公路回旋線過長情況下的超高過渡段設置方式探討

韋波 周群

摘要：為解決公路路線設計中回旋線過長超高設置困難的問題，文章以某二級公路為工程背景，結合《公路路線設計規范》，總結多年路線設計經驗，對公路回旋線過長情況下的超高過渡段設置方式進行了探討，對比分析了三種不同超高過渡段的設置方式。研究結果表明：以橫向力系數值為基準，當回旋線過長時，超高過渡方式一為最優設置方式。

關鍵詞：路線;回旋線;超高;超高過渡段;橫向力系數

0 引言

公路項目設計中，超高過渡段的設計一直是路線設計的重點和難點[1-3]。對此，國內外設計同行做了不少的研究，提出了不少超高過渡段的設置方式[4-8]。綜合設計同行們的研究發現，不同地區的設計同行在回旋線未過長時采用的超高過渡方式大致相同，相對較為簡單。但在回旋線過長時超高過渡方式卻大相徑庭，相對較為困難。因此，為解決公路路線設計中回旋線過長超高過渡段設置困難的問題，本文以某二級公路為工程背景，依據《公路路線設計規范》（G D20-2017）[9]，總結筆者從事路線設計多年經驗，對公路回旋線過長情況下的超高過渡段設置方式（簡稱“超高過渡方式”，下同）進行深入探討，以橫向力系數值為基準，通過分析三種超高過渡方式橫向力系數不同變化情況，對比得出最優超高過渡方式，為今后路線設計中回旋線過長情況下的超高過渡方式提供借鑒。

1 工程背景簡介

本文背景工程為設計時速60 km/h的某二級公路，其路基寬度為10 m，半幅行車道與硬路肩寬度總和為4.5 m。選取某左轉交點作為本文研究對象，設ZH點樁號為K0+000，其基本型曲線中圓曲線半徑為[WTBX]R[HTXH]=300 m，回旋線長度設置為[WTBX]LS[HTXH]=150 m，超高過渡方式采用《公路路線設計規范》推薦的線性過渡方式，設計超高值為6%，最大超高漸變率為1/175，計算最短回旋線長度為63 m，最小超高漸變率為1/330，計算最長回旋線長度為118.8 m。

2 一般情況下的超高過渡方式分析

規范定義：超高過渡段是公路橫坡從設計路拱坡度過渡到公路圓曲線最大超高值的路段，也是汽車從平穩行車到車輛在彎道中傾斜行車的過渡路段[9-10]。超高過渡段長度與其超高漸變率關系為：

設計中常用的超高方式主要有基本型、S型和卵型三種，根據不同的線形組合，一般情況下公路路線設計中常采用以下三種超高過渡方式：

如圖1所示，超高過渡方式一為當實際超高漸變率[WTBX]P≥1/330，且P實

3 回旋線過長情況下的超高過渡方式分析

以背景工程為例，因本項目為舊路改擴建項目，考慮綠色環保節能的設計原則，在滿足設計規范指標前提下，盡量利用原有道路，路線需盡量擬合原舊路線形，減少征拆量，故需設置過長的回旋線。回旋線過長時，若在回旋線內完成全部超高過渡，其[WTBX]P[HTXH]則小于1/330，不滿足設計規范的要求，這種情況下《公路路線設計規范》（G D20-2017）中只規定超高過渡段應設在回旋線的某一區段范圍內，并沒有明確規定具體的設置區段和設置方法。筆者總結多年路線設計經驗，總結出在回旋線過長時，超高過渡段有以下常用的三種設置方式（詳見圖2～4）：

如圖2所示，超高過渡方式一為基本型與S型曲線相接處分別取-2%～+2%段和0～+2%段的漸變率為1/330，超高漸變段長度分別為59.4 m和29.7 m，剩余的超高值在剩余的回旋線作線性過渡，超高過渡段在全回旋線長度范圍內進行，即LS=LC[HTXH]。

如圖3所示，超高過渡方式二為基本型曲線與S型曲線相接處分別從-2%和0直接取1/330漸變率漸變至設計超高值，超高過渡段為遠離圓曲線端設置，長度小于回旋線長度，即LS>LC。

如圖4所示，超高過渡方式三為是基本型曲線與S型曲線相接處超高起始點設置在曲率等于不設超高最小半徑值處，取-2%～+2%段的漸變率為1/330，剩余的超高值在剩余的回旋線作線性過渡，超高過渡段為靠近圓曲線端設置，長度小于回旋線長度，即LS>LC。

4 不同超高過渡方式橫向力系數分析

根據《公路工程技術標準》（G B01-2014）[10]得知設計橫向力系數是衡量路線安全設計的標準。不同的超高過渡段設置方式，其橫向力系數變化也隨之不同。筆者假定當橫向摩阻系數一定時，基于橫向力系數值的動態變化，對回旋線過長時的三種超高過渡方式進行比較分析。

4.1 超高過渡方式一橫向力系數分析

以背景工程為例，按回旋線過長時超高過渡方式一分別計算得出前、后超高過渡段相關設計參數見表1，參考文獻[3]分析方法，取間距約50 m的樁號，計算得各特征點橫向力系數值見表2，橫向力系數分布如圖5所示。

如圖5所示，超高過渡段橫向力系數值從K0+000至K0+100變化為從0.02下降至0.016，從K0+100至K0+150變化為從0.016上升至0.035。在整個全超高段中基本維持在0.035，橫向力系數平均值為0.025 5。

4.2 超高過渡方式二橫向力系數分析

以背景工程為例，按回旋線過長時超高過渡方式二分別計算得出前、后超高過渡段相關設計參數見表3，參考文獻[3]分析方法，取間距約50 m的樁號，計算得各特征點橫向力系數值見表4，橫向力系數分布如圖6所示。

如圖6所示，超高過渡段橫向力系數值從K0+000至K0+119的變化為從0.02下降至0.015，從K0+119至K0+150的變化為從0.015上升至0.035。在整個全超高段中基本維持在0.035，橫向力系數平均值為0.023 8。

4.3 超高過渡方式三橫向力系數分析

以背景工程為例，按回旋線過長時超高過渡方式三分別計算得出前、后超高過渡段相關設計參數見表5，參考文獻[3]分析方法，取間距約50 m的樁號，計算得各特征點橫向力系數值見表6，橫向力系數分布如圖7所示。

如圖7所示，超高過渡段橫向力系數值從K0+000至K0+030的變化為從0.02下降至0.001，從K0+030至K0+089的變化為從0.001上升至0.036，從K0+100至K0+150的變化為從0.036下降至0.035。在整個全超高段中基本維持在0.035，橫向力系數平均值為0.026 3。

對比分析回旋線過長時三種超高過渡方式的橫向力系數如圖8所示。

分析圖8可知，三種超高過渡方式都能保證行車安全，但超高過渡方式三波動幅度最大，變化區間距離差別最大，大于0.035橫向力系數值維持的區間距離最大，折線斜率也最大。超高過渡方式二橫向力系數平均值最小，整體上優于超高過渡方式三，但數值與超高過渡方式一、三相差無幾。而相比超高過渡方式二、三，超高過渡方式一橫向力系數變化均勻，波動幅度最小，變化區間距離最均衡，折線斜率最小，舒適度最高。綜合分析認為超高過渡方式一為三者中最優。

5 結語

本文以背景工程為基礎，結合路線設計規范，總結多年路線設計經驗，對公路回旋線過長情況下的超高過渡方式進行了深入的研究，分析了三種回旋線過長情況下超高過渡段設置方式的橫向力系數變化情況，并通過對橫向力系數的對比發現超高過渡方式一橫向力系數變化均勻，波動幅度最小，變化區間距離最均衡，折線斜率最小，舒適度最高，為三種超高過渡方式中最優。建議今后公路路線設計中回旋線過長情況下的超高過渡方式可借鑒本文方式一進行設置。

參考文獻：

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[9]G D20-2017，公路路線設計規范[S].

[10]G B01-2014，公路工程技術標準[S].

作者簡介：[ZK（][HT9.XH]韋 波（1987—），工程師，主要從事道路工程設計工作。