公路平面图的识读与里程计算.ppt

公路平面图的识读与里程计算,,Highway Survey Design,项目介绍,学习目标,,任务一、公路平面线形组成及要求,1. 引言,道路是一条带状的三维空间实体。它的中心线是一条空间曲线，这条中心线在水平面上的投影，称为道路路线的平面。,,,,2. 公路平面线形要素,平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。,1)直线,曲率K=0，曲率K为半径R的倒数。,直线作为公路平面线形要素之一，是比较常见的。 请结合自身行车和乘车体会，思考公路直线线形的优缺点,(1)直线的特点 优点： 1）两点之间以直线为最短。 2）笔直的道路给人以短捷、直达的良好印象。 3）汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。 4）测设施工方便。,缺点： 1）直线线形缺乏灵活性，大多难于 与地形相协调 2）过长的直线易使驾驶人感到单调、 疲倦，易超车,(2)直线的应用 路线完全不受地形、地物限制的平原区或山间的开阔谷地 市镇及近郊或规划方正的农耕区等以直线为主体的地区 大的桥梁、隧道路段 长度的决定要谨慎（20V） 道路两侧地形过于空旷时的处理 目前高速路已趋向于少用甚至不用直线，而全部用大半径曲线代替。,2. 圆曲线,1）圆曲线的线形特征,（1）曲线上任一点曲率半径K为常数 （2）受离心力的作用 （3）汽车在曲线上行驶多占用宽度 （4）视距条件差 （5）大半径的圆曲线线形美观、顺适、行车舒适，是公路上常采用的线形,2）圆曲线半径及其选用,（1）、离心力,汽车在弯道上行驶时，除重力外还受到离心力的影响，离心力的大小与速度成正比，与半径成反比。,行驶时横向产生两种不稳定的危险：①向外滑移；②向外倾覆。,（2）、圆曲线最小半径,要使汽车在平曲线上安全行驶，平曲线半径就不能用的太小。 《标准》中规定了公路的圆曲线最小半径。,哪一个最大？哪一个最小？,是否设置超高？,（3）圆曲线半径 选用,选用圆曲线半径时应考虑： （1）一般情况下应选用较大的圆曲线半径（尽可能采用大于不设超高的最小曲线半径）；最大圆曲线半径≤10000m. （2）地形条件受限制时尽可能选用大于一般最小曲线半径的值； （3）地形条件特别困难时才采用极限最小曲线半径。,大半径的圆曲线,（4）圆曲线的长度,①限制理由；②平曲线最小长度要求：③小偏角的平曲线长度,公路平曲线最小长度,公路转角等于或小于7°时的平曲线长度,注：表中的θ为路线的转角值（°）。,缓和曲线是道路平面线形三要素之一。 缓和曲线：为改善行车条件，在直线与圆曲线间插入的一条曲率半径由无穷大逐渐变到与圆曲线半径相同的曲线,3. 缓和曲线,《规范》规定：除四级公路外的其它各级公路都应设置缓和曲线，另外，当圆曲线半径大于“不设超高的最小半径”时可省略缓和曲线。,1)缓和曲线作用 (1)曲率连续变化，便于车辆遵循。 (2)离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适。 (3)超高和加宽的平稳过渡，行车更加平稳。 (4)与圆曲线配合，增加线形美观。,不设缓和曲线感觉路线扭曲,设置缓和曲线后变得平顺美观,我国《标准》推荐的缓和曲线是回旋线 ，近似符合行车轨迹,,2)缓和曲线的形式,回旋线的基本公式,1.定义：回旋线是曲率随着曲线长度成比例变化的曲线,2.基本公式： A回旋线参数，表示回旋线曲率变化的缓急程度。A为长度量纲 ；,1.旅客感觉舒适 2.超高渐变率适中 3.行驶时间不过短（驾驶员操纵方向盘所需必要时间3s),,,,3) 缓和曲线的最小长度,注：在选定缓和曲线长度时，应根据超高缓和段、加宽缓和段及缓和曲线三者之中选用最长值作为缓和曲线长度，并取5 m的整数倍。,4) 缓和曲线的运用,①定义：当按直线—回旋线（A1）—圆曲线—回旋线（ A2 ）—直线的顺序组合而成线形。 当A1=A2时，叫对称基本型；当A1≠A2时，叫非对称基本型， A1 : A2应不大于2.0。,(1) 基本形,②组合要求 基本形设计时，为使线形协调，A值的选择最好使回旋线、圆曲线、回旋线的长度以大致接近为宜（但在许多情况下是无法做到的）。,,①S形定义： 两个反向圆曲线用两段反向回旋线连接的组合形式。,（2）S形,②组合要求 S形相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。达不到时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。当A2 ≤200时， A1与A2之比应小于1.5。 S型的两个反向回旋线以径相连接为宜。当受地形或其它条件限制而不得不插入短直线或两圆曲线的回旋线相互重合时，其短直线的长度应符合下式规定： L≤（A1＋A2）/40 两圆曲线半径之比也不宜过大，以R1/R2≤1/2为宜( R1、 R2分别为大小圆半径， A1、A2分别为大小圆的缓和曲线参数）。,①定义：两同向的平曲线，按直线—缓和曲线 （A1）—圆曲线（R1）—缓和曲线（AF）—圆曲线（R2）—缓和曲线（ A2）—直线的顺序组合而成的线形。,卵形曲线,（3）卵形,②组合要求： 大圆能完全包住小圆而且不是同心圆。 卵型曲线用一个回旋线连接两个圆曲线，其公用缓和曲线 的参数A最好在R2 /2≤A≤ R2范围内（ R2为小圆半径）； 圆曲线半径之比以满足R2/R1 =0.2～0.8为宜； 两圆曲线的间距，以D/R2=0.003～0.03为宜，（D为两圆曲 线间的最小间距）。,①定义：两段同向缓和曲线之间不插入圆曲线而径相衔接的组合形式（圆曲线长度为零） ②组合要求： 凸形的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容许最小回旋线参数和圆曲线最小半径的规定。 连接点附近最小0.3V的长度范围内，应保持以连接点的曲率半径确定的横坡度。,③适用条件 只有在路线严格受地形、地物限制处方可采用凸形。,（4）凸形,①定义：将两个以上的同向回旋线在曲率相等处相互连接的线形。 ②组合要求： 复合形的相邻两个回旋线参数之比以小于1：1.5为宜。,③适用条件 复合曲线在受地形条件限制，或互通式立体交叉的匝道设计中可采用。,（5）复合形,①定义：两同向回旋线在曲率为零处径相连接（即连接处曲率为0，半径为∞）的组合线形。 ②适用条件 C形曲线仅限于地形条件特殊困难，路线严格受限制时方可采用。,（6）C形,4. 行车视距 1）视距(sight distance)的意义及其种类,,,,,行车视距：为了行车安全，驾驶员应能随看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必须的最短距离称为行车视距。 在道路平面上的暗弯（处于挖方路段弯道和内侧有障碍物的弯道）、纵断面上的凸形竖曲线以及下穿式立体交叉的凹形竖曲线上都有可能存在视距不足的问题，如图所示。,（1）定义 视距----指从车道中心线上1.2m的高度，能看到该车道中心线上高为0.1m的物体顶点的距离，是该车道中心线量得的长度。是确保行车安全、快速、增加行车安全感、提高行车舒适性的重要措施。 （2）种类 停车视距、会车视距、超车视距、错车视距、避让障碍物视距等五种。,1）视距(sight distance)的意义及其种类,,2）视距标准及运用,,,,（1）停车视距：汽车行驶时，当视高为1.2m，物高为0.1m时，驾驶人员自看到前方障碍物时起，至障碍物前能安全停车所需的最短行车距离，即为停车视距,停车视距由反应距离，制动距离，安全距离构成,故停车视距为：,,,,,,各级公路停车视距,,,,（2）超车视距：在双车道公路上，当视高为1.2m，物高为1.2m，后车超越前车过程中，从开始驶离原车道之处起，至可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离，即为超车视距。分四阶段,,,,（2）超车视距：,1．加速行驶距离S1 2．超车汽车在对向车道上行驶的距离S2 3．超车完了时，超车汽车与对向汽车之间的安全距离S3 4．超车汽车从开始加速到超车完了时对向汽车的行驶距离S4,两辆对向行驶的汽车在同一车道上相遇，及时制动并停车所必须的安全视距称为----会车视距。其长度不应小于停车视距的两倍。 由三部分组成：①反应时间所行驶的距离；②制动距离；③安全距离。,（3）会车视距,1) 高、一级公路应满足S停。因有中间分隔带，无对向车，故不存在会车问题。且高速公路和一级公路的车道数均在4个车道以上，快慢车用划线分隔行驶，各行其道，也不存在超车问题。 2) 二、三、四级公路，一般应满足S会。在工程特别困难或受其它限制地段，可采用停车视距，但必须采取分道行驶的措施。 3) 对向行驶的双车道公路，应根据需要并结合地形在适当的距离内设置具有超车视距的路段。,（4）视距标准的采用,（5）公路视距的保证 ①横断面上视距保证 若Sz＜Szo 行车轨迹至障碍物的距离 视距,行车轨迹一般取弯道内侧车道路面内缘（不包括加宽）加1.5m，驾驶员视点离地面1.20m。 横净距Sz----即公路曲线范围最内侧的车道中心线行车轨迹由安全视距两端点连线所构成的曲线内侧空间的界限线（即包络线）的距离。,②图解法确定视距切除范围 按一定比例绘制弯道平面图，并示出行车轨迹线位置； 在轨迹线上从弯道两端相连直线上距曲线起点（或终点）s的地方开始，按s距离定出多组视线1－1、2－2、3－3、……、10－10等； 绘出这些视线的包络线（内切曲线）即为视距曲线； 量出相应断面位置的横净距，即可按上面的方法确定相应断面上的视距切除范围。 除平曲线上考虑视距外，在竖曲线上也有保证视距的问题。,,,,,,,,,,,,,,,,,任务二、平面线形要素计算,1. 直线的计算,,,,,,,2. 曲线的计算,1）单圆曲线 ①曲线几何要素为：,②曲线主点桩号计算如下： ZY（桩号）=JD（桩号）－T QZ（桩号）=YZ（桩号）－L/2 YZ（桩号）=ZY（桩号）+L JD（桩号）=QZ（桩号）+J/2,切线长,外距,曲线长,校正值,2）基本型曲线的圆曲线要素计算：,特征点：ZH、HY、QZ、YH、HZ,（1）缓和曲线常数：,（2）平曲线要素：,,,,,,,,,,,（3）曲线主点桩号计算： ZH(桩号)=JD(桩号)-T HY(桩号)=ZH(桩号)+ls QZ(桩号)=HY(桩号)+ Ly /2 YH(桩号)=HY(桩号)+Ly HZ(桩号)=YH(桩号)+ls JD(桩号)=QZ(桩号)+J/2,任务三、平面图识读与复核,1. 平面图识读：①比例尺 、指北方向；②地形图（等高线和地物、地貌和建筑物 等）③公路中线线形（路线走向、起终点、里程桩、百米桩、曲线要素桩、桥涵桩及位置等）④曲线元素表,2. 平曲线上主点桩号复核：,复核步骤：（1）直线要素计算,象限角：,,,路线的方位角θ按下式计算： 　　第一象限： △X>0 △Y>0 θ＝β 　　第二象限： △X0 θ＝180°－β 　　第三象限： △X0 △Y<0 θ＝360°－β,转角α=后方位角θ2-前方位角θ1 “+“为右转 ”-“为左转,复核步骤：（2）曲线要素计算,（3）主点桩号计算,JD2= JD1- J1+两交点间距D,,ZH、HY、QZ、YH、HZ,（4）校核,JD(桩号)=QZ(桩号)+J/2,任务四、直曲表填写,能力训练,1. 某平原区二级公路有一弯道，JD=K2+536.480，偏角α右=15°28′30″，半径R=250m，缓和曲线长度Ls=70m。 要求： 计算曲线要素及主点桩号。,解：（1）曲线要素计算：,J=2T-L=2×116.565-232.054=1.077(m),（2）主点里程桩号计算：,以交点里程桩号为起算点：JD = K2+536.480 ZH = JD – T =K2+536.48 - 116.565 = K2+419.915 HY = ZH + Ls = K2+419.915 +70 = K2+489.915 QZ = ZH + L/2= K2+419.915+232.054/2 =K2+535.942 HZ = ZH + L = K2+419.915 +232.054 =K2+651.969 YH = HZ – Ls = K2+651.97 –70=K2+581.969,能力训练,2. 课下训练： 请复核图示交点桩JD53平曲线主点桩号及填写直曲表相应内容。,Thank you!,