公路路线平纵组合优化设计浅析

公路路线平纵组合优化设计浅析
摘要：路线设计是公路设计的基础和灵魂，路线设计的合理性直接关系到公路建设的可行性，更直接影响公路在运营时期的安全性及舒适性。

文章以公路使用性能为出发点分析平纵线形优化设计的思路，探讨一些实用的设计方法。

关键词：优化设计平纵组合安全舒适
1.公路平纵线形优化设计的理念
公路是一种长条带状三维结构物，公路立体线形的确定是依据平面线形的设计、纵断面线形设计以及横断面的布置综合体现。

最优设计应该是：在满足给定的约束条件下（包括控制因素、路线走向、几何标准、交通需求等），在保证运营安全性的同时使得工程规模最小、工程造价最低、更好的适应环境、经济效益最大。

公路工程中通常运用运行速度这一能够体现公路线形变化的中介指标来衡量公路路线设计的一致性与均衡性。

通常技术标准中的设计速度对一特定路段而言是一固定值,然而实际的行驶速度总是随公路线形、车辆动力性能及驾驶员特性等各种条件的改变而变化，只要条件允许，驾驶员总是倾向于采用较高车速行驶。

因此公路线形设计的一致性和均衡性直接影响着公路运行的舒适和交通安全状况。

2.公路平纵组合优化设计的原则
公路立体线形组合设计一方面是满足汽车行驶力学上的要求，体现在行车安全和行驶顺畅；另一方面是视觉和心理上的要求，体现在驾驶员和乘客的舒适和愉快感上。

就技术指标而言，行驶力学要求的是线形指标的最小值，保证行车稳定，而视觉心理感受要求的则是最大值。

较大值往往与工程经济性相矛盾。

这就要求在线形设计时要根据道路的等级处理好视觉心理要求、舒适、美观与经济的关系。

精巧的设计会使道路线条优美，行车平顺舒适，工程规模小，造价低，更难得的是会使道路融合于自然景观中，成为自然环境的点缀，让道路成为一道亮丽的风景线。

这是所有设计师们所追求的最终目的。

平纵线型设计时按下述方法可得到较为合理的立体线型。

2.1.平面线形设计
平曲线布设时应根据地形地势随弯就势，使路线与周围环境相和谐，避免应片面追求平面高指标，采用僵硬的线条而与周围环境相悖的情况。

实践证明曲线为最为优美的线条，当平曲线半径选用最小值的4-8倍数值是，能取得曲率过渡的顺滑。

采用直线线形时，直线长度不宜过短。

由于受地形条件的限制，相邻的两交点间距较短，在满足曲线半径设置的前提下，连接曲线的直线段长度受限。

对于
反向曲线，直线段长度应满足2倍的设计速度；对于同向曲线，当缓和曲线间的直线长度小于4倍设计速度时，应设计成的卵形曲线或复曲线。

过长的直线会造成驾驶员的驾驶疲劳，从而引发交通事故，一般直线长度不宜超过20倍的设计速度。

2.2纵断面线形设计
纵断面设计是应根据地势的高低起伏以及公路排水要求合理的选用纵坡和坡长，避免高填深挖路基。

对于地形复杂路段因注重平均纵坡的控制，无特殊要求时还需考虑总体填挖平衡的要求。

2.3平纵组合优化设计
①平竖曲线一一对应，平曲线比竖曲线稍长（通常简称平包竖），是视觉美感最理想的组合。

两曲线顶点错位越小，视觉舒顺程度越好；曲线半径增大，错位容许值可适当增大；曲线偏角值增大或者纵向坡度增大，错位容许值应适当减小。

②相邻的平竖曲线半径大小要均衡。

平竖曲线重叠，要以平曲线为主导。

平曲线半径如果大于 1 000 m，竖曲线半径大约为平曲线半径的10～20 倍时，可达到均衡的目的。

实践证明，它是视觉要求和投资经济相协调平衡的合适关系。

③在平面线形是直线段的地方，纵面线形设计时尽量设计成直坡段，这样可以避免设置凸凹面看不见的纵面线形，这样容易产生视线折断感。

应条件限制在长直线段设置凹形竖曲线要尽量使竖曲线半径大些，以便获得顺适的线形。

④交通事故调查表明，当回旋线与竖曲线组合、较小的竖曲线设置在S型曲线拐点时事故率最高，特别是凸形竖曲线最为不利。

⑤设计速度越高（例如大于60Km/h）对平纵组合的要求越低，当平纵面指标较低，坡度方向且坡差较大时应强调平纵组合设计。

⑥从美学角度看，平竖曲线一一对应最为美观，一个平曲线包含多个凸、凹相间的竖曲线尤为不美。

鉴赏的角度不同，（如空中俯视路段全貌，在不同比例图上看）得出的结论也不同。

公路几何最重要最根本的功能是供驾驶员驾驶使用，驾驶员在路上的实际视野景观才直接影响驾驶行为，一般驾驶速度越高，驾驶人的注视点越远。

驾驶人行驶视野表
一般驾驶员同事看到两个货多于两个竖曲线时会感到紧张，表中数据可知，如果视野不是特别开阔，驾驶人正常的视野范围不会出现多个竖曲线，因此一般情况下，一个平曲线包含多个竖曲线与车辆运行无大妨碍。

某高速公路一个大于8000m半径的平曲线内包含了12个竖曲线，多年运行实践表明无不良反映。

3.结语
公路是一种特殊的带状人工建筑物,经过的地区多,影响的范围大,是人们生活环境中的一个重要组成部分。

公路路线设计对自然环境和社会环境都有一定的影响。

公路路线平纵组合优化设计是公路设计的关键部分。

公路线形的平纵组合应得当,要求线形应舒展、流畅、美观,这样才能保证汽车高速运行的需要和道路使用者的视觉需求。

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参考文献
1.[公路工程技术标准] JTG B01-2003
2.[公路路线设计规范] JTG D20-2006
3.[公路路线设计细则](总校稿) JTG/T D20-200X
4.[新理念公路设计指南] 交通部公路司人民交通出版社。