)指標應(yīng)逐漸過渡，防止突變。

（三）圓曲線最大半徑

選用圓曲線半徑時，在與地形等條件相適應(yīng)的前提下應(yīng)盡量采用大半徑。

但半徑大到一定程度時：

1.判斷上的錯誤反而帶來不良后果，

2.增加無謂計算和測量上的麻煩。

《規(guī)范》規(guī)定圓曲線的最大半在不宜超過10000　m。

（四）圓曲線最小長度

Lmin>3v(m/s)---三秒行車

緩和曲線

一、緩和曲線的作用與性質(zhì)

（一）緩和曲線的作用

1．曲率連續(xù)變化，便于車輛行駛

2．離心加速度逐漸變化，旅客感覺舒適

3．超高橫坡度逐漸變化，行車更加平穩(wěn)

4．與圓曲線配合得當，增加線形美觀

（二）緩和曲線的性質(zhì)

二、回旋線作為緩和曲線

三、其他形式緩和曲線

回旋曲線、三次拋物線和雙紐線線形比較：

回旋曲線、三次拋物線和雙紐線在極角較?。?°～6°）時，幾乎沒有差別。

隨著極角的增加，三次拋物線的長度比雙紐線的長度增加的較快，而雙紐線的長度又比回旋線的長度增加得快些。

回旋線的半徑減小得最快，而三次拋物線則減小的最慢。從保證汽車平順過渡的角度看，三種曲線都可以作為緩和曲線。

此外，也有使用n次（n≥3）拋物線、正弦形曲線、多圓弧曲線作為緩和曲線的。但世界各國使用回旋曲線居多，我國《標準》推薦的緩和曲線也是回旋線。

緩和曲線的長度及參數(shù)

一、緩和曲線的最小程度

二、回旋曲線參數(shù)的確定

三、直線計算

四、圓曲線幾何元素：

五、曲線主點里程樁號計算

計算基點為交點里程樁號，記為JD，

ZY=JD-T

YZ=ZY+L

QZ=ZY+L/2

JD=QZ+J/2

回旋線

路線平面設(shè)計成果

1. 設(shè)計圖：路線平面設(shè)計圖；道路平面布置圖

2. 設(shè)計表：直線、曲線及轉(zhuǎn)角表；逐樁坐標表；路線固定表；總里程及斷鏈樁表等。

一、直線、曲線及轉(zhuǎn)角表

《直線、曲線及轉(zhuǎn)角表》全面地反映了路線的平面位置和路線平面線形的各項指標，它是道路設(shè)計的主要成果之一。

平面線形設(shè)計成果：路線各交點樁號JD；半徑R；緩和曲線長度Ls；公路偏角α；交點坐標（X，Y）等。

二、逐樁坐標表

（一）坐標系統(tǒng)的采用：

1．采用統(tǒng)一的高斯正投影3°帶平面直角坐標系統(tǒng)；

2．采用高斯正投影3°帶或任意帶平面直角坐標系統(tǒng)，投影面可采用1985年國家高程基準、測區(qū)抵償高程面或測區(qū)平均高程面；

3．三級和三級以下公路、獨立橋梁、隧道及其它構(gòu)造物等小測區(qū)，可不經(jīng)投影，采用平面直角坐標系統(tǒng)在平面上直接進行計算；

4．在已有平面控制網(wǎng)的地區(qū)，應(yīng)盡量沿用原有的坐標系統(tǒng)，如精度不合要求，也應(yīng)充分利用其點位，選用其中一點的坐標及含此點的方位角，作為平面控制的起算依據(jù)。

（二）中樁坐標的計算

1．計算導線點DD坐標：

采用兩階段勘測設(shè)計的公路或一階段設(shè)計但遇地形困難的路段，一般都要先作平面控制測量，而路線的平面控制測量多采用導線測量的方法。