公路線形設計思路探析

康 輝

（河北省衡水市公路勘測設計所，河北 衡水 053000）

1 公路線形設計基本要求

1.1 基于汽車行駛力學的線形設計

公路線形設計首先應滿足汽車行駛力學的要求，即汽車在公路上行駛時應是穩(wěn)定的、舒適的、經(jīng)濟的。因此，在設計中要注意，首先要合理運用現(xiàn)行《公路工程技術標準》和《公路路線設計規(guī)范》規(guī)定的技術指標，不要輕易采用技術指標中規(guī)定的極限值，應根據(jù)具體條件，在不過分增大工程量的情況下，盡量選用較高的技術指標。同時，為了有效地確保汽車行駛速度均衡，應注意各線形要素的連續(xù)性，必須避免線形突變，如避免長直線末端設小半徑曲線、大半徑曲線與小半徑平曲線直接相連等，尤其是對于山嶺重丘地區(qū)，應盡量不設置陡縱坡，以避免重車下坡時，因長時間剎車而使剎車失靈，引發(fā)重大交通事故。

1.2 基于司機視覺和心理的線形設計

公路線形設計還應使道路具有視覺的舒適、順暢性，使司機在行駛過程中不易疲勞，有良好的視覺和心理，以保證行車的安全、舒適。因此，在設計中應注意線形要素之間及其與其他設施間相互平衡協(xié)調，如直線、圓曲線、緩和曲線的組合協(xié)調，縱坡線與豎曲線的組合協(xié)調，平面線形的組合協(xié)調，路線與公路構造物、沿線設施間的協(xié)調等。同時應當注意保證行車視距和創(chuàng)造良好的視線，增進行車安全和舒適感。

1.3 與地形、地物、環(huán)境相協(xié)調的線形設計

線形設計要結合沿線實際，特別要結合地形、地物條件，運用各種線形要素，并進行合理的線形組合，使線形與地形、地物相適應，從而設計出技術合理、行車安全舒適、經(jīng)濟節(jié)約的線形。在線形設計中要注意，不可片面強調以直線或曲線為主，而應結合地形、地物以及其他自然條件，靈活地運用線形要素。線形設計時還應注意線形與環(huán)境的協(xié)調，使公路建設既不破壞環(huán)境的自然景觀，保護環(huán)境，減少對環(huán)境的干擾，又要盡量利用環(huán)境，改造環(huán)境，使之與沿線環(huán)境協(xié)調，融合為一體。

1.4 基于生態(tài)環(huán)保的線形設計

公路建成后就成為社會空間的一個組成部分，它與沿線的自然、經(jīng)濟、社會條件的關系十分密切。在線形設計中，一方面必須符合國家有關土地、環(huán)境保護、水土保持、文物保護、資源開發(fā)等法規(guī)的有關要求；另一方面還必須注意少占農(nóng)田，少拆遷建筑物，少破壞原有植物、地貌和減少噪音、廢氣等對環(huán)境的污染。在線形設計中，還應注意與自然資源及經(jīng)濟開發(fā)、工農(nóng)業(yè)發(fā)展、交通運輸、居民條件、區(qū)域規(guī)劃等相結合，以使公路建成后能發(fā)揮最大的社會綜合效益。對于不同等級、性質和地區(qū)的道路，上述線形設計基本要求的側重還應有所差異。對于高速公路、一級公路、設計速度為60km／h及以上的公路，應注重立體線形設計，做到線形連續(xù)、視覺良好、景觀協(xié)調、安全舒適、資源節(jié)約。對于低等級和設計速度為40km／h及以下的公路，由于設計速度低，應首先在保證汽車行駛力學條件和安全的前提下，正確運用線形要素規(guī)定值，在條件允許范圍內力求做到各種線形要素的合理組合。

2 公路線形設計

公路線形設計應當兼顧路線總體設計、路線方案設計、線形幾何設計等方面。其中平面線形設計主要是路線平面幾何要素設計，包括直線、圓曲線、緩和曲線及三者的線形組合設計。目前我國公路平面線形設計多采用傳統(tǒng)的先直線后曲線方法，即先設計直線，確定路線交點，然后在路線交點處插入平曲線（圓曲線和緩和曲線）的方法。但在山區(qū)高速公路平面線形設計中，則多采用先確定平曲線，后確定直線的方法。

2.1 平面線形設計

對于公路的平面線形設計應當充分考慮與地形的相適應性，應直捷、連續(xù)、均衡，并與地形、地物相適應與周圍環(huán)境相協(xié)調。在地勢平坦開闊的平原微丘地區(qū)，路線直捷舒順，直線所占比例一般較大。而在地勢有很大起伏的山嶺和重丘地區(qū)，路線則多彎曲，曲線所占比例較大。路線要與地形相適應，這既是美學問題，也是經(jīng)濟問題和保護生態(tài)環(huán)境問題。直線、圓曲線、回旋線的選用與合理組合取決于地形、地物等具體條件，片面強調路線要以直線為主，或以曲線為主，或人為規(guī)定三者比例都是錯誤的。各級公路不論轉角大小均應敷設曲線，并盡量選用較大的圓曲線半徑，并保證具有足夠的平曲線長度。從實踐應用情況來看，路線轉角大小直接反映路線舒順程度。當轉角小于7°時適宜設置較長的平曲線，以避免造成急彎的錯覺。

在公路平面線形設計中采用長直線時，應當考慮到使其縱坡不宜過大；針對兩側地形過于空曠的情況，則可考慮種植不同樹種予以改善；對于在長直線盡頭設置的平曲線，除曲線半徑、超高、視距等必須符合規(guī)定要求外，還應當設置標志、增大路面抗滑能力，從而有效地保障行車安全。

2.2 縱斷面線形設計

縱斷面線形應與地形相適應，設計成視覺連續(xù)、平順而圓滑的線形，避免在短距離里出現(xiàn)頻繁起伏；應避免能看見近處和遠處而看不見中間凹處的線形；較長的連續(xù)上坡路段，宜將最陡的縱坡度放在坡段下部，接近坡頂?shù)目v坡宜適當放緩；相鄰縱坡坡度的代數(shù)差小時，應盡量采用大的豎曲線半徑；交叉處前后的縱坡應平緩；在積雪或冰凍地區(qū)，應避免采用陡坡。

公路縱坡應當以平、緩為宜，最小縱坡坡度不應小于0.3%。尤其是平原地區(qū)的公路縱坡設計，更應當符合均勻、平緩的要求。而對于丘陵地形的縱坡則應避免過分遷就地形而起伏過大；山嶺、重丘地形的沿河線，適宜采用平緩的縱坡，一般要求縱坡坡度不宜大于 6%；越嶺線縱坡宜均勻，盡量不采用極限或接近極限的坡度，更不宜連續(xù)采用極限長度的陡坡類短距離緩坡的縱坡線形；山脊線和山腰線，除結合地形不得已時采用較大的縱坡外，在可能條件下應采用平緩的縱坡。

2.3 線形組合設計

從視覺心理分析的角度來看，若公路線形組合設計過于單調、枯燥，則在行車過程中視景無變化，從而較易導致司機產(chǎn)生疲勞，因此公路線形組合設計中應當避免這種情況；但是對于交通比較錯綜復雜的路段則應當考慮采用單調的線形組合。為調節(jié)單調的視覺，增進視線誘導，設計時可用劃行車道線、標志、綠化、注意與路旁建筑設施配合等方法來彌補。

公路線形組合應當具有較好的視距條件。在公路縱面上插入凹形豎曲線，不僅改變了線形生硬、呆板的印象，而且還給予司機以動的視覺印象，提高了行車的舒適性。但在運用時，應當避免采用較短的凹形豎曲線（一般以大于最小豎曲線半徑約3～4倍為宜），以避免產(chǎn)生折點；而且不要在兩個凹形豎曲線間插入短直線，因為直線組合后會在視覺上形成“虛假凸形豎曲線”的錯覺，若改為復曲線或合并成一個凹形豎曲線，視覺條件將得到改善。

對于公路線形中平曲線與直坡段的組合線形，一般只要平曲線半徑選擇適當、平面的直線與圓曲線組合恰當，在透視圖上顯示的視覺效果應是良好的。汽車在這種路線上行駛，可以獲得較好的路旁景觀，且景觀逐步變化使駕駛員感覺新鮮，方向盤操縱舒適。但是，如果平曲線與直線組合不當（如斷背曲線），或半徑過小、直線長度過短等都將在視覺上產(chǎn)生折曲現(xiàn)象。組合時要注意平曲線半徑與縱坡度協(xié)調，同時還要注意合成縱坡的要求，避免急彎與陡坡重合。

3 結語

本文針對公路線形設計，提出線形設計者應當充分兼顧考慮司機心理和汽車行駛力學等要求來設計，同時具體到如何處理好公路線形中的直線與曲線、平面與縱斷面的關系，以形成視覺好、順暢、良好的線形，確保行車安全。

[1]宋鵬舉，梅寶君.公路線形設計體會[J].黑龍江交通科技， 2007， 28（9）： 118-119.

[2]陳倫祥，邱宇.關于公路線形設計的幾點體會[J].建材與裝飾： 下旬刊， 2008，31（5）：31-33.