公路隧道线形范文

公路隧道线形范文（精选8篇）

公路隧道线形 第1篇

1、般原则

一般而言, 隧道线形设计除了服从路线走向外, 还要着重考虑地形、地质及水文条件, 而后者往往对隧道线形的设计起着决定性作用。如在选线时, 隧道通常选择在垭口或“竹笋”形稳定的山体中, 尽量避免穿越不良地质带, 同时还要顾及到隧道的进出口位置, 尽量使路线走向与地形等高线垂直, 且左右两侧山体基本对称等, 这些都是由地形、地质条件所决定。

2、设计现状

目前, 在隧道线形的设计上, 多数设计人员偏重于服从路线的总体布置和走向, 即在线形设计上多采用直线形, 致使隧道进出口位置不理想, 常出现严重的偏压现象, 洞口的失稳破坏时有发生;除此之外, 在路线高差较大时, 直线形也不易缓和路线纵坡, 常导致长大纵坡出现, 对行车, 尤其是重车非常不利。很多行车安全事故之所以发生在隧道进出口处, 除了因为在隧道进出口处存在的视觉和心理的不适应外, 在下坡段长大纵坡导致的车速过快也是一个重要原因。

二、隧道内设置平曲线的可行性和必要性

1、设置平曲线的可行性

在隧道内设置平曲线的不利因素主要有三个, 一是通风问题, 二是能否满足停车视距的问题, 三是施工技术问题。

(1) 通风问题

曲线隧道对通风的影响已经有很多人进行过探讨, 得出的结论大都一致:因曲线而增加的通风阻力很小。通常我们所说的通风阻力是由沿程阻力和局部阻力组成, 对于曲线半径百米以上的隧道, 其沿程阻力增加是很小的, 而局部阻力又主要由隧道急转弯或断面变化所引起, 曲线是不产生局部阻力的, 故因曲线而增加的阻力不会造成通风设备和费用的显著增加。这说明, 对于采用机械通风的隧道来说, 通风问题对隧道的线形设计方案影响不大。

(2) 视距问题

《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) 对隧道设平曲线及超高进行了规定:“当设为曲线时, 不宜采用设超高的平曲线, 并不应采用设加宽的平曲线。……当由于特殊条件限制隧道线形设计为需设超高的曲线时, 其超高值不宜大于4%”。除规范的规定外, 近年来, 在隧道线形设计上也已基本形成了一个共识, 即位于平曲线上的中、短隧道可采用较小的半径值, 但从安全角度考虑最小不宜小于500~600m, 一般不要出现为确保视距而增加隧道宽度的情况。因此, 就高速公路项目而言, 在施工图阶段只要隧道设计平曲线半径不小于500m就能满足现行规范的规定, 这在实施上也有着很大的可行性。当然, 隧道平曲线线形的设计是要与隧道纵断面、横断面设计一并进行综合考虑的。

(3) 施工技术问题

在隧道内设置平曲线具有很大的可行性, 况且在以往很多的隧道建设中已经对曲线隧道方案进行了实施, 实践验证其是可行, 而且是有效的。从原《公路隧道设计规范》 (JTJ026-90) “隧道内应避免设置平曲线”到现行规范 (JTG D70-2004) “应根据地质、地形、路线走向、通风等因素确定隧道的平曲线线形”这一条文变化也可以看出, 在隧道线形设计中, 曲线隧道方案已经得到了认可和肯定。

2、设置平曲线的必要性

(1) 克服高差、改善线形

山区地形、地质复杂, 尤其越岭段路线选线最为困难。基本是两种方法, 一是通过展线以增长线路长度来克服高差;二是降低越岭设计高程设置隧道。第一种方法通常造成“深挖高填”现象, 不仅对环境破坏严重, 而且由于较高的路基和路堑, 使公路在营运期间存在着很多隐患。近年来随着人们环保意识的增强, 以及隧道设计、施工技术水平的提高, 山岭区高速公路越来越多的采用隧道方案越岭, 不仅缩短了路线长度、保护了环境, 而且也解决了因高差而带来的一系列问题, 如:迂回展线造成的线形指标不满足规范要求或线形组合不合理等, 这些都能通过设置隧道来改善, 特别是曲线隧道, 它能使线形更为合理、流畅, 从而避免出现更多的行车事故。

(2) 避开不良地质地段, 改善洞口稳定性

山岭区公路展线都是依山傍谷而行, 使得公路遭受诸如路基或路堑边坡失稳, 滑坡、泥石流等灾害的影响非常严重。为了避免这些灾害, 设计时常常采用隧道方案。但在设置隧道时, 通常只注重考虑洞身段的安全性, 却轻视洞口位置的选择, 常出现洞口失稳事故。尤其是偏压问题, 常导致边、仰坡上的山体土层垮塌到洞口工作面上, 导致无法进洞, 即使进洞, 在洞口段范围也往往由于偏压而发生衬砌下沉、洞内塌陷冒顶等一些施工事故。

(3) 避免“白洞效应”

所谓的“白洞”是指在隧道出口段, 由于线形平直而出现的未出洞就已远远看到洞口的现象, 由于洞内、外光线强度相差很大, 所以相对于洞内驾驶人员来说, 隧道出口以外就成了“白洞”。而由“白洞”所产生的如晃眼或车辆加速出洞等现象就称为“白洞效应”。所以在单向行驶的隧道出口段设置合适的平曲线, 不仅可以避免由于“白洞”现象而带来的安全隐患, 而且还可以不设或少设遮阳棚、减光格栅等遮光设备, 以节省工程造价, 尤其是在洞口正朝东西方向时, 平曲线的设置更为必要。

三、结语

本文对隧道内设置平曲线的阐述旨在说明曲线隧道方案在很多情形下是非常必要和可行的。作为设计人员, 在隧道线形的设计上不能一味偏重于服从路线的总体布置, 或者只追求直线形, 而应不拘于固有的模式, 结合地形、地质、水文及其他构筑物等多方面因素进行综合研究确定, 多调查研究, 多分析比较, 这样才能把隧道的线形设计得更为合理。

摘要：在隧道线形的设计上, 各类线型都有其优、缺点, 虽然在一般情况下直线线形对隧道最为有利, 但也有很多情形, 曲线方案则更为适合, 并且切实、可行。所以, 设计中应具体情况具体分析, 根据地形、地质及其他综合因素对隧道的线形进行合理的调整和组合, 以达到安全、适用、经济、环保的根本设计目的。

关键词：公路,山岭隧道,线形,设计探讨

参考文献

山区低等级公路平面线形的改善 第2篇

关键词：山区道路；平面线形；改善

中图分类号：U412.13 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）18－0056－02

1改建前的路况及地理环境简介

105国道安徽舒城五显至姚河段长34 km，绵延于皖西南的山岭重丘区，道路形成于20世纪50年代，由沿线地方政府发动民工建勤完成，基本上是利用原有的山间简易公路略加改造而成。路基平均宽度7 m，路面平均宽度6 m。平曲线最小半径不到20 m，最大纵坡达10.6%。无缓和曲线、无超高、加宽等必要的处理。至于平纵线形组合及视距等要求更是无从谈起。随着交通量持续增长、车速的日益加快及人们对行车舒适度的要求不断提高，这样的路线线形根本不能满足要求。

该路段所处的山区地形复杂、山高坡陡、沟深谷窄，路线平纵横3方面都受到约束：在地质方面，土层薄、岩层厚、地质构造变化多，影响线位布设；在气候方面，暴雨多、山洪急、溪流水位变化幅度大；人居方面，该路段经过5个乡镇，民房大多沿路贴路而建，诸多的不利因素使得路基的拓宽、线形的改善成为改建工作的难点，这也是山区道路改建普遍存在的问题。

2改建方案

2.1改建标准

设计速度40 km/h（位于地形、地质等自然件复杂的山区），路基宽12 m，路面宽9 m。桥梁拓宽至与路基同宽。

2.2改建原则

结合该路段的实际情况，考虑到资金、占地、拆迁、水利等因素，对平面线形的改善，我们必须本着以下几个主导思想进行工作：

（1）尽量利用老路基进行拓宽，不做大的改线，减少占地面积，尤其是耕地面积。

（2）尽可能不占河道、不改河道，不破坏已有的水利设施，满足山区汛期泄洪的需要。

（3）尽量减少拆迁不属于违章建筑的民宅，尤其是建成时间较短的楼房。

（4）大中桥只要技术状况良好、满足洪水水位要求都尽量予以利用，只做加宽处理。

（5）改建公路，当利用现有公路的局部路段受条件限制时，对《公路工程技术标准》（以下简称《标准》）中的个别技术指标，经过技术经济比较，可做合理变动，适当降低要求。

（6）当几种方案的技术条件相差无几时，以经济者优先。

2.3改建实例

2.3.1受桥位影响的线形改善

该路段原有的桥梁全部与河流正交，路随桥走，加之两侧地形、地物的影响，桥头的转角都过大，交点到桥头的直线距离又过短，平曲线半径普遍达不到要求。根据实际情况，我们做了不同的处理。主要方法是在加宽路基的允许范围内尽量减小转角，增大交点至桥头的直线距离，还可在允许的范围内适当降低技术标准，以达到要求。如果这几方面都不能达到目的，而桥又必须利用不宜改线时，可在桥头作类似平面交叉处理。

以K50＋250～K50＋600段（大河沿桥南侧桥头，改建前桩号）为例，JD11处（见图1）：原弯道是一个不规则曲线，先在桥头有一个短直线构成的小偏角4°36′19″，接着是一个偏角为65°9′18″，半径为相当于35 m的不规则圆曲线。从交点到桥头的直线距离只有44.6 m。不仅曲线半径过小，没有缓和段而且有部分应属曲线的范围落在了直线桥梁上，给行车造成很大的安全隐患。大河沿桥长145 m，技术状况为二级。这样的大桥原则上必须加以利用。且弯道后的直线段路基左侧为耕地，右侧为河道，如进行桥头改线，则势必穿过居民集中地，造成大量拆迁，所以原路基也不宜废弃。经过反复比较，我们采用了这样的方法：

图1

先确定桥梁加宽方案，按路线线形改善的趋势和便于加宽施工的原则，确定在上游单侧加宽，这样从桥头到JD11的路段也应在路左单侧加宽，把过了JD11后的路段定在路右单侧加宽，这样原有的两个转角合并成一个新大转角66°37′23″。这样，转角虽然没有减小，但交点到桥头的直线距离增加到了52.68 m，当采用半径R＝60 m，缓和曲线长L＝35 m时，经计算切线长T＝57.49 m。这样从直缓点（ZH）起仍有4.81 m的缓和曲线落在桥上。考虑到这是利用老路进行改建，极限最小半径可以降至50 m，此时切线长也减小至51.03 m，这样就不必在桥头做曲线处理。既不占用河道又有利于桥梁加宽的设计与施工。

2.3.2曲线间的直线距离达不到标准的线形改善

从行车顺适的角度出发，当计算行车速度≤40 km/h时，同向曲线间的最小直线长度（以m计）以不小于计算行车速度（km/h）的数值的6倍为宜；反向曲线间的最小长度（以m计）以不小于计算行车速度（km/h）的数值的2倍为宜。而在山岭重丘区的特殊困难地段，同向曲线间的最小直线长度（以m计）可降至计算行车速度（km/h）的2.5倍。

由于地形复杂，路段中的连续弯道很普遍，曲线间的直线距离基本都达不到标准，且以反向曲线间的直线距离过短尤为平繁。这种情况对行车极为不利，如加上较大的纵坡，则往往是交通事故的易发地段。我们因地制宜，采取了以下3种解决方法。第一：将两个弯道合并成一个弯道；第二：缩短交点间直线段的长度，让两个平曲线直接相连；第三：将相邻的两个交点分别向不同的方向延伸，增加交点间的直线长度。前两种方法较多地用于两个同向曲线间，如果利用这种方法对两个反向曲线进行改善，第一种方法一般都伴有小范围的改线；第二种方法要使两个反向曲线直接相连，根据《标准》规定，平曲线的半径必须达到不设超高的最小半径，即600 m，对于地形复杂多变的山区道路，采用600 m的大半径几乎是不可能的；第三种方法对同向及反向曲线都适用，更适合用于两反向曲线的改善，此种情况下对两交点间的直线，可以通过在原路中线的不同侧加宽，改变原有的方位角，同时减小相邻两交点的转角，改善线形，使其达到标准。

以K42＋410～K42＋840段（改建前桩号）为例（见图2）：滑水河桥的两岸，原交点（JD2）处的曲线与交点（JD2′）处的曲线间的直线距离为41 m，即为滑水河桥的长度。远远达不到2倍的计算行车速度80 m的要求。滑水河桥系石拱桥，建于50年代，设计荷载标准低，主拱圈已出现较大的裂缝，两侧桥台也有不同程度的损坏，属危桥，必须拆除重建。原交点（JD3）与交点（JD2）的距离为315.8 m，此处的弯道半径为48 m，也达不到标准。

如果增大JD2与JD2′两处弯道半径，使两反向曲线直接相连，那么新建的滑水河桥必然是包含两个反向曲线的曲线桥，这会给桥梁的设计与施工带来不小的麻烦。如果增加JD2与JD2′之间直线段的长度，仅把交点间的直线向两端延伸，会增大两个转角，显然是不可取的。只有在向两端延伸的同时改变交点间直线的方位角，减小两个转角，在同样标准的最小半径下缩短曲线长增加直线长。这样，新建的滑水河桥位应在老桥的上游（即路右），而上游的河道明显宽于下游，又是改正交为斜交，这样就会大大增加新建桥梁的工程量，增加造价，也会使拓宽的路基占用路右侧河道，影响山区雨季的泄洪，对路基本身也不利。而且很可能会造成JD2′与JD3两个平曲线之间的直线距离过短。

考虑到滑水河桥下游的河道较窄，原路基左侧又是一处荒废的坡地，落差不大且没有植被，我们采取小范围的改线，让

JD2直接与JD3相连，减少一个转角。那么新建的滑水河桥，虽然与河道斜交，但在下游，不会明显增加工程量（新桥斜长50 m，老桥长41 m），避免占用河道。交点JD3处的转角也由原来的75°01′52″减小至62°56′02″，当采用极限最小半径60 m时，经计算JD2与JD3处两个同向曲线间的直线距离为252 m（大于6倍的计算行车速度240 m）。

图2

2.3.3小转角的不规则线形改善

公路的平面线形应该是以直线、圆曲线、缓和曲线等组成的规则线形。而该路段中的小转角基本未设置曲线，是以折线取而代之，这种折线不利于行车。当公转角非常小时（等于或小于7 °），曲线长将被看成比实际的小，易使驾驶员对公路产生急弯的错觉。这种倾向在转角越小时越明显。对于这种小转角，如果不能取直，就要采用较长的平曲线，保证外距有一定的长度，使之产生公路是顺适转弯的感觉。

《公路路线设计规范》规定：当路线转角等于或小于7 °时，山岭重丘区的二级公路应设置长度不小于500/θ的平曲线，受地形及其他特殊情况限制时，平曲线长度可减至70 m。

图3

以K47＋430～K47＋600段为例：JD6处（见图3），转角α＝6°51′47″，小于7 °。为了充分利用老路基，我们采用最小平曲线长度70 m为控制指标。因为插入缓和曲线，圆曲线的中心角将减小，减小后的中心角为α－2β（β＝L/2R，L为曲线长，R为半径），而一段缓和曲线的最小长度L＝35 m，所以，这时圆曲线的长度为0。圆曲线的中心角也为0（即α－2β＝0）。此时两段缓和曲线在弯道中央直接相连，形成一条连续的缓和曲线。总曲线长70 m，达到路线设计规范的要求。

3结束语

本文只是根据G105（原S317线）舒城五显至姚河段的实际改建情况，介绍了山区低等级道路平面线形改善的几种方法。不同路段所处的地理位置不同、地形地貌不同，改建标准及现有路况都是千差万别的，要本着从实际出发的原则综合考虑，反复比较，以期用最简便的方法和最小的投资在满足技术规范的前提下得到最大的回报。

Mountain Highway Horizontal Alignment of Low－grade Improvement

Yan Hui

Abstract: The article by Yao G105 five sections（original S317 Shuyue Road）into test set case, summed up the mountain road horizontal alignment to improve the low level of common problems and solutions.

Key words: mountain road; horizontal alignment; improve

隧道线形设计的探讨 第3篇

1 隧道线形设计的重要性

公路线形是平面线形、纵断面线形和横断面的集合体, 考虑时间因素, 是与行驶速度密切相关的四维线形。公路线形是车辆运行的直接载体, 一旦确定, 无论优劣, 都很难改变, 高速公路尤其如此。这就要求公路设计者应特别重视线形设计质量, 任何一个不安全的指标、一个不良的组合设计都有可能形成交通安全隐患, 所以在设计时必须认识到所绘制的每条线不仅是几何线, 还是经济线、能源线、环境线, 更是生命线。高速公路隧道线形设计就显得尤为重要。如果采用了不安全的指标、不好的组合可能成为交通事故易发点, 对社会造成不可挽回的影响。因此, 设计人员在设计隧道线形时如何正确理解和合理运用技术标准、规范中的规定, 对选择最佳洞口位置、合理控制隧道工程造价、实现全路段方案整体最优具有重大意义。

2 隧道线形设计的原则

1) 隧道洞口内侧不小于3S设计速度行程长度与洞口外侧不小于3S设计速度行程长度范围内的平、纵线形应一致。2) 洞口外与之相连接的路段应设置距洞口不小于3S设计速度行程长度, 且不小于50 m的过渡段, 以保持横断面过渡的顺适。3) 隧道洞口的纵坡应小于3%。

3 隧道线形设计中的分歧

分歧一:“线形一致”分歧, 2003年版JTG B01-2003公路工程技术标准对隧道洞口平纵面线形规定为“隧道洞口内外侧不小于3S设计速度行程长度范围内的平纵线形应一致”之后, 关于“平面线形一致”, 在行业内部、设计院甚至一个设计团队内部的设计人员都有不同的理解。有些人认为是指直线或圆曲线;有些人认为是指距曲线要素点距离满足3S设计行程, 直线、圆曲线、缓和曲线上都可以;有些人认为是指避免出现反向曲线, 而直线或圆曲线是理想线形。分歧二:隧道线形设计时另一种分歧较大的是对特长、长隧道内线形采用直线还是曲线结合直线的线形。

4 隧道线形设计分歧的原因分析

1) 造成隧道进出口“线形一致”分歧较大原因首先为《公路工程技术标准》《路线、隧道设计规范》与《降低造价公路设计指南》 (2005年版) 《新理念公路设计指南》 (2005年版) 中表述有冲突, 下面分别为各规范、指南对“线形一致”的表述:

a.JTG B01-2003公路工程技术标准提出“线形一致”后, 没有对洞口线形的“线形一致”进行说明, 而在条文说明中强调“是必须的, 也是必要的”。b.JTG D20-2006公路路线设计规范规定“隧道洞口外连接线应与隧道洞口内线形相协调, 隧道洞口外侧不小于3S设计速度行程长度与洞口内侧不小于3S设计速度行程长度范围内的平面线形不应有急骤的方向改变”。c.JTG D70-2004公路隧道设计规范规定“隧道洞口外连接线应与隧道洞口内线形相协调, 隧道洞口内外各3S设计速度行程长度范围的平纵线形应一致”。d.《降低造价公路设计指南》 (2005年版) 第三章中对“线形一致”解释为“所谓平面线形一致, 是指同一曲率或连续变化的曲率或曲线线形趋势变化一致的线形, 即直线、圆曲线、缓和曲线、缓和曲线与圆曲线组合四种线形, 理想线形为直线或圆曲线”。e.《新理念公路设计指南》 (2005年版) 第三章“几何设计”3.5.5节路线指标运用总表中提出“困难路段, 缓和曲线与圆曲线可视为一致线形”。但在该书第六章“隧道”6.2.3节中提出“所谓平面线形一致, 是指采用直线、圆曲线的一种, 不能采用缓和曲线”。

设计人员通过自驾车体验以及调查访问部分专业司机发现隧道洞口分别位于圆曲线、直线、缓和曲线上, 都存在不同程度的减速、适应过程。即使隧道进出口满足3S“线形一致”的设计要求, 司机到隧道进出口都要减速, 加之隧道进出口都有很明显的交通标志提示隧道的具体位置以及隧道内限速70 km/h甚至60 km/h的限速标志, 所以司机都要相应减速适应。

由于参考书目给的“线形一致”的解释有所差异, 加之设计人员通过自驾车体验以及调查访问部分专业司机形成了对其理解方式的不一致, 致使在设计隧道进出口“线形一致”的应用存在分歧。

2) 分歧二为隧道线形设计时对特长、长隧道内线形采用直线还是曲线结合直线的线形。如在本人参加设计的两个高速公路项目中, 不同的咨询单位分别对两座特长隧道内采用的线形提出疑义, 在阳盂高速公路维社隧道内线形设计采用了不设超高的大半径圆曲线线形, 咨询专家提出了采用直线线形的意见;而在忻阜高速公路凤凰岭隧道线形设计时采用直线通过, 咨询单位及安全性评价单位提出调整线形设计, 理由为在直线长度超过20倍设计速度路段, 驾驶者行驶易感到单调、疲乏、难以目测车距, 易引发交通事故, 预测运行速度较高, 不利于行车安全, 需调整线形设计。针对这种情况《规范》中规定“直线长度不宜过长”, 在长直线的运用上国外如日本、德国规定最大直线长度不宜超过设计速度的20倍, 法国则认为长直线宜采用半径在5 000 m以上的圆曲线代替, 也有像俄罗斯对直线的运用未作规定, 而在我国各省对长直线的运用存在不同看法, 有直线长度不超过设计速度的20倍的事例, 所以《规范》中解释:直线本身并无优劣之说, 关键在于如何结合地形恰当地运用。仅规定“直线的长度不宜过长”, 给设计人员留下空间去分析、判断, 以使设计更加符合实际。

5隧道线形设计的建议

1) 在标准规范中“应”表示严格, 在正常情况下或反复设计优化中应满足标准、规范提出的“3S线形一致”的要求进行设计。但由于隧道洞口3S行程必须采用直线、圆曲线线形时导致降低隧道内的平面指标, 出现高边坡、高架桥甚至加长隧道的方法得以满足。2) 隧道路线设计应服从路线布设的需要, 直线隧道、曲线隧道在设计中都可以采用, 曲线隧道有助于控制洞内车速, 提高驾驶人员的注意力, 当隧道采用曲线时, 曲线半径不宜采用设置超高的半径, 受特殊条件限制, 需采用设置超高的平曲线时, 其超高值不得大于4%, 同时还必须满足停车视距和会车视距的要求。不应出现由于隧道内平曲线半径太小而导致隧道横断面加宽的情况。最小平曲线半径应大于700 m。3) 隧道内的纵坡形式, 一般宜采用单向坡, 坡值一般采用0.5%～3%之间;地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向坡, 其竖曲线半径应尽量采用较大值, 隧道内纵坡的变换不宜过大、过频, 以保证行车安全和舒适性。4) 隧道出入口连接线不能采用长大坡与满足隧道出入口3S线形的组合, 临近隧道口虽然有交通标志以及限速的标牌, 但采用长大坡后也很难调整车辆的行驶速度。所以坡度不能大于4%, 坡长应小于600 m。隧道两端的连接线纵坡应有5S设计速度行程的长度与隧道纵坡保持一致。5) 高速公路车速限制一般按设计车速确定, 由于缺乏管理, 实际运行速度一般超速25%～60%。在隧道内和隧道出入口附近的连接线应进行限速, 若在洞口前速度过快, 进洞光线明暗反差大, 易造成交通事故, 出隧道时, 若在洞内速度偏高, 洞口外光线太亮, 加之平纵面指标偏低的话, 也很容易发生交通事故。

摘要：通过对高速公路隧道线形设计中需注意的问题进行阐述, 结合标准、规范中的规定和自身体验, 提出高速公路隧道线形设计的几点建议, 以完善高速公路隧道设计。

关键词：高速公路,隧道线形设计,重要性,分歧,建议

参考文献

[1]JTG B01-2003, 公路工程技术标准[S].

[2]JTG D20-2006, 公路路线设计规范[S].

[3]JTG D70-2004, 公路隧道设计规范[S].

[4]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.

[5]交通部公路司.降低造价公路设计指南[M].北京:人民交通出版社, 2005.

公路线形的安全设计 第4篇

1 平面线形的安全设计

1.1 直线

直线的长度过长或过短都不好,应对直线的长度加以限制。我国现行规范对直线的最大长度也没有明确的限制,只是让设计人员根据实际情况灵活掌握。根据一些统计资料分析表明,当直线长度大于2 000 m时发生交通事故的几率明显增大,因此直线的最大长度不宜过长,最好控制在2 000 m左右。在平原地区的一般道路由于横向干扰较多,车速相对较低,直线长度的控制值可以根据地形以及工程的经济性适当放宽。但是对于设计车速较高的高速公路或作为干线公路的高等级公路,设计时尽量避免采用长直线。

1.2 平曲线

构成平曲线的要素有圆曲线和缓和曲线,圆曲线半径相关的基本计算公式为:

其中,R为圆曲线半径,m;v为汽车运行速度,km/h;μ为横向力系数;i为超高横坡值。

从式(1)中可以看出其他几个参数比较明确,只有横向稳定力系数μ是可变的。对于μ的取值如考虑汽车的横向稳定,一般μ≤0.15,如果要考虑乘客的舒适程度,μ≤0.1,因此对于高等级公路在计算一般半径时0.05≤μ≤0.07;对于低等级公路μ最大不应超过0.15,这样就可以结合实际的地形选择合适的曲线半径。为保证安全,现行的路线设计规范中对不同的设计速度规定了圆曲线半径的极限最小半径,但是对于最大半径只给出了建议不宜超过10 000 m,而过大的半径往往导致曲线过长不利于平纵组合。当半径大于7 000 m时驾驶人员视线集中的300 m~600 m范围的视觉效果近乎直线,不利于驾驶人准确判断前方的路线线形。因此平曲线半径大于7 000 m的意义不大。

在《公路工程技术标准》中规定对于直线与小于不设超高最小半径的圆曲线衔接处应设置缓和曲线,考虑安全、视觉和景观要求回旋曲线的长度应尽量选用较大值,缓和曲线长度应满足式(2)。同时根据回旋线特点,当参数C较大时缓和曲线曲率变化比较缓慢,驾驶员容易感到线形的连续,易于操作方向盘。反之,C较小时驾驶员不易操作,容易产生事故。因此应尽可能让参数C取较大的值。

其中,L为缓和曲线长,m;v为行车速度,km/h;t为最短行程时间。

其中,C为回旋线参数,m2,表示缓和曲线曲率变化的缓急程度;r为缓和曲线任意点的曲率半径,m;l为由缓和曲线起点到任意点的弧长,m;Ls为回旋线形的缓和曲线长度,m;R为缓和曲线所连接的圆曲线半径,m。

大半径平曲线的最大长度也应有所控制,一般宜控制在1 km~2 km左右。另外对于小偏角曲线容易形成视觉曲率比实际曲线曲率大,尤其是在视线不好的夜晚或雨雾天气容易造成驾驶员视觉误差,而导致操作失误引发事故。因此规范对小偏角曲线最小长度也有特别要求。

1.3 超高

路线设计当采用曲线半径小于不设超高的最小半径时,为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力,在曲线段应设置超高。现行路线设计规范中取消了以往规范中对超高值范围限定,而是让设计人员在设计时根据具体情况从安全、行车舒适性等角度通过计算选取。根据超高计算公式i超=v2127 R-μ(式中符号意义同式(1))。从公式中可以看出当确定圆曲线半径后,超高值的选取只跟横向力系数μ有关。因此从保证行车安全角度看,μ的取值不宜太大。考虑到路面在潮湿状态下μ=0.15就可保证高速安全行驶;在路面有结冰时μ的取值不宜大于0.07;对于高等级公路计算超高时主要应考虑行车的舒适性,μ的取值一般为0.05~0.06。

2 纵断面线形的安全设计

纵坡与竖曲线构成纵面线形,是公路线形的重要组成部分。纵坡与竖曲线的设计,既要满足汽车行驶力学和安全的需要,又要满足视觉上的舒适性。在纵坡与竖曲线的设计中,安全是第一要素,其次道路的纵向视觉容易影响驾驶员心理安全感,因此纵断面线形的连续性也很重要。

在竖曲线设计时曲线的长度和半径应大大超过行车安全所规定的最小值,一般竖曲线的长度应为驾驶员开始觉察到竖曲线时的视距。在坡差很小时,计算得到的竖曲线长度很短,在这种曲线上行车会给驾驶员一种急促的感觉。按照安全操作的需要,竖曲线最小长度必须有3 s行程。另外小半径竖曲线设置的位置也必须考虑对交通安全的影响,除了考虑平纵线形结合外,一般不把小径竖曲线的始末点设在桥梁、立交、隧道的起末点,也不应把小半径竖曲线设置在较大平交道口,以利于行车安全。

3 平纵线形组合的安全设计

常见的不良组合有:1)小半径曲线与长纵坡的组合即弯坡路段。2)平曲线组合的线形突变。3)在凸曲线顶部或凹曲线底部插入小半径平曲线。4)断背曲线。短直线介于两个同向曲线之间形成所谓的断背曲线,驶入这种线形的路段时容易使驾驶员产生错觉,把线形看成反向线,从而产生操作错误,甚至酿成车祸。5)在一长平曲线内如出现纵断面反复凹凸的现象,则可能造成驾驶员只能看见脚下和前方而看不到中间凹凸的线形,这样容易发生事故。因此设计时要控制曲线长度,同时在一个平曲线内的竖曲线个数不宜超过3个。

因而在道路线形设计时上述线形组合应该完全避免。不良的线形组合会导致交通事故明显增加。优良的线形组合首先必须满足汽车行车动力学要求,同时考虑驾驶人员的视觉、心理和生理感觉。平纵指标均衡连续,有利于行车安全,不应片面追求单个曲线或独立路段的高指标而不考虑前后路段是否顺畅连接。

4 采用运行速度对线形的安全性检验

4.1 评价同一路段上设计速度与运行速度的一致性

根据初始设计线形采用运行速度的预测模型推算出某个单独路段上运行车速v85值,计算出其与设计速度v之间速度差的绝对值进行评价,当速度差大于20 km/h则需要根据运行速度对路段的线形指标进行调整优化,然后根据调整后的线形和运行速度最终确定曲线超高、加宽、视距等指标。这种方法的目的在于确保设计速度与驾驶员实际行驶速度保持一致,使得线形几何设计能够较好地满足驾驶员实际的操作,对单一路段路线线形指标的安全评价起着重要的作用。

4.2 对于整个路线评价不同路段运行速度之间的协调性

根据不同路段的设计指标,将整个路线划分成若干路段,分别推算出不同路段运行速度,计算出相邻路段的运行速度差的绝对值Δv85;当Δv85<10 km/h时,协调性好,当10 km/h<Δv85<20 km/h时,如条件允许可以适当调整相邻路段的技术指标满足Δv85<10 km/h;当Δv85>20 km/h时,运行速度协调性不好,需要重新调整相邻路段的平纵面设计,或者在两路段之间设置过渡段。这种安全评价方法提供了整个道路上连续路段的连续性评价,与上面单一路段评价方法相比较,保证了各连续路段之间的连续性。

5 结语

安全设计应该贯穿整个道路设计过程,线形设计是道路设计中最基本的内容,不要因为道路线形设计上的疏忽而给后期运营埋下安全隐患。为降低交通事故的发生率,首先应该从道路线形设计上注重安全设计。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的,应该从“以人为本”的设计新理念出发采取主动预防措施,灵活地选用平纵线形指标,对安全影响较大的指标(曲线半径、纵坡、坡长、超高、视距等)尤其要慎重,不刻意追求高指标,着重从线形指标的连续性、均衡性方面优化公路线形设计,减轻驾驶员的工作强度,减少因失误和错误而发生交通事故的可能性。

摘要：从公路线形指标、超高及线形组合等方面分析了公路线形要素对交通安全的影响,指出了线形设计中应注意的一些问题,并提出了采用运行速度检验并优化线形设计的建议,以使公路线形更适合驾驶员的视觉和心理要求,最大限度保证交通安全。

关键词：公路,线形设计,安全

参考文献

[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,2005.10.

[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,2004.10.

[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.

[4]JTG D20-2006,公路路线设计规范[S].

公路线形设计的体会 第5篇

1 关于直线和曲线的设置

众所周知,公路设置的原则是适用、经济、安全和美观。在公路线形设计中以安全和舒适的角度来讲,所涉及的仅是行驶力学和行驶心理学两个方面的问题,从行驶力学的角度来看,直线线形比曲线线形要优越。但是,在严格执行设计规范和技术标准的情况下,无论是直线还是曲线都能够满足行驶力学的要求,保证安全是无疑的;从行驶心理学的角度来看,单一的线形使人感到乏味。因此,我国公路技术标准规定了公路线形直线段不宜过长,但是具体多长为宜,没做详细规定。如日本、德国的公路线形设计行车时速(km/h)的20倍或者3 min的行驶时间来控制,但具体到曲线设计时,几乎所有的资料均提出尽量采用较大的半径,提高曲线长度,却很少有人注意到曲线行车时间过长,连续的曲线路段行驶,同样使人感到乏味,甚至在长时间左右两向曲线的反复交替行驶中使人感到茫然无所适从。据查阅大量有关资料得知,在具有很大半径的弯道上差不多所有汽车都低于最佳行驶速度。也就是说,相邻直线和曲线路段要协调,相邻直线和曲线半径保持一定的比例,一般情况应控制在1∶3的范围内,超过就不易达到相邻路段的协调。对于极限和一般最小半径的邻近曲线应逐步过渡为好,在直线和曲线的协调上,应防止长直线与小半径曲线的线形设计,曲线的半径也不是越大越好,超过R=10 000 m半径的平曲线曲率很小也接近于直线,一般情况下不宜采用。从美学角度来讲,直线和曲线都具有各自的优点、缺点,很难单一的评述其优劣好坏。因此,一条道路线形的好坏应当看其与周围地形地物及环境的配合情况,一条设计优良的线形所体现出来的外在和内在的衡量标准只有一个,那就是协调,其优良程度就是协调程度,协调是美的实质,公路线形的美感体现在内部的是能够把技术标准准确合理的应用,平、纵配合完美合理,体现在外部的是环境的协调。一条公路建成后能够和周围的环境协调一致,浑然一体,甚至连施工痕迹都不露,犹如自然而生,而且若在技术上严格符合技术标准,那么,这条路的设计就达到了完美的境地。也就是说,对于平原地带,地形地物简单视野开阔,宜于直线时即采用直线。例如,我国著名的京沪高速就是这样典型的例子。对于山岭重丘区不宜采用长直线,采用曲线能够较好地展现,根据实地的不同地形,采用不同形式的曲线和曲线半径,一般情况下,不宜采用极限半径。

2 断背曲线的处理

处理断背曲线,往往是在原有旧路改建项目的设计中所遇到的特殊情况,新建公路根本不存在这种现象。基本上所有关于道路的设计资料和设计规范中都强调避免断背曲线,尽量做成单曲线和复曲线。断背曲线的定义是:两同向曲线间连以短的直线叫断背曲线。对该短直线长度世界各国的推荐大致相同,均以动态行车视距而定。我国规范规定以不小于计算行车速度v(km/h)的6倍。这样在公路线形设计上对直线路段长度的限定就比较明确,在6v～20v之间。日本《公路线形设计》沈华春译文中直线适用长度见表1。

注:最小长度用于断背曲线

这样的规定尽管是为了改善行驶条件,避免出现断背曲线和行驶时的直线行车时间过长,但是满足直线长度不超过20v比较容易,而必须大于6v的条件有时就比较困难。且不说在新建公路线形受到地形地物限制时难以做到,仅就公路的改造升级而言就将十分困难。这是因为目前我国的线形状况,完全按此规定办理,会使线形调整的幅度过大,旧路利用率降低,占地拆迁等项费用大大提高,投资过大将与新建公路相差无几。如何处理这个问题,根据自己多年的学习和实际工作的实践认识,提出如下方法。

该断背曲线的直线长度为L,缓和曲线长度(标准规定值)为Ls:

1)当L≤Ls时,可以做成复曲线。2)当Ls<L≤2Ls时,可以用卵形曲线连接同向曲线,有些不宜用卵形曲线连接的可以用两重卵形曲线连接。3)当2Ls<L≤6v时,可以做成C形曲线,条件适宜时亦可做成卵形或二重卵形曲线。

对断背曲线的直线L经过如此处理之后,就已经不再是断背曲线,而成为改造后不标准的复曲线(1除外),我们不妨称其为“准复曲线”。这种“准复曲线”在行驶力学上完全满足要求,而且线形上连续顺畅,美观,视线平顺而且具有安全感,同时缓和曲线部分极大的照顾了原旧路直线段的位置,使其利用率提高,节省占地少拆迁,因而是经济的。此外,由于“准复曲线”的做法所采用的缓和曲线的长度与普通的复曲线相比有很大增加,因此容易适应自然地形,并且增加了线形设计的自由度,使平纵协调更容易,故不论是在新建还是改建公路中,对可能出现的断背曲线处,采用这种处理方案,都会收到较好的效果。

3 平纵协调问题

路线平面线形与纵断面线形设计的目的实质上是解决驾驶员的视觉问题,从心理和生理角度讨论路线线形设计的合理性是公路线形设计中较新的研究课题,最终的设计目的是要形成三维的空间立体线形。良好的主体线形的形成,是路线线形设计所追求的最终目标。这样,就有一个平纵线形如何组合,如何互相配合协调的问题。在某段公路设计中这段公路等级为一级汽车专用公路,有一组平纵组合比较好的例子。

例1:该路段平面线形组合为曲线、直线,线形要素:第一曲线R=2 240,Ls=380,LY=500,直线长1 000 m,第二曲线R=2 400,Ly=170,Ls=160,纵断面竖曲线基本上与平曲线1∶1对应,竖曲线半径为1 300～20 000,最大纵坡为1.7%,以行驶情况看视觉连续,线形比较流顺,通畅,平纵指标运用得当,与地形配合较好。

例2:该路段为一组反向相接的平曲线,半径均为3 000。路线转角为10°10″,在平曲线转点处设凸形竖曲线,两曲线长度均为1 400,由于坡差1.5%,而且凸竖曲线半径较大,因此行车视觉无不良影响,驾驶员操作也无问题,行车速度得到保证,这说明当平纵指标都高时,偶尔的不良组合对视觉的影响是不大的。

例3:该路段位于丘陵区,前方上坡纵坡为3.9%,下坡纵坡为3.3%,竖曲线半径为6 500,竖曲线位于平曲线的起点,平纵组合欠佳,在凸形竖曲线顶部前视,会清楚地看出线形与地形配合不好,可以看到3个平曲线,而且线形不连续有扭曲现象,如果能结合地形曲线定线并考虑平纵配合线形将会改善。

从上述3个例子可以看出,对丘陵区路线结合地形进行平纵结合设计,不仅能取得视觉上的良好效果,而且也能使路线与自然环境协调,减少填挖土工程量,降低工程造价。

摘要：从直线和曲线的设置,断背曲线的处理以及平纵协调问题入手,阐述了公路线形设计的几点体会,通过工程实例看出,对丘陵区路线结合地形进行平纵设计,不仅能取得视觉上的良好效果,而且也能使路线与自然环境协调,减少填挖土工程量。

关键词：公路,线形设计,平纵组合,设置

参考文献

浅谈公路线形安全设计 第6篇

1 公路线形设计标准的安全问题

线形设计标准是设计人员在线形设计时遵循的基本原则, 在设计过程中发挥着至关重要的作用。但是, 有时候设计人员过分依赖标准, 往往认为满足了标准的要求就同时满足了所有各方面的需求。事实上, 这种推论并不是完全正确的, 符合设计标准的公路很多时候是不够安全的, 这主要存在以下几个原因。

1.1 兼顾因素多

公路线形设计标准不是专门的安全设计指南, 标准必须综合考虑多种因素, 例如地质地貌、土地使用、工程造价、施工的便利、车辆的机械性能等。标准的作用就是众多的因素里面寻找一个比较平衡的范围, 这必然导致安全方面的考虑被稀释和削弱了。

1.2 无法涵盖全国的情况

我们国家是一个幅员辽阔的国家, 涵盖了世界上大多数类型的地形、地貌和气候特征, 这种多样性决定了标准不可能适用于我国所有的场所和条件, 更不可能对全部技术指标作出明确的规定, 而且随着交通运输相关领域的发展, 产生的新的安全问题并不能在标准中得到及时的体现。

1.3 公路线形设计标准规定是界限值

在我国, 公路线形设计标准对于指标值只是规定其界限值, 即指标选用不能大于或小于某一数值, 而不是采用“设计值域”的方式。这就意味着在满足界限值许可的条件下, 设计人员有很大的选择自由度, 在此过程中有可能由于设计人员的失误导致指标使用失去均衡的情况。

例如, 设计速度为60km/h的二级公路上, 标准规定的一般最小半径是200m, 也就意味着允许长直线接200m小半径曲线的线形存在, 反映到实际的驾驶行为中就会形成较长时间的高速行驶后要急剧减速转弯的情况, 而众所周知这是比较危险的, 如果曲线内侧的视距不好, 则很有可能形成事故频发的路段。这个例子充分说明在标准允许的情况下, 仍有可能出现不利于安全的线形设计。

2 线形设计中的“速度”

2.1 设计速度与运行速度

“速度”是线形设计理论的基础。目前, 国内外关于公路路线设计理论与设计方法主要有两种:一种是以美国、加拿大等国为代表的基于设计速度的路线设计方法;另一种是近二十年兴起的以德国、澳大利亚等国为代表的基于运行速度的路线设计方法。我国从20世纪50年代引入了设计车速即计算行车速度的概念, 作为我国路线设计的基础指标。目前基于设计速度的设计方法是我国设计规范推荐的方法, 并一直为所有的规划设计人员所使用。

2.2 基于设计速度的线形设计方法

设计速度是根据公路的功能, 在保障行车安全的前提下, 综合考虑地形、工程经济、期望车速和沿线土地利用性质等因素论证确定。一经选定, 公路线形的相关设计要素如视距、超高、竖曲线半径、纵坡等指标必须与其配合以获得均衡设计。设计速度对于整个设计路段而言是一固定值, 实际上规定了一个路段的最低设计标准。在实际的驾驶过程中, 驾驶员在大多数时间的运行速度都高于设计速度, 这样就会出现车辆行驶速度不均衡的情况。因此, 以设计速度为基础的设计方法并不能保证公路线形的连续性, 而且还会导致视距、超高等与实际的驾驶状况不适应的情况, 这都会影响公路线形设计方案的安全性。

例如之前所提过的长直线接小半径曲线的情况:在长直线上运行的车辆, 运行速度往往超过了设计速度, 在到达直线末端进入小半径曲线时, 对应本路段设计速度所设置的曲线半径、超高、竖曲线半径等, 已不能保障车辆的行车安全, 容易成为事故多发区。

因此, 从保障行车安全的角度考虑, 在进行公路线形设计时, 不能简单地以设计速度来控制道路线形指标。这就需要以动态的观点来考虑车辆进入曲线和纵坡时的运行速度, 所选择的设计速度要与车辆实际的运行速度相适应。正是为了满足这种设计均衡和连续的要求, 出现了基于运行速度的公路线形设计方法。

2.3 基于运行速度的线形设计方法

运行速度是指在特定路段上, 在较高服务水平和正常的气象条件下, 绝大多数驾驶员行车不会超过的行驶速度, 国际上通常选择85%驾驶员都会遵守的速度值 (简称V85) 作为运行速度的标准。这种设计方法是在前期确定的初始平面线形和纵断面设计的基础上, 推算设计路段的运行速度V85, 并以线形的连续性和速度的一致性作为路线设计质量评价原则, 检验和修正初期的平纵几何设计, 然后根据调整后的路线平纵线形和运行速度, 最终确定曲线超高、加宽、视距等设计指标。它的关键是通过运行速度推算、线形连续性校验、速度一致性校验和指标修订, 使公路线形设计更加符合道路使用者的需求。

基于运行速度的线形设计方法的基本流程见图1。

相对于以设计速度为核心的设计方法, 基于运行速度的设计方法通过检验→修正→再检验, 逐步消除了线形设计中存在的不连续、不一致的缺陷, 有效提升安全水平, 使路线更符合使用者需求。

3 线形设计中人的因素

大多数情况下, 驾驶员获取公路信息的途径是视觉, 如果驾驶员获取的视觉信息不充分, 或者是间断的, 甚至是错觉, 就会导致驾驶员对路线的理解出现错误, 从而形成不安全的状态。因此, 在线形设计中, 要充分考虑驾驶员的因素, 其关键和核心就是保证驾驶员的视距以及线形在视觉上的一致性。

3.1 公路线形的视觉与安全

公路线形的视觉是指驾驶员在行驶过程中, 前方公路线形给予驾驶员的路线走向暗示。如果道路线形与驾驶员的预期不符, 就会对安全行车造成不利影响, 图2是几种不符合驾驶员视觉的线形。

图2中 (a) 、 (b) 、 (c) 三种线形同样是凸形竖曲线坡顶的线形, 其中 (a) 是左转, (b) 是直行, (c) 是右转。由于凸曲线遮挡了视线, 驾驶员通过视觉无法正确预测线形走向, 这有可能导致交通事故的发生; (d) 、 (e) 两种平面线形平曲线延伸到竖曲线的顶部, (d) 图是一处反弯曲线, (e) 图是右转曲线, 但是从视觉角度并不能很好的识别, 通常驾驶员会认为路线是按 (e) 图线形发展, 因此 (d) 图线形与驾驶员的视觉出现了偏差, 这种偏差对于安全是十分不利的。

因此, 平曲线起点和竖曲线顶点重合是应当尽可能避免的情况, 平曲线半径和竖曲线半径应控制在一定比例之内。很好的利用这些经验, 就能使得公路线形设计更符合人的视觉和心理特征。

3.2 公路线形的视觉特征

为使公路线形设计符合驾驶员的视觉, 就要了解不同的线形要素具备的视觉特征, 以及应该尽可能避免的视觉一致性不佳的线形设计方案。

3.2.1 空间直线的视觉特征

直线是最简单的线形形式, 具有最直接的视觉特征, 几乎不会对驾驶员造成任何的误导, 但是其与竖曲线组合后的空间直线存在下列几种不利于安全的视觉特征。

(1) 长直线与半径小且长度短的竖曲线组合, 如图3所示, 竖曲线半径小、长度短将导致凸形竖曲线另一侧无法辨别。因此, 直线上的凸曲线之后不宜接平曲线, 应将平曲线起点安排在驾驶员能够通视的范围内。

(2) 直线内连续包含多个间距较近的变坡点, 会导致直线的视觉出现驼峰、波浪等不利的情况, 特别是相接的凸形竖曲线和凹形竖曲线的组合有可能出现暗凹的视觉特征, 对于驾驶员来说, 在一定距离内凹形竖曲线是不可见的, 如图4所示。

直线上车辆的行驶速度往往比较快, 驾驶员注意力也容易分散, 因此, 选择直线方案时, 应注意合理设置变坡点和竖曲线, 避免连续的短纵坡, 凸形竖曲线应减小坡差并选取较大的竖曲线半径和曲线长。

3.2.2 空间曲线的视觉特征

现代的公路线形设计重视对曲线的应用, 特别是山区公路, 由于地形条件限制, 曲线长度比例往往超过总路线长的50%。由平面曲线与竖曲线组合形成的公路三维空间曲线是公路线形中最重要的组成部分。与直线相比, 公路空间曲线的视觉特征更加复杂。

通常, 平曲线和竖曲线力求半径适宜, 曲中点尽可能对应, 竖曲线的起讫点位于平曲线的缓和曲线之间能够获得有利的视觉效果。但是, 大多数情况下都很难达到这种理想状态。为使线形尽可能地符合驾驶员预期, 设计中应注意以下几个方面:

(1) 如果平曲线和竖曲线不能很好的组合, 宜将平曲线和竖曲线相互错开布置在直线上。

(2) 平曲线和竖曲线的大小应均衡, 大半径平曲线与较短的小半径竖曲线组合或者大的竖曲线底部插入小半径平曲线都会造成路线中断或者波折的视觉效果, 影响驾驶员对路线的判断, 如图5所示。

(3) 竖曲线变坡点不宜与平曲线的起止点重合。如图2中的 (a) 、 (c) 、 (d) 。

(4) 当平曲线转角<7°时, 走向近似直线, 应尽可能避免连续包含多个间距较近的变坡点, 特别是相接的凸形竖曲线和凹形竖曲线的组合, 这有可能出现类似图4的驼峰、波浪、暗凹等不利的视觉情况。

(5) 较小的竖曲线不宜与竖曲线缓和曲线重合。小半径凸形竖曲线与缓和曲线重合导致转弯的平曲线位于视野之外, 这有可能出现类似图2中的 (a) 、 (c) , 这是不利于安全的。

设计人员可以通过绘制公路透视图的方法来检验和消除线形设计方案中不利于驾驶员视觉的情况。此外, 在不断地积累设计经验之后, 很多平纵组合不当的线形设计者已经总结出来, 很好地利用这些经验, 就能使公路线形设计更符合人的视觉和心理特征。

4 结语

安全是公路线形设计中必须考虑的重要方面, 但是除此之外仍然有很多因素需要考虑。本文只探讨了与线形安全设计有关的标准、速度以及与驾驶员相关的视觉和心理的几个因素, 这并不意味着其他方面的不重要。例如交叉口的影响、路面的安全性能、路侧安全问题等等, 这就需要我们设计者不断总结, 持续提高, 设计出安全、舒适的精品工程。

参考文献

[1]何勇.道路交通安全技术[M].北京:人民交通出版社, 2008.

[2]JTG D20-2006, 公路路线设计规范[S].

公路线形与公路环境景观协调性初探 第7篇

公路线形设计最初只是作为技术对象加以研究,并不是环境景观学方面的研究内容。但随着车辆尺寸加大,功率提高,行驶速度加快,单纯把线形设计作为技术对象加以研究明显不足。随着行驶速度的加快,公路本身越来越成为道路景观的主要内容,所以,道路线形协调性成为公路景观的主要研究内容。从上面两个方面可以看出,线形与景观是互相联系的一个整体。

1 公路线形设计

1.1 平面线形设计

1)直线的应用问题。

直线虽具有行车方向明确、路线短捷、测设简便等优点,但同时具有过长直线线形呆板、景色单调,容易使驾驶员产生疲劳,行车时难以估计车辆之间的距离,夜间行车容易产生眩光,不易适应地形变化及破坏线形与景观的协调等缺点。这些都是影响行车安全的不利因素。因而,长直路段反而成为事故多发路段。在实际设计工作中,对长直线的应用要慎重考虑,过长的直线应加以限制。当两条直线路段被连接在一起时,使用短的、水平方向的曲线会导致扭折状态,见图1。在这种情况下可以用较大半径的弯道连接,以改善上述况态,见图2。如果靠近的两条直线路段过长,即使加进一条大半径的弯道也无法避免因方向急剧变化而产生的生硬感,见图3。平曲线间一般均采用直线段相连,但同向曲线间直线段过短,易产生视错觉,把两曲线看成一条曲线,破坏了线形的连续性,易造成驾驶操作失误;而反向曲线间直线过短,则会使道路产生扭曲感。所以为保证行车安全舒适及曲线线形的缓和变化,《公路路线设计规范》规定圆曲线间最小直线长度为:同向曲线间最小长度(m)不小于行车速度(km/h)的6倍,反向为2倍。

2)平曲线的应用问题。

由于曲线本身具备的特点,其使用范围十分广泛。但曲线会增长距离,车辆在曲线行驶受力比较复杂,增加轮胎的磨损和路面的破坏,并且在实际工程中要考虑曲线与直线、曲线与曲线之间的衔接,主要有以下几个方面:a.应尽量避免过小的方向改变。b.在两条方向相反的水平弯道间,若加进一段短距直线路段,在视觉上往往导致线形扭曲。改善这一效果的方法是使用一对缓和弯道代替直线路段。c.在同一方向上具有两个紧随弯道时,若使用一条短距离直线路段在视觉上有可能产生不舒适的生硬感,这时应用一条弧形弯道来代替直线路段或在两个半径间插入一条缓和弯道,将可改善上述状况。d.应尽量避免平曲线过短。e.圆曲线半径在满足规范的前提下,还应满足视觉舒适的最小半径,以保证线形美观、协调和视觉舒适。其半径为R=0.2V${}_S^2$/iz+20,其中,R为视觉舒适最小半径;VS为设计车速;iz为路线纵坡。f.缓和曲线长度在满足规范的前提下,还应考虑线形组合,一般比例应为1∶1∶1或1∶2∶1。

1.2 纵面线形设计

1)竖曲线的最小半径与最小长度问题。在《公路工程技术标准》中规定有竖曲线半径的一般最小值和极限最小值。凸形竖曲线必须满足保证视距的要求,凹形竖曲线则必须满足缓冲冲击及汽车前灯照射距离之最小值。极限值是保证行车安全的最低标准,但不能做到平顺、连续而具有安全感的线形。竖曲线半径在条件可能时,应尽量选择较大的半径,在受到特殊条件限制时,方可采用一般最小值。2)相邻反向竖曲线间的衔接问题。反向竖曲线和反向平曲线一样存在着曲线直接连接好,还是保留一段直线好的问题。《公路路线设计规范》规定,最好按设计速度设置一段不小于3 s行程的直坡段。根据研究,下坡时,在一瞬间内视轴与连续的下坡是相一致的,就在这一刹那,下坡长度在视野中缩短近于零。为避免这一点,应消除直线坡段,使凸形竖曲线和凹形竖曲线直接连接较好。3)相邻同向竖曲线的衔接问题。相邻两个同向凹形或凸形竖曲线间不宜采用短的直坡段,必须保持相当于设计速度6倍的坡长(以m计),否则易形成断背曲线,这种情况下,一般可加长直坡段或将短直坡段合并成为单曲线或复曲线,或者将中间的直线调整成大半径的竖曲线使竖曲线径相连接。

1.3 平、纵线形组合设计

1)保持线形连续、圆滑、顺适、美观,能自然的诱导驾驶员的视线,得到视觉上的满足,轻松愉快地浏览旅途中的景色。应避免在一条长水平弯道中出现连接纵向坡道的短弯道,此时一般给人视觉上的不连贯、不平整感。2)在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部,应避免设置反向曲线的变曲点。前者使司机感到不安,在顶点发现反向转弯操作危险。后者会引起排水不通畅,并在变曲点前后呈现视觉上的扭曲。3)平曲线与竖曲线的大小保持均衡,使线形在视觉、心理上协调。当平曲线大而缓时,竖曲线应与之对应,尤其注意不要把过缓和与过急,过长与过短的平、竖曲线组合在一起。

2 公路线形设计中的环境景观设计

2.1 路线设计以可持续性思想为指导

公路建设是一项综合性的社会系统工程,与引导和促进物流转换、使用和消耗土地、影响或改变自然风貌等紧密相联;同时路网结构布局对城镇规划的协调、土地资源保护、环境保护等方面亦有重大影响。所以在路线设计时,应以可持续发展为指导思想,加强对自然景观、生态景观及人文景观、沿线资源的持久维护、利用和开发。既有利于当代人,又造福于后代人。

2.2 公路线形与地形的结合

良好的公路线形应充分利用自然地形,与地形高低的变化相适应,与周围自然环境相协调。在公路定线时,首先要充分利用地形,使路线沿等高线走向布置,此时路线最易与景观相协调,且对车辆和行人最省力。当道路穿越等高线时,应在路线与等高线之间选一个合适的角度及坡度,尽量避免公路垂直穿越等高线。当公路出现曲折时,应安排一定的视觉要素(如绿化)。路线设计时,应选择挖、填方量最小的路线并考虑边坡的细部处理。

2.3 沿线绿化美化设计

公路绿化和美化设计是公路景观设计中的重要内容之一。通过公路两边的绿化与美化设计,可以形成绿色廊道,能更好的把公路、地形、生态特征和自然及人文景观融为一体,达到视觉上的和谐与舒适。根据地形种植错落有致的树木,可以增加行车的节奏感、引导视线,甚至遮挡不雅观的地形地物等,从而提高行车的安全性。 绿色植物还可净化空气、降噪除尘、涵养水源、延缓路面老化、改善环境质量等,给无机的道路添上有机的自然色彩,是形成舒适环境景观的主要因素。

2.4 公路沿线结构物的景观设计

公路应将构造物视为平衡道路对自然景观的影响,同时力求使构造物,尤其是大型构造物成为公路上的人工景点。在对具体构造物进行景观设计时,不仅要考虑其技术经济的合理性质,还要注意优先考虑优美的结构形式与当地自然景观、风土人情相互呼应,使这些棱角分明、突出显眼的构造物有机地融合于公路的整体景观之中,而且针对不同的构造物应采用不同的设计和美化方法,体现不同构造物所特有的形体美。

2.5 公路线形设计与景观设计的融合

随着计算机技术发展以及可视化技术,GIS,RS,GPS及数字地面模型在公路设计领域中的应用,使得在公路线形与公路环境景观设计时,可以单独考虑,亦可同时考虑。为公路规划、环境景观保护、显示三维效果图及研究线形与景观的协调提供了有利的手段,使得线形与景观设计融为一体成为可能。

3 结语

公路线形与景观协调性研究的总原则是以行车安全为基础,可持续发展为指导,研究公路与沿线地形、自然景观及人文景观相协调,与沿线风土、历史和时空相适应,与时代感相适应,与运动中人的感知和静态中人的观察相适应。最终使公路成为一条质量优良、行车通畅的空间走廊,同时又是一条环境幽雅,让人倍感亲切、舒适的流动风景线。

参考文献

[1]J.麦克卢斯基.道路型式与城市景观[M].北京:中国建筑工业出版社,1992.

[2]张阳.公路景观学[M].北京:中国建材工业出版社,2004.

[3]杨满宏.公路建设与环境保护[J].北京公路,1996(3):17-18.

山区公路路线线形设计 第8篇

1 线形设计标准的定位

在对山区公路进行建设的时候, 首先必须对其进行简单设计标准鉴定, 因为山区线路的设定标准直接影响着周边环境, 其他建筑物的设计以及成本造价。就目前而言, 还没有明确的法律法规及标准要求来限定山区公路路线的线形设计要求, 在整个山区公路交通建设时都是根据其具体的实际情况以及车辆的行驶变化而设置和改变线路的设计标准。此时, 就需要结合大量的交通数据, 车辆型号, 道路在整个公路建设中的重要意义以及后备改造扩建的预留条件, 只有充足的掌握相关的资料, 合理的做出判断才能制定出合理的线行设计标准。

1.1每一段公路建设在设计的时候都是根据现有的实际情况进行有限的规划与设计, 为此, 随着时间的变化, 某些影响因素也会随之变化, 当设计标准与实际情况出现偏差时, 如远景远远没有达到交通量设计的标准或者接近下限时, 我们可以考虑参考平原地区的交通路线进行适当的调整, 但是绝对不允许强行执行上限标准, 这样很容易导致资源的不合理利用与开发, 不仅仅大量的浪费人力、物力、财力, 还有可能出现道路严重受损, 交通事故发生等现象。

1.2设计时由于每段路段的地形特点都是不一样的, 为此我们必须注重指标的一致性和均衡性, 在保证安全的前提下, 将车辆的行驶速度同一标准设置集中在一起进行线路设计规划。这样是为了更好的降低成本, 减少浪费。

2 平面设计

2.1 设计方法

简单来说, 路线设计有两种:直线设计和曲线设计。文章重点以山区公路设计为例, 简要分析山区设计路线与平原设计路线的异同。顾名思义, 山区多是道路弯曲, 坎坷不平的线路, 为此, 在设计的时候我们采取曲线设计法进行线路的设计。或者也可以采用二者相结合的方式进行设计, 在设计的过程首先先拟定一条曲线设计的路线方案, 利用半径相近的原则, 合理的制定。在定线过程中, 可以充分利用现代高科技手段调整、优化路线方案, 检验路线方案的合理性, 得到最佳的设计效果。

2.2 曲线间最小直线长度的采用

规范对平曲线间最小夹直线长度作出了规定。山区公路设计中, 对此规定, 反向曲线间的直线长度, 通过圆曲线半径和缓和曲线长度的调整一般尚可达到要求, 满足2V夹直线长度对保证行车安全是必要的。而对同向曲线, 一般则较难达到要求, 强求曲线最小夹直线长度6V的要求, 往往引起工程量的增大和环境的破坏。对于高等级公路, 当路线与周围地形、环境配合较好时, 道路总体环境本身就能起自然诱导作用, 加之于缓和曲线的诱导作用, 一般在行驶转弯方向判别上不会有太大问题。对于低等级公路, 可以调整两个曲线为单曲线或复曲线, 或运用回旋曲线组成卵形、凸形、复合形、c形等曲线, 以根据实际的地形情况, 来确定设计方法。山区公路设计时, 同向曲线间夹直线长度不能一味追求6V的要求, 应视地形条件等确定。

2.3 缓和曲线长度与超高过渡

对于山区公路来说, 设置缓和曲线的作用不仅是为了满足超高需要, 同时也是平面线形中除直线和圆曲线以外的另一个重要的线形要素, 缓和曲线的灵活设置, 可使曲线径向对接, 线形圆顺;可以灵活调整曲线长度, 避免短直线的不足;能较好地与地形相适应。但由于地形的限制, 缓和曲线的长度往往不能取的太大。因小半径曲线所需超高过渡段 (缓和曲线) 长度较大, 而设置较小半径曲线的地方往往是地形限制较严的地方, 缓和曲线又不宜取大, 若刻意追求满足规范要求, 势必造成工程数增大及投资增加;再者, 从路线平、纵、横美观的角度来看, 较大的曲线半径需配以较长的缓和曲线, 而过长的缓和曲线若在全缓和曲线段进行超高过渡, 超高渐变率较小, 影响路面排水效果;若不在全缓和曲线段进行超高过渡, 超高过渡的起、终点必然在缓和曲线的某一点上, 这样由平、纵、横构成的线形的美观程度将受到影响, 长缓和曲线带来的美观效果也会大大降低。

3 纵断面设计

3.1 凸形竖曲线半径设置

根据山区地形地貌的特征, 我们将采取平纵组合的方式进行凸形竖曲线半径的设置。为了满足相应的规范要求, 只能在工程量上适当的调节凸曲线半径, 这样做的目的就是增大视线的距离, 使驾驶者能够清楚的看见前方的道路, 保证其行车驾驶的安全。山区公路由于受地形地貌等因素的制约, 连续小半径短平曲线与连续变坡小半径竖曲线的组合时常出现。这种情况下很容易做到平纵一一对应, 满足规范要求, 从理论的角度来说这是一种理想的平纵组合设计, 但这种组合往往忽略了视距要求。由于受地形地貌、植被的影响, 路线平纵指标较低, 当采用上述平纵组合时, 驾驶者视觉范围较小, 视线诱导性差, 难以判断前方路线去向, 当出现纵面上的断背曲线时, 对行驶安全来说是最为不利的。

3.2 凹形竖曲线半径设置

山区公路由于地形特征变化频繁, 为此在设计的时候要特别注意凹形竖线半径的设置标准。半径越大越有利于行车的安全, 半径越小越容易发生危险。为了增强建筑的防护措施, 我们将大量的采取曲线半径略大的原则, 但这并不是就意味着一味的追求大半径就是对的, 标准的。同时也要考虑到其行车和排水因素是不是受到干扰。

4 结束语

路线设计是一项综合性的专业工作, 山区公路路线设计是公路设计中的关键环节。由于受复杂地形条件和环境保护要求的限制, 路线设计的好坏程度, 将决定汽车运营的安全舒适、工程总投资、环保等问题。因此设计中应综合考虑各种影响因素, 把握好最佳线形选择的科学指标, 合理采用路线标准, 经过反复的调整、优化平纵面线形设计及技术经济比较, 客观地设计出最佳路线线形方案。现代高科技辅助设计手段的运用为路线线形设计和检验提供了许多的帮助, 因此设计人员可以将更多的精力放在怎样使设计更为经济合理、线形组合更为美观上, 通过对三维线形的直观立体感受, 确定出最优的设计方案。

摘要：高速公路的建设发展带动着整个国民经济的不断变化与发展, 在公路交通建设快速发展的同时, 也出现了一些新的问题亟需解决, 文章重点讨论了如何优化山区公路路线线形设计, 为安全出行提供可靠的技术保证和支持, 降低了山区公路的事故发生率, 从而客观的推动山区公路建设朝着又快又好的趋势发展。