道路路线设计

浅谈道路路线设计

一、摘要

从狭义上来说，道路运输是指汽车在道路上有目的地移动过程。在这个过程中，车是必不可少的，道路在该过程中也起着至关重要的作用。并且由于道路运输的投资少、见效快、经济效益高；机动灵活、运输方便、适应性强、商品流通周期短、资金周转快，可实现“户到户”的直达运输，运输损耗少的特点，特别是高速公路的出现，运输速度显著提高、运输量增大，道路运输在交通运输系统中将会起着越来越重要的作用。

中国是历史悠久的文明古国，道路运输的发展先于世界各国。然而在当今社会，我国的公路运输体系远远落后发达国家，并且还存在着以下几大问题：

1、数量少（公路通车总里程少、公路密度偏低）。

2、公路网等级低、高等级公路少、路面质量差、标准低。

3、东西部差距较大，平原区与山区差别大。

4、通行能力低（通行能力大、运营效益高的公路主骨架未形成）。

5、服务水平低（公路运输服务不满足要求）。

二、关键词

原则、要求、结构组成、设计

三、正文

（一）线形设计原则

公路的线形设计本着“安全、先进、经济、环保、美观”的总体设计思想，路线设计时遵循以下原则：

1、灵活应用曲线为主的平面线形以适应地形，减少对自然破坏，提倡环保设计。

2、重视平面、纵面与地形横断面的结合，部分困难路段可采用分离式路基。

3、本着“保护耕地、节约用地、少拆房屋、方便群众、保护环境、保护古迹”的原则，尽量减少对社会人文环境的破坏。

4、结合沿线城镇发展规划，带动地方经济发展，合理确定路线走向。既要适当选用较高技术标准，也要合理控制投资。

5、行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足。

（二）线形设计的基本要求

1、应根据公路等级及其使用任务和功能，合理利用地形，正确使用标准，确保线形的均衡。

2、路线设计中对公路的平、纵、横3方面应综合设计。

3、路线设计应保持线形的连续性。

4、线形设计应与当地的环境和景观相协调。

5、路线设计应避免穿过地质不良地区。

6、干线公路应避免穿过城镇，应遵循便民而不扰民的原则。

7、应贯彻保护耕地、节约用地的原则，少拆房屋，保护环境。

（三）道路结构组成

1、路基

是道路行车部分的基础，由土、石按一定尺寸和结构要求所构成的带状土工构造物。

2、路面

路基顶面用各种材料分层铺筑而成的结构层。

3、排水结构物

为了确保路基稳定，免受地面水和地下水的侵害，修建的专门的排水设施。按其排水方向不同可分为纵向排水和横向排水。

4、公路特殊结构物

为了保证公路连续、路基稳定，有时需要修建一些特殊构造物，如悬出路台、半山桥、明洞等。

（四）道路设计

1、平面线形设计

（1）平曲线间最小直线长度设计

两平曲线间的直线长度不宜过短。《公路路线设计规范》规定直线长度（以m 计）以不小于设计速度（km /h）的6 倍为宜；反向曲线之间最小直线长度（以m 计）以不小于设计速度（km /h）的2倍为宜。”互相通视的同向或反向平曲线，如果其间直线长度过短，容易把直线和2 个平曲线看成是反向弯道，使整个线形缺乏连续性。在两同向曲线之间插入较短的直线是不适宜的，由于车辆驶离一个弯道而进入另一个弯道的过程中，驾驶者要使方向盘做反向扭转，这一过程需要一定的时间维持直线方向运行，因此两同向曲线之间要求有较长的直线。

（2）圆曲线

汽车在圆曲线上行驶时，由于受离心力的作用，使行车条件变坏，圆曲线半径越小，发生事故的趋势越大。所以在线形设计时，只要地形条件许可，都应尽量选用较大的圆曲线半径。在实际设计中，选用多大的圆曲线半径不是单纯的理论问题。在山岭重丘区，圆曲线半径尽可能采用规范所规定的极限半径的3~5 倍，最低以不小于2 倍为宜。在平原微丘区，应尽可能采用较大圆曲线半径，最好能选用大于不设超高的平曲线半径，这样线形流畅、行车舒顺，路面排水则可通过路拱横坡得以解决。

《公路路线设计规范》规定的小偏角的界限为7°，从设计和使用上看，最好控制在10°以上。缓和曲线直线同圆曲线（半径小于不设超高最小半径的圆曲线）或不同半径的圆曲线之间相互连接时，规范规定期间应设置缓和曲线。由于汽车行驶轨迹非常接近回旋线，加上回旋线线形美观、顺滑、柔和，能诱导视觉，符合驾驶者的视觉和心理要求，因此缓和曲线采用回旋线。缓和曲线是线形设计要素之一，在确定其长度时，首先应考虑的是离心加速度变化率及使驾驶者感觉舒适、线形视觉良好所需的长度，其次才是超高缓和渐变率所需的长

度。为在视觉上获得美观、圆滑的线形，缓和曲线长度应随圆曲线半径的增大而增长，但是，有时由于采用较长的缓和曲线而又限于交点间距不足，不得不减小圆曲线半径来适应。在线形设计中，圆曲线的半径是首要的，如果圆曲线半径过小，即使缓和曲线再长，其对行车的舒适、安全也是不利的。如果缓和曲线太长，会使驾驶者感到后一段曲线曲率增加的很快，往往要不时地踩刹车，感觉不舒顺，因此缓和曲线长度应为L=R ~R /9。另外，对于较长的缓和曲线，特别是反向缓和曲线，应尽量避开人工构造物区间，以免造成构造物的设计难度、构造物曲折及排水不畅。

2、纵断面线路设计

（1）坡长

路线纵坡以平缓均匀而坡段较长为好，以免汽车经常换挡。规范对最小坡段长度作了规定，规范规定的最短坡长是两个变坡点之间的距离，而不是两竖曲线之间的直坡段。最短坡长除应符合规范的规定值之外，还应容纳得下竖曲线及两竖曲线之闻的直坡段的长度。同向竖曲线，特别是同向凹形竖曲线之间的直坡段要有足够的长度，避免出现断背曲线。因为凹形同向竖曲线能被司机看到线形的整体，这一段直坡段会造成线形不平顺的感觉。当直坡段较长时，财把这直坡段变成一个半径较大的凹形竖曲线并和两端的竖曲线形成一个三心复曲线，以消除线形不平顺的弊病。反向竖曲线，规范认为“最好中间设置一段直坡段，直坡段的长度一般不小于按计算行车速度行驶3秒钟的行程长度”。

（2）变坡点和竖曲线

路线纵坡变更处为变坡点，凡变坡点处均应设置竖曲线，其目的是为了缓冲行驶在不同坡度上的车辆动量变换，保证视距，保证汽车前灯照射范围。竖曲线和平曲线的良好组合还能使主体线形更顺畅，增加行车安全感和舒适感。竖曲线一般采用二次抛物线，这是因为汽车重心通过变坡点时的运动轨迹理论上是抛物线。但作为竖曲线应用的抛物线曲率半径的变化非常小，实际上和圆曲线非常接近，所以竖曲线的大小可以用一定的曲率半径来表示。关于竖曲线半径，对凸形竖曲线来说，主要是为了保证必要的视距I对凹形竖曲线来说，主要是使离心力所引起的超载限制在汽车弹簧所能承受的范围之内，以及保证汽车前灯照射范围满足要求。

3、平、纵面组合设计

高速公路线形设计，必须注重路线的平、纵面组合设计，应充分考虑驾驶者在视觉上和心理上的要求。竖曲线与平曲线一一对应，两者重合，竖曲线完全包在平曲线之内，是平、纵最好的组合。对于长而缓的平曲线，应当采用平顺而流畅的纵坡，且平、竖曲线都应采用较大的半径，特别是凹型竖曲线处，两者的半径更应该大些。要避免在凸型竖曲线的顶部和凹型竖曲线的底部设置小半径平曲线。对于凸型竖曲线，这种组合失去了引导视线的作用，使驾驶者感到茫然；对于凹型竖曲线，只要线形要素较大，行车可能不危险，但线形会显得扭曲，不顺适美观。同理，也不能把竖曲线的顶部或底部设置在反向平曲线的拐点处或设置在缓和曲线段内，以免造成路面排水不畅。一个长的平曲线内设有几个竖曲线，或一个长的竖曲线内含有几个平曲线，这样的线形组合看起来很别扭，特别是当坡差较大时尤为明显，容易使驾驶者把公路看成是被分割成了几段似的，这样的组合应避免。确有困难时，一般一个长的平曲线内设置竖曲线的数目不应超过3 个，使驾驶者在任何地段所看到的纵坡变化不超过3 个为宜。竖曲线半径应与所对应的平曲线半径相协调，良好的立体线形是平、竖曲线的均衡与配合来获得的。平曲线半径较大时，竖曲线半径也应相应增大；平曲线较长时，竖曲线长度也应相应增长。对平、纵配合难以判别优劣时，可通过透视图来检验。关键还是应明确判断标准，使驾驶者最终能获得一个理想的视觉环境。