美中两国公路线性设计的特点分析

张咏梅 赵云龙

（竹林松大科技股份有限公司，河南 郑州 450000）

一、公路线形设计的安全性

公路安全性设计首先是对设计的道路线形进行安全性评价，指出存在安全性隐患的路段或线形组合，从而提出线形修改的依据，进行线形设计的优化。从公路设计角度，安全评价的内容总体上可归并为包括平、纵、横的线形设计和包括净空宽度、路侧边坡、排水设施、交通工程的路侧设计等影响到行车安全的各种因素。美国在公路安全性方面的研究，主要集中在道路安全管理、几何设计一致性与实际运行速度评估、驾驶员行为调查分析及数学模型与辅助工具等方面。对公路线形的安全性评价主要通过对拟建道路的运行车速预测来对道路的安全性进行评价。目前，我国高速公路的安全运营状况不容乐观。交通事故率呈上升趋势。导致交通事故的原因是多方面的，包括路况、气候、驾驶员的因素等。但从道路线形设计而言，由于我国传统的基于计算行车速度的路线设计方法，只是规定了满足设计车速所要达到的平、纵线形指标，这样导致了各个弯道和纵坡都满足设计规范要求，而线形组合起来不一定是合理的线形，在道路实际运营中，将导致车辆的运行速度与线形指标脱节，形成交通事故的隐患。目前，美国及很多发达国家在公路路线设计中均广泛采用运行车速进行道路线形的均衡性、连续性、安全性的检验，并根据各国的情况提出了各自的评价标准。我国在参考国外经验的基础上，经过研究，也提出了我国公路线形设计的评价标准。

二、公路线形设计的连续性

连续性对于公路设计是非常重要的。道路线形的连续性是路线设计的基本要求之一，连续的道路设计应确保驾驶员能够沿着路线以他们期望的速度行驶。我国《公路工程技术标准》(JTJB01—2003)规定：“线形设计，应考虑车辆行驶的安全舒适，驾驶员的视觉和心理反应。引导驾驶员的视线保持线形的连续性。”《公路路线设计规范》(JTGD2O一2006)也指出：“等级较高的公路应注重立体线形设计，使驾驶员在视觉上能保持线形的连续性，在心理上有舒适感和安全感并与沿线的环境、景观相协调。”我国目前所使用的上述技术标准和设计规范中虽已提出线形连续性，但对连续性的标准并没有明确提出。目前国内外对于线形连续性的研究很多，主要分为：基于速度的研究，基于安全的研究，基于驾驶员操作难易的研究。其中基于速度的研究比较成熟，因为道路线形连续与否对车辆产生的影响首要表现在车速上。车速变化的大小也就代表着线形连续程度。事故率大小是对道路线形连续性的直接检验结果，事故率比较大的事故多发地点，也必然代表着其线形在此存在问题。因此，美国等国均采用运行速度评价线形设计的连续性。

三、公路线形设计的灵活性

公路设计灵活性思想最先由美国提出，美国联邦公路局(FHWA)联合美国各州公路与运输官员协会(AASHTO)等相关机构于1997年出版了《公路灵活性设计》，特别强调了线形的灵活性设计理念和方法。灵活性设计包含合理选用技术标准、灵活运用设计指标两个层面的内容。灵活性设计是有条件的，必须以保证安全为前提，严格按照现行组合的设计原则进行设计就是保障安全的有力措施。即：设计灵活性就是“在充分掌握和理解现有标准、规范本质的基础上，在不降低安全性的前提下，通过合理选择技术标准，灵活运用设计指标，寻求达到更符合公路沿线可持续发展的需要和利益的目标”。

实际上，每一个公路建设项目都具有特殊性(公路个性)，由于项目所在区域的地理位置、地形地貌、地质条件、气候气象、社会环境、不同的文化传统、风俗习惯、审美观特点以及公路使用者的需求、面临的挑战与机遇等均不尽相同，这些都构成不同地区特有的公路景观环境，公路灵活性设计所面临的任务就是在运输功能和安全与周围自然和社会环境之间寻求协调与结合，其目的是针对不同公路、不同路段的不同特点给出切合实际的设计方案，强调的是公路的个性、环境的个性，因此设计灵活性也体现为公路的个性环境设计。

技术标准是公路设计的依据。美国公路几何设计标准与政策一般由成立于1937年的规划与设计政策委员会负责规定和推荐，而其制定和出版则通常由美国各州公路与运输工作者协会(AASHTO)来完成。AASHTO出版的《公路与城市道路几何设计政策》(俗称绿皮书)通常被视为美国公路几何设计标准，亦被国际上公认为现代适用的公路设计专业著作。与我国公路技术标准不同的是，绿皮书仅仅是一本设计指南，它实际上是提出了有关道路几何设计的一系列指导方针，设计人员在使用这套指导方针时可以有一定的灵活性。该书在序言中就明确申明了此书的目的在于向设计人员提供指导方针，对关键尺寸设计给出了推荐的设计数值范围。允许充分的灵活性是为了鼓励针对具体情况做出合适的特殊设计方案。AASH—TO的《公路与城市道路几何设计政策》对一些主要技术指标推荐了一个参考值的范围，允许各州根据各自的特点确定本州的公路设计标准，而各州的技术标准取值一般都在AASHTO所提供的范围之内，但是也允许超出这个推荐范围。如美国加州根据本州特点，高速公路最大车速采用了130km／h，超过了AASHTO所规定的最大设计车速。由于各州的设计标准均以绿皮书作为基本标准或参考标准，这就给设计者在本州的公路设计中有更大的灵活性和创造性。

而我国的公路技术标准则规定，在地形条件和经济条件的允许下应采用标准较高的值，只在严重受限的情况下才采用极限值(但是不推荐)。因此，灵活性设计决不能单纯地理解为对几何规范标准的降低，而是在满足道路安全性的前提下，灵活运用技术规范，尽量找出适应自然经济合理的线形。这样，公路建设才能与社会自然和谐地发展。关于路线的灵活性设计我国尚在研究探索中，未形成一套完整的设计方法。因此，美国的灵活性设计理念和方法对我国公路设计具有很好的借鉴意义。

总之，美国道路设计理论和体系更注重路线与地形、环境的配合和协调。在设计中充分强调路线的一致性和连续性，强调设计的灵活性。路线线形指标充分考虑了地形、地貌条件，为了使道路与地形条件、景观环境相协调，在满足规范安全性的基础上，不惜放宽线形设计指标。另外，在设计中采用了汽车运行车速的理念，路线设计中追求各线形指标的相互配合协调、高低指标之间的过渡缓和、路线线形均衡，追求实际行驶车速相对平稳等，这对降低工程造价、克服超速现象、减少交通事故、保护生态环境和道路景观及与环境的相互协调具有重要的意义。高速公路线形指标的均衡性、一致性、线形的连续性、线形和环境景观的协调性，以及线形设计的灵活性、安全性，作为现代公路设计的新理念已经广泛为国内外公路研究和设计领域所认同。而利用运行速度评价方法是通过运行车速检查评价，使公路线形各要素的设计达到连续、均衡和协调。采用预测运行速度评价道路线形设计质量，使得公路设计的上述要求由定性研究过渡到定量研究。运行速度预测已成为近年来国内外设计领域研究和应用的主要方法，借鉴国外先进的设计理念和方法，对我国的公路设计水平的提高与科学发展具有重要意义。