路線綜合幾何設(shè)計(jì)的探討

陳永國

(深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東深圳518000)

0 前言

路線平縱組合設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路的等級及其使用功能，合理地利用地形，正確地運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對于不同的路線平縱方案，應(yīng)對工程造價(jià)、自然環(huán)境、社會環(huán)境等重大影響因素進(jìn)行多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，在路線的平縱橫三個(gè)方面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，保證路線的整體協(xié)調(diào)，做到平面順適、縱坡均衡、橫面合理。

1 幾何設(shè)計(jì)思路

(1)一段公路不宜頻繁變換設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的路段長度不宜過短，線形要素應(yīng)盡量保持相對均衡，兩相鄰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不同的路段之間應(yīng)有技術(shù)指標(biāo)的過渡。

(2)線形設(shè)計(jì)的要求與標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)隨公路的等級及計(jì)算行車速度的不同而異，高速公路、一級公路，以及計(jì)算行車速度不小于60 km/h的公路，應(yīng)注意立體線形設(shè)計(jì)，盡量做到線形連續(xù)，指標(biāo)均衡、視覺良好、完全舒適。計(jì)算行車速度越高，線形設(shè)計(jì)所考慮因素越周全。計(jì)算行車速度不大于40 km/h的公路，首先應(yīng)在保證行駛安全的前提下，正確運(yùn)用線形要素規(guī)定值，在條件允許情況下力求做到各種線形要素的合理組合，并盡量避免和減輕不利組合。

(3)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件盡量選用較高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不應(yīng)輕易采用技術(shù)指標(biāo)中的最大值或最小值，并保持各種線形要素的均衡性、連續(xù)性、避免線形的突變。

(4)平面線形設(shè)計(jì)應(yīng)在地形、地物、地質(zhì)等各種具體條件的基礎(chǔ)上，選用相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，應(yīng)合理運(yùn)用直線和曲線(包括圓曲線、回旋線)線形要素，不得片面強(qiáng)調(diào)以直線或以曲線為主，或必須高于某比例。

2 平、縱組合設(shè)計(jì)

平縱組合設(shè)計(jì)，是公路線形綜合幾何設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。路線平面或縱斷設(shè)計(jì)僅是從滿足汽車行駛物理上的要求安全方面考慮，而平、縱組合設(shè)計(jì)則是同時(shí)考慮了路線幾何線形對行駛中司乘人員的心理、生理因素、視覺等的影響。

2.1 基本原則

(1)要作成視覺上自然地誘導(dǎo)駕駛員的線形，并保持視覺的連接性，這是衡量平面、縱斷面兩種線形組合時(shí)最基本的也最重要的基本原則。

(2)平縱面線形指標(biāo)應(yīng)大小均衡，使線形在視覺上，心理上保持協(xié)調(diào)。兩種線形指標(biāo)大小不均衡，會失去視覺上的均衡性，工程經(jīng)濟(jì)上也會不合理。

(3)選擇適當(dāng)?shù)暮铣善露?，使行車平穩(wěn)、排水順暢。

2.2 平曲線與豎曲線的組合

平曲線與豎曲線完全對應(yīng)就能保證視覺上連續(xù)性的線形，具體的作法是使平曲線包含豎曲線。平、豎曲線重合是一種理想的組合，但由于地形等條件的限制，這種組合往往不是總能爭取到的，如果平曲線的中點(diǎn)與豎曲線的頂?shù)渍嘉诲e(cuò)開不超過平曲線長度的1/4時(shí)，仍可以獲得比較滿意的外觀。但是，如果錯(cuò)位過大或大小不均衡就會出現(xiàn)視覺效果很差的線形。所以設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免如下幾點(diǎn)的設(shè)計(jì)組合。

(1)要避免使凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部與反向平曲線的拐點(diǎn)重疊，二者都存在不同程度的扭曲外觀，前者會使駕駛員操作失誤，引起交通事故；后者雖無視線誘導(dǎo)問題，但路面排水困難，易產(chǎn)生積水。

(2)小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相重疊，對凸形豎曲線而言，誘導(dǎo)性差，事故率較高，而對凹形豎曲線來說，路面排水不良。

(3)計(jì)算行車速度不小于40 km/h的公路，應(yīng)避免在凸形豎曲線頂部或凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線，前者失去引導(dǎo)視線的作用，駕駛員須接接近坡頂才發(fā)現(xiàn)平曲線，導(dǎo)致不必要的減速或交通事故，后者會出現(xiàn)汽車高速行駛時(shí)急轉(zhuǎn)彎，不利行車安全。

為了便于應(yīng)用，把平曲線與豎曲線的組合形象地表示，豎曲線的起終點(diǎn)最好分別在平曲線的兩個(gè)緩和曲線內(nèi)。其中任一點(diǎn)都不要放在緩和曲線以外的直線上，也不要放在圓曲線之內(nèi)。若平、豎曲線半徑都很大，則平、豎位置可不受上述限制。若做不到平、豎曲線較好的組合，寧可把兩者都拉開相當(dāng)距離，使平曲線位于直坡段或豎曲線位于直線上。

2.3 平面直線與縱斷面的組合

平面的長直線與縱面的直坡線配合，在平坦地區(qū)易與地形適應(yīng)，對雙車道公路超車方便，但行車單調(diào)乏味，易疲勞。平面直線上一次變坡是很好的平、縱組合，從美學(xué)觀點(diǎn)講以包括一個(gè)凸形豎曲線為好，而包括一個(gè)凹形豎曲線次之。直線中短距離內(nèi)二次以上變坡會形成反復(fù)凸凹的“駝峰”和“凹陷”，看上去線形既不美觀也不連貫，使駕駛員的視線中斷。因此，只要有起有伏，就不要采用長直線，最好使平面路線隨縱坡的變化略加轉(zhuǎn)折，并把平、豎曲線合理地組合，但要避免駕駛員一眼能看到路線方向轉(zhuǎn)折兩次以上或縱坡起伏三次以上。

2.4 平縱線形組合與景觀的協(xié)調(diào)配合

公路修建會對自然景觀產(chǎn)生影響，甚至產(chǎn)生一定破壞作用，而公路兩側(cè)的自然景觀反過來又會影響公路上汽車的行駛，特別對駕駛員的視覺、心理，以及駕駛操作等都有很大影響。實(shí)踐證明，線形與景觀的配合應(yīng)注意以下原側(cè)：

(1)應(yīng)在公路規(guī)劃、選線、設(shè)計(jì)、施工全過程中重視景觀要求，尤其在規(guī)劃和選線階段，對風(fēng)景旅游區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、名勝古跡區(qū)、文物保護(hù)區(qū)等景點(diǎn)和其它特殊地區(qū)，一般以繞避為主。當(dāng)公路穿越山脊或通過寬闊林區(qū)時(shí)，路線宜布設(shè)曲線，以保持自然景觀的連續(xù)。

(2)盡量少破壞沿線自然景觀，如沿線周圍的地貌、地形、天然樹林、池塘湖泊等。要盡量減少填挖，橫面設(shè)計(jì)要使邊坡造型和綠化與現(xiàn)有景觀相適應(yīng)，彌補(bǔ)必要填挖對自然景觀的破壞。

(3)應(yīng)能提供視野的多樣性，力求與周圍的風(fēng)景自然地融為一體，充分利用自然風(fēng)景如孤山、湖泊、大樹等，或人工建筑物如水壩、橋梁、高煙囪、農(nóng)舍等，或在路旁設(shè)置一些設(shè)施，以消除單調(diào)感，并使公路與自然密切結(jié)合。

(4)應(yīng)考慮與公路周圍環(huán)境的均衡，不得已時(shí)，可借助于設(shè)置防護(hù)棚、植樹、挖方邊坡、路標(biāo)等來改善公路環(huán)境，并補(bǔ)助誘導(dǎo)。

(5)條件允許時(shí)，以適當(dāng)放緩邊坡或?qū)⑵渥兤滦拚麍A滑，以使邊坡接近于自然地面形狀，增進(jìn)路容美觀。應(yīng)進(jìn)行綜合綠化處理，避免形式和內(nèi)容上單一化，將綠化視作引導(dǎo)視線，點(diǎn)綴風(fēng)景，以及改造環(huán)境的一種技術(shù)措施進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語

本文探討了路線綜合幾何設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方法及注意問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，平面線形和縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮，做到平縱線形組合合理，在規(guī)模、造價(jià)、安全、舒適等方面，找到恰當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn)，使設(shè)計(jì)出來的道路有足夠的安全感、舒適感及美感。

[1]JTG D20-2006，公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

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