道路平面線形設(shè)計方法對比淺思

摘要：本文從它們兩者的設(shè)計方法、線形要素運用、方法的適應(yīng)性以及方法的缺陷等進(jìn)行了對比分析，從而為道路平面線形設(shè)計者在實際的工作中提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：道路；平面線形設(shè)計；直線型；曲線型；對比

在我國道路平面線形設(shè)計的歷史中，前幾十年由于科技的落后與認(rèn)識水平的限制，通常采用直線型設(shè)計方法。然而在實際的工程中，采用直線型設(shè)計的公路平面顯示出諸多的不適應(yīng)性。這就要求設(shè)計人員要探索出一套能夠設(shè)計出更科學(xué)合理的道路平面。而隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)在越來越多的使用曲線型設(shè)計方法來設(shè)計公路和立交的平面線形。曲線型定線是在直線型定線的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，但是它們本質(zhì)相似，但是在定線設(shè)計方法、視覺效果、適應(yīng)條件等方面有著不同的地方，在具體工程設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)重視它們的差異，合理選擇設(shè)計方法。下面就直線型與曲線型設(shè)計方法的相似與不同之處進(jìn)行對比分析。

1設(shè)計方法

1.1 直線型設(shè)計方法

我國一直使用直線型設(shè)計方法設(shè)計公路平面線形。在對公路平面進(jìn)行布線設(shè)計時，需要考慮公路的路線走向、經(jīng)過的區(qū)域、技術(shù)要求等因素。

如果公路所在地區(qū)為山嶺重丘的地形，則在設(shè)計路線時，應(yīng)當(dāng)以地形為控制因素，以縱斷面線形為主導(dǎo)，然后在對綜合平面和橫斷面進(jìn)行綜合考慮，確定出設(shè)計路線。如果公路所在地區(qū)是平原微丘區(qū)，在設(shè)計路線時，平面地物障礙作為控制因素，路線平面為主導(dǎo)，再通過綜合考慮橫斷面和縱斷面來安排路線。如果公路穿過某些具有特殊地貌或者是地質(zhì)條件不良的地區(qū)，則應(yīng)當(dāng)在設(shè)計路線時，其主導(dǎo)思想是路線應(yīng)避開不良地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生對公路的影響，再結(jié)合縱平面和橫斷面來布設(shè)路線。

在確定了公路所在區(qū)域的地形、地貌等特征后，就可以在地形圖上采用連續(xù)的導(dǎo)線來確定公路路線的基本位置和基本走向。在通過導(dǎo)線來確定公路的基本走向和基本位置時，應(yīng)當(dāng)堅持注意重點、照顧多數(shù)的原則，可以使導(dǎo)線在滿足公路等級的幾何標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可以靈活變動導(dǎo)線的各點。導(dǎo)線確定后，為了保證路線的轉(zhuǎn)彎處能夠滿足地形要求和適應(yīng)行車，可以采用曲線或者是曲線組合來完成其合理的過度，最終完成路線平面線形的總體設(shè)計。

1.2 曲線形設(shè)計方法

曲線形有多種具體的設(shè)計方法，每一種設(shè)計方法都有自己的設(shè)計理論和思想。但是它們的總體設(shè)計方法大體相同，都可以分為五步進(jìn)行實施： 第一步是確定控制點，第二步是使用曲線形成線形骨架，第三步為確定線形參數(shù)，第四步為計算曲線，最后一步為繪制平面線位圖。

確定控制點的具體內(nèi)容是根據(jù)公路的具體走向、其區(qū)域的地形地物以及具體環(huán)境的約束和布設(shè)線形的具體標(biāo)準(zhǔn)，在圖紙上或者現(xiàn)場確定出一系列的線位控制點，從而確定公路的大概的位置。確定大概位置后，可以在圖紙上采用曲線或者擬合曲線來確定路線的線位，從而形成公路路線的基本骨架。第三步是根據(jù)各曲線線形要素之間的位置關(guān)系和擬定擬合函數(shù)的參數(shù)值，再根據(jù)公路等級的要求和標(biāo)準(zhǔn)，確定出最優(yōu)的擬合曲線。然后是根據(jù)具體的曲線線形設(shè)計方法進(jìn)行曲線計算，審定曲線是否滿足總體技術(shù)指標(biāo)，如果不滿足，則需通過對曲線進(jìn)行調(diào)整來滿足要求。

2 直線型與曲線型對線形要素的運用對比

在直線型道路平面線形設(shè)計中，設(shè)計人員一般考慮的是圓曲線和緩和曲線之間的幾何關(guān)系是否細(xì)條以及其技術(shù)指標(biāo)是否合適，并不考慮直線對整個設(shè)計的作用，所以設(shè)計出的平面線形會在一定程度上影響到建成后公路的線形質(zhì)量。而在曲線型道路平面線形設(shè)計中， 設(shè)計人員在設(shè)計時把直線、圓曲線、緩和曲線這三種要素的重要性提高到一致，緩和曲線的作用不僅是在直線型設(shè)計方法中的緩和行車的作用，而是作為主要的線形要素，對其進(jìn)行靈活運用，可以提高布置路線的自由度、線形的平順度和視覺的協(xié)調(diào)性。

兩種平面線形設(shè)計方法在線型的構(gòu)成上，也存在著差別。直線型設(shè)計中直線是其主要的線型構(gòu)成，主導(dǎo)者路線的走向；而曲線型設(shè)計方法的主要線型構(gòu)成則是緩和曲線。兩點之間直線最短，但是在設(shè)計公路平面線形時，必須考慮到地物和地形的限制，所以兩點之間可以有多種路線進(jìn)行選擇。轉(zhuǎn)折點處的線形彎折的角度不能太小，否則不利于行車。為了對轉(zhuǎn)折點處的線形進(jìn)行平順，必須插入緩和曲線。兩點之間插入曲線時，一般使使用一條大曲線，，而不去使用幾條小曲線。因為大曲線連接比小曲線的距離更短。

3兩種設(shè)計方法的視覺效果對比

曲線型設(shè)計方法設(shè)計出的平面線形以曲線為主，在視覺上更連續(xù)、優(yōu)美、自然流暢，整條曲線更顯得均衡，可以很協(xié)調(diào)的與縱斷面進(jìn)行協(xié)調(diào)，形成的立體曲線更優(yōu)美，能更好的誘導(dǎo)實現(xiàn)。而直線型設(shè)計中的長直線與縱斷面上的長均坡線進(jìn)行的組合則顯得僵硬而不自然，與環(huán)境協(xié)調(diào)性差。

4 兩種設(shè)計方法的適應(yīng)性對比

直線型設(shè)計方法由于將直線和曲線分為兩部分，同時在敷設(shè)曲線時，又將其組成多個組合類型，從而針對每種組合，研究其每種算法。但是在一些以曲線為主的路線線形設(shè)計時，難以確定導(dǎo)線，所以使用直線型設(shè)計方法設(shè)計和計算具有很高的難度。而且導(dǎo)線是直線型設(shè)計的一個限制因素，如果公路穿過的是一些地形復(fù)雜的區(qū)域，在使用直線型設(shè)計方法時，設(shè)計者首先考慮的是曲線要素值滿足規(guī)范，而難以考慮其設(shè)計是否與地形環(huán)境協(xié)調(diào)；若對于無約束路段，如果線形要素值過大，則可能大大增加工程造價、破壞自然環(huán)境。

與直線型設(shè)計方法相比，曲線型設(shè)計方法更能較好的滿足約束條件。而利用曲線型設(shè)計方法設(shè)計立交橋環(huán)形通道時，具有更好的效果。首先結(jié)合地形等構(gòu)造出基本的線形骨架，然后在選取合適的曲線進(jìn)行連接，這樣設(shè)計出的線形能夠更好的滿足一些限制條件。

通過上述，可以發(fā)現(xiàn)，曲線型設(shè)計方法具有更廣泛的適應(yīng)性，對多種地形或者約束條件嚴(yán)格的路段都具有較好的使用效果。特別是以下幾種情況：

第一，適用于山區(qū)地形的線形設(shè)計。由于山區(qū)地形的限制，在道路平面線形設(shè)計時，很少用到直線或者直線很難被應(yīng)用時，可以使用曲線型設(shè)計方法，根據(jù)地形條件，確定出合適的曲線要素值，可以取得很好的設(shè)計效果。

第二，更適用于地物約束嚴(yán)格的路段。地物約束嚴(yán)格時，線形布設(shè)的范圍較小，在選擇線形要素和線位時，就有比較嚴(yán)格的限制。所以直線在這種條件下就難以靈活的應(yīng)用，需要反復(fù)的測算其幾何要素。而使用曲線型設(shè)計方法時，可以首先勾畫出滿足地物約束的線形基本骨架，然后再計算緩和曲線。

第三，更適合使用于曲線使用較多的公路平面線形設(shè)計。比如互通式立交匝道線形的設(shè)計，大部分使用曲線，很少用到直線，且它們的組合模式復(fù)雜多變。如果應(yīng)用直線型設(shè)計方法，在幾何計算和線形布置放面都有很大的難度，并且設(shè)計出的線形的效果并不理想。在這種情況下，選擇曲線型設(shè)計方法則可以取得較好的設(shè)計效果。

結(jié)語：上文分析了道路平面線形設(shè)計中的兩種基本方法：直線型設(shè)計方法和曲線型設(shè)計方法的基本設(shè)計方法以及它們分別在線形要素的運用方面、視覺效果的對比以及兩種方法的適應(yīng)性的對比，通過對比分析可知，直線型設(shè)計方法適用面窄，且其效果不太理想。而曲線型設(shè)計方法則相對有較大的優(yōu)點，特別是運用在山區(qū)公路的線形設(shè)計中，更是突出的表現(xiàn)了其適應(yīng)性強(qiáng)的特點。隨著社會的進(jìn)步，公路線形設(shè)計思想也在大幅進(jìn)步，現(xiàn)在對公路的設(shè)計要求不僅僅止步于其行車的安全性及滿足相關(guān)的規(guī)范，更是需要考慮到公路路線的平順性、聯(lián)系行、與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性、行車的舒適性等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊相忠.關(guān)于山區(qū)公路選線設(shè)計的探討[J].甘肅科技.2011（13）.

[2] 李中寧.淺談不良地質(zhì)條件下的公路選線設(shè)計[J].科技信息.2012（03）.

[3] 呂東明.常見山區(qū)公路平面線形布設(shè)的方法探析[J].民營科技.2008（05）.