公路回旋线过长情况下的超高过渡段设置方式探讨

韦波 周群

摘要：为解决公路路线设计中回旋线过长超高设置困难的问题，文章以某二级公路为工程背景，结合《公路路线设计规范》，总结多年路线设计经验，对公路回旋线过长情况下的超高过渡段设置方式进行了探讨，对比分析了三种不同超高过渡段的设置方式。研究结果表明：以横向力系数值为基准，当回旋线过长时，超高过渡方式一为最优设置方式。

关键词：路线;回旋线;超高;超高过渡段;横向力系数

0 引言

公路项目设计中，超高过渡段的设计一直是路线设计的重点和难点[1-3]。对此，国内外设计同行做了不少的研究，提出了不少超高過渡段的设置方式[4-8]。综合设计同行们的研究发现，不同地区的设计同行在回旋线未过长时采用的超高过渡方式大致相同，相对较为简单。但在回旋线过长时超高过渡方式却大相径庭，相对较为困难。因此，为解决公路路线设计中回旋线过长超高过渡段设置困难的问题，本文以某二级公路为工程背景，依据《公路路线设计规范》（G D20-2017）[9]，总结笔者从事路线设计多年经验，对公路回旋线过长情况下的超高过渡段设置方式（简称“超高过渡方式”，下同）进行深入探讨，以横向力系数值为基准，通过分析三种超高过渡方式横向力系数不同变化情况，对比得出最优超高过渡方式，为今后路线设计中回旋线过长情况下的超高过渡方式提供借鉴。

1 工程背景简介

本文背景工程为设计时速60 km/h的某二级公路，其路基宽度为10 m，半幅行车道与硬路肩宽度总和为4.5 m。选取某左转交点作为本文研究对象，设ZH点桩号为K0+000，其基本型曲线中圆曲线半径为[WTBX]R[HTXH]=300 m，回旋线长度设置为[WTBX]LS[HTXH]=150 m，超高过渡方式采用《公路路线设计规范》推荐的线性过渡方式，设计超高值为6%，最大超高渐变率为1/175，计算最短回旋线长度为63 m，最小超高渐变率为1/330，计算最长回旋线长度为118.8 m。

2 一般情况下的超高过渡方式分析

规范定义：超高过渡段是公路横坡从设计路拱坡度过渡到公路圆曲线最大超高值的路段，也是汽车从平稳行车到车辆在弯道中倾斜行车的过渡路段[9-10]。超高过渡段长度与其超高渐变率关系为：

设计中常用的超高方式主要有基本型、S型和卵型三种，根据不同的线形组合，一般情况下公路路线设计中常采用以下三种超高过渡方式：

如图1所示，超高过渡方式一为当实际超高渐变率[WTBX]P≥1/330，且P实

3 回旋线过长情况下的超高过渡方式分析

以背景工程为例，因本项目为旧路改扩建项目，考虑绿色环保节能的设计原则，在满足设计规范指标前提下，尽量利用原有道路，路线需尽量拟合原旧路线形，减少征拆量，故需设置过长的回旋线。回旋线过长时，若在回旋线内完成全部超高过渡，其[WTBX]P[HTXH]则小于1/330，不满足设计规范的要求，这种情况下《公路路线设计规范》（G D20-2017）中只规定超高过渡段应设在回旋线的某一区段范围内，并没有明确规定具体的设置区段和设置方法。笔者总结多年路线设计经验，总结出在回旋线过长时，超高过渡段有以下常用的三种设置方式（详见图2～4）：

如图2所示，超高过渡方式一为基本型与S型曲线相接处分别取-2%～+2%段和0～+2%段的渐变率为1/330，超高渐变段长度分别为59.4 m和29.7 m，剩余的超高值在剩余的回旋线作线性过渡，超高过渡段在全回旋线长度范围内进行，即LS=LC[HTXH]。

如图3所示，超高过渡方式二为基本型曲线与S型曲线相接处分别从-2%和0直接取1/330渐变率渐变至设计超高值，超高过渡段为远离圆曲线端设置，长度小于回旋线长度，即LS>LC。

如图4所示，超高过渡方式三为是基本型曲线与S型曲线相接处超高起始点设置在曲率等于不设超高最小半径值处，取-2%～+2%段的渐变率为1/330，剩余的超高值在剩余的回旋线作线性过渡，超高过渡段为靠近圆曲线端设置，长度小于回旋线长度，即LS>LC。

4 不同超高过渡方式横向力系数分析

根据《公路工程技术标准》（G B01-2014）[10]得知设计横向力系数是衡量路线安全设计的标准。不同的超高过渡段设置方式，其横向力系数变化也随之不同。笔者假定当横向摩阻系数一定时，基于横向力系数值的动态变化，对回旋线过长时的三种超高过渡方式进行比较分析。

4.1 超高过渡方式一横向力系数分析

以背景工程为例，按回旋线过长时超高过渡方式一分别计算得出前、后超高过渡段相关设计参数见表1，参考文献[3]分析方法，取间距约50 m的桩号，计算得各特征点横向力系数值见表2，横向力系数分布如图5所示。

如图5所示，超高过渡段横向力系数值从K0+000至K0+100变化为从0.02下降至0.016，从K0+100至K0+150变化为从0.016上升至0.035。在整个全超高段中基本维持在0.035，横向力系数平均值为0.025 5。

4.2 超高过渡方式二横向力系数分析

以背景工程为例，按回旋线过长时超高过渡方式二分别计算得出前、后超高过渡段相关设计参数见表3，参考文献[3]分析方法，取间距约50 m的桩号，计算得各特征点横向力系数值见表4，横向力系数分布如图6所示。

如图6所示，超高过渡段横向力系数值从K0+000至K0+119的变化为从0.02下降至0.015，从K0+119至K0+150的变化为从0.015上升至0.035。在整个全超高段中基本维持在0.035，横向力系数平均值为0.023 8。

4.3 超高过渡方式三横向力系数分析

以背景工程为例，按回旋线过长时超高过渡方式三分别计算得出前、后超高过渡段相关设计参数见表5，参考文献[3]分析方法，取间距约50 m的桩号，计算得各特征点横向力系数值见表6，横向力系数分布如图7所示。

如图7所示，超高过渡段横向力系数值从K0+000至K0+030的变化为从0.02下降至0.001，从K0+030至K0+089的变化为从0.001上升至0.036，从K0+100至K0+150的变化为从0.036下降至0.035。在整个全超高段中基本维持在0.035，横向力系数平均值为0.026 3。

对比分析回旋线过长时三种超高过渡方式的横向力系数如图8所示。

分析图8可知，三种超高过渡方式都能保证行车安全，但超高过渡方式三波动幅度最大，变化区间距离差别最大，大于0.035横向力系数值维持的区间距离最大，折线斜率也最大。超高过渡方式二横向力系数平均值最小，整体上优于超高过渡方式三，但数值与超高过渡方式一、三相差无几。而相比超高过渡方式二、三，超高过渡方式一横向力系数变化均匀，波动幅度最小，变化区间距离最均衡，折线斜率最小，舒适度最高。综合分析认为超高过渡方式一为三者中最优。

5 结语

本文以背景工程为基础，结合路线设计规范，总结多年路线设计经验，对公路回旋线过长情况下的超高过渡方式进行了深入的研究，分析了三种回旋线过长情况下超高过渡段设置方式的横向力系数变化情况，并通过对横向力系数的对比发现超高过渡方式一横向力系数变化均匀，波动幅度最小，变化区间距离最均衡，折线斜率最小，舒适度最高，为三种超高过渡方式中最优。建议今后公路路线设计中回旋线过长情况下的超高过渡方式可借鉴本文方式一进行设置。

参考文献：

[1]王国刚，王 平.路线超高过渡段设置位置的探讨[J].山东交通科技，2013（6）：78-85.

[2]张海忠，麻辉东.公路超高设计应用探讨[J].公路交通技术，2011（3）：1-4.

[3]陈建宗，陈建新.高等级道路超高过渡段的设置方式[J].广东公路交通，2014（2）：9-12.

[4]李贵冲.对高速公路超高过渡段设计的探讨[J].工程建设与设计，2016（8）：118-119，122.

[5]郝金东.公路超高过渡段设置方式的探讨[J].林业科技情报，2017，49（3）：95-97.

[6]林志英.多幅路回旋线与超高过渡设计新思路[J].湖南理工学院学报（自然科学版），2017，30（2）：49-54.

[7]潘兵宏，周海宇，劉 斌，等.基于Car Sim仿真的超高过渡起点位置对比研究[J].铁道科学与工程学报，2018，15（3）：637-644.

[8]赵剑锋，张 田.公路平曲线超高设计技术[J].中国高新科技，2019（14）：87-89.

[9]G D20-2017，公路路线设计规范[S].

[10]G B01-2014，公路工程技术标准[S].

作者简介：[ZK（][HT9.XH]韦 波（1987—），工程师，主要从事道路工程设计工作。