對高速公路超高過渡段設計的探討

李貴沖

（中交遠洲交通科技集團有限公司，石家莊 050051）

對高速公路超高過渡段設計的探討

李貴沖

（中交遠洲交通科技集團有限公司，石家莊 050051）

公路超高是在公路彎道中，為了消除汽車在圓曲線上行駛時產生的離心力，在設計時將路線做成外高內低的單向坡，以消除汽車的離心力。超高過渡段的設計是否合理，影響著行車安全和路面排水，論文根據多個高速公路項目的超高設計經驗，對超高過渡段設置的不同形式進行了探討，為今后公路中的超高設計提供一些成熟經驗。

1 概述

為了消除汽車在圓曲線上行駛時產生的離心力，在設計時將路線做成外高內低的單向坡，以消除汽車的離心力，此單向坡即為公路超高。由直線段正常橫坡變化為圓曲線超高橫坡的路段為超高過渡段，超高過渡段的設置決定著行車的安全性和路面排水的暢通。在公路設計中合理設置超高過渡段，不僅能保證行車的安全性、舒適性、路面排水的暢通，也能減小施工難度和工程造價。

2 超高過渡段的計算

對于在緩和曲線全范圍內超高漸變的是無異議的，但對于緩和曲線設置過長，若在緩和曲線全范圍超高漸變，則漸變率過小，不滿足《公路路線設計規范》（JTGD20—2006）的要求。對于超高過渡段的計算，見公式（1）：

式中，LC為最小超高過渡段長度，m；B為未設硬路肩的公路旋轉軸至行車道(設路緣帶時為路緣帶)外側邊緣的寬度，m；設有硬路肩的公路時，為旋轉軸至硬路肩外側邊緣的寬度，m。Δi為超高坡度與路拱坡度代數差，%；P為超高漸變率。

對于超高漸變率的取值范圍，規范中給出規定：從利于路面排水考慮，正常橫坡度由2%（或1.5%）過渡到0%路段的超高漸變率不得小于1/330[1]。最大值見表1。

表1 最大超高漸變率

3 超高過渡段的設置方式

對于緩和曲線設置過長，為保證超高漸變率符合規范要求，只能在緩和曲線其中一段完成超高過渡時，筆者通過參加多個項目的設計，發現各個設計單位之間、各個地方之間選用的超高過渡段設置存在一定的差異。主要分三種不同的情況。

1）外側型，即以ZH和HZ點為超高過渡段起終點，見圖1。

圖1 外側型超高過渡方式圖

這種超高過渡段的特征是，是在靠近直線端漸變，靠近圓曲線的部分緩和曲線是全超高，此部分全超高的緩和曲線上的曲率半徑有可能大于該圓曲線超高值對應的最大半徑。

為了更明了的說明問題，例1：某高速公路設計時速80km/h，全線最大超高按8%控制，不設超高的最小圓曲線半徑R=2500m。在K30+100處，圓曲線R=1400m，緩和曲線Ls=180m。根據規范要求，圓曲線半徑（R=960～1410m）選用3%的超高，根據公式(1)計算，只能在部分緩和曲線上進行超高過渡，若按圖1外側型超高漸變方式，漸變結束處的緩和曲線曲率半徑大于1 410m，根據半徑對應的超高，R>1410m應該選用2%的超高。

外側型超高漸變方式的特點，是超高漸變設置的偏保守，但對于超速的小客車來說是有利的，對于速度相對較慢的重型大貨車的舒適感是有一定影響的。

2）內側型，即以HY和YH點為超高過渡段起終點，見圖2。

圖2 內側型超高過渡方式圖

這種超高過渡段的特征是，是在靠近圓曲線端漸變，靠近直線的部分緩和曲線是不設超高的，此部分不設超高的緩和曲線上的曲率半徑有可能小于不設超高的最小圓曲線半徑。

同樣是例1中的高速公路項目，在K15+815處，圓曲線R=970m，緩和曲線Ls=180m，根據規范要求，圓曲線半徑（R=960～1410m）選用3%的超高，若按圖2內側型超高漸變方式，注意的就是，要核查不設超高的緩和曲線上的曲率半徑是否R<2500m，因為R<2500m應該設置超高，就需要調整A點位置。

內側型超高漸變方式的特點，需要核查不設超高的緩和曲線曲率半徑是否滿足要求，若不滿足要求，相對會影響乘車人的安全感和舒適感，尤其是超速的小客車駕乘人。

3）中間型，即在緩和曲線中間區段設置超高過渡段，見圖3

圖3 中間型超高過渡方式圖

這種超高過渡段的特征是，是在緩和曲線中間漸變，起終點既不是ZH(HZ)點，也不是HY（YH）點，但是,對超高過渡段起終點（A、B點）的曲率半徑有要求，即A點緩和曲線的曲率半徑為不設超高圓曲線最小半徑，B點對應的曲率半徑不大于該彎道超高值對應的曲線半徑的高限值。還是例1中的某高速公路項目，K40+776處，圓曲線R=1200m，緩和曲線Ls=180m。這里有個問題，A點的不設超高圓曲線最小半徑是理論上是使用80km/h對應的R=2500m，但是實際操作中某些設計院采用120km/h對應的R=5500m。這主要考慮到現在高速上小客車的行車速度一般都大于設計時速，采用120km/h的最小半徑，對行車安全是有利的。B點對應的曲率半徑不大于該彎道超高值3%對應的曲線半徑的高限值R=1410m的。

中間型超高漸變方式的特點和第一種外側型比較相似，是超高漸變設置的偏保守，但對于超速的小客車來說是有利的，對于速度相對較慢的重型大貨車的舒適感是有一定影響的。

4 結語

綜上所述，3個形式的超高過渡段各有優缺點，規范沒有明確要求超高過渡的形式，無論采用那種方式都是可以的，但都要核查曲率半徑，采用保守數值，以保證行車的安全性和舒適性。

這3種形式可以根據實際情況靈活采用，例如，為保證排水暢通，根據0%超高位置的設置，來選擇超高漸變方式；在實際工程中根據構造物的設置情況，選用合適的超高過渡方式，可以避免在特殊構造物上超高漸變，不僅能減小施工難度和工程造價，還能保證構造物橫向排水暢通。

【1】JTGD 20—2006公路路線設計規范[S].

Study on Highway SuperelevationTransitionSegmentDesign

LI Gui-chong
(ChinaroadsTrafficScience&TechnologyGroupCo.Ltd.,Shijiazhuang 050051,China)

Highway isinhighwaycurve,inordertoelim inatethecentrifugalforceproducedwhen theautomobilerunson thecircularcurve, in thedesign the routemadehigh low ofunidirectionalslope,toelim inate thecentrifugal forceofacar.Ultrahigh transitionsection design is reasonable,affecting thetrafficsafetyand roadsurfacedrainage,thispaperaccording to thehighwayprojectofsuperhighdesignexperience,of ultrahigh transitionperiodsettingdifferentformsarediscussed,forfuturehighwaySuperelevationDesignprovidesomematureexperience.【關鍵詞】單向坡;超高;過渡段;安全性;舒適性

unidirectional；slope；superelevation；transitionsegment；com fortsafety

U412.36+6

A

1007-9467（2016）08-0118-02

10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.030

2016-03-14

李貴沖（1984～），男，河北邯鄲人，工程師，從事公路設計與研究，（電子信箱）47108530@qq.com。