探討公路緩和曲線的設計

賴坤平

(貴州省凱里公路管理局)

1 緩和曲線及其作用

1.1 緩和曲線

在公路中，如果汽車從直線進入到圓曲線，那么行車司機就會對前輪的轉向角進行逐漸的改變，使得它能夠對相應半徑的圓曲線進行適應。車在行駛過程中，其行駛曲率半徑產生會不斷的變化，通常我們將這個曲率半徑發生變化的路段稱為緩和曲線段。

1.2 緩和曲線的設置作用

車輛在行駛過程中，行駛曲率產生著不斷的變化，這一變化可以保證車輛能夠適應其轉向操作的行駛軌跡，同時還能夠保證車輛在比較舒適和通暢的路線上行駛。設置緩和曲線，在緩和行車的方向，發生的突然的變化以及離心力的突然增加，可以成為緩和超高變化的過渡段，這樣可以使得行車可以從直接段安全并且快速的進入到彎道中。通常可以將緩和曲線的作用歸納為以下幾點。

(1)行車曲率產生不斷的變化，保證車輛行駛安全

在公路上行駛的車輛，不管它的速度是多少，在發生轉彎的時候都會存在一條曲率不斷產生變化的軌跡線。但是這條軌跡線的長度以及形式會隨著行車的速度、曲率的半徑以及駕駛員轉動方向盤的不同而產生不斷變化的、如果車輛在速度比較低的情況下行駛，那么駕駛員可以對路面的富余寬度進行利用，使得行車可以在車道范圍內行駛，所以在這種情況下可以不需要進行緩和曲線的設置。但是如果車輛在速度比較高的情況下行駛，那么行車超過車道范圍行駛的可能性非常大。那么在這種情況下為了安全，就必須進行緩和曲線的設置，可以保證駕駛人員能夠根據設置的路線行駛，使得行車避免侵入別的車道，保證了行車安全。

(2)緩和不斷產生變化的離心加速，使得行車人員產生舒適感

行車從直線行駛到圓曲線中，或者是從圓曲線行駛到直線中，在直線和圓曲線之間可以設置一條過度曲線，這樣可以對離心加速度的變化進行緩和，使得行車人員感覺比較舒適。

(3)行車中超高橫坡坡率產生不斷變化，設置緩和曲線可以保證行車更加平穩的行駛

行車過程中，當車輛需要從直線上的雙坡斷面過渡到圓曲線上的單坡斷面時，如果車輛行駛的速度比較快，那么車輛就會發生非常激烈的搖晃。如果設置一條緩和曲線，那么就可以對車輛的劇烈搖晃進行有效的緩解和避免，可以保證車輛更加平穩和安全的行駛。

(4)緩和曲線可以與圓曲線良好的配合，保證公路線形更加優美

直線與圓曲線連接，如果連接的部位曲率發生變化比較大，那么從視覺上來說會產生不平順的感覺。這時進行緩和曲線的設置，可以保證公路平面線形更加的連續，更加的平順，提高公路平面線形的優美性。

2 緩和曲線的設計

2.1 緩和曲線長度

在公路平面線形設計中，如果需要設置緩和曲線，那么必須要對緩和曲線的長度進行保證，只有具備足夠的長度，才能夠保證駕駛員在行車中能夠從容的轉動方向盤，使得行車人員感覺到比較舒適和美觀。在對緩和曲線長度的設置中，主要對下面三個方面的因素進行綜合考慮。

(1)保證行車人員可以感覺到舒適、順暢和美觀

行車在緩和曲線上行駛時，車輛的離心加速度(a)會根據緩和曲線曲率的變化也產生著不斷的變化，如果緩和曲線的曲率變化比較快，那么就會導致行車人員產生不舒服的感覺。

離心加速度的變化率

緩和曲線最小長度公式

式中:V 為汽車行駛速度，(km/h);R 為圓曲線半徑，m;αs為離心加速度的變化率，(m/s3)。

在對緩和曲線進行設置的過程中，一般運用0.6 m/s3，并以V(km/h)代替v(m/s)，則

在對緩和曲線的設置過程中，必須要以實際情況為依據，對離心加速度進行不同的選擇。如果車輛高速運行，那么選擇的離心加速度應該要相對小一些，如果車輛行駛速度慢一些，那么選擇的離心加速度相對要大一些。對于平原城市道路來說，離心加速度應該選擇的比較小;對于山區道路，離心加速度要大一些;對于直線行車段，離心加速度要相對小;對于交叉路口那么應該選擇較大的離心加速度。

(2)按視覺條件計算

從回旋線的特性得知R·L =C'，根據相關經驗可以得知，如果C' =R2/9～R2，那么就可以使得道路平面線形更加的順通和協調，因而設置的緩和曲線的長度如下:

L=R/9～R

通常來說，緩和曲線應該運用比較大的數值，通常是5的倍數。

(3)行駛時間不過短

不管緩和曲線的參數是多少，都嚴禁行車在緩和曲線上行駛的時間比較短，因為這樣會導致駕駛員在操作的過程中比較匆忙。通常來說，行車在緩和曲線上的行駛時間應該最少有3 s，因而

2.2 緩和曲線的省略

在公路平面線形設計中，并不是任何情況下都要設置緩和曲線的，根據相關規定和要求可知，在以下幾種情況下不需要進行緩和曲線的設置:一是行車的速度低于40 km/h，那么這種情況下可以運用直線來對緩和曲線進行替代;二是在圓曲線半徑大于表1 中不設置緩和曲線的最小圓曲線半徑時，直線與圓曲線的連接可以運用直線進行連接;三是如果道路等級為四級，可以不進行緩和曲線的設置。未設置緩和曲線的最小圓曲線半徑見表1。

表1 不設置緩和曲線的最小圓曲線半徑

3 案例分析

3.1 工程概況

貴州至遵義公路夏云鄉段地處貴州省平壩縣的東面，屬于典型的喀斯特地貌。根據相關調查得知，該公路段地處山嶺重丘區，地形相對來說比較復雜，并且新建公路的工程量比較大，耗資也比較大，根據相關規定和要求，該公路采用一級公路，并且根據沿線的地形情況，設計車速為60 km/h。

3.2 緩和曲線

根據上述工程概況可得知該公路采用一級公路進行設計，根據相關規定一級要求，如果直線段和半徑小于不設置超高的最小半徑的圓曲線相連接，那么需要設置緩和曲線對其進行連接。根據公路工程相關技術標準的規定，本工程緩和曲線采用的是回旋線，相關公式如下

r1=A2

式中:r 為回旋線上某點的曲線半徑，m;l 為回旋線上某點的到原點的曲線長度，m;A 為回旋線參數。

根據是上文得知緩和曲線只有具備足夠的長度，才能夠保證行車駕駛人員感覺比較舒適，并且保證平面線形的流暢以及美觀，同時保證在緩和曲線之內圓曲線上的超高以及加寬的過渡也能夠完成。因而，必須要對緩和曲線的長度進行合理的確定。上文得知主要從三個方面確定緩和曲線的長度，即保證行車人員可以感覺到舒適、順暢和美觀、按視覺條件計算以及行駛時間不過短。根據第一個條件公式計算得出，最小緩和曲線長度為19.4 m;根據第二個條件公式計算得出，最小緩和曲線長度為90 m;根據第三個條件公式計算得出，最小緩和曲線長度為50 m。據此本設計緩和曲線最小值為50 m。

4 結 語

綜上所述，在公路平面線形設計中，緩和曲線是平面線形的要素之一，是平面線形設計的重要組成部分。緩和曲線對于保證乘客視線舒適、實現行車平穩安全以及促進線形美觀具有非常重要的作用。在公路緩和曲線設計中，必須根據工程情況，從旅客感覺舒適、超高漸變率適中、行駛時間不過短三個方面進行考慮，從而保證緩和曲線設計的合理性。

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