公路线形设计思路探析

康 辉

（河北省衡水市公路勘测设计所，河北 衡水 053000）

1 公路线形设计基本要求

1.1 基于汽车行驶力学的线形设计

公路线形设计首先应满足汽车行驶力学的要求，即汽车在公路上行驶时应是稳定的、舒适的、经济的。因此，在设计中要注意，首先要合理运用现行《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》规定的技术指标，不要轻易采用技术指标中规定的极限值，应根据具体条件，在不过分增大工程量的情况下，尽量选用较高的技术指标。同时，为了有效地确保汽车行驶速度均衡，应注意各线形要素的连续性，必须避免线形突变，如避免长直线末端设小半径曲线、大半径曲线与小半径平曲线直接相连等，尤其是对于山岭重丘地区，应尽量不设置陡纵坡，以避免重车下坡时，因长时间刹车而使刹车失灵，引发重大交通事故。

1.2 基于司机视觉和心理的线形设计

公路线形设计还应使道路具有视觉的舒适、顺畅性，使司机在行驶过程中不易疲劳，有良好的视觉和心理，以保证行车的安全、舒适。因此，在设计中应注意线形要素之间及其与其他设施间相互平衡协调，如直线、圆曲线、缓和曲线的组合协调，纵坡线与竖曲线的组合协调，平面线形的组合协调，路线与公路构造物、沿线设施间的协调等。同时应当注意保证行车视距和创造良好的视线，增进行车安全和舒适感。

1.3 与地形、地物、环境相协调的线形设计

线形设计要结合沿线实际，特别要结合地形、地物条件，运用各种线形要素，并进行合理的线形组合，使线形与地形、地物相适应，从而设计出技术合理、行车安全舒适、经济节约的线形。在线形设计中要注意，不可片面强调以直线或曲线为主，而应结合地形、地物以及其他自然条件，灵活地运用线形要素。线形设计时还应注意线形与环境的协调，使公路建设既不破坏环境的自然景观，保护环境，减少对环境的干扰，又要尽量利用环境，改造环境，使之与沿线环境协调，融合为一体。

1.4 基于生态环保的线形设计

公路建成后就成为社会空间的一个组成部分，它与沿线的自然、经济、社会条件的关系十分密切。在线形设计中，一方面必须符合国家有关土地、环境保护、水土保持、文物保护、资源开发等法规的有关要求；另一方面还必须注意少占农田，少拆迁建筑物，少破坏原有植物、地貌和减少噪音、废气等对环境的污染。在线形设计中，还应注意与自然资源及经济开发、工农业发展、交通运输、居民条件、区域规划等相结合，以使公路建成后能发挥最大的社会综合效益。对于不同等级、性质和地区的道路，上述线形设计基本要求的侧重还应有所差异。对于高速公路、一级公路、设计速度为60km／h及以上的公路，应注重立体线形设计，做到线形连续、视觉良好、景观协调、安全舒适、资源节约。对于低等级和设计速度为40km／h及以下的公路，由于设计速度低，应首先在保证汽车行驶力学条件和安全的前提下，正确运用线形要素规定值，在条件允许范围内力求做到各种线形要素的合理组合。

2 公路线形设计

公路线形设计应当兼顾路线总体设计、路线方案设计、线形几何设计等方面。其中平面线形设计主要是路线平面几何要素设计，包括直线、圆曲线、缓和曲线及三者的线形组合设计。目前我国公路平面线形设计多采用传统的先直线后曲线方法，即先设计直线，确定路线交点，然后在路线交点处插入平曲线（圆曲线和缓和曲线）的方法。但在山区高速公路平面线形设计中，则多采用先确定平曲线，后确定直线的方法。

2.1 平面线形设计

对于公路的平面线形设计应当充分考虑与地形的相适应性，应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应与周围环境相协调。在地势平坦开阔的平原微丘地区，路线直捷舒顺，直线所占比例一般较大。而在地势有很大起伏的山岭和重丘地区，路线则多弯曲，曲线所占比例较大。路线要与地形相适应，这既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境问题。直线、圆曲线、回旋线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主，或以曲线为主，或人为规定三者比例都是错误的。各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径，并保证具有足够的平曲线长度。从实践应用情况来看，路线转角大小直接反映路线舒顺程度。当转角小于7°时适宜设置较长的平曲线，以避免造成急弯的错觉。

在公路平面线形设计中采用长直线时，应当考虑到使其纵坡不宜过大；针对两侧地形过于空旷的情况，则可考虑种植不同树种予以改善；对于在长直线尽头设置的平曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规定要求外，还应当设置标志、增大路面抗滑能力，从而有效地保障行车安全。

2.2 纵断面线形设计

纵断面线形应与地形相适应，设计成视觉连续、平顺而圆滑的线形，避免在短距离里出现频繁起伏；应避免能看见近处和远处而看不见中间凹处的线形；较长的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡度放在坡段下部，接近坡顶的纵坡宜适当放缓；相邻纵坡坡度的代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径；交叉处前后的纵坡应平缓；在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡。

公路纵坡应当以平、缓为宜，最小纵坡坡度不应小于0.3%。尤其是平原地区的公路纵坡设计，更应当符合均匀、平缓的要求。而对于丘陵地形的纵坡则应避免过分迁就地形而起伏过大；山岭、重丘地形的沿河线，适宜采用平缓的纵坡，一般要求纵坡坡度不宜大于 6%；越岭线纵坡宜均匀，尽量不采用极限或接近极限的坡度，更不宜连续采用极限长度的陡坡类短距离缓坡的纵坡线形；山脊线和山腰线，除结合地形不得已时采用较大的纵坡外，在可能条件下应采用平缓的纵坡。

2.3 线形组合设计

从视觉心理分析的角度来看，若公路线形组合设计过于单调、枯燥，则在行车过程中视景无变化，从而较易导致司机产生疲劳，因此公路线形组合设计中应当避免这种情况；但是对于交通比较错综复杂的路段则应当考虑采用单调的线形组合。为调节单调的视觉，增进视线诱导，设计时可用划行车道线、标志、绿化、注意与路旁建筑设施配合等方法来弥补。

公路线形组合应当具有较好的视距条件。在公路纵面上插入凹形竖曲线，不仅改变了线形生硬、呆板的印象，而且还给予司机以动的视觉印象，提高了行车的舒适性。但在运用时，应当避免采用较短的凹形竖曲线（一般以大于最小竖曲线半径约3～4倍为宜），以避免产生折点；而且不要在两个凹形竖曲线间插入短直线，因为直线组合后会在视觉上形成“虚假凸形竖曲线”的错觉，若改为复曲线或合并成一个凹形竖曲线，视觉条件将得到改善。

对于公路线形中平曲线与直坡段的组合线形，一般只要平曲线半径选择适当、平面的直线与圆曲线组合恰当，在透视图上显示的视觉效果应是良好的。汽车在这种路线上行驶，可以获得较好的路旁景观，且景观逐步变化使驾驶员感觉新鲜，方向盘操纵舒适。但是，如果平曲线与直线组合不当（如断背曲线），或半径过小、直线长度过短等都将在视觉上产生折曲现象。组合时要注意平曲线半径与纵坡度协调，同时还要注意合成纵坡的要求，避免急弯与陡坡重合。

3 结语

本文针对公路线形设计，提出线形设计者应当充分兼顾考虑司机心理和汽车行驶力学等要求来设计，同时具体到如何处理好公路线形中的直线与曲线、平面与纵断面的关系，以形成视觉好、顺畅、良好的线形，确保行车安全。

[1]宋鹏举，梅宝君.公路线形设计体会[J].黑龙江交通科技， 2007， 28（9）： 118-119.

[2]陈伦祥，邱宇.关于公路线形设计的几点体会[J].建材与装饰： 下旬刊， 2008，31（5）：31-33.