[12-11 17:00:46] 来源：http://www.tmgc8.com 工程设计 阅读：3409次
摘要：公路线形是车辆的直接载体，一旦确定，无论优劣，都很难改变，山区高速公路尤其如此。影响线形指标的因素错综复杂，不同地段的影响因素也经常变化，往往不是所有因素都能同时达到要求，或者说很难让整个项目或较长路段均能达到标准规定的条件。目前，一些设计较注重对照执行标准规范的条文，对项目的分段差异和实际情况综合考虑不够，在线形指标的掌握上缺乏灵活性，导致线形设计"合法而不合理"，造成公路大填、大挖，不仅增加工程造价，而且严重影响沿线景观和生态环境，甚至有的形成事故黑点。本文从线形设计方法、平面线形设计、纵面线形设 计、平纵线形组合设计和线形与环境的协调五个方面，就如何改进山区高速公路线形设计进行了分析研究。
关键词：山区高速；平面线形；线形组合l 线形设计方法
目前国际上较多采用设计速度和运行速度两种设计方法。我国采用设计速度法，德国、法国、美国、澳大利亚等一些发达国家则广泛采用运行速度法。
1.1 设计速度法
设计速度对一特定路段而言是一个固定值，而实际汽车在公路上行驶时，驾驶员一般是根据道路的行车条件、车辆动力性能及驾驶员的特性来确定自己的车速。只要条件允许，驾驶员总是倾向于采用较高的速度行驶。因此，驾驶员实际采用的运行速度所需要的线形指标就与设计车速确定的线形指标相脱节。
1.2 运行速度法
运行速度设计法以运行速度概念为基础，充分考虑公路上绝大多数驾驶员的交通心理需求，以车辆的实际运行速度作为线形设计速度，从而有效地保证了路线所有相关要素(如视距、超高、纵坡、竖曲线半径等指标)与设计速度的合理搭配，可以获得连续、一致的均衡设计。
1.3 运行速度检验
线形设计过程是对驾驶员理想操作情况下汽车行驶轨迹的最大化模拟过程。运行速度设计法可有效地解决线形设计指标与实际行驶速度所要求的线形指标脱节的问题，但由于国内外的交通条件和驾驶员行为差别明显，欲采纳这种设计方法须对我国的运行速度进行深入调查，确定适合我国国情的设计参数值。
对于山区高速公路而言，地形地质条件复杂，线形指标变化较大。因此，在设计之初可按照现行标准和规范进行设计，并根据地形和地质条件参考运行速度选取线形的设计指标，以保证线形整体设计原则的可靠性，然后在优化线形时，计算运行速度，检验线形的连续性和设计车速与运行速度的一致性，最后根据检验结果优化线形指标。
2 平面线形设计
公路平面线形由直线、圆曲线和回旋线等基本要素组成，平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形相适应，与周围环境相协调。
2.1 曲线定线的运用
在山区地形条件下，传统的直线定线法确定的线形难以实现线形的连续与均衡设计，不易与地形、地物、景观相协调。曲线定线法是先确定适合地形的圆曲线，准确地控制地形、地物，在不受限制的地方用直线和缓和曲线连接起来，形成以曲线为主，随地形、地势而曲折舒顺的连续线形。曲线定线法不仅能灵活地与公路所经地带的地形、地势、景观相协调，而且能减少工程量，降低工程造价，同时减少对环境的破坏。
2.2 直线的运用
2.2.1 直线最小长度
同向圆曲线之间设置较短直线时，容易把中间的直线看成反向弯曲的曲线，即通常所说的断背曲线。反向曲线间插入短直线，若曲线半径不够大，不利于车辆转向，并且线形不美观。同向曲线间最小直线长度以不小于设计速度(以km/h计)的6倍为宜，反向曲线间最小直线长度以不小于设计速度(以km/h计)的2倍为宜。
2.2.2 直线最大长度
过长的直线容易使驾驶员感到单调、疲倦，驾驶员一般会加速行驶。如果纵坡坡度大于-3%，则更容易出现超速运行，从而导致交通事故的发生。直线线形大多难于与地形相协调，可能导致大填大挖，破坏生态环境。因此，山区高速公路应尽量避免采用长直线。我国现行规范没有对直线的最大长度做出具体规定，德国和日本规定直线的最大长度为20倍的设计速度(以km/h计)，前苏联为8km，美国为120s行程。
2.3 圆曲线的运用
2.3.1 圆曲线半径的选取
圆曲线应与地形相适应，以采用超高为2%～4%的圆曲线半径为宜，本工程的圆曲线半径控制在900～4500m(100km/h段)和700～2300m(80km/h段)之间。圆曲线的最小半径应根据运行速度计算确定，应避免采用规范规定的极限最小半径和一般最小半径。www.tmgc8.com
2.3.2 平曲线长度控制
平曲线长度不宜过短，应首先满足设置回旋线或超高、加宽过渡的需要，还应保留一段圆曲线，以保证汽车行驶状态的平稳过渡。现行相关规范中并未明确限制最大平曲线长度，但曲线长度较大时，不利于平纵组合设计，也不利于空间线形的连续、美观，实际运用中应根据具体情况，对平曲线长度有所限制。
2.4 回旋线的运用
回旋线的长度应随圆曲线半径的增大而增长。对于山区高速公路应更注重灵活运用回旋线参数A，这样可以增加线形设计的自由度，使线形更容易与山区地形相适应。回旋线参数宜根据地形条件及线形要求确定，并与半径相协调。
《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)规定：回旋线一圆曲线一回旋线的长度以大致接近为宜。关于回旋线一圆曲线一回旋线的长度之比，有文献认为最好设计成1：2：1;也有文献认为往往设计为1：1：1～122：1，有时甚至用到1：3：1;还有文献建议按1：0.5：1～1：2.5：1控制，并希望圆曲线不短于3s行驶长度。对于山区高速公路而言，地形、地质条件复杂，回旋线一圆曲线一回旋线的长度往往很难设计一致，考虑到与地形的适应性和减少对环境破坏的要求，可参考回旋线一圆曲线回旋线的长度之比为1：1：1～1:3:1进行线形设计。
山区高速公路主线的线形设计应尽量避免采用凸形曲线、C形曲线和复合曲线。本工程线形设计主要使用了S形和卵形曲线。
3 纵面线形设计
纵面线形应平顺、圆滑、视觉连续，并与地形相适应，与周围环境相协调。
3.1 纵面线形指标设计
山区高速公路纵坡一般以平缓为宜，不轻易采用规定值，但应考虑填挖平衡，避免大填大挖，以减少对环境的影响。本工程项目纵坡设计最大纵坡为3.5%(100km/h段)和3.89%(80km/h段);填方高度控制不，(于20m，挖方高度控制不大于25m(挖方边坡高度控制不大于40m)。
纵面线形的优劣很大程度上取决于竖曲线半径的大小，纵断面设计时应避免插入小半径竖曲线，竖曲线半径宜为平曲线半径的10～20倍以上，并满足视距要求。竖曲线长度太短，汽车行驶时驾驶员会感到不适或视觉上存在问题，应采用相关规范规定一般最小值的1.5～2.0倍或更大值，避免使用极限值。
结语
山区地形、地质条件复杂多变，公路线形设计困难，任何一个不安全的指标、一个不良的组合都可能形成交通安全隐患。因此，设计者必须重视线形设计的质量，必须认识到路线不仅是几何线形，还是经济线、能源线、环境线，更是生命线。
参考文献
[1]杨彩侠.生态公路设计理念与实现研究[D].长安大学，2004年.
[2]吴峰.山区高速公路圆曲线最小半径确定方法的研究[D].长安大学，2005年.
[3]张浩平，彭立，胡虎.三次样条曲线在互通式立交匝道端部设计中的应用[J].中南公路工程，2003年01期.
