公路路线设计指标的灵活运用

张 宇

(江苏省交通科学研究院股份有限公司)

1 概 述

公路是由平面、纵断面和横断面组成的三维空间实体。公路线形设计指标众多，主要有平面设计指标、纵断面设计指标和横断面设计指标。公路横断面设计要素主要有行车道宽度、路肩宽度、中间带宽度等，当公路等级和设计速度确定后，根据《公路工程技术标准》(JTG B01－2003)，公路横断面设计要素值相对固定，灵活运用的余地不大。由于不同的项目地形、地貌及沿线控制因素均不同，因此公路平面设计指标和纵断面设计指标灵活多变，公路线形设计中需要灵活掌握平面设计指标和纵断面设计指标。公路平面设计要素有直线、圆曲线、缓和曲线，平面设计指标主要有:直线长度、圆曲线半径、圆曲线长度、缓和曲线长度等;纵断面设计要素有直线和竖曲线，纵断面设计指标有:纵坡坡度、坡长、竖曲线半径、竖曲线长度等。要想设计出一条线形顺畅、平纵组合合理、工程规模小与环境相协调的道路，需结合公路沿线控制因素和路线设计规范的要求，灵活选择设计指标，并合理组合。

公路路线设计指标的优劣直接影响公路的安全性、道路美学、生态景观和工程规模等，对工程造价和工程投资也有较大影响。虽然公路标准规范对设计指标的取值有相应的规定，但是由于规范是全国性的纲领性法规，它只具有一般性和普遍性的指导意义，在具体设计指标的选择上有很大的灵活性，设计人员要根据不同地区的特点和具体情况灵活运用。特别是山区公路由于地形多变、地质情况复杂，如果设计指标偏高，易造成公路大填、大挖，如果高路堤和深路堑较多，将严重影响公路沿线景观和生态环境，也增加了工程投资;但是如果设计指标偏低，过于迁就地形而设置较小的圆曲线半径或较大的纵坡，又会影响行车安全性和道路通行能力，增加燃油消耗。因此在具体的项目设计中需要灵活掌握路线设计指标。

2 设计指标灵活运用的原则

按照设计指标的重要性，公路设计指标分为主要指标、次要指标和好中求好设计指标。公路设计者需在深刻理解规范条文的基础上，灵活运用设计指标，其基本原则是:主要指标强制执行、次要指标灵活掌握、好中求好指标可以适当突破。主要指标主要是指涉及行车安全性的指标，如最小圆曲线半径、最大纵坡、视距等，应严格执行或从严掌握;次要指标一般是在满足安全的基础上，从美学等角度提出的，如缓和曲线参数等，一般情况下也应尽量遵守标准规范要求，但当采用规范要求指标将在能源、环境、生态、造价等方面付出较大代价时，则可以灵活运用，好中求好指标可以适当突破，如同向曲线间最小直线长度等。

3 设计指标的运用

公路线形是为满足公路功能服务的，公路线形设计指标的选择必须保证汽车行驶安全、舒适和经济，同时需要考虑线形与地形、地质、景观等边界条件相协调，在技术、经济上具有合理性，这也是公路线形设计必须满足的基本条件。

3.1 平面指标

(1)直线

①最大直线长度

过长的直线易使驾驶员感到单调、疲乏，于是产生尽快驶出直线的急躁情绪，导致加速行驶，这样很容易导致交通事故的发生，所以在运用长直线时必须持谨慎态度，需要对直线的长度应加以限制。

最大直线长度与驾驶员心里承受能力有关。由于每个驾驶员心里承受能力不同，不同的道路，沿线地形和地物情况不一样，对驾驶员心里的改善程度也不同，因此最大直线长度很难有明确的标准。但是目前世界各国大部分都有一个建议的参考值，我规定为20V(V 为设计速度，下同)，该指标属于次要指标，一般情况下尽量遵守标准规范要求。

②同向曲线间最小直线长度

同向曲线间最小直线长度过短时，容易引起错觉，视觉上忽略其存在，把两个曲线看成一个曲线，影响线形视觉效果。该指标属于次要指标，可根据具体情况而定。对于山区公路地形起伏较大路段，如果同向曲线间直线长度满足6V，线形可能难以与地形相结合，会增加工程规模，此时可适当降低指标，有些省区增提出4.5V 和3V 的建议值。另外，当道路内侧有山丘或树木遮挡时，能避免两个圆曲线同时进入驾驶人视野，消除视觉上的差异时，为了降低工程规模，也可适当降低指标。

③反向曲线间最小直线长度

反向曲线间设置直线，为驾驶人反向操作提供了缓和区段。但是当直线长度较短时，破坏了线形的连续、均衡和美观，因此尽量设置较长的直线长度，《公路路线设计规范》(JTG D20—2006)规定反向曲线间最小直线长度以不小于设计速度2 倍为宜。如果车辆运行速度较高、两圆曲线半径值差别较大时，应尽量设置不小于2V 的直线长度。当平曲线指标比较均衡、运行速度不高时可将曲线径向衔接，组成S 形曲线。该指标为次要指标，可根据具体情况灵活运用。

(2)圆曲线

圆曲线半径取多大合适，这个问题很难给出固定的答案。由于地形、地貌的差别，同一设计速度选用的圆曲线半径值也不尽相同。此外圆曲线半径还与平纵组合情况有关，不宜孤立地评价一个曲线，应综合考虑前后线形的连续均衡，具体情况具体分析。规范中给出“一般最小半径”作为一般情况下应采用半径值，实际应用中普遍认为该数值偏小。实际设计中，一般取2% ～4%超高对应的半径值，最好取2%超高对应的半径值。圆曲线半径不宜过小，圆曲线极限最小半径为主要指标，不宜突破。

表1 2%超高对应的半径值

(3)缓和曲线

缓和曲线参数的取值一般按《公路路线设计规范》(JTG D20－2006)执行。当R 小于100 m 时，A 宜大于或等于R;当R 接近于100 m 时，A 宜等于R;当R 较大或接近于3 000 m时，A 宜等于R/3;当R 大于3 000 m 时，A 宜小于R/3。

当缓和曲线参数确定后，需验算缓和曲线长度是否大于规范规定的最小值，同时应满足超高过渡段长度的需求，如果不满足超高过渡所需的长度要求，则应增大缓和曲线参数，确保缓和曲线长度满足超高过渡的需求。最小缓和曲线长度为主要指标，设计中不应突破。

3.2 纵断面指标

(1)纵坡

公路最大纵坡值综合考虑了货车的爬坡能力、公路通行能力、下坡制动安全性、油耗、工程投资等因素，对货车比重较高路段，最大纵坡值和最大坡长值均为主要指标，不应突破，并应尽量采用平缓的纵坡。对于以行驶小客车为主的公路，当采用较大纵坡可以明显降低工程造价时，经技术经济论证可在规定最大纵坡的基础上增加1%。

(2)竖曲线

设置凸形竖曲线主要是为了缓和冲击和保证行车视距，凹形竖曲线主要为了缓和冲击和满足汽车前灯照射范围的最小值，因此竖曲线半径尽可能大些好。实际设计中，一般采用竖曲线半径一般值，条件允许时尽量采用满足视觉所需的竖曲线半径值。

3.3 线形组合

公路线形组合设计主要考虑以下几点。

(1)线形指标的突然变化容易引起交通事故，线形组合设计应保持线形在视觉上的连续性和均衡性，线形指标的过渡要平顺，不宜突变，避免长直线尽头接小半径圆曲线的不利组合。

(2)保证汽车行驶动力学要求和路面排水要求。

(3)考虑与沿线地形、地势和自然人文环境的均衡协调。线形设计应与沿线地形地貌相结合，在保证安全的前提下，甚至可以为了结合地形而采用较低的线形指标。提倡避免高边坡而采用短桥隧或半路半桥方案，减少道路对自然环境的破坏。

3.4 视距

为保证公路的安全，在公路的全长上必须保证有足够的视距。对向双车道公路，根据该公路的设计速度，每隔适当的间隔要保证超车视距要求。对于高等级公路，必须需要满足停车视距要求。视距为主要指标，不可突破。

高速公路互通式立交分流鼻之前应保证判断出口所需的识别视距，《公路路线设计规范》(JTG D20－2006)规定识别视距应大于下表规定值，条件受限时，识别视距应大于1.25 倍主线停车视距。

表2 主线分流鼻识别视距

平原区高速公路单喇叭互通分流鼻大多位于主线上跨被交道桥梁之前，如果满足上表规定识别视距，主线上跨桥凸型竖曲线半径取值较大，导致主线上跨桥规模增加较多，为了降低主线上跨桥规模，平原区高速公路互通分流鼻识别视距一般取1.25 倍主线停车视距。

4 总 结

线形设计是公路设计最基本的内容，一般设计人员在线形设计时所选用的平纵线形指标很容易满足规范要求，但不是所有满足规范要求的线形设计就是安全、经济的，应该从“以人为本”的设计新理念出发，因地制宜，灵活地选用平纵线形指标，才能设计出线形均衡、工程造价低、对环境破坏少的公路。

［1］交通部公路司.新理念公路设计指南［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［2］中华人民共和国交通部.公路项目安全性评价指南［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［3］张廷揩，张金水.道路勘测设计［M］.上海:同济大学出版社，2002.

［4］中华人民共和国行业标准.公路路线设计规范(JTG D20－2006)［M］.北京:人民交通出版社，2006.

［5］中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准(JTG B01－2003)［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［6］霍明.山区高速公路勘察设计指南［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［7］日本道路公团.日本高速公路设计要领［M］.西安:陕西旅游出版社，1991.