跨线桥下可不满足平包竖要求的平纵组合线型研究

岳 川

(长安大学公路学院 陕西 西安 710000)

跨线桥下可不满足平包竖要求的平纵组合线型研究

岳 川

(长安大学公路学院 陕西 西安 710000)

本文在总结已有研究的基础上，就跨线桥下可不满足平包竖的道路线形指标进行了理论分析与研究，主要从满足排水要求和视线引导两个方面对跨线桥下的凹形竖曲线进行了考虑，得出了这两种情形各设计速度下可不满足平包竖条件的凹形竖曲线的最小半径，最后通过比较分析得出了跨线桥下可不满足平包竖的最低指标。

跨线桥；平包竖；凹形竖曲线；排水要求；视线引导

一、研究背景

跨线桥是公路线型中的一种上跨结构，跨线桥下纵断面线型一般以直线和凹形竖曲线为主，平面线型可以是直线，也可以是曲线，平纵组合线型控制的因素主要有两个，一个指线形在力学与行车轨迹中是否可以保证行车安全的要求，另一个指线形的工程设计的合理性与排水的顺畅性。

一般道路设计速度愈高，线形指标要求越高。当设计速度大于60km/h时，就必须注重平纵组合的合理性，使线形保持连续均衡、安全舒适，各项指标均衡协调，道路景观满足视觉诱导条件，当道路设计速度小于40km/h时则首先要以保证行车安全为前提，在此前提下尽量保证各线型指标的合理运用，并尽量避免不利的组合，防止事故发生。

在跨线桥下线型的研究中，早在上世纪90年代，我国的陆锡铭、宣道光等人就对跨线桥下的凹形竖曲线的线型设计与视距验算等问题进行了研究。之后，又陆续出现了跨线桥下接触网施工方法与信号优化设计的研究，国外虽对这方面也做了不少的研究，但也都是针对视距、协调性和驾驶安全等单项因素或几项因素进行的研究，缺乏系统的分析和归纳，针对跨线桥下可不满足平包竖要求的组合线型的研究基本未见相关文章见刊。

所以，本文将在现有的研究基础上，结合相关规范指标与实际研究数据，对这个问题进行综合的分析研究，总结出跨线桥下可不满足平包竖情况下的线型指标。

二、竖曲线设置特点及平包竖问题分析

竖曲线设计的过程要受很多因素的制约，竖曲线最小半径和最小长度主要由三个限制因素决定，即缓和冲击、保证行驶时间不过短和满足视距要求。通过计算比较影响竖曲线最小半径的三个限制因素，可计算出凹形竖曲线最小半径如表1所示。

表1 桥下凹形竖曲线满足停车视距的最小半径

平曲线与竖曲线的组合中，平曲线应包含竖曲线，且平曲线应比竖曲线稍长一点，这种组合的优点在于当车辆驶入竖曲线的变坡点前，能看清平曲线的起始端，明确转弯的方向，不至于因错误的判断而导致事故的发生。所以，保持平竖曲线大小的均衡对于路线设计的合理性尤其重要。平竖曲线如果大小不平衡，会给驾驶员带来不舒适甚至不愉悦的驾驶感觉，从而在生理上失去视觉的均衡性。一般根据经验，当平曲线半径不大于1000m时，竖曲线的半径为平曲线的10～20倍时便能达到线形指标的均衡。

在环境比较良好、地形起伏不大的情况下，道路的线形也比较平缓，小半径平曲线与坡差较大的纵断面组合的线形也相应较少，此时，平曲线中包含多个竖曲线或竖曲线稍长于平曲线也可以满足设计要求。另外，合成坡度是排水的重要影响因素，合成坡度过小会导致排水不利，从而对行车产生不利影响，冬季结冰期时甚至会造成事故发生。根据《标准》规定，合成坡度的最大允许值应小于8%，最小值应不小于0.5%。

当平竖曲线能做到平包竖时，组合后的立体线形便能自然地引导驾驶员视线，保持视觉的连续性，驾驶员能明确前方路线走向，操作从容，不易发生事故，满足合成坡度和排水要求，路面排水顺畅，不积水，对高速行车的安全有利，道路立体线形美观、流畅，能给驾驶员轻松愉悦的驾驶环境和感受，有利于缓解驾驶员的驾驶疲劳，减少因疲劳引发的交通事故。

因此平纵组合设计的主要任务是调整纵断面线形，使之与平面线形组合良好，为了保证平纵面线形指标大小的均衡，一般选用大于规范中所规定的一般最小半径作为竖曲线半径的指标，同时将竖曲线完全布设在平曲线内，不得将竖曲线一部分布设在直线段内，而另一部分布设在曲线段内。

三、跨线桥下竖曲线可不满足平包竖的技术指标

(一)从满足排水要求的角度分析

在道路设计中，道路路面积水对交通的影响较大，如果路面因设计不当而长期积水，会导致车辆在行驶过程中出现打滑甚至侧翻等危险。因此，在道路设计的各个阶段都应考虑相关设计指标对排水的影响。其中，主要从平面线型和纵断面两个方面来考虑。

在平面线型中，当路线的圆曲线半径大于等于可不设超高的最小半径时，可按照直线路段的标准设置双向横坡，同时，为避免地面水浸入路基而对其稳定性产生影响，按照公路路线设计规范的规定应保证道路最小纵坡不小于0.3%，一般情况下最好保证大于0.5%为宜。在超高过渡段中，对于绕道路内侧旋转的类型，道路外侧边缘线不断上抬，逐渐从向外倾斜的状态过度到向内侧倾斜的状态，为保证排水的顺畅，常规设计中一般根据要求超高渐变率要大于1330。从总体上看，合成坡度是保证排水顺畅的决定性因素，按规范要求合成坡度一般要求不宜小于0.5%，小于0.5%时应采取综合措施保证排水。

跨线桥下线型为凹形竖曲线，凹形竖曲线变坡点的纵坡零点处容易造成排水不利，如果平曲线的起点或者S型曲线的超高转折点与竖曲线的变坡点重合时，将导致排水更加不利，甚至造成路面积水的情况。所以，对于一般的曲线组合路段，超高是影响路面排水的一个重要因素。一般路段上的纵坡保持在“+2%～-2%”之间，如果路面横坡过小，将无法保证地表水的尽快排除。因此,为保证路面排水的顺畅，不论纵坡大小，都应保证路拱横坡在一个较大的值。

在平竖曲线组合的情况，一般在直线路段通过设置路拱就能解决排水问题，而在弯坡组合路段，如果平曲线半径能满足不设超高的圆曲线半径，就能通过设置路拱的形式解决排水问题。此时，只要任意横断面的路拱横坡度都大于等于2%，无论坡度如何变化，任何情况下的平纵组合均能满足排水要求。

因此，通过分析，各设计速度下可不满足平包竖的竖曲线最小半径设置如表2所示。

表2 平纵面组合不考虑排水要求的平曲线最小半径

(二)从视线引导角度分析

停车视距是各级公路对应条件下保障行车安全的重要因素和路线几何设计的主要依据。各国对停车视距的规定有所不同，其值如表3所示，我国对停车视距的规范值参照日本的标准的基础上提出了保障横向净距的措施，但对各公路等级下对应的横向净距未作定量规定。

表3 各国停车视距规范值

对停车视距的影响因素包括上下坡道对车速的影响，小汽车与重型汽车车速差异的影响，交通量的影响等。各国在综合考虑上述标准后制定了自己的标准，一般以满足小汽车的要求为标准确定停车视距。

欧美部分国家考虑到夜间高速行驶安全的要求，采用车前灯照视距离作为凹型竖曲线最小半径的验算依据，而我国对凹型竖曲线最小半径的取值与日本类似，一般依据车前灯照视距离和行车舒适感两个标准来确定，同时以行车舒适感来进行验算。根据标准规定，我国在停车视距计算时目高取值1.2m，物高取值0.1m，前灯上仰角为1°。按小汽车车前灯照视距离要求计算凹曲线最小半径如表4。

表4 小汽车车前灯照视距离要求计算凹曲线最小半径

对于跨线桥下的凹形竖曲线，当竖曲线位于平曲线起点时，若竖曲线半径过小，驾驶员在到达底部前，无法识别前方路线的走向，平纵面组合无法引导驾驶员的视线，尤其在夜间行车时，还存在灯光照射问题，对视线的影响更加严重。驾驶员在行驶时，更多的时候需要正确识别路况、路线走向、路侧状况、路段及其它车辆的行驶状态和速度等来进行操作的决策，所以路段的视距应满足驾驶员识别需要的视距，而不是停车的距离。

对于跨线桥下凹形竖曲线，在不考虑跨线桥对视距影响的情况下，如果竖曲线的半径足够大，满足识别视距的要求时，就不存在驾驶员视线引导的问题。对于凹形竖曲线，主要考虑夜间竖曲线半径满足灯光照射的要求，夜间驾驶员的注视点多为路面标线，所以在计算过程中取物点高为0。根据夜间灯光照射下凹形竖曲线最小长度与视距的关系[5]，可以得到如下关系：

(4)

式中：ST——识别视距(m)； ω——坡差； h——车前灯高度，取0.75m； σ——车前灯光束扩散角，取1.5°。

根据竖曲线半径和竖曲线长度的关系换算并将数据代入公式得：

(5)

通过计算得出满足夜间行车识别视距的凹形竖曲线最小半径如表5所示。

表5 满足识别视距的凹形竖曲线半径

比较可得跨线桥下可不满足平包竖的曲线最小半径取值如表5所示。

四、结论

路线是一条三维空间线形，在道路设计过程中，除需考虑平纵断面的各项技术指标满足设计要求外，还必须综合考虑路线环境的条件，对路线进行展线。在行车过程中，驾驶员需要对前方路段的道路交通情况进行观察和了解，并做出正确的判断与合理的操作，随时适应新的行车条件。不管在直线路段还是曲线路段，由于驾驶员的视线均是直线，因此，应尽量使路线的线型顺畅、舒适，以保证行车安全。如果道路的线型组合不协调，驾驶员在行驶过程中就会因为视线原因产生视觉障碍，从而导致事故的发生。

通常情况下，道路线型设计一般要满足平包竖，即平曲线包含竖曲线能让线型舒顺、协调，并容易满足各项线型指标，但很多时候要严格满足这样的线型要求通常很困难，尤其在地形起伏的山区地形中，将遇到许多平曲线与竖曲线组合的情况，所以本文从不满足平包竖的角度出发，以跨线桥下的凹形竖曲线为对象，论证了可不满足平包竖的情况。通过规范符合性分析，主要从路面排水与识别视距两个方面进行了论证：

1、圆曲线半径大于不设超高的圆曲线半径时，在整个曲线路段均设置双向路拱，此时无论纵坡大小如何，任何情况下的平纵面组合均能使路面合成坡度大于等于路拱横坡，从而满足排水要求。

2、当竖曲线的半径足够大，满足识别视距时，则不存在引导驾驶员的视线的问题，同时也能使驾驶员作出正确的操作决策。

[1]道路平纵线形组合设计原则_秦绪忠

[2]道路勘测设计(第三版)_杨少伟

[3]平包竖组合中的坡度与排水分析_林志英

[4]视距要求对路线平竖曲线半径的影响_王吉双

[5]中华人民共和国交通部，《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)，北京：人民交通出版社，2006.10

[6]保证夜间视距的警告类标志前置距离研究_潘兵宏

[7]道路几何设计对车辆行驶特性的影响机理研究_徐进

[8]平包竖组合中的坡度与排水分析_林志英

[9]视距要求对路线平竖曲线半径的影响_王吉双

[10]跨线桥下凹形竖曲线的设计_陆锡铭

[11]跨线桥下凹形竖曲线的视距验算_宣道光

This paper is based on existed summarizes,it discusses the theoretical analysis and research on the path linear index of the horizontal package under the bridge,mainly from both satisfies the requirement of drainage and the line of sight guidance of concave vertical curve under the flyover,consider the minimum radius of concave vertical curve in the condition that the two designed speed can not meet the condition of flat bag vertical that the minimum radius of concave vertical curve,and finally obtaine the minimum index by comparison and analysis all the indexes.

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岳川(1990-)，男，彝族，贵州毕节人，长安大学公路学院，道路与铁道工程，研究方向：路线工程。