淺析公路設(shè)計中平縱線形組合的研究

肖光昕

平、縱面作為公路設(shè)計的重要組成部分，其配合程度的好壞影響巨大，若平、縱面線形配合不好，不僅不利于發(fā)揮其優(yōu)勢，而且會使兩方面的缺點更加嚴峻，從而使得行車發(fā)生危險。平、縱面線形設(shè)計組合合理并形成良好的配合，通常不需要增加造價成本就能夠促進道路品質(zhì)的提升，安全和完美的平、縱面線形組合將使行車連續(xù)、勻速、平穩(wěn)地行駛。因此，對平、縱面線形進行合理的設(shè)計與組合，將在很大程度上保證公路上行車的安全。本文通過研讀國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的已有文獻，同時結(jié)合自身的實踐經(jīng)驗，歸納總結(jié)了平、縱面線形組合的重要性以及當(dāng)前存在的問題，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的建議，希望為今后相關(guān)學(xué)者的研究提供一定的理論基礎(chǔ)，同時也希望能夠促進我國公路設(shè)計中平縱線形組合的優(yōu)化。

平、縱面線形設(shè)計在公路設(shè)計中占據(jù)著十分重要的位置。若平、縱面線形配合不好，不僅不利于發(fā)揮其優(yōu)勢，而且會使兩方面的缺點更加嚴峻，從而使得行車發(fā)生危險。因此，平、縱面線形的合理設(shè)計與組合，對于公路品質(zhì)的提升十分重要，尤其是對于速度大于等于60km/h的公路。

一、平縱組合路段汽車運動學(xué)分析

汽車行駛的穩(wěn)定性是指當(dāng)汽車在公路上行駛的過程中，受到外界因素的干擾后，能夠自行保持或者迅速回復(fù)原先的行駛狀態(tài)，避免失控現(xiàn)象的發(fā)生，但會產(chǎn)生諸如側(cè)滑、側(cè)翻等不良現(xiàn)象。汽車在行駛過程中，其穩(wěn)定性可以用橫向穩(wěn)定性和縱向穩(wěn)定性進行衡量。所謂橫向穩(wěn)定性是指汽車在轉(zhuǎn)向或在具有橫向坡度的道路上行駛時，抵抗發(fā)生側(cè)向滑移和側(cè)向翻車的能力；縱向穩(wěn)定性是指汽車在坡度較大的坡道上行駛時，抵抗繞后軸或者前軸傾翻及縱

向倒溜的能力。

二、公路線形設(shè)計的要求及公路線形作用

1.影響公路線形的因素。在進行公路線形設(shè)計的過程中，首先應(yīng)該考慮公路設(shè)計完成后應(yīng)具有的作用和功能，同時還要考慮公路沿線的基礎(chǔ)設(shè)施及景觀、路線的交叉情況、構(gòu)造物以及公路線形等因素的影響。公路設(shè)計要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛玻瑢⑵矫婧涂v面線形考慮進來，進行綜合評定，保證每一條路段都設(shè)計合理。

2.對平面線形的要求。公路的平面線形設(shè)計，一方面要符合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛蔡卣?，另一方面在技術(shù)標準上也要達標。設(shè)計平面線形時，要根據(jù)地形的實際情況合理靈活地變換曲線，使之與周圍的景觀相契合，實現(xiàn)視覺效果的最大化。平面線形應(yīng)該是連續(xù)的，長直線的終點應(yīng)該避免與小半徑曲線進行連接，同時還要注意在設(shè)計中不應(yīng)出現(xiàn)連續(xù)急彎的線形。無論是反向曲線還是同向曲線，都應(yīng)該有較長直線的插入。偏角較小的曲線容易使司機產(chǎn)生視覺錯誤，放大曲率，從而使得交通事故的發(fā)生。因此，在進行公路的線形設(shè)計時，要盡量避免偏角較小曲線的出現(xiàn)，若確實有必要出現(xiàn)偏角較小的曲線，應(yīng)該注意曲線與縱斷面線形的組合，并使曲線保持足夠的長度。

3.對縱斷面線形的要求。在開展縱斷面線形的設(shè)計工作時，一方面要符合技術(shù)標準的相關(guān)要求，另一方面還要與沿線的景觀相配合。為使縱斷面線形的設(shè)計與周圍景觀相協(xié)調(diào)，在對其進行設(shè)計時要根據(jù)地形的起伏情況進行，這樣在一定程度上還能降低成本，實現(xiàn)效益的最大化。為保證行車的安全、舒適程度以及為司機呈現(xiàn)良好的視覺效果，縱斷面線形的設(shè)計應(yīng)該滿足以下幾點要求，具體而言：（1）在設(shè)計短距離的路段時，為避免給司機呈現(xiàn)波浪式的視覺效果，不可出現(xiàn)連續(xù)凹凸反復(fù)的情況；（2）縱斷面線形的設(shè)計應(yīng)該保證司機可以看到較遠、較近處的線形，同時還要保證司機能夠看到中間部分的線形，從而增強行駛中司機的安全感。

4.公路線形的重要性。交通安全在一定程度上有賴于公路線形設(shè)計的合理與否。作為公路的主要骨架，公路線形與公路的交通安全具有很高的相關(guān)性。公路線形包括兩方面的內(nèi)容：（1）視距保證；（2）平縱橫之間的協(xié)調(diào)。在進行平面線形的設(shè)計時，應(yīng)該充分考慮曲線半徑、偏角、長度以及與地形的契合度等因素。在曲線段發(fā)生交通事故的概率是在直線段發(fā)生交通事故概率的三倍，而發(fā)生駛出公路事故的概率則為四倍。同時值得注意的還有，曲線段還極易因路面結(jié)冰、積水等現(xiàn)象而發(fā)生交通事故。在設(shè)計縱斷面線形的過程中，還應(yīng)結(jié)合坡的度數(shù)、長短以及曲線的半徑等因素進行設(shè)計。坡度越大，交通事故發(fā)生的可能性也就越大。相對于平、縱曲線的單個設(shè)計，對平、縱曲線進行組合設(shè)計時要格外考慮安全因素，保證平縱線形整體上的均衡性。

三、公路設(shè)計中平、縱面線形組合

1.平、縱面線形組合設(shè)計的要求

（1）在開展公路設(shè)計工作時，要根據(jù)汽車的行駛力學(xué)原理以及公路的排水情況設(shè)計合理的合成縱坡。對于山嶺丘陵地區(qū)來說，其坡度往往較大，若再設(shè)置小半徑的平曲線，將會進一步增大縱坡，從而增加車輛的安全隱患，妨礙車輛的順暢行駛；而對于平原地區(qū)而言，其坡度往往較小，若在設(shè)計時將平曲線起點附近的合成縱坡的度數(shù)設(shè)計的較小，則容易造成排水不暢現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，在進行平、縱線形組合設(shè)計工作時，要將合成縱坡作為一個重要的因素予以考慮。

（2）在進行平、縱面線形的組合設(shè)計時，要注意對司機視覺和心理要求的滿足。平、縱面線形的設(shè)計要能夠在視覺上對司機產(chǎn)生一定的自然誘導(dǎo)作用，使司機能夠在較短的時間內(nèi)迅速掌握道路的狀況，避免產(chǎn)生視覺上的錯誤，給司機呈現(xiàn)一種美觀、連續(xù)的感覺。線性組合一般要求線形指標組合較為協(xié)調(diào)、布局均衡合理，從而避免司機產(chǎn)生線形不連續(xù)、扭曲變形等不良視覺效果。

2.公路線形設(shè)計的應(yīng)用與意義

（1）平面與縱面直線組合的應(yīng)用。平、縱面面線形如果設(shè)計的過于單調(diào)，則容易使司機產(chǎn)生視覺疲勞，致使司機發(fā)生超車行為，從而引發(fā)交通事故。因此，在路況較為復(fù)雜的地段，應(yīng)該進行合理的平、縱面線形組合設(shè)計。

（2）平面與縱斷面凹形豎曲線組合的應(yīng)用。在公路中進行平面與縱面凹形豎曲線的組合設(shè)計，一方面可以在很大程度上使行車舒適，另一方面對于司機來說也具有良好的視距效果。但值得注意的是，此組合具有以下要求：①使用的豎曲線不能果斷；②短直線不能在凹曲線之間穿插。

（3）平面與縱斷面凸形豎曲線組合的應(yīng)用。在地形起伏較大的山區(qū)，若將平面與縱斷面進行凸形的豎曲線組合則會產(chǎn)生不良的視覺效果，諸如產(chǎn)生“突峰”、 “暗凹” 或“波浪形” 等較差的視覺體驗。因此，要在很大程度上避免這種線性組合的出現(xiàn)，否則則應(yīng)將曲線半徑增大以便于改善司機的視覺效果。

（4）平面與縱斷面直線組合的應(yīng)用。要想使平面與縱斷面直線形成科學(xué)合理的組合，首先應(yīng)該考慮司機的視覺效果。設(shè)計中線形組合應(yīng)該格外注意合成縱坡，避免急彎與陡坡相重合，同時為了便于排水也要注意合成縱坡應(yīng)保持一定的坡度。

（5）平面與縱斷面豎曲線組合的應(yīng)用。平、縱面豎曲線組合具有普遍性、復(fù)雜性等特點。若平、縱線形搭配均衡、位置得當(dāng)且協(xié)調(diào)一致，則能夠在很大程度上形成較好的空間線性，為司機形成良好的視覺體驗，否則則容易使司機產(chǎn)生較差的視覺效果，致使交通事故的發(fā)生，減弱車輛行駛的安全性。

四、結(jié)語

在開展公路的設(shè)計工作時，我們要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H地形地貌條件進行平豎曲線的科學(xué)合理組合設(shè)計，從實際出發(fā)，具體問題具體分析，根據(jù)地形地貌的不同制定不同的設(shè)計方案，只有這樣，才能保證司機在駕駛過程中擁有良好的視覺體驗，避免交通事故的發(fā)生，提高車輛行駛的安全性。