城市道路设计中超高和加宽值设计研究

王文菊

摘 要：根据城市道路设计相关规范，研究了城市道路设计中超高值和加宽值的必要性、计算方法和其它相关方面。本文根据超高值和加宽值的相关概述以及社会实践操作研究方面，对城市道路设计中超高值和加宽值的设计进行相关的研究和探讨。

关键词：城市道路设计;超高值;加宽值;研究

随着当代社会迅速发展的经济，我国在城市发展上突飞猛进，城市交通是城市发展的重要因素，城市交通建设的重要性就不言而喻，同时经济的猛涨式发展使城市交通在相关建设上有着更高一层的要求，城市交通的便捷性、舒适性和安全性显得更加重要。随着社会科技的发展，道路设计软件的不断改进，道路设计过分依赖于设计软件，而对超高和加宽值存在对原理认识不清楚的情况，所以本文对城市道路设计中超高值和加宽值进行相关分析和研究。

1  城市道路设计中超高的相关概述

1.1 超高的设计必要性

超高是指在城市道路设计时，为抵消车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成内向性倾斜的单向横坡的一种断面形式。当汽车在弯道上行驶时，将会受到横向力的作用。为了让汽车在弯道或圆曲线上行驶时能够获得相对的向圆心内侧的横向性的分力，超高的作用就在此刻很好的体现，这时的超高值就会来克服绝大部分离心力，并且减少横向力。

1.2 超高相关公式计算

对于减小横向力有几种方法，第一是增大曲线的半径，但是这个在实际的相关操作中有着很多困难;第二是降低车速，在城市道路设计中，这种方法的出现率并不高，同时也不被设计师所推荐;第三是增大向内侧倾斜的横坡度，也就是设计相对的超高横坡，这种方案的好处在于成本比较低，并且效果显著，在城市道路设计中很常见，在设置超高值之后的计算公式是μ=V^2/127R-i。在城市道路的超高值中，对最大超高值和最小超高值有规定，而超高横坡度一般按照行车速度、半径大小、路面情况、自然条件和车辆情况来决定，根据道路最大的超高值确定最小超高等于路面拱度。当v取设计车速，μ取摩阻系数，则I=V^2/127R-μ。

1.3 确定道路设计的超高值

城市道路设计中曲线部分必须要根据汽车行驶过程中将承受的离心力，让相对于路面超高驾驶车辆所产生的横向力与轮胎和路面之间产生的摩擦力相互抵消，以此来维持在曲线上的横向稳定性，从而保持车辆可以以正常的行驶速度前进。在城市道路设计中，超高计算首要考虑的就是横向摩擦力，并且在尽最大可能的情况下，把横向摩擦力控制在最低，且在国家规定的数据范围内。当确定设计速度之后，超高值的确定就主要在于曲线半径、气候条件和地面粗糙情况，当在多雨或者较为潮湿的区域，则更需要注意城市道路设计超高值的确定，因为过大的超高值可能会导致所驾驶的车辆发生向内侧方位倾斜，若在曲线路段出现过多车辆时，曲线或弯道内的车速将会较低，城市道路设计的横坡坡度方面则更加需要控制在合理且恰当的范围内。

1.3.1 横力向系数

横力向系数的大小决定着汽车在行驶过程中的稳定程度、乘客乘坐的舒适度、车辆消耗的燃料和轮胎的使用寿命等方面。所以横力向系数的选用第一步是确立汽车在曲线路段驾驶时横向面的抗滑度、稳定性以及乘客乘坐的舒适度;第二步是考虑汽车使用的普及程度及该车辆的横力向系数与车辆整体的匹配情况。一般来说，在燃料消耗和轮胎磨耗程度一定的情况下，横向力系数是不能超过0.15的。

国家规定相应的城市道路设计横力向系数与曲线半径之间存在着相对性的关系，当曲线半径存在于不设超高最小半径和设超高最小半径一般值之间时，横向力系数为0.067;当曲线半径介于设超高最小半径一般值和设超高最小半径极限值之间时，横向力系数为0.14到0.16。所以根据这些规定数据以及路面路段的实际情况来看，当公路平曲线半径较大，离心力较小时，路面摩擦力足以保证汽车沿双向路拱外侧行驶的安全性，此时，城市道路设计中应该把设超高最小半径一般值排除在外，如若在选择超高最小半径一般值时，相对应的横力向系数也应在0.067到0.10之间灵活采用。

1.3.2 相关的设计速度

不同的超高横坡度通常采用相应城市道路对应等级的设计速度来进行计算和设计。但是，通常情况下当道路曲线段的设计速度和运行速度相差大于20km/h，就说明该曲线相关参数的设置属于不合理范围，这时就应该对该路段增加相应的安全措施;当速度相差小于20km/h，也就代表这段超高横坡度的合理性。

1.3.3 超高的方式

城市道路设计超高方式一般根据地形状况、车道数、超高横坡值、横断面形式等因素决定。无中间带道路的超高方式有三种：绕路面内边缘旋转、绕路中线旋转、绕路面外边缘旋转。第一种是绕路面内边缘旋转，通常用于新建工程;第二种是绕路中线旋转，经常用在改建工程;第三种是绕路面外边缘旋转，可用于路基外缘高程受限制或路容美观有特殊要求的道路。有中间带道路的超高方式又有其他三种不同的方式：第一种是绕中间带的中心线旋转，通常应用中间带宽度较小的道路;第二种是绕中央分隔带边缘旋转，这是较为常见的方式，有中间带道路都可采用，宜用于双幅和四幅的城市道路;第三种是绕各自行车道中线旋转，一般使用于车道数大于4条的道路。单幅路及三幅路机动车道一般都绕中轴旋转;双幅路及四幅路机动车道通常绕中央分隔带边缘旋转，这样就使两侧车行道变成单独的超高横断面。

2  城市道路设计中加宽的相关概述

2.1 加宽的设定意义

当车辆在行驶的曲线道路中，各个轮胎的运行轨迹半径各不相同，且后内轮是所有车轮半徑中最小的一个，它偏向于弯道或者曲线内侧方位，所以在曲线内侧或者弯道内部应该增加路面的宽度，以此来保证在曲线行驶过程中车辆的安全和顺畅。根据国家相关的规范要求：当圆曲线的半径小于或者等于250m时，应在相应的圆曲线所在范围内设置加宽。

2.2 加宽相关公式计算

在设置加宽时，也应考虑相对应的车辆行驶速度，并且在曲线上也要根据汽车行驶时的不同方位和不同位置来对相应的加宽值进行调整，则可计算单车道路面的内侧的加宽值为e内= L^2/2R+ 0.05V/。（e表示车道内侧加宽值，L表示汽车后轴到前面保险杠的距离，R为加宽的圆曲线半径，V表示行车时的速度）圆曲线半径与加宽值存在着一种特殊的关系，当圆曲线半径较小时，相对应内外侧车道的加宽相差值将可能会大。若内外侧车道都需要分别对加宽值进行不同程度的改变，且此加宽值较大时，可以通过使用计算公式来确定加宽值。

3 结语

城市道路设计中超高值和加宽值计算方面的弹性数值相对于一般城市道路设计实际情况来说选择范围较大，弹性程度也较大，城市道路设计中超高值和加宽值在选择使用方面必须要考虑到驾驶车辆的安全系数以及道路的具体情况。我国早期发布过相关方面的城市道路设计规定范围内数据，如果在实际情况中行驶车辆和规范存在着差异时，就必须要确定相对应的超高值和加宽值，要使相对应的超高值和加宽值符合实际情况和规定数据，且保持着相对较高的安全系数，从而来保证行驶车辆和乘坐人员的生命安全。

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