市政道路路線線形設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)研究

任廣學(xué)

中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司

1 前言

結(jié)合調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，參考要素不全、與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)、專業(yè)素質(zhì)薄弱、高危路段路線設(shè)計(jì)不當(dāng)均屬于市政道路路線線形設(shè)計(jì)常見問題，市政道路的安全性、實(shí)用性很容易受到影響。為此，盡可能提升市政道路路線線形設(shè)計(jì)水平，正是本文圍繞該問題開展具體研究的原因。

2 市政道路路線線形設(shè)計(jì)概述

實(shí)際開展施工方案編制以前，設(shè)計(jì)人員會(huì)將道路路幅的中心線當(dāng)作基線，針對(duì)道路的線形及縱斷面展開立體設(shè)計(jì)。車輛行駛在道路中，駕駛?cè)藛T會(huì)因線形設(shè)計(jì)的影響感受到不同的駕駛體驗(yàn)，這便是道路線形設(shè)計(jì)。尤其值得關(guān)注的是，有必要針對(duì)市政道路中事故出現(xiàn)概率較高的路段開展有效、合理的設(shè)計(jì)，以避免因線形設(shè)計(jì)不合理等因素，影響駕駛?cè)藛T的安全出行[1]。

3 市政道路路線線形設(shè)計(jì)常見問題

3.1 參考要素不全

受教育體制及我國(guó)市政道路發(fā)展起步時(shí)間較晚等因素影響，目前市政道路設(shè)計(jì)人員在經(jīng)驗(yàn)方面有所欠缺，設(shè)計(jì)單純基于車速進(jìn)行，路線線形設(shè)計(jì)未能與環(huán)境相融合的情況較為常見。此外，設(shè)計(jì)人員常常忽略車速變化影響，導(dǎo)致市政道路路線線形設(shè)計(jì)產(chǎn)生偏差的情況也經(jīng)常出現(xiàn)。若設(shè)計(jì)人員忽視自然因素影響，將導(dǎo)致市政道路與建筑將無法形成較好的協(xié)調(diào)，由此引發(fā)的交通事故頻發(fā)問題也不容忽視。

3.2 與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)

很多市政道路路線線形設(shè)計(jì)存在與現(xiàn)實(shí)效果偏差較大的問題，主要原因是設(shè)計(jì)人員不能結(jié)合客觀環(huán)境靈活處理各種線形關(guān)系。如設(shè)計(jì)不結(jié)合客觀環(huán)境，將導(dǎo)致路線線形設(shè)計(jì)不能夠匹配駕駛員的駕駛習(xí)慣，設(shè)計(jì)的線形顯得過于突兀且存在舒適度問題，很多安全隱患也可能隨之出現(xiàn)[2]。

3.3 專業(yè)素質(zhì)較薄弱

若市政道路設(shè)計(jì)人員專業(yè)素質(zhì)較薄弱，設(shè)計(jì)將無法保證路線線形與道路周邊環(huán)境較好的結(jié)合，并影響到市政道路的安全性。例如，專業(yè)素質(zhì)較薄弱的設(shè)計(jì)人員往往會(huì)忽視無障礙等人性化的設(shè)計(jì)內(nèi)容以及乘客的舒適度等問題。

3.4 高危路段線形設(shè)計(jì)不當(dāng)

對(duì)于市政道路來說，多路口路段、視距不良路段、道路排水不暢路段、彎道陡坡路段均屬于典型的高危路段，如這類路段線形設(shè)計(jì)不當(dāng)，市政道路安全使用將受到嚴(yán)重影響，市政道路相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該引起足夠重視[3]。

4 市政道路路線線形設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

4.1 充分結(jié)合工程實(shí)際

為保證市政道路路線線形設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須對(duì)市政道路周邊經(jīng)過的地區(qū)開展針對(duì)性分析，提高市政道路與周邊地塊的融合程度，滿足當(dāng)?shù)貙?shí)際交通需求。市政道路路線線形設(shè)計(jì)還需要關(guān)注未來的性能價(jià)值和使用指標(biāo)，以此進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。因此綜合考慮周邊地質(zhì)條件、地貌及構(gòu)筑物，從工程實(shí)際角度出發(fā)，才可以保障市政道路路線線形設(shè)計(jì)更好地周邊環(huán)境發(fā)展相適應(yīng)。

4.2 平面線形設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

在市政道路平面線形設(shè)計(jì)中，安全性的嚴(yán)格把控、曲線變化的有效分析、周圍環(huán)境的具體分析均需要設(shè)計(jì)人員重視。在安全性把控中，市政道路路線線形設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵循安全第一原則，避免長(zhǎng)直線盡頭接小半徑曲線；在曲線變化的有效分析中，需避免小半徑反向曲線多次連接，減少駕駛過程中駕駛員過于頻繁的調(diào)整方向。周圍環(huán)境的具體分析需重點(diǎn)關(guān)注地勢(shì)陡峭地區(qū)、山地地區(qū)，并對(duì)特殊地勢(shì)開展針對(duì)性設(shè)計(jì)，避免線形較差的連續(xù)下坡或爬坡影響市政道路的安全性。在穿越城市和景區(qū)的過程中，市政道路平面線形設(shè)計(jì)的美觀性也需要引起重視，應(yīng)保證設(shè)計(jì)能夠較好融入城市風(fēng)格，實(shí)現(xiàn)符合自然環(huán)境的線形設(shè)計(jì)[4]。

4.3 縱斷面設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

在市政道路縱斷面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中，必須充分結(jié)合周邊環(huán)境的地勢(shì)和地形條件，以此開展具體分析、針對(duì)性設(shè)計(jì)?？紤]到道路急促起伏變化很容易對(duì)駕駛員視線造成影響，并可能導(dǎo)致道路安全事故的發(fā)生。因此設(shè)計(jì)過程中可有條件地采用一處大半徑豎曲線代替相鄰連續(xù)豎曲線的方式。在縱斷面的設(shè)計(jì)中，還需要考慮填挖土方工程量的平衡及填、挖土方的運(yùn)輸距離，為后續(xù)施工提供支持。

4.4 平、縱線形組合設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

作為市政道路路線線形設(shè)計(jì)的組成部分，平曲線與縱斷面組合設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵，這一組合設(shè)計(jì)直接關(guān)系著駕駛員視覺上的連續(xù)性、乘客舒適度及道路安全性。為保證縱面線形和平面線形組合設(shè)計(jì)質(zhì)量，首先應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注縱坡較大地段，針對(duì)性調(diào)整小半徑曲線，以規(guī)避縱坡過大可能引發(fā)的安全隱患。其次在平原地區(qū)，為保證設(shè)計(jì)規(guī)范性并滿足排水效果，還需要結(jié)合地塊規(guī)劃合理把控豎曲線的運(yùn)用，避免局部排水不暢。平、縱線形組合設(shè)計(jì)中若能夠保證空間線條的連貫性，滿足駕駛?cè)藛T的心理需求和視覺感受可以有效降低交通事故發(fā)生概率。因此市政道路線形設(shè)計(jì)中必須充分考慮駕駛員的駕駛感受，立足于人體的感官體驗(yàn)進(jìn)行平、縱線形組合設(shè)計(jì)[5]。

線形組合協(xié)調(diào)性高低，也會(huì)影響交通安全，如果平、縱線形均能夠良好符合單條線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但線形組合表現(xiàn)卻不符合設(shè)計(jì)要求，也會(huì)導(dǎo)致道路安全事故出現(xiàn)的可能性大幅提升。結(jié)合相關(guān)文件內(nèi)容，如果每小時(shí)公路速度不超過40km，則應(yīng)保證線形要素符合要求數(shù)值，針對(duì)造價(jià)開展科學(xué)評(píng)估，并適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)線形要素組合，盡可能地防止一些不良的組合，對(duì)行駛車輛的安全造成影響；如果每小時(shí)公路速度等于或者超過60km，則應(yīng)注重針對(duì)線路開展科學(xué)的平縱組合設(shè)計(jì)，以保證公路的舒適性、安全性，并實(shí)現(xiàn)對(duì)視覺的合理誘導(dǎo)。

4.5 其他關(guān)鍵點(diǎn)分析

針對(duì)現(xiàn)階段取得一定成效的市政道路線形設(shè)計(jì)展開實(shí)踐研究，可以得知，基于人員層面，也存在一些值得關(guān)注的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)其提起重視，有助于更好地提高市政道路整體設(shè)計(jì)的實(shí)效性。

（1）舒適性。一般來講，車輛駕駛室的空間相對(duì)較小，因此想要達(dá)到舒適性要求，設(shè)計(jì)人員有必要重視線形設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，并確保豎直和水平面，以及道路橫斷面的布設(shè)清晰性和科學(xué)性，這有助于在保證駕駛?cè)藛T安全的基礎(chǔ)上優(yōu)化其舒適性。

（2）美學(xué)設(shè)計(jì)。隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，各類工程的設(shè)計(jì)和實(shí)施越來越重視美學(xué)元素。市政道路作為城市各節(jié)點(diǎn)的重要聯(lián)絡(luò)路徑，更能夠?qū)⒊鞘薪ㄔO(shè)的美學(xué)特征直觀的突顯出來。倘若設(shè)計(jì)人員在市政道路設(shè)計(jì)中不能夠科學(xué)地設(shè)計(jì)線形，這勢(shì)必會(huì)影響城市整體美學(xué)。因此，線形設(shè)計(jì)中應(yīng)充分結(jié)合城市美學(xué)的元素。

5 市政道路高危路段路線線形設(shè)計(jì)

5.1 設(shè)計(jì)方法

5.1.1 直線線形設(shè)計(jì)

此類設(shè)計(jì)方法，是現(xiàn)階段應(yīng)用的較為廣泛的線形設(shè)計(jì)方法，也是能夠?qū)Φ缆方煌ò踩吐肪€線形整體設(shè)計(jì)質(zhì)量起到較大影響的因素之一。直線段設(shè)計(jì)的太長(zhǎng)或者太短，均會(huì)在一定程度上對(duì)駕駛?cè)藛T的心理產(chǎn)生影響，并增加交通事故的概率。具體而言，車輛行駛在長(zhǎng)直線道路上時(shí)，駕駛?cè)藛T的視野會(huì)較為開闊，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生一種自我即中心的感覺。在這種情況下，一些駕駛?cè)藛T便會(huì)忽視安全因素，嘗試超過其他車輛或者加快車速。駕駛?cè)藛T的這種心理活動(dòng)是十分危險(xiǎn)的，特別是在高速公路的行駛過程中。這是因?yàn)樵陂L(zhǎng)直線路段上行駛時(shí)，駕駛員的視野會(huì)跟隨車輛速度的提升不斷趨于狹窄化，但駕駛員由于心理上的放松會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍的情況，在這種狀況下一旦遭遇突發(fā)狀況，駕駛?cè)藛T通常難以立即做出反應(yīng)并采取相應(yīng)措施，從而會(huì)導(dǎo)致事故出現(xiàn)。直線路段過短，對(duì)車輛的行駛也會(huì)產(chǎn)生不利影響。在短直線路段上行駛的過程中，如果兩個(gè)彎道距離存在一定限制，駕駛?cè)藛T在經(jīng)過第一個(gè)彎道以后極易忽視接下來的彎道，誤將其視為短直線，如此一來，便會(huì)導(dǎo)致安全事故出現(xiàn)。

5.1.2 科學(xué)設(shè)計(jì)交通標(biāo)志

從整體布局角度而言，設(shè)計(jì)人員也需要針對(duì)道路中的交通標(biāo)志和其他相關(guān)標(biāo)志設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，避免其相互矛盾?？茖W(xué)的對(duì)引導(dǎo)標(biāo)志進(jìn)行設(shè)計(jì)，是為了針對(duì)沒有充分把握周邊位置路網(wǎng)體系的駕駛?cè)藛T進(jìn)行適宜、科學(xué)的引導(dǎo)性操作。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要充分考慮交通標(biāo)志與其他建筑物或構(gòu)造物的相對(duì)位置關(guān)系，并重視并分析行車速度及駕駛?cè)藛T的反應(yīng)時(shí)間，以確定交通標(biāo)志的放置區(qū)域，避免交通標(biāo)志被遮擋并提高交通標(biāo)志的可識(shí)別性。

5.1.3 豎曲線和平曲線設(shè)計(jì)

在路線線形設(shè)計(jì)過程中，為了保證平曲線和豎曲線半徑的均勻和平衡，需要對(duì)其大小進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，在保證駕駛員安全的前提下提高施工經(jīng)濟(jì)性。例如，在豎曲線和平曲線的組合設(shè)計(jì)中，豎曲線的半徑一般為平曲線半徑的10～20倍。另外，平曲線和豎曲線的組合方式也對(duì)線形設(shè)計(jì)有著較大的影響?；诙喾矫鎸?shí)踐研究能夠分析出，平曲線長(zhǎng)度應(yīng)長(zhǎng)于豎曲線長(zhǎng)度，且平曲線和豎曲線的組合設(shè)計(jì)應(yīng)保證駕駛員視覺的連貫性，避免兩種曲線的最不利組合設(shè)計(jì)，比如凸形或凹形豎曲線與小半徑平曲線或“S”形曲線的組合等。

5.2 具體策略

5.2.1 改善彎道陡坡路段線形

為更好保證市政道路運(yùn)行安全，彎道陡坡路段線形的改善必須得到設(shè)計(jì)人員重視，有條件路段盡可能采用“取彎為直”的線形組合方式取代彎道陡坡設(shè)計(jì)。在彎道陡坡路況下，結(jié)合機(jī)動(dòng)車車輛性能并保證行車安全，有條件情況下需要加長(zhǎng)平面長(zhǎng)度以降低縱坡，并按規(guī)范要求進(jìn)行市政道路橫坡及超高設(shè)計(jì)。如改線設(shè)計(jì)較為困難，應(yīng)開展專題評(píng)估，基于原有線形基礎(chǔ)開展進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此對(duì)緩和曲線和圓曲線的半徑進(jìn)行調(diào)整，如采用“直線+緩和曲+圓曲線+緩和曲線+直線”的設(shè)計(jì)，有條件盡可能采用緩和曲線代替直線路段，保證線形最大限度符合車輛行駛要求。若路段的縱坡較大，可適當(dāng)延長(zhǎng)轉(zhuǎn)彎長(zhǎng)度，以此減小縱坡。為避免出現(xiàn)連續(xù)起伏路段，除上述加大豎曲線外也可以結(jié)合平面線形，在相鄰豎曲線中間加入緩坡段。另外在彎道陡坡路段，必須充分結(jié)合車速，保證道路橫坡及超高與車速和平曲線半徑相適應(yīng)。

5.2.2 線形視距控制策略

對(duì)于市政道路中的視距不良路段，可利用圖解法繪制視距包絡(luò)線或計(jì)算最大橫凈距方法開展平曲線視距檢查，并作為線形設(shè)計(jì)的依據(jù)。另外，計(jì)算橫凈距時(shí)需充分考慮回旋線、和平曲線長(zhǎng)及視距要求等因素影響。若遮擋物存在于視距包絡(luò)線或橫凈距范圍內(nèi)，應(yīng)分散移除或清理，在視距要求無法保證也可以采用分道設(shè)計(jì)。對(duì)交叉口來說，需核查相交道路之間停車視距組成的通視三角區(qū)，在此基礎(chǔ)上采用選合理的視距保障措施。受地形限制時(shí)，可采用限速的方式減少通視三角區(qū)面積。若存在較多的右轉(zhuǎn)車輛，右轉(zhuǎn)車道可在設(shè)計(jì)紅線允許條件下適當(dāng)增加；若行人較多，可選用地下通道或過街天橋等立體設(shè)施。設(shè)計(jì)時(shí)不建議在小半徑豎曲線的底部或頂部、陡坡路段設(shè)置交叉口，宜在緩坡段的合理位置設(shè)置交叉口。對(duì)于凹曲線上部存在構(gòu)筑物（如跨線橋）或凹曲線位于構(gòu)筑物范圍內(nèi)（如框架涵）時(shí)，在滿足凈空的前提下可降低豎曲線兩側(cè)縱坡，加大豎曲線半徑的方式擴(kuò)大視距。對(duì)于凸型豎曲線，可采用同樣的方式擴(kuò)大視距范圍[6]。

5.2.3 路線排水設(shè)計(jì)策略

為保證市政道路排水效果，市政道路路線線形設(shè)計(jì)需充分結(jié)合市政排水管網(wǎng)。市政道路的縱坡和橫坡直接影響排水效果，凹曲線底部為積水路段，可單獨(dú)設(shè)計(jì)路拱橫坡度，增加橫向排水能力。另外，直線型路拱更有利于路面的雨水匯集。對(duì)于融合海綿城市設(shè)計(jì)理念的道路，可結(jié)合下沉式綠化帶、透水人行道等設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)調(diào)整路線線形和道路橫坡度，以利于路面雨水收集。

5.2.4 多路口路線線形設(shè)計(jì)策略

對(duì)于市政道路中的多路口路段，需要開展針對(duì)性規(guī)劃，盡可能保證交叉口個(gè)數(shù)控制到4個(gè)及以下，若多個(gè)交叉口無法取消，對(duì)于小交通量交叉口可采用環(huán)島形式組織交通，對(duì)于大交通量交叉口，建議采用立體交叉。此外，多路口路線線形設(shè)計(jì)還可以進(jìn)行交叉口進(jìn)道口拓寬，交通量較大的進(jìn)道口可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果確定，以此針對(duì)性增加進(jìn)道口車道數(shù)，輔以合理位置設(shè)置的交通島，即可更好保證市政道路運(yùn)行安全。

6 結(jié)論

綜上所述，市政道路路線線形設(shè)計(jì)需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的平縱面線形組合設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)、線形視距控制策略等內(nèi)容，則提供了可行性較高的設(shè)計(jì)路徑。為更好提升市政道路路線線形設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)的科學(xué)性、安全性必須得到重點(diǎn)體現(xiàn)。