公路线形设计思路探析

2013-04-16康辉

交通运输研究 2013年8期

康辉

（河北省衡水市公路勘测设计所，河北衡水 053000）

1 公路线形设计基本要求

1.1 基于汽车行驶力学的线形设计

公路线形设计首先应满足汽车行驶力学的要求，即汽车在公路上行驶时应是稳定的、舒适的、经济的。因此，在设计中要注意，首先要合理运用现行《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》规定的技术指标，不要轻易采用技术指标中规定的极限值，应根据具体条件，在不过分增大工程量的情况下，尽量选用较高的技术指标。同时，为了有效地确保汽车行驶速度均衡，应注意各线形要素的连续性，必须避免线形突变，如避免长直线末端设小半径曲线、大半径曲线与小半径平曲线直接相连等，尤其是对于山岭重丘地区，应尽量不设置陡纵坡，以避免重车下坡时，因长时间刹车而使刹车失灵，引发重大交通事故。

1.2 基于司机视觉和心理的线形设计

公路线形设计还应使道路具有视觉的舒适、顺畅性，使司机在行驶过程中不易疲劳，有良好的视觉和心理，以保证行车的安全、舒适。因此，在设计中应注意线形要素之间及其与其他设施间相互平衡协调，如直线、圆曲线、缓和曲线的组合协调，纵坡线与竖曲线的组合协调，平面线形的组合协调，路线与公路构造物、沿线设施间的协调等。同时应当注意保证行车视距和创造良好的视线，增进行车安全和舒适感。

1.3 与地形、地物、环境相协调的线形设计

线形设计要结合沿线实际，特别要结合地形、地物条件，运用各种线形要素，并进行合理的线形组合，使线形与地形、地物相适应，从而设计出技术合理、行车安全舒适、经济节约的线形。在线形设计中要注意，不可片面强调以直线或曲线为主，而应结合地形、地物以及其他自然条件，灵活地运用线形要素。线形设计时还应注意线形与环境的协调，使公路建设既不破坏环境的自然景观，保护环境，减少对环境的干扰，又要尽量利用环境，改造环境，使之与沿线环境协调，融合为一体。

1.4 基于生态环保的线形设计

公路建成后就成为社会空间的一个组成部分，它与沿线的自然、经济、社会条件的关系十分密切。在线形设计中，一方面必须符合国家有关土地、环境保护、水土保持、文物保护、资源开发等法规的有关要求；另一方面还必须注意少占农田，少拆迁建筑物，少破坏原有植物、地貌和减少噪音、废气等对环境的污染。在线形设计中，还应注意与自然资源及经济开发、工农业发展、交通运输、居民条件、区域规划等相结合，以使公路建成后能发挥最大的社会综合效益。对于不同等级、性质和地区的道路，上述线形设计基本要求的侧重还应有所差异。对于高速公路、一级公路、设计速度为60km／h及以上的公路，应注重立体线形设计，做到线形连续、视觉良好、景观协调、安全舒适、资源节约。对于低等级和设计速度为40km／h及以下的公路，由于设计速度低，应首先在保证汽车行驶力学条件和安全的前提下，正确运用线形要素规定值，在条件允许范围内力求做到各种线形要素的合理组合。

2 公路线形设计

公路线形设计应当兼顾路线总体设计、路线方案设计、线形几何设计等方面。其中平面线形设计主要是路线平面几何要素设计，包括直线、圆曲线、缓和曲线及三者的线形组合设计。目前我国公路平面线形设计多采用传统的先直线后曲线方法，即先设计直线，确定路线交点，然后在路线交点处插入平曲线（圆曲线和缓和曲线）的方法。但在山区高速公路平面线形设计中，则多采用先确定平曲线，后确定直线的方法。

2.1 平面线形设计

对于公路的平面线形设计应当充分考虑与地形的相适应性，应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应与周围环境相协调。在地势平坦开阔的平原微丘地区，路线直捷舒顺，直线所占比例一般较大。而在地势有很大起伏的山岭和重丘地区，路线则多弯曲，曲线所占比例较大。路线要与地形相适应，这既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境问题。直线、圆曲线、回旋线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主，或以曲线为主，或人为规定三者比例都是错误的。各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径，并保证具有足够的平曲线长度。从实践应用情况来看，路线转角大小直接反映路线舒顺程度。当转角小于7°时适宜设置较长的平曲线，以避免造成急弯的错觉。

在公路平面线形设计中采用长直线时，应当考虑到使其纵坡不宜过大；针对两侧地形过于空旷的情况，则可考虑种植不同树种予以改善；对于在长直线尽头设置的平曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规定要求外，还应当设置标志、增大路面抗滑能力，从而有效地保障行车安全。

2.2 纵断面线形设计

纵断面线形应与地形相适应，设计成视觉连续、平顺而圆滑的线形，避免在短距离里出现频繁起伏；应避免能看见近处和远处而看不见中间凹处的线形；较长的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡度放在坡段下部，接近坡顶的纵坡宜适当放缓；相邻纵坡坡度的代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径；交叉处前后的纵坡应平缓；在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡。

公路纵坡应当以平、缓为宜，最小纵坡坡度不应小于0.3%。尤其是平原地区的公路纵坡设计，更应当符合均匀、平缓的要求。而对于丘陵地形的纵坡则应避免过分迁就地形而起伏过大；山岭、重丘地形的沿河线，适宜采用平缓的纵坡，一般要求纵坡坡度不宜大于 6%；越岭线纵坡宜均匀，尽量不采用极限或接近极限的坡度，更不宜连续采用极限长度的陡坡类短距离缓坡的纵坡线形；山脊线和山腰线，除结合地形不得已时采用较大的纵坡外，在可能条件下应采用平缓的纵坡。

2.3 线形组合设计

从视觉心理分析的角度来看，若公路线形组合设计过于单调、枯燥，则在行车过程中视景无变化，从而较易导致司机产生疲劳，因此公路线形组合设计中应当避免这种情况；但是对于交通比较错综复杂的路段则应当考虑采用单调的线形组合。为调节单调的视觉，增进视线诱导，设计时可用划行车道线、标志、绿化、注意与路旁建筑设施配合等方法来弥补。

公路线形组合应当具有较好的视距条件。在公路纵面上插入凹形竖曲线，不仅改变了线形生硬、呆板的印象，而且还给予司机以动的视觉印象，提高了行车的舒适性。但在运用时，应当避免采用较短的凹形竖曲线（一般以大于最小竖曲线半径约3～4倍为宜），以避免产生折点；而且不要在两个凹形竖曲线间插入短直线，因为直线组合后会在视觉上形成“虚假凸形竖曲线”的错觉，若改为复曲线或合并成一个凹形竖曲线，视觉条件将得到改善。

对于公路线形中平曲线与直坡段的组合线形，一般只要平曲线半径选择适当、平面的直线与圆曲线组合恰当，在透视图上显示的视觉效果应是良好的。汽车在这种路线上行驶，可以获得较好的路旁景观，且景观逐步变化使驾驶员感觉新鲜，方向盘操纵舒适。但是，如果平曲线与直线组合不当（如断背曲线），或半径过小、直线长度过短等都将在视觉上产生折曲现象。组合时要注意平曲线半径与纵坡度协调，同时还要注意合成纵坡的要求，避免急弯与陡坡重合。