公路路線設計關鍵參數分析

高飛

（中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江杭州 311122）

0 引言

公路作為我國重要的一種交通基礎設施，其安全性、通行效率和使用壽命對國家經濟和社會發展有重要影響。公路路線設計是公路工程的核心環節，直接影響公路的使用性能和建設成本。因此，對公路路線設計關鍵參數進行分析，對優化公路設計有重要意義。基于此，文章對公路路線設計中的關鍵參數，以及其影響因素和作用機制進行分析，為公路設計和建設提供理論支持。

1 公路路線類型及其特點

為確保公路的安全性、經濟性及舒適性，進行公路設計時需綜合考慮各種因素，如地形地貌、經濟因素、環境因素等，開展各線形組合設計，形成立體線形，最終形成合理的公路路線。立體線形要素如圖1所示。

圖1 立體線形要素

1.1 直線型

直線型是較為簡單的路線類型，其特點為走向呈直線狀，沿線地形地貌變化較小。直線型路線具有良好的視距和行駛舒適性，施工難度相對較低[1]。然而，直線型路線在地形復雜、地質條件較差的區域可能不適用。

1.2 波狀型

波狀型路線是指沿線走向呈波浪形狀，適用于地形較為平緩的區域。該路線具有一定的視覺美感，能夠較好地適應地形地貌變化，但其缺點為可能導致車速波動，影響行駛舒適性。例如，四川雅西高速公路（G4218）需穿越四川盆地和橫斷山脈，沿線地形起伏較大，公路設計便采用了波狀型路線，有效地適應了復雜的地形條件。

1.3 螺旋型

螺旋型路線通常適用于地形較為陡峭的山區，其通過設置連續的螺旋型彎道，以使道路克服地形高差。螺旋型路線可較好地適應復雜地形，但其行駛舒適性相對較差，且需要設置較多的交通安全設施。例如，位于張家界天門山景區內的天門山盤山公路，因地形復雜，為繞過陡峭的山坡和峽谷，該公路設計了99 道連續彎道，形成了一條獨特的螺旋型公路，如圖2所示。

圖2 張家界天門山盤山公路（螺旋型）

1.4 復合型

復合型路線是指在不同區段采用不同類型的路線組合，充分考慮地形、地質、交通需求等多種因素，能夠實現安全、經濟、舒適和美觀的綜合效果[2]。例如，重慶渝懷高速公路（G65）途經重慶市區、河谷、山地等多種地貌，公路設計即結合了直線型、波狀型和螺旋型的復合型路線。

2 公路路線幾何設計原則

2.1 安全性原則

公路的安全性關系到道路使用者的生命財產安全，因此安全性是公路幾何設計的核心原則。公路幾何設計涉及道路的寬度、曲線、縱橫坡度、交叉口設計、視距等方面，合理的設計參數能夠降低交通事故發生的概率，提高交通流的通行效率，確保車輛在不同路況下的行駛安全。例如，合適的視距有助于駕駛員及時發現前方的障礙物或道路狀況，作出相應的反應，避免交通事故的發生。

2.2 舒適性原則

舒適性是公路幾何設計的重要原則之一，其直接影響到道路使用者的駕駛體驗和心理感受。舒適的道路設計方案可以減輕駕駛員的疲勞，提高行車安全性，增強道路使用者的滿意度，從而促進交通系統的高效運行。因此，設計人員在公路幾何設計過程中，應充分考慮舒適性，采用合理的設計參數，以提高道路使用者的滿意度和道路整體性能。

2.3 經濟性原則

公路的經濟性涉及道路項目的成本效益、資源利用和可持續發展[3]。在公路設計過程中，充分考慮經濟性可以在滿足安全、舒適和美觀要求的基礎上，有效降低建設成本、運營維護費用，提高資源利用效率，從而使道路項目具有較高的投資回報和社會效益。因此，經濟性是公路幾何設計的重要原則之一。

2.4 美觀性原則

公路的美觀性直接影響道路與周邊環境的和諧融合、道路使用者的心理感受以及城市和區域的形象。美觀的道路設計方案能夠提升道路使用者的心理舒適度，增強公眾對公共設施的認同感，提高道路及周邊區域的吸引力。因此，設計人員在公路幾何設計過程中，應充分考慮其美觀性原則。

3 公路路線設計影響因素

3.1 地形地貌

不同的地形地貌具有不同的地形特征、土壤類型和地質構造，并可能導致不同的地質災害、土壤穩定性等方面的問題。例如，在山區建設公路，需要考慮山體穩定性、巖石破碎程度、地質構造和植被覆蓋等因素。若未對此類因素進行充分的考慮，可能導致道路斜坡滑坡、石方坍塌、土石流等地質災害，影響公路的安全性和可靠性。

3.2 氣候條件

不同的氣候條件可能會導致路面溫度、濕度、降雨量、風力等因素變化，從而對公路路面材料的選擇、施工工藝、防護措施等方面產生影響。例如，在寒冷的氣候條件下，公路路面易受到冰雪、凍融等因素的影響，需要采用相應的防凍措施來保證路面的安全性和通行能力。而在高溫氣候條件下，公路路面可能會出現龜裂、變形等問題，需要選擇耐高溫的路面材料和施工工藝來保證路面的穩定性和耐久性。

3.3 土質條件

不同的土壤類型和土壤層厚度會導致不同的地基承載力和變形特性，進而影響公路路面的設計和施工。例如，在軟土地區，由于土壤的不穩定性，可能會出現路面沉降、路基沉降等問題，需要采取相應的加固措施來保證公路路面的穩定性。在巖石地區，路面的施工需要考慮巖石穩定性和巖石塊度等因素，以確保路面的平整度和通行能力。

3.4 交通需求

公路的主要功能是滿足人們的出行需求，若公路路線的設計不能滿足當地的交通需求，則會出現擁堵、安全隱患等問題，影響公路的通行效率和安全性。在公路路線設計中，需要考慮交通需求的多個方面，包括車流量、車速、通行時間、交通組織、出行方式等。因此，在公路設計環節應通過分析交通需求，以確定公路路線的基本參數，如路寬、路段長度、交叉口位置、橋梁涵洞等設施的位置和數量等，從而制訂出符合實際交通需求的最優路線設計方案。

3.5 社會經濟

公路的建設和運營與當地的社會和經濟發展密切相關。公路路線的設計應該考慮當地的社會和經濟發展需求，以便更好地支持當地經濟的發展和人民生活水平的改善。

3.6 環境保護

公路建設可能會影響當地的水體環境、土壤環境、大氣環境等諸多方面，同樣可能會對當地的生態環境造成破壞，如野生動物棲息地被破壞、生態系統受到干擾等問題。因此，需要在公路路線設計過程中充分考慮環境保護因素，制訂出符合環境保護和可持續發展要求的最優設計方案。

3.7 工程技術條件

公路的建設和維護需要應用現代科技和工程技術手段，根據不同的工程技術條件，選擇合適的路面材料、橋梁設計、涵洞結構等方面的工程技術手段。若路線設計不符合工程技術條件，則會影響公路建設和運營的安全性、可靠性和經濟性。

3.8 財政預算

在公路路線的設計過程中，需要充分考慮財政預算的因素，如資金來源、建設成本、維護和管理費用等。通過合理規劃和管理，將建設和運營成本控制在預算范圍內，確保公路建設和運營的經濟效益。一旦設計方案超出了財政預算的范圍，會導致公路建設資金短缺和運營效益下降。

4 公路路線設計關鍵參數分析

公路路線設計關鍵參數分析是對公路路線設計中各個關鍵參數進行綜合分析和評估的過程[4]。公路路線設計的關鍵參數包括路線長度、路線寬度、路段坡度、設計速度、車流量、設計年限和環保要求等，以上參數對公路的通行能力、安全性、服務范圍、建設和運營成本等方面有重要影響。

4.1 路線長度

路線長度是公路路線設計的一個重要參數，影響公路的建設和運營成本、通行效率和服務范圍等。在路線長度的選擇上，需要考慮周邊地區的經濟發展、人口分布、地形地貌等因素，以確保公路路線的設計方案能夠有效地滿足交通需求。

4.2 路線寬度

路線寬度對公路的通行能力和安全性有直接影響，在路線寬度的選擇上，需要考慮當地的交通流量、車速、交通組織等因素，以確保公路路線的設計方案具有較高的通行能力和安全性。

4.3 路段坡度

路段坡度會影響公路的通行能力和舒適性。在路段坡度的選擇上，需要考慮當地的地形地貌、交通流量和車速等因素，以確保公路路線的設計方案具有較好的通行能力和舒適性。

4.4 設計速度

設計速度會影響公路的通行能力和安全性。在設計速度的選擇上，需要考慮當地的交通流量、路線寬度、路段坡度等因素，以確保公路路線的設計方案具有較高的通行能力和安全性。

4.5 車流量

車流量決定著公路的通行能力和服務范圍等方面。在車流量的選擇上，需要考慮當地的經濟發展、人口分布、交通流量等因素，以確保公路路線的設計方案能夠滿足當地的交通需求。

4.6 設計年限

設計年限決定公路的建設和維護成本、使用壽命等方面。我國公路設計年限一般分為四個等級，即15年、20年、25年和30年，其中15年和20年適用于較低等級的公路，25年和30年適用于高等級公路。在設計年限的選擇上，需要考慮公路的設計標準和技術要求，以確保公路具有較長的使用壽命和較低的維護成本。

4.7 環保要求

環保要求取決于公路路線設計的環境保護和限制條件等方面。在環保要求的選擇上，需要考慮當地的環境和社會需求，以確保公路路線的設計方案符合環保和可持續發展要求。

5 結語

綜上所述，公路路線設計關鍵參數對保障道路的安全性、舒適性和高效運行至關重要[5]。合理的公路路線設計可以有效提高公路的使用壽命，降低運營成本，保障道路安全。文章對公路路線的設計基本原則、設計影響因素、設計參數等方面進行了分析，以期為公路路線設計工作提供一定的參考。