路線綜合幾何設計的探討

陳永國

(深圳市市政設計研究院有限公司，廣東深圳518000)

0 前言

路線平縱組合設計應根據公路的等級及其使用功能，合理地利用地形，正確地運用技術標準。對于不同的路線平縱方案，應對工程造價、自然環境、社會環境等重大影響因素進行多方面的技術經濟論證，在路線的平縱橫三個方面進行綜合設計，保證路線的整體協調，做到平面順適、縱坡均衡、橫面合理。

1 幾何設計思路

(1)一段公路不宜頻繁變換設計標準，同一設計標準的路段長度不宜過短，線形要素應盡量保持相對均衡，兩相鄰設計標準不同的路段之間應有技術指標的過渡。

(2)線形設計的要求與標準應隨公路的等級及計算行車速度的不同而異，高速公路、一級公路，以及計算行車速度不小于60 km/h的公路，應注意立體線形設計，盡量做到線形連續，指標均衡、視覺良好、完全舒適。計算行車速度越高，線形設計所考慮因素越周全。計算行車速度不大于40 km/h的公路，首先應在保證行駛安全的前提下，正確運用線形要素規定值，在條件允許情況下力求做到各種線形要素的合理組合，并盡量避免和減輕不利組合。

(3)應根據設計條件盡量選用較高的技術標準，不應輕易采用技術指標中的最大值或最小值，并保持各種線形要素的均衡性、連續性、避免線形的突變。

(4)平面線形設計應在地形、地物、地質等各種具體條件的基礎上，選用相應技術指標進行組合設計，應合理運用直線和曲線(包括圓曲線、回旋線)線形要素，不得片面強調以直線或以曲線為主，或必須高于某比例。

2 平、縱組合設計

平縱組合設計，是公路線形綜合幾何設計中重點考慮的內容。路線平面或縱斷設計僅是從滿足汽車行駛物理上的要求安全方面考慮，而平、縱組合設計則是同時考慮了路線幾何線形對行駛中司乘人員的心理、生理因素、視覺等的影響。

2.1 基本原則

(1)要作成視覺上自然地誘導駕駛員的線形，并保持視覺的連接性，這是衡量平面、縱斷面兩種線形組合時最基本的也最重要的基本原則。

(2)平縱面線形指標應大小均衡，使線形在視覺上，心理上保持協調。兩種線形指標大小不均衡，會失去視覺上的均衡性，工程經濟上也會不合理。

(3)選擇適當的合成坡度，使行車平穩、排水順暢。

2.2 平曲線與豎曲線的組合

平曲線與豎曲線完全對應就能保證視覺上連續性的線形，具體的作法是使平曲線包含豎曲線。平、豎曲線重合是一種理想的組合，但由于地形等條件的限制，這種組合往往不是總能爭取到的，如果平曲線的中點與豎曲線的頂底占位錯開不超過平曲線長度的1/4時，仍可以獲得比較滿意的外觀。但是，如果錯位過大或大小不均衡就會出現視覺效果很差的線形。所以設計時，應避免如下幾點的設計組合。

(1)要避免使凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部與反向平曲線的拐點重疊，二者都存在不同程度的扭曲外觀，前者會使駕駛員操作失誤，引起交通事故；后者雖無視線誘導問題，但路面排水困難，易產生積水。

(2)小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相重疊，對凸形豎曲線而言，誘導性差，事故率較高，而對凹形豎曲線來說，路面排水不良。

(3)計算行車速度不小于40 km/h的公路，應避免在凸形豎曲線頂部或凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線，前者失去引導視線的作用，駕駛員須接接近坡頂才發現平曲線，導致不必要的減速或交通事故，后者會出現汽車高速行駛時急轉彎，不利行車安全。

為了便于應用，把平曲線與豎曲線的組合形象地表示，豎曲線的起終點最好分別在平曲線的兩個緩和曲線內。其中任一點都不要放在緩和曲線以外的直線上，也不要放在圓曲線之內。若平、豎曲線半徑都很大，則平、豎位置可不受上述限制。若做不到平、豎曲線較好的組合，寧可把兩者都拉開相當距離，使平曲線位于直坡段或豎曲線位于直線上。

2.3 平面直線與縱斷面的組合

平面的長直線與縱面的直坡線配合，在平坦地區易與地形適應，對雙車道公路超車方便，但行車單調乏味，易疲勞。平面直線上一次變坡是很好的平、縱組合，從美學觀點講以包括一個凸形豎曲線為好，而包括一個凹形豎曲線次之。直線中短距離內二次以上變坡會形成反復凸凹的“駝峰”和“凹陷”，看上去線形既不美觀也不連貫，使駕駛員的視線中斷。因此，只要有起有伏，就不要采用長直線，最好使平面路線隨縱坡的變化略加轉折，并把平、豎曲線合理地組合，但要避免駕駛員一眼能看到路線方向轉折兩次以上或縱坡起伏三次以上。

2.4 平縱線形組合與景觀的協調配合

公路修建會對自然景觀產生影響，甚至產生一定破壞作用，而公路兩側的自然景觀反過來又會影響公路上汽車的行駛，特別對駕駛員的視覺、心理，以及駕駛操作等都有很大影響。實踐證明，線形與景觀的配合應注意以下原側：

(1)應在公路規劃、選線、設計、施工全過程中重視景觀要求，尤其在規劃和選線階段，對風景旅游區、自然保護區、名勝古跡區、文物保護區等景點和其它特殊地區，一般以繞避為主。當公路穿越山脊或通過寬闊林區時，路線宜布設曲線，以保持自然景觀的連續。

(2)盡量少破壞沿線自然景觀，如沿線周圍的地貌、地形、天然樹林、池塘湖泊等。要盡量減少填挖，橫面設計要使邊坡造型和綠化與現有景觀相適應，彌補必要填挖對自然景觀的破壞。

(3)應能提供視野的多樣性，力求與周圍的風景自然地融為一體，充分利用自然風景如孤山、湖泊、大樹等，或人工建筑物如水壩、橋梁、高煙囪、農舍等，或在路旁設置一些設施，以消除單調感，并使公路與自然密切結合。

(4)應考慮與公路周圍環境的均衡，不得已時，可借助于設置防護棚、植樹、挖方邊坡、路標等來改善公路環境，并補助誘導。

(5)條件允許時，以適當放緩邊坡或將其變坡修整圓滑，以使邊坡接近于自然地面形狀，增進路容美觀。應進行綜合綠化處理，避免形式和內容上單一化，將綠化視作引導視線，點綴風景，以及改造環境的一種技術措施進行專門設計。

3 結語

本文探討了路線綜合幾何設計的設計思路、設計方法及注意問題，在實際設計過程中，平面線形和縱斷面設計應綜合考慮，做到平縱線形組合合理，在規模、造價、安全、舒適等方面，找到恰當的平衡點，使設計出來的道路有足夠的安全感、舒適感及美感。

[1]JTG D20-2006，公路路線設計規范[S].

[2]李嘉.公路設計百問[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]劉伯瑩，姚祖康.公路設計工程師手冊[M]。北京：人民交通出版社，2003.