道路工程路线设计要素.doc

路线设计中平纵横三个设计相关要素及其极值限制
一、平面线形要素：
1. 直线
最大直线长度：直线过长，景色单调，往往会出现过高的车速或由于驾驶员缺少警惕易疲劳而发生事故，并且在地形变化复杂地段，工程费用高。
同向曲线间的最小长度：若在转向相同的两个同向曲线间插入短直线，易于产生把直线和两端的曲线当作反向曲线的错觉，当直线过短时甚至也许把两个曲线当作一个曲线，容易导致驾驶员的判断错误。
反向曲线间最小长度：在转向相反的两个圆曲线之间，假如没有设立缓和曲线，考虑到设立超高、加宽缓和段以及驾驶人员转向操作的需要，已设立一定长度的直线。
2. 圆曲线
最小圆曲线半径：由a=v²/r，圆曲线半径越小，汽车需要克服的离心力越大，即与路面的摩擦力越大。考虑到汽车在曲线上以设计速度或者以接近设计速度行驶时，乘客有充足的舒适感以及地形复杂的情况下但是多增长工程量。
最大圆曲线半径：在选用圆曲线半径时，由于地形、经济等条件相适应，并尽也许采用大半径；但半径达成一定限度是，其几何性质和行车条件与直线雾太大区别，容易给驾驶员导致错误反而带来不良后果，所以大半径不宜超过10000m。
最小圆曲线长度：汽车在道路曲线段行驶时，假如曲线很短，驾驶员操作转向盘频繁，在高速驾驶的情况下是危险的。路线转角的大小反映了路线的舒适限度。但转角过小，即使设立了较大的半径也容易把曲线当作比实际的短，易导致急转弯的错觉，这种情况转角越小越明显，一直导致驾驶员枉做减速的操作，因此在小转弯弯道应设立较长的平曲线（涉及圆曲线及其两端的缓和曲线）。
3. 缓和曲线
缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设立在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个同向圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。除四级公路可不设缓和曲线外，其余各级公路都应设立缓和曲线。
缓和曲线最小长度：由于车辆要再缓和曲线上完毕不同曲率的过渡行驶，所以规定缓和曲线有足够的长度，以使驾驶员可以从容的打转向盘，使得乘客感觉舒适，线形美观流畅，圆曲线上的超高和加宽的过渡也能在缓和曲线内完毕。所以应规定缓和曲线的最小长度，其影响因素重要有乘客感觉舒适、超高加宽渐变率适中以及在缓和曲线上的行程时间不少于3s等方便。
二、纵断面
用一曲面将道路中线竖直剖切，再展开为竖直平面，即为道路的纵断面。它反映自然地形和设计路线在竖直断面上的几何形状、位置、尺寸。
纵断面的设计相关要素及极值限制如下：
1. 纵坡
道路中线两点间的高差与水平距离的比值（以 %计）称为纵坡。从路线起点至止点的方向看，路线升高为上坡，减少为下坡。
最大纵坡：纵坡过大或陡坡过长，会使汽车沿陡坡上驶时车速减少、水箱水沸腾、气阻等情况，严重时发动机熄火，使驾驶条件恶化；沿陡坡下行时，又因制动次数多、制动器发热甚至使制动失效而引起车祸。
根据汽车行驶理论，考虑自然条件，在保证安全的前提下充足发挥汽车的机械效率，《标准》规定如下表：

最小纵坡：在挖方、低填方路段以及其他横向排水不畅路段，为保证路堑排水顺畅，均应设立不小于0.3%的最小纵坡。当碰到特殊情况必须设立平坡或小于0.3%的纵坡时，其边沟应做纵向排水设计。
2. 坡长
坡段起止点间的水平距离称为坡长。其设计相关要素及极值限制如下：
最大坡长：当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。长距离大坡对行车不利。连续上坡易使发动机过热影响机械效率；连续下坡刹车频繁危及安全。

最小坡长：假如坡长过短，变坡点增多，汽车颠簸频繁，给乘客带来不舒适感。当坡差较大时易导致视线中断，两变坡点之间应满足视距的规定。此外，驾驶员驾驶操作及变换排挡需要一定的长度，同时边坡点之间应能敷设相邻两竖曲线的切线长，坡长过短不易设立竖曲线。

缓和坡段：为提高行驶质量、保证行车安全，缓和坡段端部的竖曲线位于该小半径平曲线之外。对于大于有坡长最大限制的坡度，如二、三、四级公路，i≥5％的坡度称为陡坡，一般在陡坡之间要设立缓和坡度，缓坡没有坡长最大限制，缓坡以后，坡长限制又另计。i≤3％的坡度，称为缓坡，连续较大纵坡组合在一起时，应限制组合坡长。
3. 竖曲线
纵断面上相邻两段不同坡度线的交点称为变坡点。变坡点处需设立竖曲线。竖曲线采用二次抛物线。
竖曲线最小半径：限制理由1. 汽车在竖曲线部分行驶时受离心力作用；2. 驾驶员视线受到限制。
汽车行驶在竖曲线上时，将产生径向力心力。这个力在凹形竖曲线上是增重，在凸形竖曲线上是减重，这种增重与减重达成某种限度时，旅客就会有不舒适的感觉，同时对汽车的悬挂系统也有不利影响。
半径太小还会产生视距问题，凸形会阻挡驾驶员的视线，凹形前灯照射距离近，影响行车速度和安全。
竖曲线最小长度：限制理由1.竖曲线过短易产生急促变坡感觉；2.竖曲线过短易对行车导致冲击。

三、横断面
横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计速度、地形条件等因素拟定。
1. 路幅
路幅是指公路路基顶面两路肩外侧边沿之间的部分。

2. 车道宽度
根据车辆宽度、设计总交通量、交通组成和汽车行驶来拟定。
各级公路行车道宽度：

3. 路肩

高速公路、一级公路的平原微丘区，有条件时路肩宽度宜采用≥2.50的硬路肩。其它各级公路和城市道路的路肩宽度根据条件可采用2.25m、2.00、1.75m、1.50m、1.00m、0.75m，最窄不能<0.50m。
各级公路路肩宽度:

4. 中间带、两侧带
中间带：四条和四条以上车道的公路应设立中间带。中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成。中间带宽度随公路等级、地形条件变化在2.50~4.50m之间，特殊情况下可减至2.00m。左侧路缘带常用宽度为0.50或0.75m。

两侧带：布置在横断面两侧的分车带叫两侧带，其作用与中间带相同，只是设立的位置不同而已。它可以分隔快车道与慢车道、机动车道与非机动车道、车行道与人行道等。两侧带的最小宽度规定为2.0m至2.25m。在北方寒冷积雪地区，在满足最小宽度的前提下，还应考虑能否临时堆放积雪的规定。
5. 路侧带
城市道路行车道两侧的人行道，绿带，公用设施带等统称路侧带。
人行道：人行道重要是供行人步行之用，同时也是植物、立杆的场地。人行道的地下还可埋设管线等。一条人行道的宽度在0.75—0.9米之间，通常在设计中取1米。人行道宽度取决于行人交通量和人行道的通行能力。
人行道的也许通行能力表：

种植带：人行道上靠行车道一侧种植行道树。行道树的株距一般为4m~6m,树池采用1.5m的正方形或1.2m×1.8m的矩形。也有种植草皮与花丛的。
设施带：设施带宽度涉及设立行人护栏、照明灯柱、标志牌、信号灯等的宽度。常用宽度为：护栏0.25m~0.50m，栏柱1.0m~1.5m。
6. 路缘石
路缘石是设立在路面与其它构造物之间的标石，区分车行道、人行道、绿地之间的界线，其功用为：作车行道（路面）两侧的支撑；分隔行人和车辆交通；作街沟排水。路缘石可采用混凝土预制块（侧石和平石）、方块石、条石等材料铺砌而成。
7. 路拱及超高
路拱：路拱即路面的横向断面做成中央高于两侧，具有一定坡度的拱起形状。路面表面做成直线或抛物线型，其作用是运用路面横向排水。是扩建和改建的快速路、主干路、次干路及支路机动车道与非机动车道一般路段的路拱横坡和路拱曲线设计。
路拱横坡坡度：

超高：超高指的是汽车在圆曲线上行驶时，受横向力或离心力作用会产生滑移或倾覆，为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力，保证汽车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线，在该路段横断面上设立的外侧高于内侧的单向横坡 。设计极值为最大超高。超高过大会导致乘客不舒适。