主講：屠書(shū)榮（重慶交通大學(xué)）2015年3月

道路線(xiàn)形理論與設(shè)計(jì)方法研究生課程：引言：道路線(xiàn)形及其設(shè)計(jì)

◆線(xiàn)形設(shè)計(jì)的重要性——線(xiàn)形是公路的骨架。線(xiàn)形設(shè)計(jì)決定了公路的走向和位置，是公路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵（道路寬度主要由交通量決定）。公路線(xiàn)形直接關(guān)系到汽車(chē)行駛的安全、舒適和效益；公路線(xiàn)形靈活多變，因此道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能盡善盡美，使之不僅能保證運(yùn)輸?shù)陌踩⒀杆俸徒?jīng)濟(jì)，而且還能更好地滿(mǎn)足人們的生理和心理需要，并盡可能與周?chē)h(huán)境地形相協(xié)調(diào)。

◆線(xiàn)形設(shè)計(jì)的特點(diǎn)——靈活多變，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(應(yīng)用)要求高，設(shè)計(jì)有一定難度（尤其山區(qū)）。

◆線(xiàn)形設(shè)計(jì)的依據(jù)——設(shè)計(jì)速度、設(shè)計(jì)車(chē)型、設(shè)計(jì)交通量、設(shè)計(jì)通行能力與服務(wù)水平、公路建筑限界、用地范圍等。這是公路線(xiàn)形設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和控制要素。

主要講授內(nèi)容及參考資料一、講授內(nèi)容

第一章概論3第二章汽車(chē)行駛理論與線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定6第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法（補(bǔ)：高速環(huán)道幾何線(xiàn)形設(shè)計(jì)）7第四章道路線(xiàn)形曲線(xiàn)型設(shè)計(jì)方法（曲直法、積木法、擬合法、綜合法）5第五章道路線(xiàn)形質(zhì)量分析與評(píng)價(jià)（視覺(jué)分析、安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性）8第六章公路設(shè)計(jì)新理念（道路景觀與靈活性設(shè)計(jì)）3二、參考資料

1.道路線(xiàn)形理論與設(shè)計(jì)方法（講義）

2.公路線(xiàn)形與環(huán)境設(shè)計(jì)（漢斯.洛倫茨）、公路靈活性設(shè)計(jì)指南（美國(guó)）

3.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范、公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南…

4.新理念——公路設(shè)計(jì)指南（交通部公路司）

5.相關(guān)論文（科技論文、學(xué)位論文、研究報(bào)告等）

主要講授內(nèi)容及參考資料

參考書(shū)籍

主要講授內(nèi)容及參考資料

參考書(shū)籍

第一章概論§1-1研究道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)的意義所謂道路線(xiàn)形是指道路平面的、縱斷面的或者兩者結(jié)合的立體線(xiàn)形的形狀。線(xiàn)形是道路的骨架，線(xiàn)形設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足四個(gè)方面的要求，即：

(1)在運(yùn)動(dòng)學(xué)或力學(xué)方面，道路線(xiàn)形對(duì)汽車(chē)行駛應(yīng)是安全和舒適的；

(2)在視覺(jué)或運(yùn)動(dòng)心理方面，道路線(xiàn)形應(yīng)給予駕乘人員良好的感受；

(3)在環(huán)境、景觀方面，道路線(xiàn)形應(yīng)與周?chē)h(huán)境、風(fēng)景等相協(xié)調(diào)（和諧）。

(4)從地形條件看，道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上應(yīng)是合理、可行的；道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)的本質(zhì)，就在于考慮如上所述的各種情況后，如何獲得大于道路等級(jí)所規(guī)定的最小指標(biāo)值的線(xiàn)形，從而確定出安全性高、舒適性好、與環(huán)境地形相協(xié)調(diào)的理想線(xiàn)形（研究道路線(xiàn)形的意義）。分析線(xiàn)形設(shè)計(jì)的特點(diǎn)→

§1-2道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論的研究與發(fā)展情況——析：理論→方法→理念的變化

◆古代道路特點(diǎn)；◆現(xiàn)代道路對(duì)線(xiàn)形設(shè)計(jì)的要求；◆未來(lái)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)趨勢(shì)。第一章概論◆我國(guó)道路發(fā)展歷史（1）：

我國(guó)的道路建設(shè)有著悠久的歷史。4000多年前商代就有驛道傳送，西周開(kāi)創(chuàng)了以城市為中心的道路體系，建立了較為完善的道路管理制度；秦代修建了直道、馳道，建立了規(guī)模宏大的道路交通網(wǎng)；西漢時(shí)期設(shè)驛站3萬(wàn)多處，道路交通異常繁榮。特別是連接歐亞大陸的“絲綢之路”開(kāi)通，為東西方文化交流做出了貢獻(xiàn)。唐代是我國(guó)古代經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展的昌盛時(shí)期，也是道路發(fā)展的鼎盛時(shí)期，初步建立了以城市為中心、四通八達(dá)的道路網(wǎng)；在道路結(jié)構(gòu)、建設(shè)方法等方面均有許多創(chuàng)新。至清代我國(guó)已將道路分成“官馬大路”、“大路”、“小路”三個(gè)等級(jí)，其中“官馬大路”達(dá)2000公里以上。

1908年我國(guó)建成史上第一條公路，即長(zhǎng)30公里的廣西龍州至那堪公路。1912-1949年（民國(guó)時(shí)期）全國(guó)共修建公路13萬(wàn)公里，但這些公路標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差。到1949年解放時(shí)，我國(guó)能勉強(qiáng)維持通車(chē)的公路僅8萬(wàn)公里，且大多分布在沿海地區(qū)。第一章概論◆我國(guó)道路發(fā)展歷史（2）：●新中國(guó)成立后，我國(guó)的公路交通事業(yè)得到了迅速發(fā)展。50年代青藏公路、康藏公路及海南島公路、成都至阿壩公路等10余條重點(diǎn)公路相繼建成。●1988年，我國(guó)高速公路實(shí)現(xiàn)了零的突破。高速公路的建設(shè)和使用，為汽車(chē)快速高效、安全經(jīng)濟(jì)行駛提供了條件，標(biāo)志著我國(guó)的公路建設(shè)進(jìn)入了新時(shí)代。●至2009年底，全國(guó)道路通車(chē)?yán)锍?09.5萬(wàn)公里。其中，公路通車(chē)?yán)锍?82.8萬(wàn)公里，占道路通車(chē)?yán)锍痰?3.5%；城市道路26.7萬(wàn)公里，占道路通車(chē)?yán)锍痰?.5%。●在機(jī)動(dòng)車(chē)保有量和駕駛?cè)藬?shù)量方面，截至2009年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)1.87億輛（其中汽車(chē)7619.3萬(wàn)輛），有機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)?億多（汽車(chē)駕駛?cè)?.38億）。●2005年，交通部采用放射線(xiàn)與縱橫網(wǎng)格相結(jié)合的布局，構(gòu)建了“7918”國(guó)家高速公路網(wǎng)。由7條首都放射線(xiàn)、9條南北縱線(xiàn)和18條東西橫線(xiàn)組成，總規(guī)模達(dá)到

8.5萬(wàn)公里，其中主線(xiàn)6.8萬(wàn)公里，地區(qū)環(huán)線(xiàn)、聯(lián)絡(luò)線(xiàn)約1.7萬(wàn)公里。

第一章概論我國(guó)高速公路7918網(wǎng)

第一章概論★國(guó)家高速公路網(wǎng)路線(xiàn)命名原則1.國(guó)家高速公路網(wǎng)的路線(xiàn)名稱(chēng)按照起、訖點(diǎn)順序，在起訖點(diǎn)地名中間加連接符“－”組成，簡(jiǎn)稱(chēng)采用起訖點(diǎn)地名的首位漢字表示，格式為“××高速”。

2.縱向路線(xiàn)以北端為起點(diǎn)、南端為終點(diǎn)；橫向路線(xiàn)以東端為起點(diǎn)、西端為終點(diǎn)。放射線(xiàn)以北京為起點(diǎn)。★國(guó)家高速公路網(wǎng)路線(xiàn)編號(hào)結(jié)構(gòu)

1.國(guó)家高速路網(wǎng)主線(xiàn)編號(hào)由“G”加1位或2位數(shù)字組成，結(jié)構(gòu)為“G#”或G##”。

2.首都放射線(xiàn)（7條）編號(hào)為1位數(shù)，以北京為起點(diǎn)，放射線(xiàn)的止點(diǎn)為終點(diǎn)，以1號(hào)高速公路為起始，按路線(xiàn)的順時(shí)針?lè)较蚺帕芯幪?hào)，編號(hào)區(qū)間為G1～G9。

3.縱向路線(xiàn)（9條）以北端為起點(diǎn)，南端為終點(diǎn)，按路線(xiàn)縱向由東向西順序編排，路線(xiàn)編號(hào)取奇數(shù)，編號(hào)區(qū)間為G11～G89。

4.橫向路線(xiàn)（18條）以東端為起點(diǎn)，西段為終點(diǎn)，按路線(xiàn)橫向由北向南順序編排，路線(xiàn)編號(hào)取偶數(shù)，編號(hào)區(qū)間為G10～G90。

5.納入國(guó)家高速公路網(wǎng)的地區(qū)環(huán)線(xiàn)（如珠江三角洲環(huán)線(xiàn)），按照由北往南的順序依次采用G91～G99

編號(hào)；其中臺(tái)灣環(huán)線(xiàn)編號(hào)為G99，取意九九歸一。

第一章概論◆道路線(xiàn)形研究與發(fā)展情況：線(xiàn)形設(shè)計(jì)是伴隨道路其它設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)。可以說(shuō)，人類(lèi)自開(kāi)始修建道路以來(lái)就從未停止過(guò)對(duì)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法的研究。古代道路較多使用長(zhǎng)直線(xiàn)，即便在路線(xiàn)轉(zhuǎn)彎處設(shè)置了曲線(xiàn)，往往也只是一個(gè)簡(jiǎn)單的圓弧。

近代道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)開(kāi)始重視曲線(xiàn)的應(yīng)用，工程師們?cè)诘缆吩O(shè)計(jì)時(shí)開(kāi)始大量使用圓曲線(xiàn)，折線(xiàn)一般的道路逐漸減少，道路開(kāi)始變得優(yōu)美和流暢起來(lái)。為適應(yīng)汽車(chē)交通發(fā)展要求，現(xiàn)代道路建設(shè)非常重視線(xiàn)形設(shè)計(jì)工作，發(fā)達(dá)國(guó)家建立了較為完善的線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論。這期間，緩和曲線(xiàn)的作用逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代道路設(shè)計(jì)在測(cè)量工具、計(jì)算手段、設(shè)計(jì)理論等方面有了較大的發(fā)展和進(jìn)步，道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)開(kāi)始重視駕乘人員的視覺(jué)、心理感受和審美需求。尤其是高速公路出現(xiàn)后，世界各國(guó)更加重視道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法的研究。從20世紀(jì)70-90年代開(kāi)始，很多國(guó)家都出現(xiàn)了線(xiàn)形設(shè)計(jì)研究的高潮。

研究現(xiàn)狀第一章概論

從20世紀(jì)70年代始，西方國(guó)家相繼開(kāi)展了道路縱斷面優(yōu)化的研究和軟件開(kāi)發(fā)。英國(guó)、日本、德國(guó)、丹麥、法國(guó)等先后推出了縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)成果，較有代表性的是英國(guó)的HOPS縱斷面選線(xiàn)最優(yōu)化系統(tǒng)和法國(guó)的APOLLO縱斷面優(yōu)化系統(tǒng)。總體看，道路CAD在國(guó)內(nèi)外已有30多年的研究和應(yīng)用，除自動(dòng)化選線(xiàn)（設(shè)計(jì)）與空間線(xiàn)形優(yōu)化技術(shù)等尚需進(jìn)一步研究外，CAD的其它部分都已進(jìn)入了實(shí)用階段。現(xiàn)階段，研究人員正向空間立體線(xiàn)形自動(dòng)化設(shè)計(jì)方面努力，以期能為現(xiàn)代道路交通建設(shè)提供更加安全、舒適、經(jīng)濟(jì)、快捷的線(xiàn)形設(shè)計(jì)成果。近年來(lái)，世界上一些汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都在修建高速環(huán)道試驗(yàn)場(chǎng)（我國(guó)也在海南、襄樊、通縣等地建了7個(gè)），高速環(huán)道的設(shè)計(jì)車(chē)速達(dá)到160-300km/h。面對(duì)如此高速行駛要求，傳統(tǒng)線(xiàn)形及其設(shè)計(jì)已不能滿(mǎn)足要求。為此美國(guó)人麥可康納爾于1957年以人體對(duì)運(yùn)動(dòng)的敏感度為準(zhǔn)則，提出了高速環(huán)道幾何設(shè)計(jì)體系，即麥克康納爾曲線(xiàn)設(shè)計(jì)法。德國(guó)人布勞斯于1936年提出了以符合汽車(chē)行駛重心軌跡特性的緩和曲線(xiàn)（即Bloss曲線(xiàn)），并于1983年由德國(guó)的皮特先生求得了該緩和曲線(xiàn)數(shù)學(xué)模型的級(jí)數(shù)解，從而形成新的高速環(huán)道線(xiàn)形設(shè)計(jì)方法；德國(guó)歐博邁亞公司還成功開(kāi)發(fā)了一套用于高速環(huán)道幾何設(shè)計(jì)及曲面施工成型控制的軟件，并成功用于施工。研究現(xiàn)狀第一章概論與此同時(shí)，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家近些年在總結(jié)過(guò)去公路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了一些新的設(shè)計(jì)理念，并將這些理念與先進(jìn)的測(cè)設(shè)技術(shù)結(jié)合，研發(fā)了一系列新的設(shè)計(jì)程序和技術(shù)。主要包括：

1.在設(shè)計(jì)理念方面：背景敏感性設(shè)計(jì)(CSD)是美國(guó)及歐洲國(guó)家近年提出的一種新的設(shè)計(jì)理念，它是一種具有系統(tǒng)工程思想、能夠綜合平衡和處理公路建設(shè)中安全、快速、環(huán)保、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)等要求的方法和理念。CSD強(qiáng)調(diào)靈活運(yùn)用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)方法上由重視設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)向重視使用性能轉(zhuǎn)變；對(duì)設(shè)計(jì)中可以預(yù)知的影響公路質(zhì)量和安全的因素，由被動(dòng)防治向主動(dòng)杜絕方向轉(zhuǎn)變，重視公眾參與。在此基礎(chǔ)上，美國(guó)逐步形成了公路設(shè)計(jì)的靈活設(shè)計(jì)理念、寬容設(shè)計(jì)理念、創(chuàng)作設(shè)計(jì)理念。不僅從設(shè)計(jì)理論和程序方面保證了設(shè)計(jì)的合理性，而且對(duì)設(shè)計(jì)理念和選線(xiàn)技術(shù)也進(jìn)行了卓有成效的研究(包括GIS與選線(xiàn)技術(shù)的結(jié)合、路線(xiàn)方案優(yōu)化及路線(xiàn)方案評(píng)價(jià)等)，從技術(shù)手段和理論（理念）兩方面保證設(shè)計(jì)的合理性。國(guó)外動(dòng)態(tài)第一章概論2.在與環(huán)境協(xié)調(diào)方面：美國(guó)強(qiáng)調(diào)對(duì)資源環(huán)境的保護(hù)與和諧，在公路建設(shè)中充分體現(xiàn)“環(huán)保優(yōu)先”原則，公路建設(shè)與環(huán)境保護(hù)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一施工。在公路選線(xiàn)過(guò)程中，充分利用GIS、遙感等先進(jìn)技術(shù)手段，從選線(xiàn)程序上保證公路美觀、環(huán)保以及與地形環(huán)境、地質(zhì)條件的協(xié)調(diào)。

3.在安全設(shè)計(jì)方面：美國(guó)從交通事故信息系統(tǒng)、事故發(fā)生機(jī)理、事故規(guī)律、安全評(píng)價(jià)、事故防治、交通安全保障等六個(gè)方面對(duì)交通安全進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)方面，則通過(guò)建立公路幾何要素與交通安全的關(guān)系，對(duì)交通事故率進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而找出設(shè)計(jì)中的安全隱患，從設(shè)計(jì)程序上保證成果的安全性。主要研究成果有IHSDM（交互式道路安全設(shè)計(jì)模型）。IHSDM是美國(guó)聯(lián)邦公路局開(kāi)發(fā)的道路安全評(píng)價(jià)軟件的核心內(nèi)容，目前主要用于雙車(chē)道公路的設(shè)計(jì)檢查與評(píng)價(jià)工作。它包括設(shè)計(jì)一致性模塊、交通事故預(yù)測(cè)模塊、駕駛員/車(chē)輛模塊、交通流分析模塊、政策評(píng)價(jià)模塊等。國(guó)外動(dòng)態(tài)

第一章概論§1-3道路線(xiàn)形的影響因素與設(shè)計(jì)要求

◆影響道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)的主要因素有——道路等級(jí)因素（設(shè)計(jì)速度與道路性質(zhì)）；路線(xiàn)選定和方案選擇因素；道路環(huán)境（景觀要求）和視覺(jué)心理等因素。

◆總體設(shè)計(jì)要求——根據(jù)功能、交通量、沿線(xiàn)地形及自然條件，確定公路等級(jí)§1-4道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)的主要控制因素（設(shè)計(jì)依據(jù)）

◆設(shè)計(jì)速度——在氣象條件良好，車(chē)輛行駛只受公路本身?xiàng)l件影響時(shí)，具有中等駕駛技術(shù)的人員能夠安全、順適駕駛車(chē)輛的速度。設(shè)計(jì)速度一經(jīng)選定，公路的所有相關(guān)要素均與之相匹配。它是公路設(shè)計(jì)確定幾何線(xiàn)形的基本要素。

◆運(yùn)行速度——指交通處于自由流狀態(tài)且天氣良好時(shí)，在路段特征點(diǎn)上測(cè)定的第85個(gè)百分位上的車(chē)速。V85的引入，解決了路線(xiàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)與實(shí)際行駛速度所要求的線(xiàn)形指標(biāo)脫節(jié)的問(wèn)題。相鄰路段運(yùn)行速度差還是安全性評(píng)價(jià)的指標(biāo)。

第一章概論——關(guān)于設(shè)計(jì)速度及其設(shè)計(jì)方法的討論

基于設(shè)計(jì)速度的路線(xiàn)設(shè)計(jì)方法已被設(shè)計(jì)人員所掌握，但它存在一定的缺陷：

1.設(shè)計(jì)速度對(duì)某一特定路段來(lái)說(shuō)是一個(gè)固定值，它規(guī)定了這個(gè)路段的最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際上沒(méi)有哪個(gè)駕駛員自始至終恪守這一固定車(chē)速行駛。可見(jiàn)，基于設(shè)計(jì)速度的路線(xiàn)設(shè)計(jì)方法不能保證線(xiàn)形（設(shè)計(jì)）標(biāo)準(zhǔn)的一致性『?jiǎn)栴}』。

2.實(shí)際的車(chē)輛行駛速度總是隨道路線(xiàn)形、車(chē)輛動(dòng)力性能和駕駛員特性等各種條件的改變而變化；只要條件允許，駕駛員總是傾向于采用較高的速度行駛『現(xiàn)實(shí)』。

3.從安全角度考慮，線(xiàn)形設(shè)計(jì)時(shí)不能簡(jiǎn)單地只以設(shè)計(jì)速度來(lái)控制道路線(xiàn)形指標(biāo)。車(chē)輛行駛是連續(xù)的，只有以車(chē)輛的實(shí)際行駛速度作為線(xiàn)形設(shè)計(jì)的控制要素，才能保證路線(xiàn)的所有相關(guān)要素(指標(biāo))與設(shè)計(jì)速度的合理搭配，從而提高道路的安全性。

4.針對(duì)設(shè)計(jì)速度方法存在的問(wèn)題，德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家采用以運(yùn)行速度為基礎(chǔ)的路線(xiàn)設(shè)計(jì)方法，可獲得連續(xù)、一致的均衡設(shè)計(jì)『對(duì)策』。

第一章概論§1-4道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)主要控制要素

◆設(shè)計(jì)車(chē)輛——設(shè)計(jì)采用的有代表性的車(chē)型。其外廓尺寸和運(yùn)行性能是公路幾何設(shè)計(jì)的依據(jù)。出于經(jīng)濟(jì)考慮，我國(guó)設(shè)計(jì)車(chē)輛的外廓尺寸是按現(xiàn)有車(chē)型尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，以滿(mǎn)足85%以上車(chē)型的外廓尺寸作為設(shè)計(jì)車(chē)輛標(biāo)準(zhǔn)使用的。

《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定:小客車(chē)(長(zhǎng)6m、寬1.8m)、載重汽車(chē)(12x2.5)和鞍式列車(chē)(16x2.5)

◆設(shè)計(jì)交通量——多采用年第30位小時(shí)交通量（也可在第20-40位選）。

◆公路服務(wù)水平——分四級(jí)，高速和一級(jí)公路采用二級(jí)，二、三級(jí)公路采用

三級(jí)。它定性地描述了交通流從自由流、穩(wěn)定流到飽和流、強(qiáng)制流的變化。

◆行車(chē)視距——分為停車(chē)視距、會(huì)車(chē)視距和超車(chē)視距。注意：貨車(chē)停車(chē)視距

◆公路等級(jí)——應(yīng)根據(jù)公路使用任務(wù)、功能和遠(yuǎn)景交通量等進(jìn)行確定。

◆設(shè)計(jì)區(qū)段——高速公路設(shè)計(jì)路段不宜＜15km，一、二級(jí)公路不宜＜10km。各級(jí)公路的設(shè)計(jì)速度《標(biāo)準(zhǔn)》有規(guī)定，不同設(shè)計(jì)速度的路段之間須設(shè)過(guò)渡段。

第一章概論討論：我國(guó)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的修訂及其變化趨勢(shì)

——關(guān)注2014年新修訂的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（2015年1月1日開(kāi)始實(shí)施）：

第一章概論討論：我國(guó)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》修訂及其變化趨勢(shì)

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第一章概論討論：我國(guó)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》修訂及其變化趨勢(shì)

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第一章概論討論：我國(guó)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》修訂及其變化趨勢(shì)

第一章概論討論：我國(guó)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》修訂及其變化趨勢(shì)

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定引子：汽車(chē)行駛理論是研究道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是制定公路線(xiàn)形幾何設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（如平曲線(xiàn)半徑、縱坡度等）的理論依據(jù)，掌握并應(yīng)用好汽車(chē)行駛理論，對(duì)提高道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)質(zhì)量、制定相關(guān)道路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)具有十分重要的意義。本章講授內(nèi)容：一、汽車(chē)行駛軌跡學(xué)（車(chē)輛沿行條件）二、汽車(chē)在彎道上行駛的軌跡特性三、汽車(chē)在道路上行駛的穩(wěn)定性四、汽車(chē)的動(dòng)力性能與爬坡能力五、汽車(chē)的制動(dòng)性能與視距標(biāo)準(zhǔn)六、汽車(chē)的燃料消耗與經(jīng)濟(jì)性

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定§2-1汽車(chē)自然行駛的軌跡特性一、汽車(chē)行駛軌跡調(diào)查

1.調(diào)查目的——掌握汽車(chē)真實(shí)行駛軌跡的特征，分析和判定道路線(xiàn)形對(duì)汽車(chē)行駛的適宜性，能為道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)和研究提供參考依據(jù)。

2.行駛軌跡類(lèi)型與調(diào)查方法

◆油類(lèi)痕跡◆雪地上的車(chē)轍◆由防滑劑產(chǎn)生的軌跡◆由車(chē)燈光產(chǎn)生的軌跡二、汽車(chē)行駛軌跡的識(shí)別與利用

1.在交通流分布及舊路改造方面的應(yīng)用2.用于汽車(chē)行駛實(shí)況分析和行駛軌跡曲線(xiàn)特性研究三、補(bǔ)充介紹:

機(jī)動(dòng)車(chē)輛沿曲線(xiàn)行駛的運(yùn)動(dòng)(論文)結(jié)論:為使汽車(chē)能轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向角度隨時(shí)間的變化必須是連續(xù)的。也即：曲率

作為曲線(xiàn)長(zhǎng)度的函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性是曲線(xiàn)可以沿行的條件。通過(guò)汽車(chē)行駛軌跡分析，過(guò)去所設(shè)計(jì)的許多線(xiàn)形都存在不少的錯(cuò)誤或與汽車(chē)行駛要求不相適應(yīng)的地方

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定汽車(chē)在雪地上的轉(zhuǎn)彎軌跡，從中間的圓曲線(xiàn)看，其兩側(cè)的緩和曲線(xiàn)相當(dāng)長(zhǎng)

汽車(chē)行駛軌跡就是車(chē)輛在路面上的留下的痕跡，它表現(xiàn)出行駛過(guò)程中汽車(chē)靜與動(dòng)的作用以及駕駛員的意圖。那些不合理的路面扭曲，由行駛軌跡能清楚地顯示出來(lái)。

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定立交圖中軌跡最明顯的地方，表示交通流最大通過(guò)汽車(chē)行駛真實(shí)軌跡分析可以得知，過(guò)去我們所設(shè)計(jì)的很多線(xiàn)形都存在不少的錯(cuò)誤或與汽車(chē)行駛要求不相適應(yīng)的地方。盡管程度不同，但已經(jīng)給我們留下了深刻的教訓(xùn)。現(xiàn)在很多防止事故的研究正在進(jìn)行。相信沿著既定曲線(xiàn)行駛的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)理論分析，作為改善道路對(duì)車(chē)輛行駛適宜性的基礎(chǔ)，將具有重要的意義。

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定◆

汽車(chē)行駛軌跡的曲線(xiàn)特征：如果把汽車(chē)行駛軌跡進(jìn)行數(shù)學(xué)上的處理，會(huì)發(fā)現(xiàn)僅僅只有建設(shè)上需要勉強(qiáng)安插的直線(xiàn)區(qū)間或平坦的直線(xiàn)路段，才會(huì)形成直線(xiàn)形狀的行駛軌跡。除此之外，汽車(chē)行駛軌跡多半是不斷地變換著方向，而形成曲折有致的曲線(xiàn)，就連有一定半徑的圓曲線(xiàn)形狀的軌跡也很難找到（即便有的話(huà)也只在較短的區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)）。

阿爾姆調(diào)查汽車(chē)行駛軌跡的方法，是在機(jī)場(chǎng)用小客車(chē)、貨車(chē)等車(chē)輛，以半徑R=9—30米進(jìn)行轉(zhuǎn)彎試驗(yàn)。試驗(yàn)得出車(chē)輛行駛重心軌跡的3個(gè)主要特征是：（1）行駛軌跡是連續(xù)且光滑的，任一點(diǎn)不出現(xiàn)錯(cuò)頭和波折（即曲線(xiàn)連續(xù)）；（2）行駛軌跡的曲率是連續(xù)的，任一點(diǎn)不出現(xiàn)兩個(gè)曲率值（即曲率連續(xù)）；（3）行駛軌跡的曲率變化率是連續(xù)的（即軌跡曲線(xiàn)的曲率變化率連續(xù)）。滿(mǎn)足上述要求的曲線(xiàn)，與汽車(chē)的真實(shí)行駛軌跡相符，被認(rèn)為是理想的道路線(xiàn)形。

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定§2-2汽車(chē)在彎道上行駛的軌跡特性（汽車(chē)行駛的理論軌跡線(xiàn)）一、汽車(chē)在彎道上行駛的軌跡方程設(shè)汽車(chē)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角為φ，前輪的轉(zhuǎn)向角為Ф，則：Ф=K.φ（K≤1）設(shè)汽車(chē)車(chē)體轉(zhuǎn)彎半徑為R，汽車(chē)軸距為L(zhǎng)0,則：R=L0/SinФ=L0/(Kφ)=ds/dβ如已知汽車(chē)的速度V和方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角φ，則有:S=∫v.dt車(chē)輛行駛軌跡的轉(zhuǎn)動(dòng)角β由dβ=ds/R積分求得:β=K/L0∫vφdt(弧長(zhǎng)/半徑)軌跡點(diǎn)直角坐標(biāo)為:X=∫Cosβds=∫vCosβdt；Y=∫Sinβds=∫vSinβdt

二、幾種特殊情況的行駛軌跡方程（前兩種情況車(chē)速v固定,ω=dφ/dt）

1.當(dāng)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度不變時(shí)，汽車(chē)行駛軌跡為圓弧（R=L0/Kφ0=常數(shù)）2.當(dāng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度不變時(shí)，行駛軌跡為一回旋線(xiàn)[R=L0/(Kω0t]（φ=ω0t）3.當(dāng)汽車(chē)行駛速度為變數(shù)時(shí)，按變速度設(shè)計(jì)的曲線(xiàn)更符合汽車(chē)真實(shí)行駛軌跡.

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定§2-2汽車(chē)在彎道上的行駛軌跡

§2-3

汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性分析汽車(chē)在彎道上的行駛軌跡汽車(chē)在直坡道上的受力分析汽車(chē)在曲線(xiàn)上行駛的受力分析

附圖

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定§2-3汽車(chē)在道路上行駛的穩(wěn)定性一、影響汽車(chē)行駛穩(wěn)定性的因素

1.汽車(chē)本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)；2.駕駛技術(shù)水平；3.作用于汽車(chē)的外部因素。二、汽車(chē)行駛的縱向穩(wěn)定性

1.縱向傾覆穩(wěn)定條件:tgσ0=L2/h從汽車(chē)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足L2/h>1(σ0≥45o)2.縱向倒溜的條件:tgσ0=(L1/L).φ=(G2/G).φ

（i＜0.132-0.152）三、汽車(chē)行駛的橫向穩(wěn)定性

1.汽車(chē)在彎道上行駛受到的橫向力與橫向力系數(shù)—μ=Y/Z=V2/(127R)±ih2.汽車(chē)在彎道上行駛的橫向穩(wěn)定性分析

(1)不產(chǎn)生橫向傾覆的條件:Y/Z=μ≤B/(2h)

(2)不產(chǎn)生橫向滑移的條件:Y/G=μ≤φy

[φy≤B/(2h)]四、結(jié)論——不論縱向或是橫向穩(wěn)定性，其條件總是滑移先于傾覆被滿(mǎn)足。汽車(chē)安全行駛基本條件

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定§2-4汽車(chē)的動(dòng)力性能與爬坡能力一、汽車(chē)牽引力與牽引力平衡

1.汽車(chē)牽引力的產(chǎn)生——Me=9545Ne/n→T=(0.377.n.η.Me)/V2.汽車(chē)行駛阻力——滾動(dòng)阻力Pf、空氣阻力Pw、坡度阻力Pi、慣性阻力Pj

3.汽車(chē)的牽引力平衡與行駛條件：T=Pw+Pf±Pi

±Pj；T≤φ.Gk二、汽車(chē)的動(dòng)力特性

1.汽車(chē)的動(dòng)力因數(shù)D及動(dòng)力特性圖——λD=(T-PW)/G=

(f±i)±δ.j/g

2.汽車(chē)的行駛狀態(tài)與行駛速度——?jiǎng)恿μ匦詧D反映了D與V的關(guān)系。在等速行駛時(shí)，它反映出道路狀況與車(chē)速的關(guān)系。可用來(lái)分析汽車(chē)穩(wěn)定行駛的速度范圍。三、汽車(chē)的爬坡能力

1.汽車(chē)的最大爬坡度——Dmax=f.Cosσ+Sinσ(求出σmax)→imax=tgσmax

2.汽車(chē)的動(dòng)力爬坡度——假設(shè)汽車(chē)作勻減速運(yùn)動(dòng)，利用慣性實(shí)現(xiàn)動(dòng)力爬坡

3.結(jié)論：汽車(chē)在坡道上作變速行駛時(shí)，所能克服的坡度與坡長(zhǎng)成反比汽車(chē)行駛的條件

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定◣汽車(chē)動(dòng)力的產(chǎn)生及傳遞過(guò)程：汽車(chē)行駛時(shí)，其牽引力來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油與空氣混合在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱能，通過(guò)活塞、曲軸等轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，產(chǎn)生有效功率Ne，驅(qū)使曲軸以每分鐘n轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上產(chǎn)生Me的扭矩；經(jīng)過(guò)一系列變速、傳動(dòng)，將曲軸上的旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，產(chǎn)生扭矩Mk去推動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)。◣汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭矩與牽引力：

Me=9545Ne/n，車(chē)速為▼

V=2πr.n.60/(γ.1000)=0.377.n.r/γ

T=Me.γ.r.η/r=(0.377.n.η.Me)/V→

Nm——發(fā)動(dòng)機(jī)的最大有效功能（Kw）；

Vm——某個(gè)排檔下的最大車(chē)速（km/h）

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定◆

滾動(dòng)阻力Pf：◆空氣阻力PW：◆

坡度阻力Pi：◆

慣性阻力PJ：

汽車(chē)行駛阻力計(jì)算公式滾動(dòng)阻力和空氣阻力存在于任何行駛條件

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定◣汽車(chē)的動(dòng)力因數(shù)及動(dòng)力特性圖

如將牽引力平衡方程改寫(xiě)成下列形式：

當(dāng)坡度角不大時(shí)，cosα≈1，sinα≈i：汽車(chē)的動(dòng)力特性圖上式稱(chēng)為動(dòng)力因數(shù)D，它表征某型汽車(chē)在海平面高程上滿(mǎn)載時(shí)，單位車(chē)重所具有的有效牽引力，或克服道路阻力與慣性阻力的性能。

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定◣

道路條件一定時(shí)，汽車(chē)等速行駛的最大速度和最小穩(wěn)定速度

◣

汽車(chē)的動(dòng)力爬坡能力

汽車(chē)的最大速度與最小穩(wěn)定速度是評(píng)價(jià)汽車(chē)動(dòng)力性能好壞的指標(biāo)。兩者的差值愈大，表明汽車(chē)對(duì)道路阻力的適應(yīng)性愈強(qiáng)。在線(xiàn)形設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)了解主要車(chē)型的這兩項(xiàng)指標(biāo)，設(shè)計(jì)時(shí)控制好道路阻力的變化范圍。

汽車(chē)某一排檔的動(dòng)力特性圖

假定汽車(chē)在坡道上作勻減速行駛，可得出：Sl、il—汽車(chē)變速行駛所能克服的坡長(zhǎng)和坡度分析

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定§2-5汽車(chē)的制動(dòng)性能與視距標(biāo)準(zhǔn)一、汽車(chē)的制動(dòng)力(極限值)-PTmax=G.φ=(Pf±Pi–Pj)=G.Ψ-(ξG/ɡ.dv/dt)二、汽車(chē)制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.制動(dòng)減速度:js=dv/dt=-g(φ+Ψ)/ξ

_↗

(一般js≤2.5m/s2)

2.制動(dòng)時(shí)間:ts=∫0tdt=∫dv/js=ξ.VB/[3.6g(φ+Ψ)](一般取1.5-2.5s)

3.制動(dòng)距離:Ss=∫0sds=∫0tv.dt=(V12-V22)/254(φ+Ψ)(制動(dòng)停止時(shí)V2=0)三、行車(chē)視距的種類(lèi)與計(jì)算方法（被認(rèn)為是衡量道路使用質(zhì)量好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)）

1.停車(chē)視距——由空駛距離、制動(dòng)距離和安全距離組成(高速和一級(jí)路采用)

2.會(huì)車(chē)視距——其數(shù)值采用停車(chē)視距的2倍（一般雙車(chē)道公路采用）

3.超車(chē)視距——在大約3分鐘時(shí)間內(nèi)提供一次滿(mǎn)足超車(chē)視距要求的超車(chē)路段四、視距標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用（視距保證）

1.視距標(biāo)準(zhǔn)在線(xiàn)形設(shè)計(jì)中的應(yīng)用↗；2.視距的保證(平面；視距包絡(luò)圖）Φ為附著系數(shù)

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定◣汽車(chē)制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)——1．制動(dòng)減速度js：

由制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)方程式可得：2．制動(dòng)時(shí)間ts：

從開(kāi)始制動(dòng)到車(chē)輛停止的時(shí)間為：

3．制動(dòng)距離Ss：制動(dòng)距離是指汽車(chē)以速度ＶＢ行駛時(shí)，從駕駛員發(fā)現(xiàn)障礙物并判斷是否剎車(chē)到汽車(chē)安全停下來(lái)所駛過(guò)的距離。可由以下公式計(jì)算：詳解

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定◣行車(chē)視距標(biāo)準(zhǔn)制定——1．停車(chē)視距計(jì)算

●空駛距離SK：

●制動(dòng)距離SZ：

●安全距離SO——汽車(chē)完全停止后，車(chē)頭與障礙物之間的最小安全距離一般取5～10m。停車(chē)視距的計(jì)算公式為：停車(chē)視距構(gòu)成圖應(yīng)用：高速、一級(jí)公路滿(mǎn)足停車(chē)視距要求，其它公路一般應(yīng)滿(mǎn)足會(huì)車(chē)視距要求空駛時(shí)間為2.5秒制動(dòng)系數(shù)K=1.2V1為行駛速度

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定2．會(huì)車(chē)視距——指同一行車(chē)道上兩對(duì)向行駛的汽車(chē)相遇同時(shí)采取剎車(chē)措施所必須的安全行駛距離。由計(jì)算知：會(huì)車(chē)視距約等于停車(chē)視距的兩倍.3．超車(chē)視距——指同向行駛的汽車(chē)在行駛時(shí)，為超越前車(chē)而又不與對(duì)向來(lái)車(chē)發(fā)生碰撞所必須的安全視距（暗彎和凸型邊坡處）.

超車(chē)視距計(jì)算公式圖解法確定視距清除范圍（應(yīng)用）軌跡線(xiàn)與視距線(xiàn)間距離第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定

《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD20-2006）》第7.9.3條規(guī)定：高速公路、一級(jí)公路以及大型車(chē)比例高的二級(jí)公路、三級(jí)公路的下坡路段，應(yīng)采用下坡段貨車(chē)停車(chē)視距對(duì)相關(guān)路段進(jìn)行檢驗(yàn)。下坡段貨車(chē)停車(chē)視距規(guī)定如下(與坡度有關(guān))：

補(bǔ)充第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定特別說(shuō)明：

1.制動(dòng)停車(chē)距離隨縱坡不同而變化,《標(biāo)準(zhǔn)》中所列停車(chē)視距為路面處于潮濕狀態(tài)的小客車(chē)停車(chē)視距，計(jì)算時(shí)縱坡值采用零。理論上下坡路段是危險(xiǎn)的，上坡則比較有保障。但因采用值尚較富裕，當(dāng)屬安全。

2.貨車(chē)存在制動(dòng)性能差、軸間荷載分布不均、側(cè)滑、剎車(chē)不靈等現(xiàn)象，需要比小客車(chē)更長(zhǎng)的停車(chē)視距。《規(guī)范》要求對(duì)下列路段進(jìn)行視距檢驗(yàn)：

（1）減速車(chē)道及出口端部；（2）主線(xiàn)下坡路段且縱面豎曲線(xiàn)半徑小于一般值的路段；（3）主線(xiàn)分、匯流處，車(chē)道數(shù)減少，且豎曲線(xiàn)半徑小于一般值的路段；（4）圓曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)，當(dāng)圓曲線(xiàn)半徑小于2倍一般值或路塹邊坡陡于1:1.5的路段；（5）公路與公路、公路與鐵路平面交叉附近。

3.平曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)的視距是否足夠，應(yīng)按視線(xiàn)高1.2m及橫凈距h值進(jìn)行檢驗(yàn)。第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定交通事故現(xiàn)場(chǎng)慘狀

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定§2-6汽車(chē)的燃料消耗及其經(jīng)濟(jì)性一、汽車(chē)的燃料消耗

汽車(chē)的燃料經(jīng)濟(jì)性——指汽車(chē)行駛一定里程所耗用燃料的多少(經(jīng)濟(jì)指標(biāo))1.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗功率

(1)燃料消耗率(發(fā)動(dòng)機(jī)每千瓦小時(shí)的燃料消耗量):qe=(Qt/Ne).1000(g/kwh)

2.汽車(chē)燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

(1)每100km行程燃料消耗公斤數(shù)QS：QS=(100/V).

Qt(kg/100km)(2)每噸.公里燃料消耗公斤數(shù)QSG:

QSG=Qs/(100Gi)=Qt/V.Gi

(km/t.km)

(3)每公斤燃料所行駛的里程L:L=1/Qs=V/Qt.100(km/kg)二、汽車(chē)的燃料經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

1.汽車(chē)燃料消耗方程式↗

2.汽車(chē)經(jīng)濟(jì)特性曲線(xiàn)：Qs=f（V,Ψ）——用以評(píng)定汽車(chē)行駛的燃料經(jīng)濟(jì)性燃料消耗量是線(xiàn)形質(zhì)量評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要指標(biāo)Qt為發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)的燃料消耗量（Kg/h）

第二章汽車(chē)行駛理論與道路線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)制定汽車(chē)行駛?cè)剂舷膱D汽車(chē)動(dòng)力特性曲線(xiàn)

②↓各路段的道路阻力系數(shù)

①→

←③燃料消耗特性曲線(xiàn)

↑④所圍面積為總?cè)剂舷牧卡幤?chē)燃料消耗圖及其應(yīng)用

根據(jù)已知路段的道路阻力和相應(yīng)排檔的最大車(chē)速，可由汽車(chē)經(jīng)濟(jì)特性圖中求出路段每公里行程的燃料消耗量，將各路段的燃料消耗量總和，即可得到全線(xiàn)的燃料消耗量。右圖左下角面積，即各路段的距離L與QS值的乘積，表示各路段汽車(chē)燃料消耗量，則各路段面積的總和即為全線(xiàn)燃料消耗總量。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法一、平面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)方法

1.直線(xiàn)最大長(zhǎng)度與最小長(zhǎng)度

2.圓曲線(xiàn)最小半徑與平曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度

3.緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度及其設(shè)計(jì)要求二、縱面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)方法

1.最大縱坡與坡長(zhǎng)限制

2.平均坡度與合成坡度

3.豎曲線(xiàn)半徑與豎曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度三、平縱面線(xiàn)形組合設(shè)計(jì)原則及方法

1.線(xiàn)形組合的原則和要求

2.線(xiàn)形組合設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)四、道路立體線(xiàn)形設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介本章講授內(nèi)容{標(biāo)準(zhǔn)要求制定依據(jù)中外比較使用技巧發(fā)展趨勢(shì)

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法道路平面線(xiàn)形的直線(xiàn)型設(shè)計(jì)方法◆直線(xiàn)型設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介（補(bǔ)）

傳統(tǒng)的道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)是從線(xiàn)形的角度，去研究平、縱面線(xiàn)形幾何要素的選用、相互間的組合形式以及設(shè)計(jì)要求等問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)道路的等級(jí)和地形情況，采取先定直線(xiàn)（導(dǎo)向線(xiàn)）、再配以合適曲線(xiàn)的辦法來(lái)確定道路的中線(xiàn)，這就是所謂的直線(xiàn)型設(shè)計(jì)方法。

定線(xiàn)要領(lǐng)——以點(diǎn)定線(xiàn)（控制點(diǎn)）以線(xiàn)交點(diǎn)（路線(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)）特點(diǎn)：以直線(xiàn)為主體、先定導(dǎo)線(xiàn)后定曲線(xiàn)，布線(xiàn)過(guò)程中導(dǎo)向線(xiàn)控制了路線(xiàn)走向，圓曲線(xiàn)、緩和曲線(xiàn)是直線(xiàn)的配角，線(xiàn)形的均衡性和連續(xù)性較差。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法平面線(xiàn)形的直線(xiàn)型設(shè)計(jì)方法平面線(xiàn)形的曲線(xiàn)型設(shè)計(jì)方法◣直線(xiàn)型設(shè)計(jì)方法與曲線(xiàn)型方法的比較：1.直線(xiàn)型設(shè)計(jì)方法難以合理、充分地應(yīng)用圓曲線(xiàn)和緩和曲線(xiàn)；2.直線(xiàn)型設(shè)計(jì)方法難以處理復(fù)雜多變的道路幾何線(xiàn)形；3.直線(xiàn)型設(shè)計(jì)方法確定的線(xiàn)位難以滿(mǎn)足地形地物等約束條件的要求。直線(xiàn)型方法的不足:

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

§3-1平面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1.直線(xiàn)線(xiàn)形

●路用性質(zhì)——不安全、不經(jīng)濟(jì)、與（山區(qū)）地形難以協(xié)調(diào)。

●使用要求——

(1)關(guān)于直線(xiàn)長(zhǎng)度的規(guī)定：直線(xiàn)最大長(zhǎng)度：一般直線(xiàn)路段的最大長(zhǎng)度應(yīng)控制在20V以?xún)?nèi)；直線(xiàn)最小長(zhǎng)度：同向曲線(xiàn)之間不小于6V；反向曲線(xiàn)之間不小于2V(單位:m)

(2)直線(xiàn)的使用場(chǎng)合：直線(xiàn)路段應(yīng)根據(jù)地形等因素合理選用（長(zhǎng)大橋梁、隧道，城鎮(zhèn)、交叉口等）

(3)直線(xiàn)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：對(duì)車(chē)輛在直線(xiàn)路段的運(yùn)行速度應(yīng)予以充分考慮，確保直線(xiàn)段的運(yùn)行速度與相鄰曲線(xiàn)段的運(yùn)行速度差不超過(guò)15-20km／h。設(shè)計(jì)要注意避免出現(xiàn)斷臂曲線(xiàn)。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法長(zhǎng)直線(xiàn)容易導(dǎo)致駕駛疲勞長(zhǎng)直線(xiàn)接小半徑平曲線(xiàn)長(zhǎng)下坡接急彎路段超高不足的急彎實(shí)例

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

§3-1平面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2.圓曲線(xiàn)線(xiàn)形

(1)圓曲線(xiàn)最小半徑的規(guī)定作為一般原則，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用大半徑。條件受限時(shí)，也宜選用一般最小半徑，要盡量避免采用極限最小半徑。設(shè)計(jì)速度對(duì)應(yīng)的最小半徑如下：注：采用極限最小半徑時(shí)，超高為8％；不設(shè)緩和曲線(xiàn)最小半徑即不設(shè)超高最小半徑§3-1平面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(2)部分國(guó)家的平曲線(xiàn)最小半徑值比較→

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法思考：為什么相同的設(shè)計(jì)速度，對(duì)應(yīng)的平曲線(xiàn)最小半徑卻相差很大？R=V2/(127u±ih)

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

§3-1平面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于60km/h的設(shè)計(jì)速度，大多數(shù)國(guó)家采用的最小半徑在120～135m之間；設(shè)計(jì)速度為l00km/h時(shí)，極限最小半徑值為350～510m。當(dāng)設(shè)計(jì)速度為60km/h、80km/h、100km/h時(shí)，我國(guó)的最小半徑分別為125、250、400m。可見(jiàn)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)采用的最小半徑值是比較合適的。附表：部分國(guó)家的最大超高值

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的極限最小半徑是按照最大超高橫坡i=8%制定的。當(dāng)采用其它最大超高橫坡時(shí)，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整極限最小半徑值。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法§3-1平面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

3.緩和曲線(xiàn)線(xiàn)形(1)緩和曲線(xiàn)的作用——線(xiàn)形緩和(曲率)、行車(chē)緩和(操控)、超高加寬緩和(2)緩和曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度及其設(shè)置要求

當(dāng)平曲線(xiàn)半徑小于不設(shè)超高(緩和曲線(xiàn))最小半徑時(shí)，應(yīng)設(shè)置緩和曲線(xiàn)。緩和曲線(xiàn)采用回旋線(xiàn)，其長(zhǎng)度不小于下表所列數(shù)值，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足超高緩和段長(zhǎng)度要求.

當(dāng)運(yùn)行速度較大時(shí)，空氣動(dòng)力的作用會(huì)影響車(chē)輛的運(yùn)行軌跡。為安全起見(jiàn)應(yīng)適當(dāng)增大緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度（對(duì)應(yīng)于極限最小半徑）。建議緩和曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度為：設(shè)計(jì)速度V（km／h）1201008060

緩和曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度L(m控制離心加速度變化率在0.5-0.6m/s3◆保證駕駛員在曲線(xiàn)上有3秒的操控時(shí)間

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法§3-1平面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

(3)幾個(gè)國(guó)家緩和曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度的比較

回旋線(xiàn)是緩和曲線(xiàn)的一種采用線(xiàn)型。下表列出了德國(guó)、日本及中國(guó)的緩和曲線(xiàn)最小參數(shù)值。可以看出，我國(guó)的緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度取值是比較小的。

幾個(gè)國(guó)家的緩和曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度值

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法（4）緩和曲線(xiàn)主要計(jì)算公式：

緩和曲線(xiàn)參數(shù)A與圓曲線(xiàn)半徑R的關(guān)系式：R/3≤A≤R

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

§3-1平面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)方法

4.平面線(xiàn)形設(shè)計(jì)要求(1)關(guān)于反向曲線(xiàn)反向曲線(xiàn)如設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)引起鉸接式車(chē)輛行駛不穩(wěn)定（左右擺動(dòng)大）。故：反向曲線(xiàn)間宜設(shè)置反向回旋曲線(xiàn)，回旋曲線(xiàn)長(zhǎng)度不應(yīng)小于規(guī)定的最小長(zhǎng)度值。

最好在兩反向回旋線(xiàn)間設(shè)置一段直線(xiàn)。曲線(xiàn)拐點(diǎn)處縱坡應(yīng)保持在1%～3%之間以利排水。當(dāng)用最小平曲線(xiàn)半徑并設(shè)置緩和曲線(xiàn)時(shí)，圓曲線(xiàn)起點(diǎn)應(yīng)達(dá)到全超高。(2)關(guān)于斷臂曲線(xiàn)在兩個(gè)較小半徑的同向平曲線(xiàn)間插入一段長(zhǎng)度小于6v的直線(xiàn)或插入一個(gè)大半徑平曲線(xiàn)就形成通常所說(shuō)的“斷臂曲線(xiàn)”。斷臂曲線(xiàn)是復(fù)曲線(xiàn)的一種特殊形式。由于視覺(jué)效果差，斷臂曲線(xiàn)不受歡迎。如果視距不足，駛向小半徑曲線(xiàn)的貨車(chē)可能會(huì)因剎車(chē)不及時(shí)而產(chǎn)生危險(xiǎn)。因此，相鄰曲線(xiàn)的半徑值應(yīng)盡可能地接近。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法C型曲線(xiàn)卵型曲線(xiàn)S型曲線(xiàn)同向與反向曲線(xiàn)的組合設(shè)計(jì)要求凸型曲線(xiàn)

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法§3-1平面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(3)關(guān)于復(fù)曲線(xiàn)

復(fù)曲線(xiàn)是指兩個(gè)或兩個(gè)以上不同半徑同向圓曲線(xiàn)組成的復(fù)合曲線(xiàn)。一般應(yīng)避免采用復(fù)曲線(xiàn)，因?yàn)轳{車(chē)人對(duì)復(fù)曲線(xiàn)的曲率判斷困難；在半徑變化不明顯的地方，駕車(chē)人容易偏離車(chē)道；當(dāng)位于中間的平曲線(xiàn)半徑大大超過(guò)兩側(cè)相鄰曲線(xiàn)半徑時(shí)，易形成“斷背曲線(xiàn)”的不良視覺(jué)（大半徑平曲線(xiàn)的視覺(jué)效果類(lèi)似于直線(xiàn)）。沿行駛方向復(fù)曲線(xiàn)半徑減小時(shí)，尤其是較陡下坡路段，貨車(chē)制動(dòng)易發(fā)生危險(xiǎn)；當(dāng)采用復(fù)曲線(xiàn)時(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)速度小于80km/h的公路，較小半徑值不應(yīng)小于較大半徑值的50%；對(duì)于設(shè)計(jì)速度大于80km/h的公路，較小半徑值不應(yīng)小于較大半徑值的75%。這一關(guān)系也適用于斷背復(fù)合曲線(xiàn)。當(dāng)平曲線(xiàn)半徑大于臨界最小半徑值時(shí)，可以采用復(fù)曲線(xiàn)，因?yàn)榇藭r(shí)曲線(xiàn)半徑對(duì)運(yùn)行速度的影響已很小。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法◆復(fù)曲線(xiàn)最小半徑

(4)平曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度

平曲線(xiàn)應(yīng)具有足夠的長(zhǎng)度以避免折曲現(xiàn)象。在平原地區(qū)，采用兩倍于最小曲線(xiàn)長(zhǎng)度的平曲線(xiàn)能夠改善景觀質(zhì)量。平曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度如下表所示。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法5.平面線(xiàn)形設(shè)計(jì)原則◆線(xiàn)形須與沿線(xiàn)地形相適應(yīng)，與周?chē)h(huán)境相協(xié)凋，靈活運(yùn)用線(xiàn)形要素以適合地形

◆平面線(xiàn)形應(yīng)直捷、連續(xù)和均衡，給人以良好的視覺(jué)和心理感受，確保行車(chē)安全

◆線(xiàn)形應(yīng)是連續(xù)的，必須避免線(xiàn)形的驟變，應(yīng)注意整條線(xiàn)形技術(shù)指標(biāo)的均衡性和連續(xù)性；采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的超高為2～4%的半徑，易獲得良好舒適的行車(chē)條件。

◆直線(xiàn)一般不易適合地形，對(duì)直線(xiàn)的長(zhǎng)度必須充分注意，不得以短直線(xiàn)相連形成斷臂曲線(xiàn)，影響線(xiàn)形的連續(xù)性和美觀。

◆公路交角很小的曲線(xiàn)，容易給駕駛員造成錯(cuò)覺(jué)，一般應(yīng)盡量避免；當(dāng)不得已設(shè)置小于7°的偏角時(shí)，必須敷設(shè)足夠長(zhǎng)的曲線(xiàn)（即：小偏角要用大半徑）。

◆平面線(xiàn)形設(shè)計(jì)應(yīng)注意平、縱面線(xiàn)形的組合與聯(lián)系，使之構(gòu)成良好的立體線(xiàn)形。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法6.平面線(xiàn)形要素的選擇與設(shè)計(jì)（1）直線(xiàn)設(shè)計(jì)

①直線(xiàn)長(zhǎng)度的掌控；②直線(xiàn)的合理比例問(wèn)題（因地形和道路性質(zhì)而定）。（2）圓曲線(xiàn)設(shè)計(jì)

①半徑選擇方法：以“標(biāo)準(zhǔn)”控制選半徑；以“位置”控制選半徑②圓曲線(xiàn)長(zhǎng)度問(wèn)題（緩和曲線(xiàn)：圓曲線(xiàn)：緩和曲線(xiàn)=1:1:1—1:2:1）（3）緩和曲線(xiàn)設(shè)計(jì)

①長(zhǎng)度選擇方法及要求：與圓曲線(xiàn)（長(zhǎng)度）的合理搭配；滿(mǎn)足超高緩和段（長(zhǎng)度）要求。②注意事項(xiàng)：反向曲線(xiàn)對(duì)A值的要求……

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

7.平面線(xiàn)形設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)◆避免采用極限半徑。因?yàn)闃O限半徑只能滿(mǎn)足汽車(chē)行駛力學(xué)上的最低要求，而不能滿(mǎn)足汽車(chē)高速行駛時(shí)人對(duì)視覺(jué)方面的要求。◆道路線(xiàn)形的突變?nèi)菀滓l(fā)行車(chē)事故，應(yīng)當(dāng)避免（特別是長(zhǎng)直線(xiàn)盡頭設(shè)置小半徑平曲線(xiàn)應(yīng)避免，因?yàn)檐?chē)輛駛?cè)肭€(xiàn)的實(shí)際速度可能會(huì)比較高）。在下坡路段，當(dāng)坡度大于3%時(shí)，縱坡每增加1%，最小曲線(xiàn)半徑應(yīng)相應(yīng)增加10%為宜。◆曲線(xiàn)和直線(xiàn)應(yīng)視地形、地物變化狀況靈活巧妙地加以運(yùn)用，不片面強(qiáng)調(diào)以直線(xiàn)為主或以曲線(xiàn)為主；線(xiàn)形設(shè)計(jì)要避免錯(cuò)誤割斷生態(tài)景觀或視覺(jué)景觀空間的做法。◆對(duì)設(shè)計(jì)速度小于100km／h的路線(xiàn)，選用的曲線(xiàn)應(yīng)保持連續(xù)性，在所有地點(diǎn)曲線(xiàn)半徑與車(chē)輛的運(yùn)行車(chē)速要相互一致（使其與預(yù)計(jì)的車(chē)輛運(yùn)行車(chē)速相適應(yīng)）。必要時(shí)，應(yīng)對(duì)相鄰平曲線(xiàn)半徑進(jìn)行校核。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法§3-2縱面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1.最大縱坡及坡長(zhǎng)限制

◆最大縱坡主要受車(chē)輛性能控制，同時(shí)還須考慮安全和對(duì)交通運(yùn)輸?shù)挠绊?/p>

◆陡坡對(duì)車(chē)輛運(yùn)行、安全和排水有不良影響，宜少采用。貨車(chē)在上坡路段速度比小汽車(chē)慢，會(huì)降低公路的服務(wù)水平并增加追尾事故的危險(xiǎn)性。

◆當(dāng)縱坡大于5％時(shí)，可能會(huì)引起排水問(wèn)題。在滿(mǎn)足排水要求的情況下，公路縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)盡量平緩一些。

我國(guó)公路的最大縱坡值設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020最大縱坡（%）3456789

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

調(diào)查表明：平原、丘陵、山地這3類(lèi)道路的交通事故率分別為7%、18%和25%，主要原因是車(chē)輛在下坡時(shí)來(lái)不及制動(dòng)或是制動(dòng)失靈。《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》確定最大縱坡標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，主要考慮以下3因素：

1.汽車(chē)的動(dòng)力性能；2.道路等級(jí)（需保證各等級(jí)公路上行駛的車(chē)輛具有規(guī)定的行車(chē)速度）

3.自然氣候條件對(duì)行車(chē)的影響。

縱坡對(duì)行車(chē)安全的影響

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法世界各國(guó)確定公路最大縱坡的依據(jù)：◆英國(guó)：最大坡度由公路類(lèi)型決定，高速公路的最大縱坡值采用3%一6%，雙車(chē)道公路的最大縱坡值為4%～8%，單車(chē)道公路為6%～8%。◆瑞士：最大縱坡由設(shè)計(jì)速度決定，設(shè)計(jì)速度為60－120km／h，最大縱坡值采用

10%～4%；◆德國(guó)：最大縱坡由公路類(lèi)型和設(shè)計(jì)速度兩個(gè)因素決定，對(duì)于主要的干線(xiàn)公路，設(shè)計(jì)速度為60～120km／h，最大縱坡值采用8%～4%(最大達(dá)10%)；◆美國(guó)：最大縱坡取決于公路類(lèi)型、地形和設(shè)計(jì)速度三方面因素。采用3%-7%。◆南非：最大縱坡取決于設(shè)計(jì)速度和地形。平原地區(qū)設(shè)計(jì)速度為60～120km／h，最大縱坡采用6%～3%；丘陵和山區(qū)最大縱坡為7%～4%和8%～5%；◆中國(guó)：最大坡度取決于公路類(lèi)型和設(shè)計(jì)速度，設(shè)計(jì)速度從20-120km／h，相應(yīng)的最大縱坡值為9%～3%。參考影響因素：公路類(lèi)型、設(shè)計(jì)速度、地形條件

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

◆最大縱坡本身只是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一部分，要達(dá)到設(shè)計(jì)均衡合理，還應(yīng)考慮縱坡（陡坡）的坡長(zhǎng)，但很多國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)中并未對(duì)坡長(zhǎng)有明確的限制。

◆我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)于不同的設(shè)計(jì)速度，陡坡坡長(zhǎng)都有相應(yīng)的限制。如5%的陡坡，對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)速度為80、60、40km/h，其最大坡長(zhǎng)分別是700、800、900m。一些國(guó)家的公路最大縱坡

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法最大縱坡與坡長(zhǎng)限制：

◆道路縱面線(xiàn)形設(shè)計(jì)常用兩項(xiàng)控制指標(biāo)：(1)允許最大縱坡；(2)最大允許坡長(zhǎng)。第一項(xiàng)參數(shù)按規(guī)定確定，然后根據(jù)允許速度降低值計(jì)算第二項(xiàng)參數(shù)。任一坡度均可以和任一設(shè)計(jì)車(chē)速相關(guān)聯(lián)，任一適中的坡度和坡長(zhǎng)組合均是可行的；但對(duì)于較陡的縱坡，較高的車(chē)速需要較短的坡長(zhǎng)。◆坡度和坡長(zhǎng)的優(yōu)化組合取決于多方面的考慮，其中最重要的內(nèi)容是：

(1)貨車(chē)爬坡性能；(2)希望的安全水平；(3)期望的服務(wù)水平；(4)工程造價(jià)。

◆美國(guó)AASHTO(1990)建議最大坡長(zhǎng)不超過(guò)“臨界坡長(zhǎng)”。臨界坡長(zhǎng)是使一輛典型貨車(chē)在無(wú)不合理減速的情況下能正常行駛的長(zhǎng)度。標(biāo)準(zhǔn)按9-15s行程作為最小坡長(zhǎng)的規(guī)定值

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法§3-2縱面線(xiàn)形要素及其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2.平均縱坡與合成坡度

公路平均縱坡限制值為5.0%—5.5%。規(guī)范要求任意連續(xù)3公里路段的平均縱坡不得超過(guò)5.5%（防止出現(xiàn)“門(mén)坎坡”線(xiàn)形）。

在設(shè)有超高的平曲線(xiàn)上，超高與縱坡的合成坡度值不得超過(guò)下表的規(guī)定。各級(jí)公路在積雪冰凍地區(qū)，合成坡度值不應(yīng)大于8％(控制急彎與陡坡重疊)。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

3.豎曲線(xiàn)最小半徑與最小長(zhǎng)度

◆各級(jí)公路在縱坡變更處均應(yīng)設(shè)置豎曲線(xiàn)。豎曲線(xiàn)最小半徑和最小長(zhǎng)度規(guī)定如表。通常應(yīng)采用大于或等于表列一般最小值。當(dāng)受地形條件及其它特殊限制時(shí)，可采用表列極限最小值。

◆凸曲線(xiàn)長(zhǎng)度通常由停車(chē)視距的需要而決定。凹曲線(xiàn)長(zhǎng)度通常根據(jù)適宜的縱向加速度確定，但對(duì)高速公路，平緩的行車(chē)視覺(jué)要求往往也是決定因素。

◆對(duì)于改建工程，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，以找出不良視覺(jué)路段，并從美觀角度采用較長(zhǎng)的豎曲線(xiàn)。

豎曲線(xiàn)長(zhǎng)度多以3s行程長(zhǎng)度作為控制標(biāo)準(zhǔn)。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法◆凹形豎曲線(xiàn)極限最小半徑確定依據(jù)由汽車(chē)在曲線(xiàn)上行駛受到的離心力公式式中，F(xiàn)/G是單位車(chē)重所受到的離心力，根據(jù)國(guó)外資料，F(xiàn)/G一般取0.028左右，可得：

根據(jù)設(shè)計(jì)速度即可確定豎曲線(xiàn)最小半徑。

◆凸形豎曲線(xiàn)極限最小半徑確定依據(jù)由拋物線(xiàn)公式可得：

將物高h(yuǎn)u和目高h(yuǎn)m的值代入，整理可得：

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法部分國(guó)家的凹型豎曲線(xiàn)最小半徑

觀點(diǎn)：

1.使人感到縱面線(xiàn)形不太好的主要原因，是插入了小半徑的豎曲線(xiàn)，形成了線(xiàn)形的折曲；或插入過(guò)多的豎曲線(xiàn)，形成了線(xiàn)形的跳躍。

2.縱面線(xiàn)形的駝峰、暗凹、跳躍、斷背和折曲等會(huì)造成駕駛者視覺(jué)的中斷，應(yīng)予以避免。思考：如何避免這些問(wèn)題？第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法部分國(guó)家的凸型豎曲線(xiàn)最小半徑要求：

1.縱面線(xiàn)形的優(yōu)劣在很大程度上取決于豎曲線(xiàn)半徑的大小。

2.標(biāo)準(zhǔn)中給出的豎曲線(xiàn)最小半徑，僅是滿(mǎn)足停車(chē)視距所需的最小半徑。在可能情況下，應(yīng)盡量采用大于或等于視覺(jué)所需要的最小豎曲線(xiàn)半徑值（見(jiàn)后表）。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

4.縱面線(xiàn)形設(shè)計(jì)要求

◆縱面線(xiàn)形應(yīng)平順圓滑、視覺(jué)連續(xù)，并與地形變化相適應(yīng)，與周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)

◆連續(xù)上坡路段的縱坡設(shè)計(jì)，除上坡方向應(yīng)符合平均縱坡、不同縱坡最大坡長(zhǎng)規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)考慮下坡方向的行車(chē)安全性。個(gè)別技術(shù)指標(biāo)接近或達(dá)到最大值的路段，應(yīng)結(jié)合前后路段各技術(shù)指標(biāo)設(shè)置情況，采用運(yùn)行速度對(duì)連續(xù)上坡方向的通行能力（速度不能太低）和下坡方向的行車(chē)安全性進(jìn)行檢驗(yàn)。

◆越嶺線(xiàn)的縱坡應(yīng)力求均勻，不應(yīng)采用最大值或接近最大值的縱坡，更不宜連續(xù)采用不同最大縱坡坡長(zhǎng)值的陡坡夾短距離緩坡的縱坡線(xiàn)形（門(mén)坎坡）。

◆設(shè)計(jì)速度大于或等于60km/h的公路，豎曲線(xiàn)設(shè)計(jì)宜采用長(zhǎng)的豎曲線(xiàn)與長(zhǎng)直線(xiàn)坡段的組合（力求平順），有條件時(shí)宜采用大于視覺(jué)需要的豎曲線(xiàn)半徑值。

德國(guó)經(jīng)驗(yàn)：從視覺(jué)的觀點(diǎn)需要的豎曲線(xiàn)最小半徑（參考值）→

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法凸型豎曲線(xiàn)視距

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

§3-3平縱面線(xiàn)形組合設(shè)計(jì)要求

1.觀點(diǎn)：好的平、縱組合設(shè)計(jì)包含著對(duì)安全性、經(jīng)濟(jì)性和美學(xué)的全面融會(huì)貫通。

◆采用最小標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)比較經(jīng)濟(jì)，但并不一定能保證設(shè)計(jì)是安全的。平、縱面曲線(xiàn)的某些組合可能會(huì)影響司機(jī)的視線(xiàn)，甚至?xí)e(cuò)誤地誘導(dǎo)前方公路的方向！

◆公路視覺(jué)對(duì)駕駛員的行為有強(qiáng)烈影響，設(shè)計(jì)應(yīng)為駕駛員提示前方路線(xiàn)的情況，確保路邊狀況清晰。如果地形和線(xiàn)形跡象清晰，道路將會(huì)更加安全。

◆與環(huán)境地形相協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)。采用最小標(biāo)準(zhǔn)并不能保證線(xiàn)形與地形相適應(yīng)。路旁景觀對(duì)駕駛員理解前方路況有很大影響，設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用自然或人造景觀。

◆對(duì)平、縱面線(xiàn)形的非常規(guī)組合，應(yīng)采用模型或透視圖進(jìn)行檢查，以獲得從駕駛員角度看到的公路視覺(jué)效果（可用計(jì)算機(jī)繪制靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的公路及其三維透視圖來(lái)檢查公路線(xiàn)形的視覺(jué)效果，以確保公路線(xiàn)形與環(huán)境地形相協(xié)調(diào)）。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

§3-3平縱面線(xiàn)形組合設(shè)計(jì)要求

2.線(xiàn)形組合原則及注意事項(xiàng)◆要使線(xiàn)形成為視覺(jué)上自然誘導(dǎo)視線(xiàn)的線(xiàn)形；要經(jīng)常檢查平縱面線(xiàn)形要素的均衡

性；為使其成為不妨礙路面排水的線(xiàn)形，應(yīng)選擇合成坡度不過(guò)大的線(xiàn)形組合。

◆平、豎曲線(xiàn)組合時(shí)，豎曲線(xiàn)宜包含在平曲線(xiàn)之內(nèi)，平曲線(xiàn)應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線(xiàn)。

◆避免豎曲線(xiàn)頂、底插入小半徑平曲線(xiàn)；一個(gè)平曲線(xiàn)內(nèi)應(yīng)避免縱面線(xiàn)形反復(fù)凸凹

◆公路布線(xiàn)應(yīng)能提供視野的多樣性，要利用最佳的風(fēng)景特征引人入勝，避免單調(diào)

◆在滿(mǎn)足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，線(xiàn)形應(yīng)“適應(yīng)地形”，不宜大挖大填，要力求公路與周?chē)L(fēng)景融為一體（相協(xié)調(diào)）。

◆公路應(yīng)具有優(yōu)美的三維空間外觀，線(xiàn)形應(yīng)順暢連續(xù)和可以預(yù)知，且與周?chē)h(huán)境保持適當(dāng)?shù)谋壤ǖ蛔非蠹?xì)節(jié)上的一致）。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法平豎曲線(xiàn)組合原則

《規(guī)范》規(guī)定：設(shè)計(jì)速度大于或等于60km/h的公路，應(yīng)注重路線(xiàn)平、縱線(xiàn)形的組合設(shè)計(jì)。但對(duì)設(shè)計(jì)速度等于或小于40km/h的公路，可參照?qǐng)?zhí)行。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法§3-3平縱面線(xiàn)形組合設(shè)計(jì)要求

3.線(xiàn)形安全性設(shè)計(jì)

例子1：在原有路面上加鋪罩面或新工程項(xiàng)目中縮減土方工程會(huì)造成公路暗凹，可能會(huì)降低公路的安全性，因此應(yīng)避免縱面線(xiàn)形的暗凹情況。如下圖。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法§3-3平縱面線(xiàn)形組合設(shè)計(jì)要求

3.線(xiàn)形安全性設(shè)計(jì)

例子2：在凸型豎曲線(xiàn)后的線(xiàn)形橫向移動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致混亂和事故。橫向移動(dòng)大約一個(gè)車(chē)道的寬度時(shí)尤其危險(xiǎn)，見(jiàn)下圖。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

3.線(xiàn)形安全性設(shè)計(jì)

例子3：如果凸型豎曲線(xiàn)遮住了駕駛員對(duì)平曲線(xiàn)起始點(diǎn)的視線(xiàn)，則會(huì)造成混亂和轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤。當(dāng)急彎平曲線(xiàn)位于凸型豎曲線(xiàn)附近時(shí)尤其危險(xiǎn)（見(jiàn)下圖）。作為一個(gè)好的設(shè)計(jì)，應(yīng)在引入豎曲線(xiàn)前，保證上下行雙向都能判明路線(xiàn)的方向變化。

←在一個(gè)平曲線(xiàn)內(nèi)縱面線(xiàn)形反復(fù)凹凸的情況←在凸型豎曲線(xiàn)的后面，緊接急彎或反向平曲線(xiàn)

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

§3-3平縱面線(xiàn)形組合設(shè)計(jì)要求

4.美觀設(shè)計(jì)——平、縱曲線(xiàn)的相互協(xié)調(diào)

當(dāng)平曲線(xiàn)豎曲線(xiàn)與地形配合協(xié)調(diào)，且?guī)缀跸嗷ブ睾蠒r(shí)，視覺(jué)效果最為愉悅。為安全起見(jiàn)，平曲線(xiàn)應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線(xiàn)。豎曲線(xiàn)與直線(xiàn)重合是上述情況的一種變化形式，也是可以接受的。但當(dāng)直線(xiàn)較短、坡度平緩，而超高漸變段位于凹型曲線(xiàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)該路段的排水和積水情況進(jìn)行檢查。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法§3-3平縱面線(xiàn)形組合設(shè)計(jì)要求

4.美觀設(shè)計(jì)——平、縱曲線(xiàn)的相互協(xié)調(diào)

只要不減少超車(chē)機(jī)會(huì)，一般應(yīng)選用較長(zhǎng)的平曲線(xiàn)。如果行車(chē)道的偏角相同，則短平曲線(xiàn)在交點(diǎn)處易形成折曲的現(xiàn)象，見(jiàn)下圖（右）。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

§3-3平縱面線(xiàn)形組合設(shè)計(jì)要求

4.美觀設(shè)計(jì)——平、縱曲線(xiàn)的相互協(xié)調(diào)

當(dāng)偏角較小時(shí)，應(yīng)采用較長(zhǎng)的平曲線(xiàn)，以避免折曲現(xiàn)象。長(zhǎng)直線(xiàn)末端尤其應(yīng)以較長(zhǎng)的平曲線(xiàn)相連。當(dāng)平曲線(xiàn)半徑很大時(shí)，在其中設(shè)置多個(gè)豎曲線(xiàn)并不難看，但最好采用盡可能長(zhǎng)的豎曲線(xiàn)，并用透視圖檢驗(yàn)實(shí)際效果（見(jiàn)下圖）。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

4.美觀設(shè)計(jì)——平、縱曲線(xiàn)的相互協(xié)調(diào)

一連串的短平曲線(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致不良外觀（蛇形曲線(xiàn)），如下圖。斷背曲線(xiàn)（指兩個(gè)同向平曲線(xiàn)或豎曲線(xiàn)間由短直線(xiàn)相連）的外觀不佳，特別是凹型豎曲線(xiàn)的情況，會(huì)加重線(xiàn)形的折曲現(xiàn)象。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

§3-4道路立體線(xiàn)形設(shè)計(jì)方法（簡(jiǎn)介）

1.研究道路立體線(xiàn)形的目的意義

◆道路線(xiàn)形本身是立體的，是作為平、縱面兩種線(xiàn)形合一的立體線(xiàn)形而映入駕駛員的眼簾。把立體線(xiàn)形分解成平面線(xiàn)形和縱斷面線(xiàn)形并分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和表述，雖然簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)出來(lái)的道路能否成為一條良好的立體線(xiàn)形，設(shè)計(jì)者事前很難做出肯定的回答。

◆控制線(xiàn)形的因素：一是在滿(mǎn)足汽車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)或力學(xué)的前提下，線(xiàn)形能否保證道路的使用安全；二是在視覺(jué)心理方面是否良好而舒適，線(xiàn)形能否與環(huán)境地形和風(fēng)景相協(xié)調(diào)。

◆標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定的最小值，一般只滿(mǎn)足第一個(gè)因素要求，即滿(mǎn)足汽車(chē)行駛力學(xué)上的最低要求。為滿(mǎn)足視覺(jué)、心理方面的要求，設(shè)計(jì)必須選擇遠(yuǎn)比最小值大的數(shù)值。為了能滿(mǎn)足各方面的要求，采用立體線(xiàn)形設(shè)計(jì)將具有明顯的優(yōu)勢(shì)。第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法2.道路立體線(xiàn)形要素及應(yīng)用（1）平面為直線(xiàn)情況

A:縱斷面為直坡段B:縱斷面為凹形豎曲線(xiàn)C:縱斷面為凸形豎曲線(xiàn)（2）平面為曲線(xiàn)情況

D：縱斷面為直坡段E：縱斷面為凹形豎曲線(xiàn)F：縱斷面為凸形豎曲線(xiàn)（3）立體線(xiàn)形要素應(yīng)用——分析單個(gè)立體線(xiàn)形要素獨(dú)立使用時(shí)的品質(zhì)和特性

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

§3-4道路立體線(xiàn)形設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介

3.研究道路立體線(xiàn)形的方法

◆視覺(jué)分析法——視覺(jué)是連接道路與汽車(chē)的重要媒介，道路線(xiàn)形、周?chē)坝^、標(biāo)志等與道路有關(guān)的信息，都可以通過(guò)視覺(jué)反饋出來(lái)。視覺(jué)為駕駛員提供了絕大部分的行駛信息。道路立體線(xiàn)形的優(yōu)劣，都可通過(guò)道路透視圖(或鳥(niǎo)瞰圖)檢驗(yàn)。

◆運(yùn)動(dòng)感（節(jié)奏感）法——通過(guò)人的內(nèi)耳器官感覺(jué)到的運(yùn)動(dòng)信息，可用來(lái)判別行車(chē)的舒適性。線(xiàn)形與人的感覺(jué)反應(yīng)相吻合，路線(xiàn)能提供行車(chē)的節(jié)奏感，會(huì)使人感到心情愉快和舒暢。感覺(jué)反應(yīng)可以通過(guò)儀表測(cè)定人體（身心顯示）的反應(yīng)和主觀直接的情感來(lái)掌握（舒適性與反應(yīng)數(shù)值之間有聯(lián)系）。

◆線(xiàn)形圖方法——利用線(xiàn)形圖（曲率圖、坡度圖）可對(duì)立體線(xiàn)形進(jìn)行比較直觀的分析和評(píng)判。具體方法如下：

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法◆線(xiàn)形圖的繪制方法縱斷面線(xiàn)形的坡度圖

平面線(xiàn)形的曲率圖利用線(xiàn)形圖可直觀判斷線(xiàn)形組合好壞上坡為正，下坡為負(fù)直坡畫(huà)平，曲線(xiàn)畫(huà)斜第三章傳統(tǒng)線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

◆線(xiàn)形圖的應(yīng)用——

檢查道路立體線(xiàn)形是否優(yōu)良檢查要點(diǎn)：◆平面上的零點(diǎn)為拐點(diǎn)（ZH點(diǎn)）◆縱斷面上的零點(diǎn)為變坡點(diǎn)◆兩個(gè)零點(diǎn)重合→視線(xiàn)誘導(dǎo)不好，排水不暢，線(xiàn)形安全性差

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法4.立體線(xiàn)形設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則◆平曲線(xiàn)和豎曲線(xiàn)應(yīng)盡量重合，且平曲線(xiàn)與豎曲線(xiàn)大小要保持均衡（平包豎）。◆盡量選擇能得到適當(dāng)合成坡度的線(xiàn)形組合（2%-4%為佳）；當(dāng)平曲線(xiàn)與豎曲線(xiàn)半徑值(指標(biāo))都很小時(shí)，平、豎曲線(xiàn)宜錯(cuò)開(kāi)布設(shè)，或者盡可能增大一方指標(biāo)值。◆避免凸形豎曲線(xiàn)頂部、凹形豎曲線(xiàn)底部插入小半徑曲線(xiàn)或出現(xiàn)反向曲線(xiàn)變曲點(diǎn)。◆在同一個(gè)平曲線(xiàn)內(nèi)，應(yīng)避免縱斷面線(xiàn)形的反復(fù)凹凸。

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法5.道路立體線(xiàn)形設(shè)計(jì)方法◆直接確定道路空間點(diǎn)的方法（有學(xué)者建議）——難度較大！◆使用曲線(xiàn)尺進(jìn)行設(shè)計(jì)——按照平、豎曲線(xiàn)一一對(duì)應(yīng)的原則進(jìn)行縱面線(xiàn)形設(shè)計(jì)（1）確定平曲線(xiàn)的起止位置（加畫(huà)豎向虛線(xiàn)）；（2）按照平豎曲線(xiàn)一一對(duì)應(yīng)原則，使用曲線(xiàn)尺設(shè)置縱面線(xiàn)形（豎曲線(xiàn)）；（3）確定豎曲線(xiàn)起止點(diǎn)位置和半徑大小，保持平縱面線(xiàn)形指標(biāo)的均衡性。

使用曲線(xiàn)尺的縱斷面線(xiàn)形設(shè)置方法

第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法◣特殊位置的道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)要求1.橋頭引道與橋梁線(xiàn)形——橋梁及其引道的線(xiàn)形應(yīng)與路線(xiàn)線(xiàn)形相協(xié)調(diào)，連續(xù)、流暢，使視野開(kāi)闊，視線(xiàn)誘導(dǎo)良好。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合路線(xiàn)布設(shè)的規(guī)定。

大橋縱坡≤4%，橋頭引道縱坡≤5%，引道部分的線(xiàn)形應(yīng)與橋上線(xiàn)形相配合。2.隧道洞口連接線(xiàn)與隧道線(xiàn)形——隧道洞口連接線(xiàn)應(yīng)與路線(xiàn)線(xiàn)形相協(xié)調(diào)，以利行車(chē)安全和舒適，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合路線(xiàn)布設(shè)的規(guī)定。

——隧道洞口外連接線(xiàn)應(yīng)與隧道洞口內(nèi)線(xiàn)形相協(xié)調(diào)，隧道洞口外側(cè)不小于

3秒設(shè)計(jì)速度行程長(zhǎng)度與洞口內(nèi)側(cè)不小于3秒設(shè)計(jì)速度行程長(zhǎng)度范圍內(nèi)的平面線(xiàn)形不應(yīng)有急劇的方向改變。隧道內(nèi)縱坡應(yīng)0.3%＜i＜3%（宜設(shè)單向坡）補(bǔ)充：

1.五次代數(shù)式緩和曲線(xiàn)在公路線(xiàn)形設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.六次代數(shù)式緩和曲線(xiàn)（鵝頭曲線(xiàn)）及其在回頭曲線(xiàn)上的應(yīng)用第三章傳統(tǒng)道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)理論與方法

典型案例：

G312線(xiàn)鳳嵋公路是甘肅省公路主骨架的重要路段，是隴東地區(qū)通往陜西的重要通道。該路高平至羅漢洞段（K1698+150-K1