超高缓和段设计长度和过渡方式与适用条件研究

超高缓和段设计长度和过渡方式与适用条件研究
1 超高缓和段长度
1.1 超高渐变率的选用
超高渐变率应控制在一定的数值范围内。

超高渐变率太大，路容不美观，乘客不舒适；太小，排水困难。

我国路线规范针对四车道以下公路规定了不同设计速度时最大超高渐变率。

对六车道和八车道高速公路的超高渐变率没有明确规定，美国AASHO对于多车道路面超高缓和段的长度规定为：
三车道公路的超高缓和段长度，为双车道公路长度的1.2倍；
四车道公路的超高缓和段长度，为双车道公路长度的1.5倍；
六车道公路的超高缓和段长度，为双车道公路长度的2.0倍。

超高缓和段相同时，至旋转轴距离越大，超高渐变率越大；同时路幅扭转的角速度也不同，即旋转路幅越大，超高渐变率的值越大。

出于排水考虑，车道横坡度由-2%（或-1.5%）过渡到2%（或1.5%）的路段超高渐变率p不得小于1/330。

我国未对六车道和八车道高速公路的最小超高渐变率进行规定。

若取相同渐变率，会造成滞水路段长度过长，故设计多车道高速公路，从标准路拱过渡到零坡时，一般取四车道高速公路超高渐变率为1/330时所对应的路面扭转角速度（即超高缓和段长度），反算六车道和八车道的超高渐变率，当超高渐变率大于规范所规定的最大值时，取规范规定的最大值。

例如设计速度为120km/h 的高速公路，六车道从标准路拱过渡至0路段的最小超高渐变率取1/250；八车道的取1/200。

既保证路面排水的通畅性，又保证行车的舒适性。

此外，当超高渐变率大于1/250时，应在外侧路缘折角部分加入缓冲竖曲线，使超高过渡视觉效果连续。

1.2 超高渐变率影响因素：
①控制路面外侧边缘的加速度（或路面内侧边缘的降低速度）
旋转角度在P相同时，因超高形式不同其值不同。

由试验知，绕中轴旋转时的超高旋转角速度ω取值0.032—0.048（rad/s）时，或绕内边轴旋转时的超高旋转角速度ω取值在0.016—0.024（rad/s）时，司乘人员无不舒适之感。

显然②对驾驶员和乘客舒适程度的影响比①更大。

2 超高缓和段设计方式
2.1 Lc=Ls
确定缓和曲线长度时，已考虑超高过渡段长度，故取超高过渡段Lc与缓和曲线长度Ls相等；此时缓和曲线上反超段较短，视觉上超高过渡平顺，行车舒适；但由于超高过渡长度较大，计算施工复杂，超高段中央分隔带排水长度较长。

2.2 Lc>Ls
若Lc>Ls时应修改平面线形，使Ls≥Lc。

平面线形无法修改时，可将超高过渡起点前移，即超高过渡在ZH（HZ）点前（后）的直线路段开始，路面外侧以适当的超高渐变率逐渐抬高，使横断面在ZH（HZ）渐变为向内倾斜的单向路拱横坡（临界断面）；美国AASHTO对于超高缓和段设计多采用超高过渡点前移的方法，即将一部分超高缓和段放在直线上，以减小离心力的峰值和产生横向摩擦需求。

2.3 Lc<ls< p=""></ls<>
Ls>Lc时，如果超高渐变率P≥1/330，仍取Lc=Ls；超高过渡段易造成排水不畅，为避免此问题，我们采用下列超高过渡方式：
（1）超高过渡仅在缓和曲线的某一区段内进行，根据几何关系，Lc在Ls 上放置有三种位置关系：
①超高缓和段从ZH+L点开始，至HY点结束。

在L段内，保持直线段双向路拱形式。

此时，应分析L段内车辆受力情况。

②超高缓和段从ZH点开始，到ZH+Lc点结束，从该点到HY点的L内为全超高。

③将超高缓和段设在Ls的中间部分。

（2）超高过渡在缓和曲线全长范围内进行，按两种超高渐变率分段进行。

第一段从缓和曲线起点由零坡以超高渐变率≥1/330过渡到单向路拱横坡，第二段由单向路拱横坡过渡到设计超高横坡。

此方法用于S型曲线中的Lc<ls的情况。

< p=""></ls的情况。

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综上，可知超高缓和段设计沒有定式，根据缓和曲线长度、圆曲线半径及超高值的实际情况，合理选择超高缓和段的设置方式。

3 超高值的采用
当运行速度较高时，如没有足够的超高横坡，车辆可能出现向外侧滑事故；当设计速度较高、路拱超高横坡较大但运行速度较低或有不利侧风时，装载较高的货车容易出现向内侧翻事故，根据调查，当超高横坡大于6%时，易出现这一现象。

因此，当交通组成中大型货车比率较高时，最大超高值宜控制在6%。

当需要设置大于6%的超高时，宜根据不同条件，分别进行特殊设计。

3.1 圆曲线半径大于安全运行的临界半径
规范确定平曲线最小半径时，考虑到一般性和普遍性原则，横向力系数μ均留有一定的安全度。

一般高速公路μ取0.15，低等级公路μ取0.20不会引起安全问题。

对于高速公路，无论设计速度为多少，均偏安全地按运行速度120 km/h计算，μ取0.15，计算安全运行临界半径：
R = = =540m
故对于高速公路，只要平曲线半径大于540m，且需要设置大于6%的超高时，为了保证大型货车的低速运行安全，仍设置6%的超高一般认为没有问题。

这样设计的风险在于运行速度较大的小客车，因此，设计时应进行总体考虑。

3.2 圆曲线半径小于安全运行的临界半径
当圆曲线半径小于安全运行的临界半径，如果仍然设置6%的超高，运行速度较高的车辆存在安全隐患，这时可按快、慢车道分别设置超高，并附以必要的分道限速行驶标志。

例如，双向4车道高速公路，可将内侧车道作为快车道，按一般原则设置超高，外侧车道和硬路肩按慢车道设置超高；双向6车道高速公路，可将内侧两个车道作为快车道，第3车道作为慢车道。

参考文献
[1] 中华人民共和国交通部. 公路路线设计规范（JTG D20 - 2006）[ S] . 北京：人民交通出版社. 2006.
[2] 杨少伟. 道路勘测设计[M] . 北京：人民交通出版社，2003.。