公路勘测设计中平面指标的应用分析

2018-02-06王向欣

智能城市 2018年6期

王向欣

宁夏公路勘察设计院有限责任公司，宁夏银川 750001

随着社会经济发展，公路建设大幅增加，在公路勘测设计应始终贯彻“以人为本、安全至上、尊重自然、保护环境”的理念。我国是人口大国，也是“交通事故大国”，设计是公路建设的“前哨”，在安全方面应予以“主动”，改进线形设计对提高行车安全是最为有效的措施，优良的线形是保证行车安全的根本，本文只讨论平面线形设计。

公路勘测设计中平面指标选用必须满足规范值，同时在平面设计时应结合地形、注重平纵面指标的匹配性。若平面指标较高，则纵断面指标宜应采用较高指标，平面指标较低时，纵断面不宜采用较高指标；若平面指标低，纵面指标较高，实际行车时，虽然纵向起伏较小，可按较高的速度行驶，但平面指标较低、平曲线半径较小，速度高易发生安全事故，故只能采用较低的行驶速度，从而造成纵断面指标的浪费，同时致使工程规模增加，反之亦然。

1 平面指标的应用

（1）平面偏角。路线转角的大小反应路线的舒顺性，路线转角不宜小于7°，建议新建公路转角不宜小于10°，且应保证足够的曲线长度。

平面设计不论偏角大小，均应设置曲线，且宜采用较大的平曲线半径，受限时，平曲线半径宜大于或等于一般值，一般情况下，宜采用极限半径的4～8倍为宜，同时应进行视距及行车安全性检验。

小偏角设置大半径曲线，根据研究，当R＞3000m时，司机驾驶汽车在半径变化的曲线上行驶时，由横向力系数引起的舒适性的变化，驾驶人员感觉甚微，在曲线上的驾驶操作与直线段的操作基本没有什么变化，所以设置太大的半径没有意义，根据经验R＜8000m为宜。

（2）直线。①早期直线被认为是最好的线形，因直线容易布置，直线所连接的两点间距最短。但是运营过程中，驾驶员在过长直线上行驶，易出现单调、疲倦感，容易注意力涣散，会出现对与前车之间距离误判，产生尽快驶出直线的急躁情绪，导致超速造成交通事故，所以对长直线的运用必须持谨慎态度。高速公路直线长度不宜大于20倍的V，长大桥梁等结构物段、路线交叉点前后宜采用直线。

②规范规定曲线间的最小直线长为了保证线形的连续性。同向平曲线间以短直线衔接，易产生将短直线和两端曲线看成反向曲线的错觉，直线过短时甚至会将两个曲线看成一个曲线，影响驾驶员的直觉，造成驾驶操作失误；反向曲线如果半径较小，除造成行车转向不便外，线形看起来不柔和。在具体设计时，曲线间最小直线长度，同向曲线间大于6V，反向宜大于2V，设计速度≤40km/h 时，可参照执行。如果反向曲线间直线长度达不到2V要求，则应调整线形为S 型曲线，同向曲线间的直线长度难以达到6V时，应通过技术措施将同向曲线设计为复曲线。

（3）圆曲线半径。路线平面布设时，前后相邻圆曲线半径之差不宜过大，使之构成协调、连续、均衡的线形。根据资料，对圆曲线半径与安全事故统计资料分析，半径2000～3000m的事故率最低，当平面R＜1500m时，随着半径的减小，事故率逐渐升高，当R＜600m时，事故率接近同类线形元素和全路段事故率的1.5倍，当R＜400m时，近为2倍，故：

①圆曲线半径选用的一般原则是：在约束条件宽松时，平面布设半径尽量大于或接近规范中不设超高的最小半径；当地形地物等约束条件较苛刻时，应尽量采用大于一般最小半径的曲线。规范中极限最小半径不宜轻易采用，只有当地形困难或采用一般最小半径会导致工程规模增加很大或工程比较艰巨，方可采用极限最小半径。

对于高速公路，路线平面布设尽量R＞600m以上，只有在经各方面论证后，不得已的情况下才采用R＜400m的平曲线。

②应充分考虑曲线附近的运行速度及与其前后衔接线形的均衡性、连续性，不应突然采用小半径曲线；当前后线形都比较好时，必须避免在局部地段采用半径很小的曲线。因为在此类情况下，驾驶人员会因对线形的突然变化不适应而发生交通事故。平面设计时，路线由平原微丘区进入山岭重丘区时，线形指标应逐渐降低，相反由地形条件较差的区域进入地形条件较好的区域时线形指标应逐渐提高。

③应根据周围地形、城市化的状况等环境及公路的服务对象进行线形设计。如路线从狭谷间通过，或道路使用者对公路环境较熟悉时，即使采用相当小的平曲线半径，由于在那样的区间行驶，速度自然而然地受到限制，一般是不会出现安全问题。对于公路平面指标的降低对环境及工程规模、投资等影响较小时，应尽量提高平面指标，减少弯曲，提高公路使用品质。

④长直线、长下坡的尽头及陡坡路段应避免出现小半径平曲线。平面半径较小时，车辆行驶速度一般会有所降低，但对长直线、长下坡及陡坡路段，车辆容易加速行驶，造成进入曲线时车速过高，影响行车安全，对这样的路段应尽量采用较大的曲线半径，并根据车辆的实际运行速度对曲线超高予以调整。

⑤应考虑与纵面线形的协调。在纵面线形非常好的路段插入一个半径很小的平曲线，或在纵面线形很差的地方连续插入小半径平曲线都是不适当的。应避免出现曲线半径小的区间与陡坡区间相重合。小半径与陡坡重合的线形，其事故发生率非常高。

⑥设计速度120km/h的高速公路，建议平曲线按2%的超高计算半径控制，平曲线一般最小半径宜大于3300m。

⑦设计速度100km/h的高速、一级公路，建议平曲线按3%的超高计算半径控制，平曲线一般最小半径宜大于1250m。

⑧设计速度80km/h的公路，建议平曲线按5%的超高计算半径控制较为合适。对于设置中分带、隧道的高速及一级公路，受中分带视距、隧道内视距及超高的要求，平曲线一般最小半径可按4%超高计算所得半径的下限取值，即采用650m。

⑨设计速度60km/h的公路，一般最小半径应按不加宽的最小半径250m控制；对于设计速度≤60km/h的公路，仍按《标准》规定的一般最小半径控制设计。

（4）特殊曲线。①S型曲线、卵型曲线及复合曲线的设置，参数及半径的取值应满足规范的要求。

②凸型：在两个同向曲线间不插入圆曲线而径向衔接的形式。凸型曲线的回旋线参数A及对接点的曲率半径R，应分别符合对应设计速度的最小参数和最小半径的规定；衔接点附近的0.3V长度内，应采用衔接点的曲率半径的路拱横坡。凸型曲线虽然衔接处曲率连续，但中间圆曲线长度为0，对驾驶员操纵易产生不利因素，存在安全隐患，只有在路线严格受地形、地物限制时方可采用，高速公路严禁采用凸型曲线。

③C型：同向圆曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的形式。C型曲线两条回旋曲线的参数可以相等，也可不等。此种曲线相当于同向曲线间直线长度为0，对驾驶员操纵易产生不利因素，只有在路线严格受地形、地物限制时方可采用，高速公路严禁采用C型曲线。

（5）平面曲线长度。平曲线长度不宜小于一般值；缓和曲线参数A应与圆曲线半径相协调，缓和曲线长度不应小于规范规定最小长度，随半径增大、圆曲线长度适时调整，低等级道路缓、圆、缓长度比宜采用1∶1∶1，具体根据实际约束条件取定。

长的平曲线的主要问题是曲线内侧的超车所带来的安全问题、平纵组合难以优化的问题，为减少曲线上的超车频度，可采用控制平面曲线的长度方式，使汽车在平曲线上的行驶时间不致过长，使曲线长度能够为驾驶着心理承受，不致引发频繁超车和驾驶疲劳。

为尽量消除或避免由于曲线过长而引起的行车安全以及平曲线包含竖曲线变坡点太多的问题，设计速度120km/h、100km/h的高速公路，曲线长度多在1000m～2000m范围；设计速度80km/h的高速公路，曲线长度多在600m～1200m范围。低等级道路需结合地形、工程条件合理取值。

2 超高过渡设计

（1）直线到曲线（曲线到直线）段超高过渡，应根据设计速度，选取最大超高渐变率，最小值应大于1/330的，采用全缓和段过渡；当缓和曲线全长计算得出的超高渐变率P＜1/330时，则取不小于1/330的渐变率反算超高缓和段长度，并对其取5m的整倍数，宜将全超高断面设在缓圆点或圆缓点处，正常路拱位置应按缓和曲线参数计算不设超高曲率半径所在位置；

（2）“ S”形曲线公切点超高值取0%，在满足最大超高渐变率至1/330的前提下，采用全缓和段过渡；

缓和段较长时，“S”形曲线公切点超高值仍取0%，超高缓和段取缓和曲线的一段，其缓和渐变率不小于1/330，长度以5的整数倍取值，过渡完后剩余缓和曲线段按全超高取值；

（3）卵形曲线中若两圆曲线段采用不同的超高值，宜采用全缓和段过渡方式。