道路總體路線設(shè)計的要點及思路

朱鵬飛

（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計研究院集團(tuán)股份有限公司,廣東 廣州 510507）

0 引言

社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對交通系統(tǒng)要求日漸提升，道路工程的投資規(guī)模不斷增大，道路工程的預(yù)期效益也從相對單一的通行功能逐漸向生態(tài)、人文、區(qū)域規(guī)劃、環(huán)保等多方向延伸。隨著道路工程不斷投入使用，一些固有的設(shè)計問題或相對滯后的設(shè)計理念逐漸體現(xiàn)出來，新的設(shè)計方案必須要與新的需求匹配，因此設(shè)計方案應(yīng)盡量參考環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等各方面因素，以提高道路安全性和綜合效益為根本，對道路路線進(jìn)行合理設(shè)計保障道路工程使用價值，滿足社會發(fā)展對道路工程的時代需求。

1 道路總體路線設(shè)計的基本原則

1.1 安全性原則

安全性原則是道路工程的首要原則，道路工程的主要功能是交通運輸，總體線路的設(shè)計應(yīng)當(dāng)規(guī)避車輛及行人通行風(fēng)險，即避免各種交通事故的發(fā)生。從現(xiàn)有經(jīng)驗看，道路總體路線的設(shè)計應(yīng)以保障道路通行條件為主，避免行車時出現(xiàn)跳車、視覺障礙、緊急避險不暢等問題。同時需要考慮道路的坡度或曲線度過大以及不同道路的銜接流暢性較差所帶來的各種行車風(fēng)險[1]。除此以外，道路工程中涉及各種地形，需要設(shè)置橋梁、邊坡等相關(guān)項目，如果路基處理不當(dāng)或施工技術(shù)工藝不達(dá)標(biāo)可能埋下工程安全隱患。而如何設(shè)計總體線路一定程度上決定了道路工程所需邊坡或橋梁工藝，更合理的路線設(shè)計可以降低施工難度和技術(shù)要求，從而使道路工程質(zhì)量更易控制，安全隱患也相應(yīng)更低。

1.2 生態(tài)性原則

1.3 經(jīng)濟(jì)性原則

道路總體路線設(shè)計的根本是為了提高工程效益，其重要評價指標(biāo)之一便是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。一方面，道路總體路線設(shè)計應(yīng)盡量避免多樣風(fēng)險，既要考慮道路需要服務(wù)的區(qū)域和對象，又要合理規(guī)避地質(zhì)、水文等條件下工程質(zhì)量缺陷，提高工程的整體質(zhì)量；另一方面，應(yīng)致力于保障工程施工進(jìn)度和對環(huán)境的影響，如復(fù)雜路線的設(shè)計，增加了道路長度和施工項目細(xì)節(jié)，不利于施工建設(shè)與質(zhì)量控制，不僅加大了工程資源消耗，也可能導(dǎo)致工程出現(xiàn)返工風(fēng)險，增加工程成本。

1.4 功能性原則

道路總體路線設(shè)計的功能性原則與安全性原則是相互關(guān)聯(lián)的，道路工程的首要功能是行車功能，即滿足行車量和行車效果兩項需求。道路總體路線的設(shè)計需要綜合考慮車流量、行車荷載、行車速度和事故控制等基本要求。除了要保障道路路線的合理性及道路平整性之外，還應(yīng)參考國家相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，依據(jù)道路運營和駕駛舒適性等要求，對道路的各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，充分考慮包括車輛行駛途中駕駛?cè)藛T視覺感官等相關(guān)因素，對道路的線型幾何設(shè)計進(jìn)行調(diào)整，降低交通事故的發(fā)生概率。考慮到道路在運營期間的綜合成本問題，還應(yīng)就道路曲線、變道、路線合并等情形下路基路面所承載的力進(jìn)行計算，通過適用材料和路基厚度、路面寬度、透水性等相應(yīng)參數(shù)的設(shè)計提升道路的耐久度[2]。

2 道路總體路線設(shè)計的基本要點

2.1 設(shè)計基礎(chǔ)

道路總體路線的設(shè)計應(yīng)充分體現(xiàn)當(dāng)代道路工程建設(shè)的要求，首先是要符合道路工程的幾大原則。在設(shè)計初期設(shè)計單位應(yīng)與業(yè)主單位進(jìn)行深入溝通，了解該工程的功能、建設(shè)理念、環(huán)境情況及以后規(guī)劃方向等，在綜合考慮工程價值后提出整體方案和設(shè)計細(xì)節(jié)，交由業(yè)主方及相關(guān)單位評審，避免出現(xiàn)較大的設(shè)計漏洞。在設(shè)計時，除了要注意道路路線經(jīng)過區(qū)域的合理布置之外，還應(yīng)當(dāng)特別注意道路路線的線形安排，以降低行車風(fēng)險和道路后期保養(yǎng)壓力。例如直線線路設(shè)計時應(yīng)避免長直線使用，長短直線應(yīng)搭配使用；圓曲線路段設(shè)計應(yīng)合理考慮曲線半徑，避免急轉(zhuǎn)彎和視覺障礙；坡度和坡長應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，避免道路積水影響路基質(zhì)量和行車效果。

2.2 路線線形選取

線形是道路總體路線設(shè)計的關(guān)鍵，設(shè)計時應(yīng)充分考慮不同線形的使用對道路工程產(chǎn)生的影響。直線是道路路線設(shè)計中最為常見的線形，直線線形能夠凸顯道路的舒適性，但長距離直線的使用，會導(dǎo)致駕駛過程過于舒適，行車時駕駛?cè)藛T容易放松警惕，或是容易出現(xiàn)高速行駛，從而提高交通事故的發(fā)生概率。尤其是在直線轉(zhuǎn)曲線的銜接位置，車輛因急速變向而失去平衡，出現(xiàn)車輛瞬時失控或側(cè)翻等現(xiàn)象。曲線多用于道路轉(zhuǎn)向位置，曲線的運用限制車輛的行駛速度。一般曲線線形分為豎曲線和平曲線兩種，選擇使用豎曲線可能會使駕駛員的視線受阻，尤其是豎曲線半徑過小時，駕駛?cè)藛T難以直接觀測道路情況。而平曲線路段中車輛行駛時會產(chǎn)生離心力，車輛與道路之間的摩擦力以及駕駛?cè)藛T的駕駛技術(shù)決定了行駛效果，因此可通過控制平曲線的半徑減少離心力，或通過增加道路摩擦力提高車輛控制效果[3]。關(guān)于道路路線線形的主要特點如表1 所示。

表1 道路路線線形的主要特點

2.3 風(fēng)險預(yù)見

道路總體路線設(shè)計的風(fēng)險主要體現(xiàn)在工程風(fēng)險與技術(shù)風(fēng)險兩個方面。工程風(fēng)險是指因設(shè)計不合理導(dǎo)致的道路工程缺陷，如道路路線設(shè)計與周邊環(huán)境不匹配，容易引發(fā)駕駛員的判斷失誤進(jìn)而誘發(fā)交通事故；設(shè)計中對環(huán)境因素考慮不到位，路線設(shè)計打破區(qū)域自然平衡或固有規(guī)律；因路線設(shè)計方案不合理，或在施工過程中出現(xiàn)參數(shù)計算失誤、設(shè)計理念無法滿足即時建設(shè)需求等，又沒能在前期有效規(guī)避，只能進(jìn)行返工或整改方案，導(dǎo)致施工用時和成本增加。技術(shù)風(fēng)險主要指針對總體路線的各種不當(dāng)設(shè)計，如：邊坡設(shè)計未能參考區(qū)域地形地勢，坡度坡道長度的設(shè)計未能進(jìn)行論證，設(shè)計方案與實際條件不符，增加建設(shè)難度和成本；緩和曲線設(shè)計不合理，直線與曲線之間的銜接設(shè)計存在缺陷，緩和曲線過短等，道路在兩種線形變換時緩沖空間過小，安全性下降；路線線形設(shè)計過于單一，通常在地理條件允許的情況下，設(shè)計人員可能會較多地選用直線設(shè)計，由于直線使用過長，駕駛?cè)藛T通常會出現(xiàn)視覺疲勞和大意駕駛。

3 道路總體路線設(shè)計的優(yōu)化思路

3.1 路線參數(shù)控制

3.1.1 平曲線設(shè)計

平曲線的彎度與行車事故發(fā)生概率成正相關(guān)，曲線半徑及行駛摩擦力是決定曲線行駛向心力及穩(wěn)定性的關(guān)鍵。根據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ 37—2012）要求，應(yīng)控制超高最小半徑平面曲線的使用，規(guī)范中所述超高最小半徑的計算以車輛行駛安全為主要判斷指標(biāo)，其中車輛行駛時的離心力及其與地面之間的摩擦力是主要因素，基本計算公式為：

式中，R——平曲線的最小半徑；v——車輛的預(yù)設(shè)速度；u——行車時的摩擦力；i——橫坡高度。

高校財務(wù)人員績效評價體系包括評價主體、客體、指標(biāo)等多項內(nèi)容，是一項系統(tǒng)性較強(qiáng)的工作體系。目前，我國高校績效評價并未形成一個完善指標(biāo)體系，在具體評價過程中，采用的標(biāo)準(zhǔn)仍然是傳統(tǒng)的歷史標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行縱向?qū)Ρ确治觯c國內(nèi)類似高校進(jìn)行橫向?qū)Ρ葒?yán)重不足。此外，在評價方法上，并未形成科學(xué)的方法體系，通常只是應(yīng)用比例、趨勢、對比、因素等傳統(tǒng)的財務(wù)分析法完成相應(yīng)的分析工作。評價主體模糊，目的性差，經(jīng)常是為了評價而評價，形式主義嚴(yán)重，許多工作停留表面，并未深入本質(zhì)，評價的規(guī)范和激勵作用都未得到充分發(fā)揮。

3.1.2 視距設(shè)計

視距的設(shè)計應(yīng)充分考慮道路的實際使用情形和所處環(huán)境，主要如下：一是根據(jù)國家相關(guān)要求，設(shè)置視距的有限區(qū)間，如國家規(guī)定道路工程中直線行駛時間應(yīng)≥3 min，因此直線視距需要充分考慮3 min 的行駛時間，視距范圍應(yīng)超過正常行駛該時間之外的區(qū)間。在正常道路中，超車是常見的駕駛操作，且超車需要駕駛?cè)藛T擁有相對廣闊的視野，前后車輛都需要對路況進(jìn)行判斷，提前規(guī)避行車風(fēng)險。整體看來，行車安全視距設(shè)計應(yīng)以突發(fā)情況下緊急制動為關(guān)鍵參考，制動停車的距離是駕駛視距的主要標(biāo)準(zhǔn)，則制動停車距離計算公式為：

式中，St——制動停車距離；Sf——應(yīng)急反應(yīng)距離；Sz——行車制動距離；Sa——安全距離。

3.1.3 路線交叉設(shè)計

路線交叉位置為駕駛員判斷錯誤多發(fā)區(qū)域，參照《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ37—2012）的相關(guān)指標(biāo)，對路線交叉路口進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)車輛通行的流量設(shè)置交通控制燈，交叉路口角度的設(shè)計應(yīng)在規(guī)定最高限值范圍內(nèi)，以減少駕駛員操作不當(dāng)而誘發(fā)的交通事故。

3.2 縱斷面設(shè)計

上下坡道的坡長以及坡率等是在對縱斷面進(jìn)行設(shè)計的過程中應(yīng)思考的問題，整個道路最小縱坡率必須不低于0.3%，如果在低于0.3%的情況下，必須通過設(shè)計鋸齒形排水溝的方式來避免各種路面問題的出現(xiàn)。而坡長設(shè)計要注意與車速行駛保持15 s 左右的適當(dāng)距離。對于一些距離較長的陡坡，一些車輛的發(fā)動機(jī)可能出現(xiàn)動力不足的情況而影響到整個車輛的行駛，在下坡的時候出現(xiàn)制動失效的現(xiàn)象也會有所增加。所以對這部分設(shè)計工作一定要給予較強(qiáng)的重視，盡可能設(shè)計出坡度小于3%的緩坡，保證每個車輛都能夠處于安全的狀態(tài)下行駛。

3.3 線形綜合運用

首先為平面直線與縱斷面直線之間的組合，在進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)當(dāng)對當(dāng)前地區(qū)內(nèi)部的道路行駛條件、車輛駕駛特征以及交通事故資料等特點進(jìn)行全面分析，從而進(jìn)一步構(gòu)建出公路運轉(zhuǎn)速度協(xié)調(diào)性、線形指標(biāo)設(shè)計一致性等與安全性相關(guān)的評價模型，建立起一種具備全面性、客觀性的安全評價框架，而后在框架內(nèi)部選擇科學(xué)合理的技術(shù)手段來對路線進(jìn)行設(shè)計；其次為平面直線與縱面凹形豎曲線之間的結(jié)合，在周邊地形環(huán)境的應(yīng)用過程中，還要進(jìn)一步征求當(dāng)?shù)卣块T與規(guī)劃部門的意見，確保路線、橋梁等構(gòu)造物能夠有效提升道路的安全性與穩(wěn)定性。

3.4 輔助設(shè)計

路標(biāo)是公路建設(shè)中的重要因素，不僅可有效降低交通事故發(fā)生率，而且可以起到重要的指示作用。路標(biāo)設(shè)計的質(zhì)量必須得到強(qiáng)有力的保證，設(shè)計人員在進(jìn)行路標(biāo)設(shè)置時，要先對周邊區(qū)域進(jìn)行交通流調(diào)查，可安排車輛多次試驗行駛，在可能造成交通事故路段設(shè)置路標(biāo)。除國家統(tǒng)一規(guī)定的路標(biāo)之外，可根據(jù)道路路況設(shè)計具有特色的路標(biāo)，一方面可以作為道路工程的特色，另外一方面也提升了道路工程的行駛安全。交通信號燈是道路當(dāng)中的重要設(shè)施，隨著路況和車流量的變化，交通信號燈的數(shù)量和形式也會發(fā)生對應(yīng)的變化。

3.5 完善指標(biāo)體系

應(yīng)提前建立起道路總體路線設(shè)計合理性的評價指標(biāo)體系，以確保路線設(shè)計各個方面都能最大限度地滿足工程建設(shè)要求。

技術(shù)指標(biāo)：對道路路線設(shè)計進(jìn)行相對宏觀的控制，根據(jù)道路等級、具體參數(shù)等設(shè)計相應(yīng)的評價指標(biāo)，包括路線長度、寬度、耐久度、跳車指數(shù)等。查看道路是否與毗鄰路網(wǎng)有充分的銜接性，所選路徑和各類道路屬性是否與環(huán)境相匹配，路線設(shè)計是否便于施工，是否滿足長期規(guī)劃要求；主道、輔導(dǎo)、非機(jī)動車道、人行道等設(shè)計是否合理，曲線設(shè)計是否滿足最優(yōu)最大的設(shè)計要求，避免出現(xiàn)超限設(shè)計；道路與沿途街道的結(jié)合度，道路高程是否滿足地下管線的需要，縱坡是否能滿足排水要求。

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：道路總體路線的設(shè)計與建設(shè)涉及大量的經(jīng)濟(jì)因子，工程造價是最基本的因子之一。所設(shè)計的方案應(yīng)盡可能減少工程建設(shè)所需的各種人工、設(shè)備、材料、資源、管理等費用，降低工程消耗；道路工程所占自然資源應(yīng)合理，包括整體用地面積、損壞植被數(shù)量、征地面積及征地補(bǔ)償數(shù)額；建成后道路工程所能帶來的直接或間接經(jīng)濟(jì)收益，如經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值、預(yù)期區(qū)域經(jīng)濟(jì)提升效果等。

生態(tài)指標(biāo)：以保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排為宗旨，評價設(shè)計方案對周邊自然環(huán)境產(chǎn)生的影響。一方面是生活環(huán)境，所選路線方案應(yīng)避免對生活環(huán)境產(chǎn)生不利影響，如汽車尾氣和氣流產(chǎn)生的揚塵、運輸?shù)袈涞臍堅⑵囆羞M(jìn)時或鳴笛產(chǎn)生的噪聲、地表水和地下水污染、居住空間與工作空間的斷帶隔離等；另一方面是自然環(huán)境，道路總體路線設(shè)計應(yīng)盡量契合地形地貌，避免破壞性施工導(dǎo)致的原生態(tài)環(huán)境缺陷，路線選擇尤其是大流量道路路線的設(shè)計，應(yīng)考慮避開動物遷徙或集中棲息場地，在選線之前應(yīng)積極對區(qū)域內(nèi)的自然環(huán)境進(jìn)行調(diào)研，減少動植物受到的負(fù)面影響。

4 總結(jié)

道路工程設(shè)計工作對工程整體價值具有關(guān)鍵性影響，為進(jìn)一步提高工程的綜合效益，應(yīng)當(dāng)在既定的原則下完成設(shè)計，平衡并提高道路工程的經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保價值。從整體上分析，道路總體路線設(shè)計的質(zhì)量與設(shè)計人員、設(shè)計細(xì)節(jié)等關(guān)聯(lián)緊密，科學(xué)的設(shè)計與管理方法可以推動道路工程發(fā)展，提升道路的安全性和合理性，使道路工程更好地為現(xiàn)代社會服務(wù)。