美中兩國公路線性設計的特點分析

張詠梅 趙云龍

（竹林松大科技股份有限公司，河南 鄭州 450000）

一、公路線形設計的安全性

公路安全性設計首先是對設計的道路線形進行安全性評價，指出存在安全性隱患的路段或線形組合，從而提出線形修改的依據，進行線形設計的優化。從公路設計角度，安全評價的內容總體上可歸并為包括平、縱、橫的線形設計和包括凈空寬度、路側邊坡、排水設施、交通工程的路側設計等影響到行車安全的各種因素。美國在公路安全性方面的研究，主要集中在道路安全管理、幾何設計一致性與實際運行速度評估、駕駛員行為調查分析及數學模型與輔助工具等方面。對公路線形的安全性評價主要通過對擬建道路的運行車速預測來對道路的安全性進行評價。目前，我國高速公路的安全運營狀況不容樂觀。交通事故率呈上升趨勢。導致交通事故的原因是多方面的，包括路況、氣候、駕駛員的因素等。但從道路線形設計而言，由于我國傳統的基于計算行車速度的路線設計方法，只是規定了滿足設計車速所要達到的平、縱線形指標，這樣導致了各個彎道和縱坡都滿足設計規范要求，而線形組合起來不一定是合理的線形，在道路實際運營中，將導致車輛的運行速度與線形指標脫節，形成交通事故的隱患。目前，美國及很多發達國家在公路路線設計中均廣泛采用運行車速進行道路線形的均衡性、連續性、安全性的檢驗，并根據各國的情況提出了各自的評價標準。我國在參考國外經驗的基礎上，經過研究，也提出了我國公路線形設計的評價標準。

二、公路線形設計的連續性

連續性對于公路設計是非常重要的。道路線形的連續性是路線設計的基本要求之一，連續的道路設計應確保駕駛員能夠沿著路線以他們期望的速度行駛。我國《公路工程技術標準》(JTJB01—2003)規定：“線形設計，應考慮車輛行駛的安全舒適，駕駛員的視覺和心理反應。引導駕駛員的視線保持線形的連續性。”《公路路線設計規范》(JTGD2O一2006)也指出：“等級較高的公路應注重立體線形設計，使駕駛員在視覺上能保持線形的連續性，在心理上有舒適感和安全感并與沿線的環境、景觀相協調。”我國目前所使用的上述技術標準和設計規范中雖已提出線形連續性，但對連續性的標準并沒有明確提出。目前國內外對于線形連續性的研究很多，主要分為：基于速度的研究，基于安全的研究，基于駕駛員操作難易的研究。其中基于速度的研究比較成熟，因為道路線形連續與否對車輛產生的影響首要表現在車速上。車速變化的大小也就代表著線形連續程度。事故率大小是對道路線形連續性的直接檢驗結果，事故率比較大的事故多發地點，也必然代表著其線形在此存在問題。因此，美國等國均采用運行速度評價線形設計的連續性。

三、公路線形設計的靈活性

公路設計靈活性思想最先由美國提出，美國聯邦公路局(FHWA)聯合美國各州公路與運輸官員協會(AASHTO)等相關機構于1997年出版了《公路靈活性設計》，特別強調了線形的靈活性設計理念和方法。靈活性設計包含合理選用技術標準、靈活運用設計指標兩個層面的內容。靈活性設計是有條件的，必須以保證安全為前提，嚴格按照現行組合的設計原則進行設計就是保障安全的有力措施。即：設計靈活性就是“在充分掌握和理解現有標準、規范本質的基礎上，在不降低安全性的前提下，通過合理選擇技術標準，靈活運用設計指標，尋求達到更符合公路沿線可持續發展的需要和利益的目標”。

實際上，每一個公路建設項目都具有特殊性(公路個性)，由于項目所在區域的地理位置、地形地貌、地質條件、氣候氣象、社會環境、不同的文化傳統、風俗習慣、審美觀特點以及公路使用者的需求、面臨的挑戰與機遇等均不盡相同，這些都構成不同地區特有的公路景觀環境，公路靈活性設計所面臨的任務就是在運輸功能和安全與周圍自然和社會環境之間尋求協調與結合，其目的是針對不同公路、不同路段的不同特點給出切合實際的設計方案，強調的是公路的個性、環境的個性，因此設計靈活性也體現為公路的個性環境設計。

技術標準是公路設計的依據。美國公路幾何設計標準與政策一般由成立于1937年的規劃與設計政策委員會負責規定和推薦，而其制定和出版則通常由美國各州公路與運輸工作者協會(AASHTO)來完成。AASHTO出版的《公路與城市道路幾何設計政策》(俗稱綠皮書)通常被視為美國公路幾何設計標準，亦被國際上公認為現代適用的公路設計專業著作。與我國公路技術標準不同的是，綠皮書僅僅是一本設計指南，它實際上是提出了有關道路幾何設計的一系列指導方針，設計人員在使用這套指導方針時可以有一定的靈活性。該書在序言中就明確申明了此書的目的在于向設計人員提供指導方針，對關鍵尺寸設計給出了推薦的設計數值范圍。允許充分的靈活性是為了鼓勵針對具體情況做出合適的特殊設計方案。AASH—TO的《公路與城市道路幾何設計政策》對一些主要技術指標推薦了一個參考值的范圍，允許各州根據各自的特點確定本州的公路設計標準，而各州的技術標準取值一般都在AASHTO所提供的范圍之內，但是也允許超出這個推薦范圍。如美國加州根據本州特點，高速公路最大車速采用了130km／h，超過了AASHTO所規定的最大設計車速。由于各州的設計標準均以綠皮書作為基本標準或參考標準，這就給設計者在本州的公路設計中有更大的靈活性和創造性。

而我國的公路技術標準則規定，在地形條件和經濟條件的允許下應采用標準較高的值，只在嚴重受限的情況下才采用極限值(但是不推薦)。因此，靈活性設計決不能單純地理解為對幾何規范標準的降低，而是在滿足道路安全性的前提下，靈活運用技術規范，盡量找出適應自然經濟合理的線形。這樣，公路建設才能與社會自然和諧地發展。關于路線的靈活性設計我國尚在研究探索中，未形成一套完整的設計方法。因此，美國的靈活性設計理念和方法對我國公路設計具有很好的借鑒意義。

總之，美國道路設計理論和體系更注重路線與地形、環境的配合和協調。在設計中充分強調路線的一致性和連續性，強調設計的靈活性。路線線形指標充分考慮了地形、地貌條件，為了使道路與地形條件、景觀環境相協調，在滿足規范安全性的基礎上，不惜放寬線形設計指標。另外，在設計中采用了汽車運行車速的理念，路線設計中追求各線形指標的相互配合協調、高低指標之間的過渡緩和、路線線形均衡，追求實際行駛車速相對平穩等，這對降低工程造價、克服超速現象、減少交通事故、保護生態環境和道路景觀及與環境的相互協調具有重要的意義。高速公路線形指標的均衡性、一致性、線形的連續性、線形和環境景觀的協調性，以及線形設計的靈活性、安全性，作為現代公路設計的新理念已經廣泛為國內外公路研究和設計領域所認同。而利用運行速度評價方法是通過運行車速檢查評價，使公路線形各要素的設計達到連續、均衡和協調。采用預測運行速度評價道路線形設計質量，使得公路設計的上述要求由定性研究過渡到定量研究。運行速度預測已成為近年來國內外設計領域研究和應用的主要方法，借鑒國外先進的設計理念和方法，對我國的公路設計水平的提高與科學發展具有重要意義。