旧路改造的平曲线超高取值研究

旧路改造的平曲线超高取值研究

作者：谭健龙

来源：《建材发展导向》2013年第04期

摘要：结合现行公路路线设计规范，通过对横向力系数、运行速度及工程造价进行分析比较，优选出平曲线超高的合理取值，为旧路改造的线形设计提供了参考。

关键词：旧路改造；横向力系数；运行速度；造价；超高

1 概述

随着城市化进程的发展、日益增长的交通量及各地区经济社会的交流和联系更加紧密，现阶段大部分旧路的承担着较大的交通压力，服务水平日益下降，部分路段已成为严重的交通“瓶颈”，不仅影响了行车的安全，也阻碍了沿线地方经济的发展。对旧路进行改造显得迫切而重要，旧路改造的总体目标是：安全、节约、科学、自然。也就是说在科学选择技术指标，在满足技术标准要求的前提下，保障道路交通安全，提高道路的通行能力并与自然景观相协调。

汽车在曲线上行驶，除受重力作用，还受到离心力的作用。由于受离心力作用，使行驶在平曲线上的汽车产生横向不稳定的危险（侧向滑移、倾覆）。为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上行驶的稳定性，把路面做成外侧高的单向横坡形式，也就是超高。也就是在平曲线上设置超高以形成向心力平衡高速行驶车辆的离心力。可见曲线超高与行车速度和路面横向力系数密切相关。

2 横向力系数的影响

2.1 横向力系数的取值

横向力系数μ值的大小影响着汽车的稳定程度、乘客的舒适感、燃料和轮胎的消耗以及其他方面，所以μ值的选用应保证汽车在圆曲线上行驶时的横向抗滑稳定性，以及乘客的舒适和经济的要求。表1 为不同μ值对乘客的舒适程度反映。

μ 值的采用关系到行车安全、经济与舒适，通过上述比较，通常μ 值小于0.15 为宜。

2.2 曲线半径的计算

路线规范规定了圆曲线最小半径有三类：不设超高最小半径、设超高最小半径一般值及极限值。圆曲线最小半径是以汽车在曲线部分能安全而又顺适地行驶所需要的条件而确定的，即车辆行驶在道路曲线部分所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻力所允许的界限。圆曲线半径的通用计算公式为：

式中： R为曲线半径（m）；V 为设计速度（km/h）；μ 为横向力系数； i 为路面横坡度或超高横坡度，以小数表示，反超高时用负值。

由上表可知，当圆曲线半径大于等于一般值时，横向力系数采用0.4～0.6值；在极限值时则采用0.1～0.17值，且设计速度越低，圆曲线半径越小，横向力系数越大。

3 运行速度的影响

汽车在公路上行驶时，驾驶员一般依据道路的行车条件（线形、路面、气候、环境及交通流）及车辆本身的性能来确定自已的车速。只要条件允许，驾驶员总是倾于采用较高的速度行驶。但每个驾驶员都有一个心理期望行驶的速度，当车速高于期望速度时，即表现为减速，低于期望速度则表现为加速过程，直至达到稳定的期望车速后匀速行驶。也就是在特定路段上，在干净、潮湿条件下，85%的驾驶员行车不会超过的行驶速度。简称运行速度V85。

路线总长32.197km，全线共设交点236个，平均每公里7.33个，平曲线占路线总长的58.49%。

5.3 确定横向力系数

由于旧路采用的是94版《公路路线设计规范》的技术标准，故我们应采用94版《公路路线设计规范》中的圆曲线超高推荐值按圆曲线半径的通用计算公式反推横向力系数。

06版《规范》说明中有“圆曲线最小半径是使按设计速度行驶的车辆能保证其安全性与舒适性，而建议的采用值。参考国内外使用的经验，确定圆曲线最小半径的…一般值‟采用的横向力系数为0.05～0.06，而…极限值‟采用的横向力系数为0.1～0.17”。因此，在本公路的超高值计算中，最大横向力系数可按0.05～0.17控制。

5.4 确定运行速度

《公路项目安全性评价指南》中指出当运行速度与设计速度差值大于20Km/h时，整个路段的运行速度协调性不良，需对路线平、纵、横各个方面进行调整设计。只有速度差控制在20km/h以内，我们才可以取得较好的运行速度协调性，减少车辆在路段上忽高忽低的车速变化，降低交通事故的发生。故在进行计算时可采用设计速度和速度差的和作为运行速度的取值。

5.5 超高值计算

由上表可以看出，采用上述超高值时，横向力系数在0.05～0.17的可控范围内，可保证行车的安全和舒适。

5.7 工程造价比较

分别按旧路横坡、计算横坡及采用建议横坡计算基层及调平层的造价，得出采用旧路横坡（即等厚铺筑）时的基层及调平层造价约为770.8万元；采用计算横坡时的基层及调平层造价约为1021.2万元；而采用建议横坡时的基层及调平层造价约为896.0万元。可见，采用建议横坡比采用计算横坡降低造价12%。

控制工程造价的关键就在于设计，旧路改造工程中的路面结构层中调平层的厚度影响着整个工程的造价。通过对横向力系数、运行速度的计算确定平曲线的合理超高，在保障车辆行驶安全及舒适的前提下，降低了旧路改造工程的造价。对于山岭重丘区的平曲线长度占路线总长的百分比较大的公路采用该方法，将取得更明显的成效。