市政道路路线线形设计关键点研究

2020-03-01任广学

绿色环保建材 2020年7期

关键词：驾驶人员视距线形

任广学

中铁上海设计院集团有限公司

1 前言

结合调研可以发现，参考要素不全、与实际应用脱节、专业素质薄弱、高危路段路线设计不当均属于市政道路路线线形设计常见问题，市政道路的安全性、实用性很容易受到影响。为此，尽可能提升市政道路路线线形设计水平，正是本文围绕该问题开展具体研究的原因。

2 市政道路路线线形设计概述

实际开展施工方案编制以前，设计人员会将道路路幅的中心线当作基线，针对道路的线形及纵断面展开立体设计。车辆行驶在道路中，驾驶人员会因线形设计的影响感受到不同的驾驶体验，这便是道路线形设计。尤其值得关注的是，有必要针对市政道路中事故出现概率较高的路段开展有效、合理的设计，以避免因线形设计不合理等因素，影响驾驶人员的安全出行[1]。

3 市政道路路线线形设计常见问题

3.1 参考要素不全

受教育体制及我国市政道路发展起步时间较晚等因素影响，目前市政道路设计人员在经验方面有所欠缺，设计单纯基于车速进行，路线线形设计未能与环境相融合的情况较为常见。此外，设计人员常常忽略车速变化影响，导致市政道路路线线形设计产生偏差的情况也经常出现。若设计人员忽视自然因素影响，将导致市政道路与建筑将无法形成较好的协调，由此引发的交通事故频发问题也不容忽视。

3.2 与实际应用脱节

很多市政道路路线线形设计存在与现实效果偏差较大的问题，主要原因是设计人员不能结合客观环境灵活处理各种线形关系。如设计不结合客观环境，将导致路线线形设计不能够匹配驾驶员的驾驶习惯，设计的线形显得过于突兀且存在舒适度问题，很多安全隐患也可能随之出现[2]。

3.3 专业素质较薄弱

若市政道路设计人员专业素质较薄弱，设计将无法保证路线线形与道路周边环境较好的结合，并影响到市政道路的安全性。例如，专业素质较薄弱的设计人员往往会忽视无障碍等人性化的设计内容以及乘客的舒适度等问题。

3.4 高危路段线形设计不当

对于市政道路来说，多路口路段、视距不良路段、道路排水不畅路段、弯道陡坡路段均属于典型的高危路段，如这类路段线形设计不当，市政道路安全使用将受到严重影响，市政道路相关设计人员应该引起足够重视[3]。

4 市政道路路线线形设计关键点

4.1 充分结合工程实际

为保证市政道路路线线形设计质量，必须对市政道路周边经过的地区开展针对性分析，提高市政道路与周边地块的融合程度，满足当地实际交通需求。市政道路路线线形设计还需要关注未来的性能价值和使用指标，以此进一步提升设计的科学性与合理性。因此综合考虑周边地质条件、地貌及构筑物，从工程实际角度出发，才可以保障市政道路路线线形设计更好地周边环境发展相适应。

4.2 平面线形设计关键点

在市政道路平面线形设计中，安全性的严格把控、曲线变化的有效分析、周围环境的具体分析均需要设计人员重视。在安全性把控中，市政道路路线线形设计必须严格遵循安全第一原则，避免长直线尽头接小半径曲线；在曲线变化的有效分析中，需避免小半径反向曲线多次连接，减少驾驶过程中驾驶员过于频繁的调整方向。周围环境的具体分析需重点关注地势陡峭地区、山地地区，并对特殊地势开展针对性设计，避免线形较差的连续下坡或爬坡影响市政道路的安全性。在穿越城市和景区的过程中，市政道路平面线形设计的美观性也需要引起重视，应保证设计能够较好融入城市风格，实现符合自然环境的线形设计[4]。

4.3 纵断面设计关键点

在市政道路纵断面设计设计中，必须充分结合周边环境的地势和地形条件，以此开展具体分析、针对性设计。考虑到道路急促起伏变化很容易对驾驶员视线造成影响，并可能导致道路安全事故的发生。因此设计过程中可有条件地采用一处大半径竖曲线代替相邻连续竖曲线的方式。在纵断面的设计中，还需要考虑填挖土方工程量的平衡及填、挖土方的运输距离，为后续施工提供支持。

4.4 平、纵线形组合设计关键点

作为市政道路路线线形设计的组成部分，平曲线与纵断面组合设计极为关键，这一组合设计直接关系着驾驶员视觉上的连续性、乘客舒适度及道路安全性。为保证纵面线形和平面线形组合设计质量，首先应重点关注纵坡较大地段，针对性调整小半径曲线，以规避纵坡过大可能引发的安全隐患。其次在平原地区，为保证设计规范性并满足排水效果，还需要结合地块规划合理把控竖曲线的运用，避免局部排水不畅。平、纵线形组合设计中若能够保证空间线条的连贯性，满足驾驶人员的心理需求和视觉感受可以有效降低交通事故发生概率。因此市政道路线形设计中必须充分考虑驾驶员的驾驶感受，立足于人体的感官体验进行平、纵线形组合设计[5]。

线形组合协调性高低，也会影响交通安全，如果平、纵线形均能够良好符合单条线设计标准，但线形组合表现却不符合设计要求，也会导致道路安全事故出现的可能性大幅提升。结合相关文件内容，如果每小时公路速度不超过40km，则应保证线形要素符合要求数值，针对造价开展科学评估，并适当的设计线形要素组合，尽可能地防止一些不良的组合，对行驶车辆的安全造成影响；如果每小时公路速度等于或者超过60km，则应注重针对线路开展科学的平纵组合设计，以保证公路的舒适性、安全性，并实现对视觉的合理诱导。

4.5 其他关键点分析

针对现阶段取得一定成效的市政道路线形设计展开实践研究，可以得知，基于人员层面，也存在一些值得关注的关键点，对其提起重视，有助于更好地提高市政道路整体设计的实效性。

（1）舒适性。一般来讲，车辆驾驶室的空间相对较小，因此想要达到舒适性要求，设计人员有必要重视线形设计的协调性，并确保竖直和水平面，以及道路横断面的布设清晰性和科学性，这有助于在保证驾驶人员安全的基础上优化其舒适性。

（2）美学设计。随着城市化进程的快速推进，各类工程的设计和实施越来越重视美学元素。市政道路作为城市各节点的重要联络路径，更能够将城市建设的美学特征直观的突显出来。倘若设计人员在市政道路设计中不能够科学地设计线形，这势必会影响城市整体美学。因此，线形设计中应充分结合城市美学的元素。

5 市政道路高危路段路线线形设计

5.1 设计方法

5.1.1 直线线形设计

此类设计方法，是现阶段应用的较为广泛的线形设计方法，也是能够对道路交通安全和路线线形整体设计质量起到较大影响的因素之一。直线段设计的太长或者太短，均会在一定程度上对驾驶人员的心理产生影响，并增加交通事故的概率。具体而言，车辆行驶在长直线道路上时，驾驶人员的视野会较为开阔，进而会产生一种自我即中心的感觉。在这种情况下，一些驾驶人员便会忽视安全因素，尝试超过其他车辆或者加快车速。驾驶人员的这种心理活动是十分危险的，特别是在高速公路的行驶过程中。这是因为在长直线路段上行驶时，驾驶员的视野会跟随车辆速度的提升不断趋于狭窄化，但驾驶员由于心理上的放松会出现反应迟钝的情况，在这种状况下一旦遭遇突发状况，驾驶人员通常难以立即做出反应并采取相应措施，从而会导致事故出现。直线路段过短，对车辆的行驶也会产生不利影响。在短直线路段上行驶的过程中，如果两个弯道距离存在一定限制，驾驶人员在经过第一个弯道以后极易忽视接下来的弯道，误将其视为短直线，如此一来，便会导致安全事故出现。

5.1.2 科学设计交通标志

从整体布局角度而言，设计人员也需要针对道路中的交通标志和其他相关标志设施进行统筹设计，避免其相互矛盾。科学的对引导标志进行设计，是为了针对没有充分把握周边位置路网体系的驾驶人员进行适宜、科学的引导性操作。在实际设计过程中，设计人员需要充分考虑交通标志与其他建筑物或构造物的相对位置关系，并重视并分析行车速度及驾驶人员的反应时间，以确定交通标志的放置区域，避免交通标志被遮挡并提高交通标志的可识别性。

5.1.3 竖曲线和平曲线设计

在路线线形设计过程中，为了保证平曲线和竖曲线半径的均匀和平衡，需要对其大小进行统筹协调设计，在保证驾驶员安全的前提下提高施工经济性。例如，在竖曲线和平曲线的组合设计中，竖曲线的半径一般为平曲线半径的10～20倍。另外，平曲线和竖曲线的组合方式也对线形设计有着较大的影响。基于多方面实践研究能够分析出，平曲线长度应长于竖曲线长度，且平曲线和竖曲线的组合设计应保证驾驶员视觉的连贯性，避免两种曲线的最不利组合设计，比如凸形或凹形竖曲线与小半径平曲线或“S”形曲线的组合等。

5.2 具体策略

5.2.1 改善弯道陡坡路段线形

为更好保证市政道路运行安全，弯道陡坡路段线形的改善必须得到设计人员重视，有条件路段尽可能采用“取弯为直”的线形组合方式取代弯道陡坡设计。在弯道陡坡路况下，结合机动车车辆性能并保证行车安全，有条件情况下需要加长平面长度以降低纵坡，并按规范要求进行市政道路横坡及超高设计。如改线设计较为困难，应开展专题评估，基于原有线形基础开展进一步优化设计，以此对缓和曲线和圆曲线的半径进行调整，如采用“直线+缓和曲+圆曲线+缓和曲线+直线”的设计，有条件尽可能采用缓和曲线代替直线路段，保证线形最大限度符合车辆行驶要求。若路段的纵坡较大，可适当延长转弯长度，以此减小纵坡。为避免出现连续起伏路段，除上述加大竖曲线外也可以结合平面线形，在相邻竖曲线中间加入缓坡段。另外在弯道陡坡路段，必须充分结合车速，保证道路横坡及超高与车速和平曲线半径相适应。

5.2.2 线形视距控制策略

对于市政道路中的视距不良路段，可利用图解法绘制视距包络线或计算最大横净距方法开展平曲线视距检查，并作为线形设计的依据。另外，计算横净距时需充分考虑回旋线、和平曲线长及视距要求等因素影响。若遮挡物存在于视距包络线或横净距范围内，应分散移除或清理，在视距要求无法保证也可以采用分道设计。对交叉口来说，需核查相交道路之间停车视距组成的通视三角区，在此基础上采用选合理的视距保障措施。受地形限制时，可采用限速的方式减少通视三角区面积。若存在较多的右转车辆，右转车道可在设计红线允许条件下适当增加；若行人较多，可选用地下通道或过街天桥等立体设施。设计时不建议在小半径竖曲线的底部或顶部、陡坡路段设置交叉口，宜在缓坡段的合理位置设置交叉口。对于凹曲线上部存在构筑物（如跨线桥）或凹曲线位于构筑物范围内（如框架涵）时，在满足净空的前提下可降低竖曲线两侧纵坡，加大竖曲线半径的方式扩大视距。对于凸型竖曲线，可采用同样的方式扩大视距范围[6]。

5.2.3 路线排水设计策略

为保证市政道路排水效果，市政道路路线线形设计需充分结合市政排水管网。市政道路的纵坡和横坡直接影响排水效果，凹曲线底部为积水路段，可单独设计路拱横坡度，增加横向排水能力。另外，直线型路拱更有利于路面的雨水汇集。对于融合海绵城市设计理念的道路，可结合下沉式绿化带、透水人行道等设计节点调整路线线形和道路横坡度，以利于路面雨水收集。

5.2.4 多路口路线线形设计策略

对于市政道路中的多路口路段，需要开展针对性规划，尽可能保证交叉口个数控制到4个及以下，若多个交叉口无法取消，对于小交通量交叉口可采用环岛形式组织交通，对于大交通量交叉口，建议采用立体交叉。此外，多路口路线线形设计还可以进行交叉口进道口拓宽，交通量较大的进道口可根据现场调研结果确定，以此针对性增加进道口车道数，辅以合理位置设置的交通岛，即可更好保证市政道路运行安全。