公路路線設計指標的靈活運用

張 宇

(江蘇省交通科學研究院股份有限公司)

1 概 述

公路是由平面、縱斷面和橫斷面組成的三維空間實體。公路線形設計指標眾多，主要有平面設計指標、縱斷面設計指標和橫斷面設計指標。公路橫斷面設計要素主要有行車道寬度、路肩寬度、中間帶寬度等，當公路等級和設計速度確定后，根據《公路工程技術標準》(JTG B01－2003)，公路橫斷面設計要素值相對固定，靈活運用的余地不大。由于不同的項目地形、地貌及沿線控制因素均不同，因此公路平面設計指標和縱斷面設計指標靈活多變，公路線形設計中需要靈活掌握平面設計指標和縱斷面設計指標。公路平面設計要素有直線、圓曲線、緩和曲線，平面設計指標主要有:直線長度、圓曲線半徑、圓曲線長度、緩和曲線長度等;縱斷面設計要素有直線和豎曲線，縱斷面設計指標有:縱坡坡度、坡長、豎曲線半徑、豎曲線長度等。要想設計出一條線形順暢、平縱組合合理、工程規模小與環境相協調的道路，需結合公路沿線控制因素和路線設計規范的要求，靈活選擇設計指標，并合理組合。

公路路線設計指標的優劣直接影響公路的安全性、道路美學、生態景觀和工程規模等，對工程造價和工程投資也有較大影響。雖然公路標準規范對設計指標的取值有相應的規定，但是由于規范是全國性的綱領性法規，它只具有一般性和普遍性的指導意義，在具體設計指標的選擇上有很大的靈活性，設計人員要根據不同地區的特點和具體情況靈活運用。特別是山區公路由于地形多變、地質情況復雜，如果設計指標偏高，易造成公路大填、大挖，如果高路堤和深路塹較多，將嚴重影響公路沿線景觀和生態環境，也增加了工程投資;但是如果設計指標偏低，過于遷就地形而設置較小的圓曲線半徑或較大的縱坡，又會影響行車安全性和道路通行能力，增加燃油消耗。因此在具體的項目設計中需要靈活掌握路線設計指標。

2 設計指標靈活運用的原則

按照設計指標的重要性，公路設計指標分為主要指標、次要指標和好中求好設計指標。公路設計者需在深刻理解規范條文的基礎上，靈活運用設計指標，其基本原則是:主要指標強制執行、次要指標靈活掌握、好中求好指標可以適當突破。主要指標主要是指涉及行車安全性的指標，如最小圓曲線半徑、最大縱坡、視距等，應嚴格執行或從嚴掌握;次要指標一般是在滿足安全的基礎上，從美學等角度提出的，如緩和曲線參數等，一般情況下也應盡量遵守標準規范要求，但當采用規范要求指標將在能源、環境、生態、造價等方面付出較大代價時，則可以靈活運用，好中求好指標可以適當突破，如同向曲線間最小直線長度等。

3 設計指標的運用

公路線形是為滿足公路功能服務的，公路線形設計指標的選擇必須保證汽車行駛安全、舒適和經濟，同時需要考慮線形與地形、地質、景觀等邊界條件相協調，在技術、經濟上具有合理性，這也是公路線形設計必須滿足的基本條件。

3.1 平面指標

(1)直線

①最大直線長度

過長的直線易使駕駛員感到單調、疲乏，于是產生盡快駛出直線的急躁情緒，導致加速行駛，這樣很容易導致交通事故的發生，所以在運用長直線時必須持謹慎態度，需要對直線的長度應加以限制。

最大直線長度與駕駛員心里承受能力有關。由于每個駕駛員心里承受能力不同，不同的道路，沿線地形和地物情況不一樣，對駕駛員心里的改善程度也不同，因此最大直線長度很難有明確的標準。但是目前世界各國大部分都有一個建議的參考值，我規定為20V(V 為設計速度，下同)，該指標屬于次要指標，一般情況下盡量遵守標準規范要求。

②同向曲線間最小直線長度

同向曲線間最小直線長度過短時，容易引起錯覺，視覺上忽略其存在，把兩個曲線看成一個曲線，影響線形視覺效果。該指標屬于次要指標，可根據具體情況而定。對于山區公路地形起伏較大路段，如果同向曲線間直線長度滿足6V，線形可能難以與地形相結合，會增加工程規模，此時可適當降低指標，有些省區增提出4.5V 和3V 的建議值。另外，當道路內側有山丘或樹木遮擋時，能避免兩個圓曲線同時進入駕駛人視野，消除視覺上的差異時，為了降低工程規模，也可適當降低指標。

③反向曲線間最小直線長度

反向曲線間設置直線，為駕駛人反向操作提供了緩和區段。但是當直線長度較短時，破壞了線形的連續、均衡和美觀，因此盡量設置較長的直線長度，《公路路線設計規范》(JTG D20—2006)規定反向曲線間最小直線長度以不小于設計速度2 倍為宜。如果車輛運行速度較高、兩圓曲線半徑值差別較大時，應盡量設置不小于2V 的直線長度。當平曲線指標比較均衡、運行速度不高時可將曲線徑向銜接，組成S 形曲線。該指標為次要指標，可根據具體情況靈活運用。

(2)圓曲線

圓曲線半徑取多大合適，這個問題很難給出固定的答案。由于地形、地貌的差別，同一設計速度選用的圓曲線半徑值也不盡相同。此外圓曲線半徑還與平縱組合情況有關，不宜孤立地評價一個曲線，應綜合考慮前后線形的連續均衡，具體情況具體分析。規范中給出“一般最小半徑”作為一般情況下應采用半徑值，實際應用中普遍認為該數值偏小。實際設計中，一般取2% ～4%超高對應的半徑值，最好取2%超高對應的半徑值。圓曲線半徑不宜過小，圓曲線極限最小半徑為主要指標，不宜突破。

表1 2%超高對應的半徑值

(3)緩和曲線

緩和曲線參數的取值一般按《公路路線設計規范》(JTG D20－2006)執行。當R 小于100 m 時，A 宜大于或等于R;當R 接近于100 m 時，A 宜等于R;當R 較大或接近于3 000 m時，A 宜等于R/3;當R 大于3 000 m 時，A 宜小于R/3。

當緩和曲線參數確定后，需驗算緩和曲線長度是否大于規范規定的最小值，同時應滿足超高過渡段長度的需求，如果不滿足超高過渡所需的長度要求，則應增大緩和曲線參數，確保緩和曲線長度滿足超高過渡的需求。最小緩和曲線長度為主要指標，設計中不應突破。

3.2 縱斷面指標

(1)縱坡

公路最大縱坡值綜合考慮了貨車的爬坡能力、公路通行能力、下坡制動安全性、油耗、工程投資等因素，對貨車比重較高路段，最大縱坡值和最大坡長值均為主要指標，不應突破，并應盡量采用平緩的縱坡。對于以行駛小客車為主的公路，當采用較大縱坡可以明顯降低工程造價時，經技術經濟論證可在規定最大縱坡的基礎上增加1%。

(2)豎曲線

設置凸形豎曲線主要是為了緩和沖擊和保證行車視距，凹形豎曲線主要為了緩和沖擊和滿足汽車前燈照射范圍的最小值，因此豎曲線半徑盡可能大些好。實際設計中，一般采用豎曲線半徑一般值，條件允許時盡量采用滿足視覺所需的豎曲線半徑值。

3.3 線形組合

公路線形組合設計主要考慮以下幾點。

(1)線形指標的突然變化容易引起交通事故，線形組合設計應保持線形在視覺上的連續性和均衡性，線形指標的過渡要平順，不宜突變，避免長直線盡頭接小半徑圓曲線的不利組合。

(2)保證汽車行駛動力學要求和路面排水要求。

(3)考慮與沿線地形、地勢和自然人文環境的均衡協調。線形設計應與沿線地形地貌相結合，在保證安全的前提下，甚至可以為了結合地形而采用較低的線形指標。提倡避免高邊坡而采用短橋隧或半路半橋方案，減少道路對自然環境的破壞。

3.4 視距

為保證公路的安全，在公路的全長上必須保證有足夠的視距。對向雙車道公路，根據該公路的設計速度，每隔適當的間隔要保證超車視距要求。對于高等級公路，必須需要滿足停車視距要求。視距為主要指標，不可突破。

高速公路互通式立交分流鼻之前應保證判斷出口所需的識別視距，《公路路線設計規范》(JTG D20－2006)規定識別視距應大于下表規定值，條件受限時，識別視距應大于1.25 倍主線停車視距。

表2 主線分流鼻識別視距

平原區高速公路單喇叭互通分流鼻大多位于主線上跨被交道橋梁之前，如果滿足上表規定識別視距，主線上跨橋凸型豎曲線半徑取值較大，導致主線上跨橋規模增加較多，為了降低主線上跨橋規模，平原區高速公路互通分流鼻識別視距一般取1.25 倍主線停車視距。

4 總 結

線形設計是公路設計最基本的內容，一般設計人員在線形設計時所選用的平縱線形指標很容易滿足規范要求，但不是所有滿足規范要求的線形設計就是安全、經濟的，應該從“以人為本”的設計新理念出發，因地制宜，靈活地選用平縱線形指標，才能設計出線形均衡、工程造價低、對環境破壞少的公路。

［1］交通部公路司.新理念公路設計指南［M］.北京:人民交通出版社，2005.

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［3］張廷揩，張金水.道路勘測設計［M］.上海:同濟大學出版社，2002.

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［5］中華人民共和國行業標準.公路工程技術標準(JTG B01－2003)［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［6］霍明.山區高速公路勘察設計指南［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［7］日本道路公團.日本高速公路設計要領［M］.西安:陜西旅游出版社，1991.