城市道路线形优化设计

城市道路线形优化设计
摘要：文章总结多年道路的线形设计经验，阐述城市道路的线形设计必要性和应注意的几个方面，说明城市道路的线形设计的组成因素，以及各设计因素的相互影响作用，对城市道路的线形的优化设计工作有一定的参考价值。

关键词：城市道路；线形设计；交通服务
一、概述
近年来，随着我国经济的不断发展，城市机动车量飞速增长，因道路线形设计不合理而造成的“魔鬼弯道”、“魔鬼坡道”交通事故也频繁发生，城市道路线形优化设计的重要性不言而喻。

道路线形设计分析了作为具有交通功能的道路，要求能够为道路使用者提供安全、快速、经济、舒适的交通服务，这些服务功能的提供与道路本身的线形设计质量具有重要关系。

本文总结多年的道路的线形设计经验，阐述城市道路的线形设计必要性和应注意的几个方面，并在文中详细说明城市道路的线形设计的组成因素，以及各设计因素的相互影响作用，对城市道路的线形的优化设计工作有一定的参考价值。

道路是一个空间三维立体构造，由路基、路面、桥涵、隧道和沿线附属构造物组成。

所谓的道路线形是指由道路的中心线组成的三维立体形状，为便于分析和进行道路线形设计，将空间道路线形在水平面上的投影称为道路平面线形，沿道路中心线垂直剖切再展开形成的线形称为纵断面，将道路中线上沿任意一点的法向切面称为道路的横断面。

道路线形由道路的平面线形、纵断面和横断面构成，在设计中分别进行平面线形设计、纵断面设计和横断面设计，同时考虑三者之间的相互影响和内在联系，进行三者之间的组合分析与设计，才能得到满足交通需要的、经济合理的最优道路线形。

二、道路线形设计的必要性
据了解，很多交通事故是因为道路的线形设计有问题而发生。

道路线形设计的好坏，将直接关系到道路的使用质量和交通运输能力的品质。

我们单单从平面线形来看，它是由直线、圆曲线和缓和曲线构成。

平面线形主要依据汽车的行驶轨迹特性进行设计，也就是使平面线形与汽车的行驶轨迹相符合或相接近。

不良的平面线形组合常是交通安全的隐患。

例如在长直线的末端设置小半径平曲线即急转弯线。

当汽车在长直线上行驶时，驾驶员容易高速驾驶汽车，直到接近急转弯处，才发现是急弯路线，不得不采取紧急措施减小车速，这样的行车是非常不安全的。

特别是冬天雪后路滑，路面的附着系数降低，汽车极易驶离原车道而发生交通事故。

因此，道路的线形设计，应该建立在满足城市对交通运输的安全迅速便利的需求的基础上，而且保证道路沿线两侧的自然环境和景色的融合关系以消除行车者的驾车疲劳感。

一般情况下，从景观和安全观点出发，道路线形应用尽可能大半径的圆弧曲线，这样比漫长直线或短线更好。

但需要指出的是，城市的主线道和交通性干道不宜采取较多的转折，而一般的道路却可采用适当的转折和设置较大的曲线。

这样可使道路两旁的建筑物和自然景色有所变化，消除漫长直线的单调感，解除行车驾驶的疲劳感，提高驾驶员的警惕心理，从而一定程度上有效防止交通事故的发生。

三、城市道路的线性设计的组成因素
1．线形设计时除考虑规划红线外，应对原有的建筑、道路桥梁及其他构筑物等对新路布线的影响认真综合思考。

在不降低道路的技术标准的前提下，对上述情况应尽可能采取避让、利用及改造，使设计工程量最低化。

2．道路布线时，应尽可能使所选路线和地形、地势相协调，使道路融于自然，构成建筑与环境的和谐关系，同时还尽量避免自然中的不利因素。

3．线形设计时还应考虑道路路线内部平面、及纵、横断面间的协调。

这三者间的合理组合是保证道路符合技术标准的重要参考依据，可达到道路对行车快捷、安全、舒适、便于集散的目的要求。

四、城市道路线形设计的组成因素之间的协调关系
（一）道路路线是立体线形设计
道路的轴线是由直线和曲线及横向布置三位一体而构成的。

而直线长短，曲线的大小及形状是根据满足车辆的动力特性和设计车速需要而定的。

选择和安排线形要素是保证道路的使用功能与环境和谐，并能使驾驶员视距良好，行车快捷舒适，横断面上达到不堵塞，车流畅通的道路使用目的，因此，提供一条安全线路是至关重要的。

传统的道路设计先是在合理的纵坡基础上布置平面线路，俗称选好线，要依据城市防洪排涝最低标高，沿街建筑物地坪标高，排水坡度等标准。

确定竖向布置，在纵断面和横断面上均要对减少土石方工程量及土方平衡等方面作适当考虑。

同时也不宜提倡为了减少投资采用低限技术指标的做法。

随着车辆的发展壮大，道路等级也不断提高，对道路景观的也越来越高。

设计者们已采用计算机显示典型断面透视图的方法去修改自己的设计，强调视野的连贯性以及平面竖向和横向之间的协调，从而演变为目前各国普遍采用的立体线形的设计方法。

（二）平面线形的优化设计
城市道路平面位置及线型应由城市道路路网规划、红线宽度、道路横断面宽度决定，后经设计部门依据现场的实测资料，交通量的计算，车道布置，提出参
考意见，最后由规划部门决定采用方案。

道路位置一旦决定就不易改动，因此其位置的选择必须非常谨慎，考虑不周将导致影响沿线地下管线、建筑物、绿化、杆线等的布设。

所以在平面设计时，要综合考虑道路路网规划、道路的等级、设计年限交通量，道路使用功能、道路使用年限及相交道路情况，对地形及地物等进行综合布置。

（三）曲线、超高及加宽的优化设计
曲线的运用：道路的设计几何标准是根据地形以及车辆在曲线路段行驶的速度确定的，因此在布线时尽可能避免使用小半径及2度以下小偏角，这样会导致车辆在快速行驶中易让乘车人发生摇摆而感觉不适。

此外，在条件允许的情况下，尽可能选用较大半径，无论是同向曲线还是反向曲线之间都不要设置短直线或在直线路段间插入小半径曲线。

因为短直线接小半径曲线容易造成视觉上突变的错觉，而小半径曲线会导致线形扭曲，这将影响行车驾驶的安全性，同时也有碍路容景观。

在城市道路设计中还应特别注意相邻曲线间的协调关系，尽量避免S 形反弯曲线。

弯道之间的关系只有保持适顺流畅才能获得最好的效果。

（四）超高及加宽的优化
在城市道路设计时，千万不要用设置小半径加超高段手法来满足设计行车速度的要求，特别是在靠近交叉口的附近路段更不可采取小半径。

在需要设置圆曲线时，如条件允许时应尽可能不设超高的曲线半径，倘若非常需要时，应保证其超高坡度一般在1.5%以内，即不超过路面的设计横坡。

而城市道路的加宽，应按车道数加在道路机动车道的内侧，当内侧加宽有困难时，可在车道的内外侧同时加宽，其长度均采用缓和曲线或超高缓和段长度。

（五）纵面线形的优化设计
纵面线形是组成道路三维形象的重要部分。

纵面线形设计是为适应地形起伏条件而设计的，对工程投资、车辆行驶的舒适与安全性有直接影响。

道路纵面线形设计时，应根据地形实际起伏和其它控制因素，合理采用坡度和最小坡长，使两者符合设计规范的要求。

要均匀升降坡度，城市道路要防止拉长坡或平坡，尽量利用老路面，同时考虑排水的便捷问题，还要考虑横向土方平衡、避免大填大挖，并在全线上配合平面线形获得连续光滑无大起大落的道路线形。

在条件允许的情况下，尽可能采用缓坡和大半径竖向曲线以保持司机的安全视线。

此外城市市道路的纵面线形设计时还应注意几点：（1）线形应适应地形，在短距离内避免竖曲线连续出现形成锯齿型纵坡；（2）要设置足够的横向视距空间；（3）使用凹型和凸竖曲线时要尽可能增大，防止双向车辆发生碰幢；（4）避免在同向曲线间设较短的直线段，半径不同的同向圆曲线连接处应设置缓和曲线。

（六）平、纵线形组合与景观的协调配合
道路路线对街道景观构成的作用城市生活离不开在城市道路上的活动，人们往往沿着道路去观赏城市。

各具特色的城市建筑及环境中的景观元素，沿着道路
两侧布置并与之相联系，从而构成千姿百态的街道景观。

影响道路景观构成的主要因素是道路性质与用路者的视觉特征。

不同性质的道路其设计车速不一样，用路者的运动速度及对环境景观的观察方式不同，因而产生不同的视觉特点。

因此，对路线自身的设计以及沿街建筑、街头小品、绿化等的规划设计都应根据道路的不同特性而有不同的要求。

用路者在道路上有方向地、连续地活动形成对城市的印象，道路环境空间中的景观要素都依附于道路，只有正确处理这些景观要素与道路的关系，才能形成一个良好的道路视觉环境。

城市道路线形设计的美学城市道路线形设计不仅要考虑道路的性质、作用和服务于不同功能的交通需要，而且还应满足城市美学要求，使用路者可能产生美好的城市景观感受，这样的设计才是一个良好的设计。

具体的说就是平、纵线形组合必须要充分考虑与道路所经地区的自然环境景观相协调配合。

优美的线形组合景观会对驾驶员和旅客起到观赏悦目的作用，以减轻高速驾驶员的疲劳感，同时也起诱导视线的作用。

通过绘制透视图来检查环境配合及景观协调。

五、结语
综上所述，城市道路的线形设计的内部协调和外部和谐的程度，决定了道路设计的好坏。

因此在道路的线形设计时，应选择最优化的设计方案，确保行车舒适和安全。

参考文献
[1]刘朝晖,等. 公路线形与环境设计[M]．北京：人民交通出版社,2003,(06).
[2]]张雨化. 道路勘测设计[M]．北京：人民交通出版社,2002,(05).。