1、浅谈公路线形设计摘要：公路线形设计是城市公路总体设计、总体布局的关键。线形作为城市公路的骨架，其设计合理与否，不仅直接关系到公路建设项目的质量好坏、里程长短、投资多少、效益高低，更直接影响到城市公路运行安全。 关键词：公路；线形设计；平面线形；纵断面线形 中图分类号：F540.3 文章编码 前言 在传统的设计理念中， “以车为本”长期以来一直是道路交通设计的出发点。设计师们更多考虑的是如何使车辆能够快速地通过，减少行人对行驶车辆的干扰，导致了城市建设时不考虑地形特点，千篇一律的方格网式的道路网络，导致了单调的道路断面，冷漠的交通环境，剥夺了行人与车辆公平的道路使用权。 线形是道路的骨架，它对行
2、车的安全、舒适、经济及道路的通行能力起决定性的影响，还直接影响道路构造物设计、排水设计、土石方数量、路面工程及其他构造物，同时对沿线的经济发展、土地利用、工农业生产、居民生活以及自然景观、环境协调也有很大影响。城市道路线形是由直线与曲线连接而成的空间立体线形形状，也就是道路中心线的空间描绘。线形设计不好，轻者乘客会感到不舒服，严重则影响车辆行驶的安全性，甚至造成交通事故。究其原因，道路设计规范只对某些技术指标，如:平曲线半径、竖曲线半径、纵坡坡度、坡长等分别做了规定，而对这些指标之间的组合以及特殊性考虑甚少，如果设计人员不从行驶车辆的安全性上考虑，那么，设计出的道路就不会是一条好的道路。一条线
3、形好的道路，应该首先保证车辆安全、迅速、舒适的行驶。 1、公路线形设计定义 公路线形包括公路平面线形和公路纵断面线形。公路平面线形是公路线路在平面上的投影；公路纵断面线形是公路线路空间位置在立面上的投影。根据公路线路所处的地形、水文、地质条件，设计符合各种行车条件的公路平面线形和纵断面线形的工作，即为公路线形设计。公路线形对行车速度、行车安全和好适性的影响极大。因此，公路工程技术对公路线形制定了一系列技术指标。 2、公路线形的设计的基本原则 2.1 考虑沿途的土地利用类型。当进行城镇地区干线公路的线形设计时，特别要考虑路线经过地区的文化区和日常生活区。当干线公路割断沿途居民的居民区时，必然要给
4、居民造成生活上和习惯上的不便，还影响到安全，有时不能发挥干线公路本身的性能。 2.2 要考虑与既有城市公路网的关系，选定不形成多路交叉和变形交叉的线形。不得不采用这种线形时，也必须对交叉城市公路做一些调整和改善。 2.3 从保证安全和提高通行能力的角度出发，应避免采用在立体交叉的端部或道口、城市高速道路的驶出驶入匝道的近处，设置平面交叉的线形。 2.4 当设计城市公路时，为了保证行车的安全和顺适，必须尽量使各种线形要素达到均衡，设计车速便是使各项线形要素能达到均衡的一个指标。 3、公路线形设计中的问题分析 3.1 平面线形 （1）小偏角 特指道路上偏角7的情形。道路出现小偏角时, 平曲线的长度
5、将被看成比实际的短, 驾驶员容易产生急转弯的错觉而急忙操作方向盘, 造成行车事故, 偏角愈小愈明显。实际上, 采用小偏角是设计中平面定线最常采用的方法, 因为小偏角可以解决定线中遇到的困难。这种情形在城市道路设计中非常普遍。要取消一个小偏角常常要费很大劲, 有时还要增加一些工程量或拆迁。对于设计速度较低的道路,小偏角对行车安全影响不大，但是对于高速公路等设计速度较高的道路设置小偏角一定要慎重。 在城市道路上, 不可避免地每隔若干距离会有一个交叉口, 因此宜尽量利用交叉口使路线作必要的转折。如果路线在交叉口处不作较大的转折时(一般为 3 5) , 可不需作专门的弯道设计, 仅需在交叉口进行处理。
6、因此, 这是避免采用小偏角的一种有效办法。 （2）超高 对城市道路的超高问题，多年来在城市道路设计中颇有争论。我们从实践中认识到，在城市道路设计时，千万不要用设置小半径加超高段手法来满足设计行车速度的要求，特别是在靠近交叉口附近路段上更不能这样做。因此，在需要设置圆曲线时，如条件允许应尽量选用不设超高的曲线半径，不得已时，其超高坡度一般不宜大于 15 ，即不超过路面的设计横坡。对城市道路的加宽问题，加宽值应按车道数加在道路机动车道的内侧，当内侧加宽有困难时，可在车道的内外侧同时加宽；其长度均采用缓和曲线或超高缓和段长度。在迎宾大道工程设计中对JD3，JD5 两个弯道，其规划道路中线平曲线半径分
7、别为 155 米、100 米，均小于不设超高的曲线半径。因为在路边己修建了大型公共建筑，道路红线己不能改变。鉴于它们均在线段上根据其设计行车速度均采用相应的缓和曲线值和 15 的超高横坡度及相应加宽值，我们认为在有条件的情况下，在圆曲线两端应该尽量采用缓和曲线。这对快速行车特别有利。（3）缓和曲线 缓和曲线符合汽车行驶轨迹, 能够保证车辆行驶的安全和乘车人员舒适程度, 而且可以诱导驾驶人员的视线, 调整平面线形与沿线环境以及周围景观相协调, 保证道路线形的均衡和连续性。为了保证曲率缓和、行车缓和、超高和加宽缓和, 缓和曲线必须具有足够的长度。标准中规定的缓和曲线的最小长度主要从曲率缓和考虑,
8、以保证驾驶员从容驾驶和乘车舒适为目的, 用 3 s 行程作为缓和曲线最低限度的控制值。在一般情况下, 当圆曲线部分需设置超高时, 缓和曲线还应满足超高过渡的要求, 缓和曲线的长度至少能完全包括超高缓和段的长度, 但如果按超高渐变率求出的缓和段长度比缓和曲线还要长时, 则必须延长缓和曲线路段。 在实际设计工作中, 缓和曲线并不单纯作为曲率和超高变化的缓和段, 而应作为在视觉上获得圆滑线形的条件。为了满足视觉条件的要求, 应在圆曲线半径 113 范围内选取回旋曲线的参数 A,即 R3AR。缓和曲线长度随着圆曲线半径的增大而增长, 以利于视觉和线形美学上要求,使线形美观协调。 3.2 纵断面线形 （
9、1）最小纵坡 小于 0.3%的纵坡, 将造成路面排水不良,雨天行车溅水成雾, 影响行车安全。同时, 在路面上积水到一定厚度后, 高速行车时, 在车轮与路面间产生“水膜”现象, 使轮胎与路面间的摩擦阻力大大降低,这时如果有情况需要刹车减速, 往往会酿成行车事故。所以, 道路纵坡不得小于 0. 3%。这不仅是为了满足最小排水要求, 也是车辆安全行驶的需要。 （2）纵面线形的设计 纵面线形是构成道路三维形象的重要组成部分。纵面线形设计是适应地形起伏条件的设计。它对工程投资、车辆行驶的舒适与安全性有直接影响。在纵面线形设计时应根据地形实际起伏和其它控制因素，合理采用坡度、最小坡长等符合设计规范的要求。
10、要均匀升降坡度，城市道路要防止接长坡或平坡，尽量利用老路面，并考虑便于排水，同时考虑横向土方平衡，避免大填大挖，并在全线上配合平面线形获得连续光滑无大起大落的道路线形。在条件允许的情况下，力求采用缓坡和大半径竖向曲线以保持司机的安全视线。 3.3 平、纵线形组合设计 平、纵线形组合设计时, 根据经验做到以下各点,便能得到较好的线形。 (1)平曲线与竖曲线重合。平纵配合的意义,重要的应该是指平纵面线形位置及指标运用得当,为安全、舒适、快速的行车创造条件。如果平、竖曲线的顶点错开不超过曲线长度的 14, 仍然可以得到比较满意的外观。如果错开 12,那就会出现配合得很差的线形。配合得好的线形是竖曲线
11、的起、讫点最好分别在两个缓和曲线的中间, 其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上,也不要放在圆弧段之内。若平、竖曲线的半径都很大,则平、竖曲线的位置可不受上述限制。 (2)平曲线和竖曲线的大小保持均衡。平曲线与竖曲线其中一方大而平缓时, 则要注意另一方也要大而平缓,且不能使另一方变化过多。因为种线形可能出现一个竖曲线中包括两个以上的平曲线或与之相反的情况,并且线形短的一方看上去特别醒目并给人以不愉快的感觉, 失去了视觉上的均衡性。 (3)避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。如果在凸形竖曲线的顶部有小半径的平曲线,不仅不能引导视线而且要急转方向盘致使行车危险。在凹形竖曲线的底部有小半径的平
12、曲线, 便会出现汽车加速时而急转弯, 同样可能发生危险。 (4)一个平曲线内, 必须避免纵断面线形反复凸凹。在一个平曲线内, 纵断面线形反复凸凹时, 往往形成看得见脚下和前方, 而看不见中间凹陷的线形。 4、结语 总之，城市公路线形设计时，设计者必须对城市公路具有的性能与作用进行充分而慎重的分析研究，以免留下后患。对于提高我国城市公路勘测学科的整体学术水平，提高我国道路设计水平和设计能力，加速我国的城市公路建设有积极的促进作用，其成果的应用亦将产生巨大的社会效益和经济效益，并有着十分广阔的推广应用前景。 参考文献： 1公路交通部交通司.新理念公路设计指南M.北京:人民交通出版社，2005 2李清波，符锌砂.道路规划与设计M.北京:人民交通出版社，2002 3杨少伟.道路勘测设计(第二版)M.人民交通出版社，2004- 4符锌砂，高捷.高速公路纵坡路段货车运行车速预测J.公路交通科技，2008，
