公路平面圖的識(shí)讀與里程計(jì)算

1、公路平面圖的識(shí)讀與里程計(jì)算,,Highway Survey Design,項(xiàng)目介紹,學(xué)習(xí)目標(biāo),,任務(wù)一、公路平面線形組成及要求,1. 引言,道路是一條帶狀的三維空間實(shí)體。它的中心線是一條空間曲線，這條中心線在水平面上的投影，稱為道路路線的平面。,,,,2. 公路平面線形要素,平面線形三要素：直線、圓曲線和緩和曲線。,1)直線,曲率K=0，曲率K為半徑R的倒數(shù)。,直線作為公路平面線形要素之一，是比較常見(jiàn)的。 請(qǐng)結(jié)合自身行車(chē)和

2、乘車(chē)體會(huì)，思考公路直線線形的優(yōu)缺點(diǎn),(1)直線的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 1）兩點(diǎn)之間以直線為最短。 2）筆直的道路給人以短捷、直達(dá)的良好印象。 3）汽車(chē)在直線上行駛受力簡(jiǎn)單，方向明確，駕駛操作簡(jiǎn)易。 4）測(cè)設(shè)施工方便。,缺點(diǎn)：1）直線線形缺乏靈活性，大多難于 與地形相協(xié)調(diào)2）過(guò)長(zhǎng)的直線易使駕駛?cè)烁械絾握{(diào)、 疲倦，易超車(chē),(2)直線的應(yīng)用路線完全不受地形、地物限制的平原區(qū)或山間的開(kāi)闊谷地市鎮(zhèn)及近郊或規(guī)劃方

3、正的農(nóng)耕區(qū)等以直線為主體的地區(qū)大的橋梁、隧道路段長(zhǎng)度的決定要謹(jǐn)慎（20V）道路兩側(cè)地形過(guò)于空曠時(shí)的處理 目前高速路已趨向于少用甚至不用直線，而全部用大半徑曲線代替。,2. 圓曲線,1）圓曲線的線形特征,（1）曲線上任一點(diǎn)曲率半徑K為常數(shù) （2）受離心力的作用 （3）汽車(chē)在曲線上行駛多占用寬度 （4）視距條件差 （5）大半徑的圓曲線線形美觀、順適、行車(chē)舒適，是公路上常采用的線形,2）圓曲線半徑及其選用,（1）、離心力,汽車(chē)

4、在彎道上行駛時(shí)，除重力外還受到離心力的影響，離心力的大小與速度成正比，與半徑成反比。,行駛時(shí)橫向產(chǎn)生兩種不穩(wěn)定的危險(xiǎn)：①向外滑移；②向外傾覆。,（2）、圓曲線最小半徑,要使汽車(chē)在平曲線上安全行駛，平曲線半徑就不能用的太小。 《標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了公路的圓曲線最小半徑。,哪一個(gè)最大？哪一個(gè)最??？,是否設(shè)置超高？,（3）圓曲線半徑 選用,選用圓曲線半徑時(shí)應(yīng)考慮：（1）一般情況下應(yīng)選用較大的圓曲線半徑（盡可能采用大于不設(shè)超高的最小曲線半徑）

5、；最大圓曲線半徑≤10000m.（2）地形條件受限制時(shí)盡可能選用大于一般最小曲線半徑的值；（3）地形條件特別困難時(shí)才采用極限最小曲線半徑。,大半徑的圓曲線,（4）圓曲線的長(zhǎng)度,①限制理由；②平曲線最小長(zhǎng)度要求：③小偏角的平曲線長(zhǎng)度,公路平曲線最小長(zhǎng)度,公路轉(zhuǎn)角等于或小于7°時(shí)的平曲線長(zhǎng)度,注：表中的θ為路線的轉(zhuǎn)角值（°）。,緩和曲線是道路平面線形三要素之一。 緩和曲線：為改善行車(chē)條件，在直線與圓曲線間插

6、入的一條曲率半徑由無(wú)窮大逐漸變到與圓曲線半徑相同的曲線,3. 緩和曲線,《規(guī)范》規(guī)定：除四級(jí)公路外的其它各級(jí)公路都應(yīng)設(shè)置緩和曲線，另外，當(dāng)圓曲線半徑大于“不設(shè)超高的最小半徑”時(shí)可省略緩和曲線。,1)緩和曲線作用(1)曲率連續(xù)變化，便于車(chē)輛遵循。(2)離心加速度逐漸變化，旅客感覺(jué)舒適。(3)超高和加寬的平穩(wěn)過(guò)渡，行車(chē)更加平穩(wěn)。(4)與圓曲線配合，增加線形美觀。,不設(shè)緩和曲線感覺(jué)路線扭曲,設(shè)置緩和曲線后變得平順美觀,我國(guó)《標(biāo)準(zhǔn)》推薦

7、的緩和曲線是回旋線 ，近似符合行車(chē)軌跡,,2)緩和曲線的形式,回旋線的基本公式,1.定義：回旋線是曲率隨著曲線長(zhǎng)度成比例變化的曲線,2.基本公式： A回旋線參數(shù)，表示回旋線曲率變化的緩急程度。A為長(zhǎng)度量綱 ；,1.旅客感覺(jué)舒適2.超高漸變率適中3.行駛時(shí)間不過(guò)短（駕駛員操縱方向盤(pán)所需必要時(shí)間3s),,,,3) 緩和曲線的最小長(zhǎng)度,注：在選定緩和曲線長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)根據(jù)超高緩和段、加寬緩和段及緩和曲線三者之中選用最長(zhǎng)值作為緩和

8、曲線長(zhǎng)度，并取5 m的整數(shù)倍。,4) 緩和曲線的運(yùn)用,①定義：當(dāng)按直線—回旋線（A1）—圓曲線—回旋線（ A2 ）—直線的順序組合而成線形。 當(dāng)A1=A2時(shí)，叫對(duì)稱基本型；當(dāng)A1≠A2時(shí)，叫非對(duì)稱基本型， A1 : A2應(yīng)不大于2.0。,(1) 基本形,②組合要求 基本形設(shè)計(jì)時(shí)，為使線形協(xié)調(diào)，A值的選擇最好使回旋線、圓曲線、回旋線的長(zhǎng)度以大致接近為宜（但在許多情況下是無(wú)法做到的）。,,①S形定義：

9、 兩個(gè)反向圓曲線用兩段反向回旋線連接的組合形式。,（2）S形,②組合要求 S形相鄰兩個(gè)回旋線參數(shù)A1與A2宜相等。達(dá)不到時(shí)，A1與A2之比應(yīng)小于2.0，有條件時(shí)以小于1.5為宜。當(dāng)A2 ≤200時(shí)， A1與A2之比應(yīng)小于1.5。 S型的兩個(gè)反向回旋線以徑相連接為宜。當(dāng)受地形或其它條件限制而不得不插入短直線或兩圓曲線的回旋線相互重合時(shí)，其短直線的長(zhǎng)度應(yīng)符合下式規(guī)定：

10、 L≤（A1＋A2）/40 兩圓曲線半徑之比也不宜過(guò)大，以R1/R2≤1/2為宜( R1、 R2分別為大小圓半徑， A1、A2分別為大小圓的緩和曲線參數(shù)）。,①定義：兩同向的平曲線，按直線—緩和曲線 （A1）—圓曲線（R1）—緩和曲線（AF）—圓曲線（R2）—緩和曲線（ A2）—直線的順序組合而成的線形。,卵形曲線,（3）卵形,②組合要求：大圓能完全包住小圓而且不是同心圓。卵型曲線用一個(gè)回旋線連接兩個(gè)圓曲線，其公用緩和曲

11、線 的參數(shù)A最好在R2 /2≤A≤ R2范圍內(nèi)（ R2為小圓半徑）；圓曲線半徑之比以滿足R2/R1 =0.2～0.8為宜；兩圓曲線的間距，以D/R2=0.003～0.03為宜，（D為兩圓曲線間的最小間距）。,①定義：兩段同向緩和曲線之間不插入圓曲線而徑相銜接的組合形式（圓曲線長(zhǎng)度為零） ②組合要求：凸形的回旋線的參數(shù)及其連接點(diǎn)的曲率半徑，應(yīng)分別符合容許最小回旋線參數(shù)和圓曲線最小半徑的規(guī)定。 連接點(diǎn)附近最小0.3

12、V的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，應(yīng)保持以連接點(diǎn)的曲率半徑確定的橫坡度。,③適用條件 只有在路線嚴(yán)格受地形、地物限制處方可采用凸形。,（4）凸形,①定義：將兩個(gè)以上的同向回旋線在曲率相等處相互連接的線形。 ②組合要求：復(fù)合形的相鄰兩個(gè)回旋線參數(shù)之比以小于1：1.5為宜。,③適用條件復(fù)合曲線在受地形條件限制，或互通式立體交叉的匝道設(shè)計(jì)中可采用。,（5）復(fù)合形,①定義：兩同向回旋線在曲率為零處徑相

13、連接（即連接處曲率為0，半徑為∞）的組合線形。 ②適用條件 C形曲線僅限于地形條件特殊困難，路線嚴(yán)格受限制時(shí)方可采用。,（6）C形,4. 行車(chē)視距 1）視距(sight distance)的意義及其種類,,,,,行車(chē)視距：為了行車(chē)安全，駕駛員應(yīng)能隨看到汽車(chē)前面相當(dāng)遠(yuǎn)的一段路程，一旦發(fā)現(xiàn)前方路面上有障礙物或迎面來(lái)車(chē)，能及時(shí)采取措施，避免相撞，這一必須的最短距離稱為行車(chē)視距。 在道路平面上的暗彎（處于

14、挖方路段彎道和內(nèi)側(cè)有障礙物的彎道）、縱斷面上的凸形豎曲線以及下穿式立體交叉的凹形豎曲線上都有可能存在視距不足的問(wèn)題，如圖所示。,（1）定義 視距----指從車(chē)道中心線上1.2m的高度，能看到該車(chē)道中心線上高為0.1m的物體頂點(diǎn)的距離，是該車(chē)道中心線量得的長(zhǎng)度。是確保行車(chē)安全、快速、增加行車(chē)安全感、提高行車(chē)舒適性的重要措施。（2）種類 停車(chē)視距、會(huì)車(chē)視距、超車(chē)視距、錯(cuò)車(chē)視距、避讓障礙物視距等五種。,1）視距(sight dis

15、tance)的意義及其種類,,2）視距標(biāo)準(zhǔn)及運(yùn)用,,,,（1）停車(chē)視距：汽車(chē)行駛時(shí)，當(dāng)視高為1.2m，物高為0.1m時(shí)，駕駛?cè)藛T自看到前方障礙物時(shí)起，至障礙物前能安全停車(chē)所需的最短行車(chē)距離，即為停車(chē)視距,停車(chē)視距由反應(yīng)距離，制動(dòng)距離，安全距離構(gòu)成,故停車(chē)視距為：,,,,,,各級(jí)公路停車(chē)視距,,,,（2）超車(chē)視距：在雙車(chē)道公路上，當(dāng)視高為1.2m，物高為1.2m，后車(chē)超越前車(chē)過(guò)程中，從開(kāi)始駛離原車(chē)道之處起，至可見(jiàn)逆行車(chē)并能超車(chē)后安全駛回原

16、車(chē)道所需的最短距離，即為超車(chē)視距。分四階段,,,,（2）超車(chē)視距：,1．加速行駛距離S12．超車(chē)汽車(chē)在對(duì)向車(chē)道上行駛的距離S23．超車(chē)完了時(shí)，超車(chē)汽車(chē)與對(duì)向汽車(chē)之間的安全距離S34．超車(chē)汽車(chē)從開(kāi)始加速到超車(chē)完了時(shí)對(duì)向汽車(chē)的行駛距離S4,兩輛對(duì)向行駛的汽車(chē)在同一車(chē)道上相遇，及時(shí)制動(dòng)并停車(chē)所必須的安全視距稱為----會(huì)車(chē)視距。其長(zhǎng)度不應(yīng)小于停車(chē)視距的兩倍。由三部分組成：①反應(yīng)時(shí)間所行駛的距離；②制動(dòng)距離；③安全距離。,（3）會(huì)車(chē)視距

17、,1) 高、一級(jí)公路應(yīng)滿足S停。因有中間分隔帶，無(wú)對(duì)向車(chē)，故不存在會(huì)車(chē)問(wèn)題。且高速公路和一級(jí)公路的車(chē)道數(shù)均在4個(gè)車(chē)道以上，快慢車(chē)用劃線分隔行駛，各行其道，也不存在超車(chē)問(wèn)題。2) 二、三、四級(jí)公路，一般應(yīng)滿足S會(huì)。在工程特別困難或受其它限制地段，可采用停車(chē)視距，但必須采取分道行駛的措施。3) 對(duì)向行駛的雙車(chē)道公路，應(yīng)根據(jù)需要并結(jié)合地形在適當(dāng)?shù)木嚯x內(nèi)設(shè)置具有超車(chē)視距的路段。,（4）視距標(biāo)準(zhǔn)的采用,（5）公路視距的保證①橫斷面上視距保證

18、若Sz＜Szo 行車(chē)軌跡至障礙物的距離 視距,行車(chē)軌跡一般取彎道內(nèi)側(cè)車(chē)道路面內(nèi)緣（不包括加寬）加1.5m，駕駛員視點(diǎn)離地面1.20m。橫凈距Sz----即公路曲線范圍最內(nèi)側(cè)的車(chē)道中心線行車(chē)軌跡由安全視距兩端點(diǎn)連線所構(gòu)成的曲線內(nèi)側(cè)空間的界限線（即包絡(luò)線）的距離。,②圖解法確定視距切除范圍按一定比例繪制彎道平面圖，并示出行車(chē)軌跡線位置；在軌跡線上從彎道兩端相連直線上距曲線起點(diǎn)（或終點(diǎn)）s的地方開(kāi)始，按s距離定出多組視線1－

19、1、2－2、3－3、……、10－10等；繪出這些視線的包絡(luò)線（內(nèi)切曲線）即為視距曲線；量出相應(yīng)斷面位置的橫凈距，即可按上面的方法確定相應(yīng)斷面上的視距切除范圍。除平曲線上考慮視距外，在豎曲線上也有保證視距的問(wèn)題。,,,,,,,,,,,,,,,,,任務(wù)二、平面線形要素計(jì)算,1. 直線的計(jì)算,,,,,,,2. 曲線的計(jì)算,1）單圓曲線①曲線幾何要素為：,②曲線主點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算如下： ZY（樁號(hào)）=JD（樁號(hào)）－T

20、 QZ（樁號(hào)）=YZ（樁號(hào)）－L/2 YZ（樁號(hào)）=ZY（樁號(hào)）+L JD（樁號(hào)）=QZ（樁號(hào)）+J/2,切線長(zhǎng),外距,曲線長(zhǎng),校正值,2）基本型曲線的圓曲線要素計(jì)算：,特征點(diǎn)：ZH、HY、QZ、YH、HZ,（1）緩和曲線常數(shù)：,（2）平曲線要素：,,,,,,,,,,,（3）曲線主點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算： ZH(樁號(hào))=JD(樁號(hào))-T HY(樁號(hào))=ZH(樁號(hào))+ls QZ(樁

21、號(hào))=HY(樁號(hào))+ Ly /2 YH(樁號(hào))=HY(樁號(hào))+Ly HZ(樁號(hào))=YH(樁號(hào))+ls JD(樁號(hào))=QZ(樁號(hào))+J/2,任務(wù)三、平面圖識(shí)讀與復(fù)核,1. 平面圖識(shí)讀：①比例尺 、指北方向；②地形圖（等高線和地物、地貌和建筑物 等）③公路中線線形（路線走向、起終點(diǎn)、里程樁、百米樁、曲線要素樁、橋涵樁及位置等）④曲線元素表,2. 平曲線上主點(diǎn)樁號(hào)復(fù)核：,復(fù)核步驟：（1）直線要素計(jì)算,象限角：,,,路

22、線的方位角θ按下式計(jì)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,轉(zhuǎn)角α=后方位角θ2-前方位角θ1 “+“為右轉(zhuǎn) ”-“為左轉(zhuǎn),復(fù)核步驟：（2）曲線要素計(jì)算,（3）主點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算,JD2= JD1- J1+兩交點(diǎn)間距D,,ZH、HY、QZ、YH、HZ,（4）校核,JD(樁號(hào))=QZ(樁號(hào))+J

23、/2,任務(wù)四、直曲表填寫(xiě),能力訓(xùn)練,1. 某平原區(qū)二級(jí)公路有一彎道，JD=K2+536.480，偏角α右=15°28′30″，半徑R=250m，緩和曲線長(zhǎng)度Ls=70m。 要求： 計(jì)算曲線要素及主點(diǎn)樁號(hào)。,解：（1）曲線要素計(jì)算：,J=2T-L=2×116.565-232.054=1.077(m),（2）主點(diǎn)里程樁號(hào)計(jì)算：,以交點(diǎn)里程樁號(hào)為起算點(diǎn)：JD = K2+536.480 ZH = JD –

24、 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 =