浅谈高速公路路线设计

李洪星于明邢淑美

摘要：高速公路的评价主要取决于公路的安全性，路线设计是公路设计的灵魂，高质量的路线设计是高速公路交通安全的基本保障。本文阐述了公路路线设计的重要性和以安全为前提的设计思路，仅供大家参考。
关键词：高速公路；路线设计；安全性
中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: highway evaluation depends mainly on the safety of the highway, route design is the soul of highway design, high quality of the route of the design of expressway traffic safety is the basic guarantee. This paper expounds the importance of highway route design and safety design, is only for your reference.
Keywords: highways; and Route design; safety

一、高速公路路线设计特点　　平曲线半径主要是将运行速度等取极限值，来计算出需要可能不满足要求的平曲线半径的最大值，从而可以只对小于此半径值的平曲线半径进行评价，以提高评价效率。视距包括路侧视距和中央分隔带视距，对于小半径处的中央分隔带来说，基本上不可能使内侧车道保证有足够的视距，所以只有通过设置限速标志和降低中间带绿化植物高度来改善视距。下面主要对路侧视距的安全性评价进行讨论。
在所需视距方面，货车与小客车相比，有以下缺点：空车制动性能差；轴间不均匀荷载；铰接货车刹车不灵；道路曲率影响。尽管载重车驾驶员由于视点高能看得见相当远处障碍物的垂直面，并且速度较慢，但这一优势不足以弥补货车不良的制动性能。特别在侧向视距受限制的地点，视点高也会丧失优势。所以需对货车所需视距进行单独计算。货车停车视距采用路段运行速度计算值按《指南》中提供的公式进行视距的计算，然后采用横净距的方法进行评价。合成坡度的评价按《指南》中提供的方法进行。实际操作中，最大的纵坡坡度及最大的超高横坡度两者都取极限值时，合成坡度值低于规范规定的要求时，高速公路整个路段就都满足合成坡度的要求。
　　车辆在曲线半径上行驶时，会产生横向力。这个横向力由横向力系数和超高共同承担。根据最大超高值和最大横向力系数可以求出极限最小曲线半径。求出最小曲线半径后，对于大于最小曲线半径的曲线半径以及一定的设计速度，超高和横向力系数之间应当有一定的分配方式，即横向摩阻系数和应用的超高率之间有着一个逻辑上的关系。按曲线半径将和适当比例分配，可以求出任意曲线半径下的横坡值和横向力系数值。
二、高速公路路线设计的重要性
公路的路线设计是公路总体设计的关键，因为公路路线尤其是高等级公路的路线是公路的骨架，路线设计合理与否，将直接影响到公路的桥隧、人工构造物、路基、路面等的设计。如果路线设计恰当，其余各项设计再好也是没有多大用处的，都将随着路线设计的变动而作废。同时在公路建成后，如果再要改变路线，一般也是非常困难的，尤其是高等级公路的路线，一旦建成将长期制约着公路的经济和社会效益的发挥。所以，有的国家提出公路路线是公路的生命，它对汽车行驶的舒适、安全、经济和公路的通行能力，都起着决定性的作用和影响。在过去的公路路线设计概念中，认为公路路线即是公路的几何线条设计。如平面线形设计，就是如何正确地运用平面技术标准，定出公路的平面几何尺寸。公路纵面线形设计，就是合理采用纵坡技术标准，定出纵面的几何尺寸。这两个方面的技术标准运用好了，几何尺寸定出来了，就算路线设计好了。由于汽车工业和公路交通运输的迅速发展，公路行车速度的不断提高，交通量剧增，导致交通事故频繁。对公路路线设计，就不能只停留在几何尺寸的设计上，涉及路线设计和人机工程学的各个方面。公路的路线设计，不但需要满足汽车行驶力学方面的要求，而且还要满足汽车驾驶员心理和生理条件的需要，还要考虑乘客的舒适、地形地物的适应，自然条件的平衡、环境的保护、营运的经济性等因素。所以，高等级公路的路线设计是很重要的。
三、高速公路路线平面直线的设计
公路平面由直线和曲线组成，而曲线又包含了圆曲线和回旋曲线（即缓和曲线），直线是路线平面最好的线型，但在山区长直线的设置将导致工程量的增加，无限制的设置长直线又将导致司乘人员因线型单一，沿线景观单调而引起疲劳，故公路线形设计不能无限制的设置长直线。据调查，我国高速公路许多路段的一次直线长度普遍都超过6km，有的长达10km以上。实践证明：无论是一般公路还是高速公路，过长的直线段易使驾驶员因景观单调而产生疲劳，导致注意力分散、反应迟缓，一旦遇见紧急情况，就会因措手不及导致交通事故；另外，驾驶员在长直线路段容易超速行驶，致使车辆在进入直线路段末段后的曲线部分的速度仍然比较高，若遇到弯道超高不足或其它偶然干扰，往往导致车辆倾覆或其它类型的交通事故。而由于横向的通道和天桥所造成的影响使得路线的纵断面显得上下起伏非常频繁,造成视觉上的不良影响,对于那些波浪型的纵面的线形,给人感觉线路好像产生了好几个段落,造成线形的连续性很差。因此，在平面线型设置直线时，直线不宜过长，根据国内外的经验，一般建议直线长不宜超过设计速度的20倍，即72s行程。当然，我国由于各省份、各地区间地形地势差别较大，完全按统一的规范要求也不切实际，故在采用长直线时设计人员应结合当地地形条件，合理的确定直线长度，同时在直线末端避免设置小半径曲线。
四、平曲线超高设计
　　当汽车在弯道上行驶时，要受到离心力的作用，横向力是引起汽车不稳定行驶的主要因素。所以在平曲线设计时，常将弯道外侧边道抬高，构成与内侧车道同坡度的单向坡，这种设置称为平曲线超高。其作用是为了使汽车在圆曲线上行驶时能获得一个指向内侧的横向分力，用以克服离心力，减少横向力，从而保证汽车行驶的稳定性及乘客的舒适性。超高横坡度的大小与公路等级、平曲线半径及公路所处的环境、自然条件、路面类型、车辆组成等因素有关。主要考虑设置超高后抵消离心力的剩余横向力系数，其值的大小在0~ 之间，也与多种因素有关，如车速的大小、考虑快慢车的不同要求、乘客的舒适与路容之间的矛盾等。因此，对应于确定的行车速度，最大超高值的确定主要取决于曲线半径、路面粗糙率以及当地气候条件。
设置超高的一般规定和要求：（1）各级公路当圆曲线半径小于不设超高的最小半径时，应在曲线上设置超高。一般地区的圆曲线最大超高值宜采用8%；（2）超高横坡度的大小按公路等级、圆曲线半径大小及公路所处的环境、自然条件、路面类型、车辆组成等因素合理确定；（3）各级公路圆曲线部分最小超高应于与该公路直线部分的正常路拱横坡度一致，以利于排水；（4）分向行驶的多车道公路位于纵坡较大的路段，其上、下坡的运行速度会有明显的差异，故可采用不同的超高值，以策安全。
五、缓和曲线设计
缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。在缓和曲线设计中，缓和曲线缓和段长度的取值是影响道路平面线形视觉质量的重要因素之一。如果缓和曲线缓和段长度取值太短，不仅不能起到曲率渐变的作用，而且缓和段与剩余圆曲线的衔接和搭配极不协调，行车视觉效果比较差；如果缓和曲线缓和段长度取值太长，无论从线形组合效果还是弯道超高和加宽设计方面，都存在着较大的不足。
设置缓和曲线是通过曲率的逐渐变化，适应汽车转向操作的行驶轨迹及路线的顺畅，缓和行车方向的突变和离心力的突然产生，使离心加速度逐渐变化，不致产生侧向冲击，并缓和超高，作为超高变化的过渡段，来减少行车震荡。从行车安全、离心力对乘客产生的不适感、路面超高横坡过度的需求及线形平顺的美感等方面对缓和曲线进行了综合分析，通过对缓和曲线平面线形的视觉质量分析，为使线形连续协调，平面缓和曲线缓和段(回旋线)的合理性长度宜为：回旋线-圆曲线-回旋线的长度之比为1:1:1。
结束语：
公路交通安全是一个涉及多因素的动态设计工程,良好的道路路线线形,平整坚固的路面结构,清晰易懂的交通标志,合理有效的防护措施等都能为驾驶员提供安全可靠的行车条件。科学完善的交通安全设计特别是加强路线设计等内容是减少交通事故、减轻旅客生命财产损失有效的手段。
参考文献：
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