关于公路路线设计中存在的问题及对策研究

要海亮

(山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032)

1 公路路线设计的含义概述

1.1 公路路线设计的作用

公路路线设计是指针对公路的平面线型、纵断面线型以及方向走势等三维空间位置关系、公路工程构件的几何形状与尺寸等展开的一系列整体设计工作。公路工程的路线线型构成了公路的构造骨架，对后续部分路基、路面以及桥涵构造物等具体构建划分排布起到了重要的指导参考作用。从这一方面来看，公路路线设计是整个公路工程最为重要的基础和前提。因此，对公路的具体线路进行设计，既能够尽量避开各种复杂的地形地势导致的施工难度的增加，也能够减少公路本身的坡度和弯度，减少公路行车驾驶的不安全性，减少交通安全事故的发生概率。公路路线设计主要包括横断面、纵断面以及平曲线的设计，以横断面为例，在进行公路路线的设计时，需要对横断面的形式、尺寸、面积等进行测量和计算，并保证计算数据结果的准确性，将其作为后续线路设计的主要依据。在整个公路设计中，为了保证公路路线设计的科学性和合理性，还需要遵循节约用地、人与自然和谐相处的原则，让公路工程的建设带来一定的经济效益和社会效益。

1.2 公路路线设计的基本要求

(1)保障公路交通运输的基本运营质量

首先是公路工程的基本功能需求要得到合理实现，即交通运输功能，不同地区在不同建设时期规划建设的公路由于各自的使用需求不同，所以公路路线设计必须要按照各自的实际工程需求，满足本级公路工程的基本荷载要求、通行速度要求与安全行驶性能需求。例如高速公路、快速公路、普通公路三类不同分类指标的公路工程因实际载具行驶速度不同，必须要调整直线与弯路的组合比例设计，以满足车辆的交通行驶速度，为城市与城市之间的车辆通行创造有力条件。

(2)优化设计方案创造最大的经济投产价值

二是选线设计上必须要遵从经济最优化的方案原则，首先是分析城市地区建设公路的实际场地的地形地貌特点，在最短化交通运输路线与最少化土木施工量之间做出合理的权衡选择，既要避免路线设计过长导致实际通车成本过重，又不能过分地改造地形增加施工量，给工程前期项目投入和后期维护带来巨大的资金压力。在这个基本要求原则上，公路选线设计应当尽量绕开一些自然形成的岩层结构，同时在合适的位置设置穿越的隧道、涵洞、路桥等，采用先进的公路设计理念，优化选线方案，确保工程项目的建设质量，降低工程实际建设开支。

(3)注重景观设置与生态保护工作

以规划新建的公路项目为主，在实际建设期间，避不可免地会对周边自然生态环境产生一定的不良扰动影响。例如伐林、土石开方、工程物料污染等，容易使当地自然生态环境受到恶化影响。所以在公路路线设计上，还要本着绿色可持续发展原则，针对生态脆弱区或生态红线保护区，应当尽量绕开或者采取一定的生态养护方案，通过各种积极有效的措施确保公路工程与建设地点自然环境融为一体。既保护了地区生态环境，又增加了公路项目的景观价值。

1.3 公路路线设计中存在的主要问题

(1)缓和曲线设计不合理

在公路的平面线型设计中，缓和曲线设计是指对直线公路与圆曲线公路搭接节点之间的缓和路段展开的设计工作，缓和曲线的设计主要包括了曲线路段的长度设计以及曲率变化设计。根据现行的《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)要求，除了四级公路可以根据使用需求不设置以外，其它工程性质的各级公路都必须要设置缓和曲线路段。而从现代公路的实际运载需求来看，多数公路缓和曲线所占的线长比例已经逐渐超过了直线路段与圆曲线路段。而这样的缓和曲线的作用是更好的实现公路直线与曲线之间的过渡。缓和曲线的设计是否合理，对行车的舒适度起到重要的作用。当公路的缓和曲线过短时，很难发挥其真正的过渡作用，也会因线路过短而阻碍行车驾驶员的行车视线，进而影响行车驾驶的安全；而当公路的缓和曲线过程时，就会产生弯道超高、阻碍加宽设计等问题，进而影响公路整体的实用和美观效果。

图1 公路缓和曲线

(2)直线过长

据某城市交通部门2019年事故案例统计调查结果表明，各个线型的公路路段中的事故情况，无论是交通事故次数还是事故伤亡人数，都在“良好线性条件”路段上较为集中，其中事故发生率约高于圆曲线路段30%，事故伤亡率约大于圆曲线路段44%。也就是说，从公路安全性能上来看，交通事故多发的地点并不是弯道路段，反而是平直路、一般弯、一般坡这样的道路上。而这种直线过长的问题主要发生于平原地区，平原地区的公路设计不会受到过多地形和环境因素的影响，因而多以直线作为公路设计的主要形式。这种设计类型的弊端其一是过长的直线造型，使得公路路段的景观特点较为单调，使得驾驶员在行车中产生一定的视觉疲劳，很难全过程集中行驶注意力，容易被分散精神，导致对路段突发情况的反应灵敏度急剧下降。而这样的驾驶状态，在高速行驶的过程中，很容易导致安全事故的发生。而由于直线本身很难在山区的公路设计中应用，因而并不具备较大的适用范围。而另一方面，由于“良好线性条件”的路段实际路况要好于弯道或坡道，所以驾驶员在安全驾驶思想上容易麻痹松懈，喜欢开“快车”，这样就导致了车辆在临近直线路段末段时，速度难以及时调整到曲线路段需求，容易造成车辆倾覆或偏离车道等失控事故。

(3)坡度及变坡点的选择

在一些地形地势较为复杂的地区，坡度也会对行车安全产生一定的影响。在对公路路线进行设计时，需要考虑到连续的同方向纵坡坡长对公路设计安全的影响。如果没有对坡度以及变坡点进行良好的控制和选择，在坡长过长的情况下，行车很容易出现刹车失灵的故障问题，进而引发一定的安全事故。

(4)路线设计选择标准

不同地区的公路实际情况不同，路线设计也存在一定的差异。当前我国公路路线设计中，缺少统一规范的选择标准，使得大多数路线设计方案在组合中难以发挥真正的优势，进而影响实际的公路工程建设效果。

2 公路路线设计对策的具体分析

2.1 协调缓和曲线的设计

缓和曲线主要存在于各种地形地势比较复杂的公路工程设计当中，影响公路缓和曲线设计的主要因素，以公路线形的选择、加宽渐变率为主。针对当前我国公路工程设计中存在的缓和曲线长度不合理问题，需要对缓和曲线进行协调设计。在当前科学技术水平不断提高的背景下，缓和曲线在公路路线设计中发挥着越来越重要的作用，许多公路工程已经将缓和曲线作为公路路线设计的主要类型。在这种情况下，对公路缓和曲线进行协调设计，就是当前公路设计中比较重要的一种途径。

在对公路缓和曲线进行协调设计时，一方面需要结合施工现场的实际要求，充分考虑到缓和曲线设计需要满足的条件，并结合施工现场拥有的实际技术水平和设施设备，来实现对缓和曲线的设计；另一方面也要考虑到工程周边的地形地势会对缓和曲线施工造成的影响。而在对具体的缓和曲线的长度进行设计时，则要坚持以人性化的需求来保证公路行驶的舒适感，在提高公路安全系数的同时，保证公路工程的施工质量。

2.2 重视直线设计

尽管与曲线设计相比，公路的直线设计难度较小，但基于人体本身在驾驶车辆中存在的问题，再加上现阶段因驾驶员视觉疲劳而引发的交通事故越来越多，公路直线的线路设计问题也要被重视起来。在对公路的直线路段进行设计时，设计人员需要充分考虑到人体学的科学需求，以更加严谨的态度来对待公路直线的设计。

首先是公路的纵向线型组合中，在公路竖直线的顶部以及凹陷型曲线的底部，不得插入小半径平曲线设计，不得将平曲线的拐点进行反向设计，也就是纵向线型中不能出现S型的拐点重合，避免车辆高速行驶过程中出现跳车、倾覆、偏转等不良行驶车况问题。

其次是直线道路条件的改进，对于载具驾驶员来说，公路线型设计最终是以纵断面与横断面形式组合而成的立体几何图形映入眼帘的，而载具选定的行驶速度是驾驶员对这种三维立体图形的信息的综合作为判断依据的，所以视觉心理效果是否满足连续行驶与舒适行驶的需求，将直接影响到驾驶员的驾驶安全系数。

因此在对公路路线进行设计时，相关人员要以为驾驶人员提供便利为主要的设计原则，即使在平缓的平原地区，也可以设计一些缓和曲线来提高公路设计的科学性。在设计中，相关人员还要保证公路路线的设计能够将地形地势和周边的景物联系起来，让驾驶员在获得良好行车体验的同时，也能够减少交通安全事故发生的概率。

2.3 符合公路工程的实际情况

当前我国公路工程的路线设计，需要与社会发展的趋势相协调，才能够让公路更好的发挥促进社会发展的作用和价值。基于当前我国社会发展的主要情况，在对公路路线进行设计时，要让路线的设计能够符合公路工程的实际情况，才能够达到提高公路行车安全系数、保证公路工程质量的目的。而要想保证公路路线设计的科学性，在对公路路线进行设计时，最需要考虑的就是环境因素对公路路线设计造成的影响。

而从这一方面来说，在设计公路路线时，需要以协调公路和环境协调发展为主要原则，除了减少地形地势对公路路线设计造成的影响之外，还要减少对周边环境造成的破坏。以促进生态建设和发展为主要依据，实现公路工程建设当地经济发展为公路路线设计的主要目标。而从农业发展的角度来说，针对当前我国耕地资源不断减少的现象，在对公路路线进行设计时，也要尽量避免占用耕地，处理好农业发展与交通建设之间的关系，促进公路建设与环境保护两个方面共同的可持续发展。

2.4 应用先进的科学技术

科学技术的发展，提高了公路路线设计的准确性和科学性。在对公路路线进行设计时，为了能够更好的保证公路工程建设的实用效果，需要充分发挥先进科学技术的作用，通过各种硬件和软件的应用来精确公路路线的测量和计算数据，为后续的公路施工提供更加科学准确的依据。举例来说，保证公路设计的质量，需要建立在充分了解公路工程周边环境的基础上。但由于我国不同地区的地形地势特点不同，一些地形地势较为险要的地区很难实现精准的测量工作。在这种情况下，通过应用先进的无人机技术，能够实现对各种复杂地势的探测和测量，对提高公路实地探测的精度具有重要的作用。

2.5 优化超高设置

为了保证公路的质量安全，当前我国对于公路工程的施工建设提出了具体的标准。基于当前公路施工建设的要求，越来越多的桥梁被应用到公路工程的建设中。对公路桥梁的标高和载重进行设置，是能够有效保证公路桥梁质量和稳定性的重要措施。在对公路路线进行设计时，也需要考虑到公路桥梁超高会对公路路线合理性造成的影响，以减少交通安全事故的发生概率为主要目的，对现有的超高设置进行优化。

在对公路桥梁的超高设置进行优化时，需要将桥梁的段部设置为超高点，以缓冲桥梁的扭曲压力为主要目标，在保证公路桥梁稳定性和安全性的同时，也能够尽量延长公路桥梁的使用寿命，进而有效保证公路工程整体的质量和安全。

3 结 论

综上所述，公路路线设计的科学性和合理性，对促进公路工程的建设发展起到重要的作用。基于当前我国逐渐提高的公路工程的建设需求，在对公路路线进行设计时，既要充分考虑到公路工程周边环境因素对其造成的影响，也要借助先进的科学技术来实现路线设计数据的精确。在未来的公路工程建设中，设计人员需要考虑到多方面因素对路线设计科学性造成的影响，提高工程的建设质量。