公路路线设计关键参数分析

高飞

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 311122）

0 引言

公路作为我国重要的一种交通基础设施，其安全性、通行效率和使用寿命对国家经济和社会发展有重要影响。公路路线设计是公路工程的核心环节，直接影响公路的使用性能和建设成本。因此，对公路路线设计关键参数进行分析，对优化公路设计有重要意义。基于此，文章对公路路线设计中的关键参数，以及其影响因素和作用机制进行分析，为公路设计和建设提供理论支持。

1 公路路线类型及其特点

为确保公路的安全性、经济性及舒适性，进行公路设计时需综合考虑各种因素，如地形地貌、经济因素、环境因素等，开展各线形组合设计，形成立体线形，最终形成合理的公路路线。立体线形要素如图1所示。

图1 立体线形要素

1.1 直线型

直线型是较为简单的路线类型，其特点为走向呈直线状，沿线地形地貌变化较小。直线型路线具有良好的视距和行驶舒适性，施工难度相对较低[1]。然而，直线型路线在地形复杂、地质条件较差的区域可能不适用。

1.2 波状型

波状型路线是指沿线走向呈波浪形状，适用于地形较为平缓的区域。该路线具有一定的视觉美感，能够较好地适应地形地貌变化，但其缺点为可能导致车速波动，影响行驶舒适性。例如，四川雅西高速公路（G4218）需穿越四川盆地和横断山脉，沿线地形起伏较大，公路设计便采用了波状型路线，有效地适应了复杂的地形条件。

1.3 螺旋型

螺旋型路线通常适用于地形较为陡峭的山区，其通过设置连续的螺旋型弯道，以使道路克服地形高差。螺旋型路线可较好地适应复杂地形，但其行驶舒适性相对较差，且需要设置较多的交通安全设施。例如，位于张家界天门山景区内的天门山盘山公路，因地形复杂，为绕过陡峭的山坡和峡谷，该公路设计了99 道连续弯道，形成了一条独特的螺旋型公路，如图2所示。

图2 张家界天门山盘山公路（螺旋型）

1.4 复合型

复合型路线是指在不同区段采用不同类型的路线组合，充分考虑地形、地质、交通需求等多种因素，能够实现安全、经济、舒适和美观的综合效果[2]。例如，重庆渝怀高速公路（G65）途经重庆市区、河谷、山地等多种地貌，公路设计即结合了直线型、波状型和螺旋型的复合型路线。

2 公路路线几何设计原则

2.1 安全性原则

公路的安全性关系到道路使用者的生命财产安全，因此安全性是公路几何设计的核心原则。公路几何设计涉及道路的宽度、曲线、纵横坡度、交叉口设计、视距等方面，合理的设计参数能够降低交通事故发生的概率，提高交通流的通行效率，确保车辆在不同路况下的行驶安全。例如，合适的视距有助于驾驶员及时发现前方的障碍物或道路状况，作出相应的反应，避免交通事故的发生。

2.2 舒适性原则

舒适性是公路几何设计的重要原则之一，其直接影响到道路使用者的驾驶体验和心理感受。舒适的道路设计方案可以减轻驾驶员的疲劳，提高行车安全性，增强道路使用者的满意度，从而促进交通系统的高效运行。因此，设计人员在公路几何设计过程中，应充分考虑舒适性，采用合理的设计参数，以提高道路使用者的满意度和道路整体性能。

2.3 经济性原则

公路的经济性涉及道路项目的成本效益、资源利用和可持续发展[3]。在公路设计过程中，充分考虑经济性可以在满足安全、舒适和美观要求的基础上，有效降低建设成本、运营维护费用，提高资源利用效率，从而使道路项目具有较高的投资回报和社会效益。因此，经济性是公路几何设计的重要原则之一。

2.4 美观性原则

公路的美观性直接影响道路与周边环境的和谐融合、道路使用者的心理感受以及城市和区域的形象。美观的道路设计方案能够提升道路使用者的心理舒适度，增强公众对公共设施的认同感，提高道路及周边区域的吸引力。因此，设计人员在公路几何设计过程中，应充分考虑其美观性原则。

3 公路路线设计影响因素

3.1 地形地貌

不同的地形地貌具有不同的地形特征、土壤类型和地质构造，并可能导致不同的地质灾害、土壤稳定性等方面的问题。例如，在山区建设公路，需要考虑山体稳定性、岩石破碎程度、地质构造和植被覆盖等因素。若未对此类因素进行充分的考虑，可能导致道路斜坡滑坡、石方坍塌、土石流等地质灾害，影响公路的安全性和可靠性。

3.2 气候条件

不同的气候条件可能会导致路面温度、湿度、降雨量、风力等因素变化，从而对公路路面材料的选择、施工工艺、防护措施等方面产生影响。例如，在寒冷的气候条件下，公路路面易受到冰雪、冻融等因素的影响，需要采用相应的防冻措施来保证路面的安全性和通行能力。而在高温气候条件下，公路路面可能会出现龟裂、变形等问题，需要选择耐高温的路面材料和施工工艺来保证路面的稳定性和耐久性。

3.3 土质条件

不同的土壤类型和土壤层厚度会导致不同的地基承载力和变形特性，进而影响公路路面的设计和施工。例如，在软土地区，由于土壤的不稳定性，可能会出现路面沉降、路基沉降等问题，需要采取相应的加固措施来保证公路路面的稳定性。在岩石地区，路面的施工需要考虑岩石稳定性和岩石块度等因素，以确保路面的平整度和通行能力。

3.4 交通需求

公路的主要功能是满足人们的出行需求，若公路路线的设计不能满足当地的交通需求，则会出现拥堵、安全隐患等问题，影响公路的通行效率和安全性。在公路路线设计中，需要考虑交通需求的多个方面，包括车流量、车速、通行时间、交通组织、出行方式等。因此，在公路设计环节应通过分析交通需求，以确定公路路线的基本参数，如路宽、路段长度、交叉口位置、桥梁涵洞等设施的位置和数量等，从而制订出符合实际交通需求的最优路线设计方案。

3.5 社会经济

公路的建设和运营与当地的社会和经济发展密切相关。公路路线的设计应该考虑当地的社会和经济发展需求，以便更好地支持当地经济的发展和人民生活水平的改善。

3.6 环境保护

公路建设可能会影响当地的水体环境、土壤环境、大气环境等诸多方面，同样可能会对当地的生态环境造成破坏，如野生动物栖息地被破坏、生态系统受到干扰等问题。因此，需要在公路路线设计过程中充分考虑环境保护因素，制订出符合环境保护和可持续发展要求的最优设计方案。

3.7 工程技术条件

公路的建设和维护需要应用现代科技和工程技术手段，根据不同的工程技术条件，选择合适的路面材料、桥梁设计、涵洞结构等方面的工程技术手段。若路线设计不符合工程技术条件，则会影响公路建设和运营的安全性、可靠性和经济性。

3.8 财政预算

在公路路线的设计过程中，需要充分考虑财政预算的因素，如资金来源、建设成本、维护和管理费用等。通过合理规划和管理，将建设和运营成本控制在预算范围内，确保公路建设和运营的经济效益。一旦设计方案超出了财政预算的范围，会导致公路建设资金短缺和运营效益下降。

4 公路路线设计关键参数分析

公路路线设计关键参数分析是对公路路线设计中各个关键参数进行综合分析和评估的过程[4]。公路路线设计的关键参数包括路线长度、路线宽度、路段坡度、设计速度、车流量、设计年限和环保要求等，以上参数对公路的通行能力、安全性、服务范围、建设和运营成本等方面有重要影响。

4.1 路线长度

路线长度是公路路线设计的一个重要参数，影响公路的建设和运营成本、通行效率和服务范围等。在路线长度的选择上，需要考虑周边地区的经济发展、人口分布、地形地貌等因素，以确保公路路线的设计方案能够有效地满足交通需求。

4.2 路线宽度

路线宽度对公路的通行能力和安全性有直接影响，在路线宽度的选择上，需要考虑当地的交通流量、车速、交通组织等因素，以确保公路路线的设计方案具有较高的通行能力和安全性。

4.3 路段坡度

路段坡度会影响公路的通行能力和舒适性。在路段坡度的选择上，需要考虑当地的地形地貌、交通流量和车速等因素，以确保公路路线的设计方案具有较好的通行能力和舒适性。

4.4 设计速度

设计速度会影响公路的通行能力和安全性。在设计速度的选择上，需要考虑当地的交通流量、路线宽度、路段坡度等因素，以确保公路路线的设计方案具有较高的通行能力和安全性。

4.5 车流量

车流量决定着公路的通行能力和服务范围等方面。在车流量的选择上，需要考虑当地的经济发展、人口分布、交通流量等因素，以确保公路路线的设计方案能够满足当地的交通需求。

4.6 设计年限

设计年限决定公路的建设和维护成本、使用寿命等方面。我国公路设计年限一般分为四个等级，即15年、20年、25年和30年，其中15年和20年适用于较低等级的公路，25年和30年适用于高等级公路。在设计年限的选择上，需要考虑公路的设计标准和技术要求，以确保公路具有较长的使用寿命和较低的维护成本。

4.7 环保要求

环保要求取决于公路路线设计的环境保护和限制条件等方面。在环保要求的选择上，需要考虑当地的环境和社会需求，以确保公路路线的设计方案符合环保和可持续发展要求。

5 结语

综上所述，公路路线设计关键参数对保障道路的安全性、舒适性和高效运行至关重要[5]。合理的公路路线设计可以有效提高公路的使用寿命，降低运营成本，保障道路安全。文章对公路路线的设计基本原则、设计影响因素、设计参数等方面进行了分析，以期为公路路线设计工作提供一定的参考。