公路平曲線加寬及其過渡方式淺析

江強(qiáng)興

摘 要：本文從提高公路行車安全、減少路面病害的角度出發(fā)對(duì)公路平曲線加寬及其過渡方式提出了分車道加寬和四次拋物線過渡，雖然計(jì)算更麻煩一些但能使平曲線更加協(xié)調(diào)、順適，駕駛?cè)藛T更易遵循路線行駛，提高了車輛行駛的安全性和舒適性。

關(guān)鍵詞：分車道加寬;四次拋物線;過渡方式

0 引言

汽車行駛在曲線上，前后輪會(huì)劃過不同的曲線輪跡，各輪跡半徑不同，其中以后內(nèi)輪軌跡半徑最小，且偏向曲線內(nèi)側(cè)，同時(shí)車輛一定轉(zhuǎn)速的前軸操縱使車身也存在一定的擺幅，故曲線內(nèi)側(cè)應(yīng)增加路面寬度，給車輛轉(zhuǎn)彎提供合理的空間，以確保曲線上行車的順適與安全。

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》二級(jí)公路、三級(jí)公路 、四級(jí)公路的圓曲線半徑小于或等于 250 m時(shí)，應(yīng)設(shè)置加寬。圓曲線上的路面加寬應(yīng)設(shè)置在圓曲線的內(nèi)側(cè)，各級(jí)公器的路面加寬后，路基也應(yīng)加寬。雙車道公路在采取強(qiáng)制性措施實(shí)行分向行駛的路段，其圓曲線半徑較小時(shí)，內(nèi)側(cè)車道的加寬值應(yīng)大于外側(cè)車道的加寬值，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過計(jì)算分別確定。公路采用強(qiáng)制性措施實(shí)行分向行駛的比較少見，一般雙車道路面的平曲線均采用內(nèi)側(cè)加寬的方式，如下圖1、圖2所示，存在著以下缺點(diǎn)：

（1）混凝土路面施工時(shí)按設(shè)計(jì)中線放樣，交通標(biāo)線施工一般按照縱縫施工。路面雙車道的加寬值都加在曲線內(nèi)側(cè)車道，內(nèi)側(cè)車道就太寬造成了浪費(fèi)，當(dāng)采用一個(gè)板塊時(shí)增加了混凝土板應(yīng)力，使路面出現(xiàn)縱向裂縫病害。曲線外側(cè)車道沒有加寬，滿足不了汽車行駛的寬度要求，車輛往往跨線行駛，違反了交通規(guī)則，增加了安全隱患。

（2）路面的幾何中心偏離了路線設(shè)計(jì)中線，實(shí)際路中線偏向內(nèi)側(cè)，在緩圓和圓緩二點(diǎn)曲率不連續(xù)。

1 加寬值的方法和計(jì)算

為克服以上缺點(diǎn)，本文參照強(qiáng)制性措施實(shí)行分向行駛的路段加寬規(guī)定，提出雙車道路面平曲線加寬均實(shí)行分車道加寬，內(nèi)側(cè)車道向內(nèi)側(cè)加寬，外側(cè)車道向外側(cè)加寬，具體分析如下：

普通汽車行駛在曲線上如圖3、圖4所示：

當(dāng)汽車行駛在曲線內(nèi)側(cè)車道時(shí)：

當(dāng)汽車行駛在曲線外側(cè)車道時(shí)：

式中：A——汽車后軸至前保險(xiǎn)杠的距離（m）;

r——路中心圓曲線半徑（m）;

x——富余寬度，下列計(jì)算時(shí)以0.5 m計(jì);

b——普通汽車的加寬值（m）。

半掛車的加寬值由圖5的幾何關(guān)系求得：

當(dāng)汽車行駛在曲線內(nèi)側(cè)車道時(shí)：

當(dāng)汽車行駛在曲線外側(cè)車道時(shí)：

式中：A1——牽引車保險(xiǎn)杠至第二軸的距離（m）;

A2——牽引車第二軸至后軸的距離（m）;

r——路中心圓曲線半徑（m）;

b——半掛車的加寬值（m）。

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》表7.6.1雙車道路面加寬值，按總加寬寬度不變，分車道加寬值計(jì)算如下：

2 加寬的過渡

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：設(shè)置回旋線或超高過渡段時(shí)，加寬過渡段應(yīng)采用與回旋線或超高過渡段長度相同的數(shù)值。

雙車道路面加寬過渡段的過渡方式主要有兩種，一種是采用長度成比例增加的比例漸變方式，一種是采用四次拋物線漸變方式，列出計(jì)算公式如下：

比例漸變方式：

四次拋物線漸變的方式：

式中：——任意樁號(hào)位置（任意點(diǎn)）距加寬過渡段起點(diǎn)的距離（m）;

——加寬過渡段的長度（m）;

b ——圓曲線上的全加寬值（m）;

——任意樁號(hào)位置（任意點(diǎn)）的加寬值（m）。

內(nèi)側(cè)車道向內(nèi)側(cè)加寬，比例過渡簡單易作，但經(jīng)加寬以后的路面內(nèi)側(cè)與行車軌跡不符，緩和段的起終點(diǎn)出現(xiàn)破折，于路容也不美觀;四次拋物線過渡的路面內(nèi)側(cè)邊緣圓滑、美觀。外側(cè)車道加寬時(shí)是向外加寬，加寬后邊線會(huì)不會(huì)向外側(cè)凸出呢。根據(jù)回旋線切線支距法公式，曲線上該點(diǎn)的外側(cè)加寬值大于支距y時(shí)外側(cè)邊線向外凸出。

比例過渡：

四次拋物線過渡：

式中：——任意樁號(hào)位置（任意點(diǎn)）加寬值與支距y的差值（m）。

由上式可得：比例過渡當(dāng)時(shí)外側(cè)車道邊線向外側(cè)凸出;四次拋物線過渡時(shí)由于公式比較復(fù)雜，較難判斷外側(cè)車道邊線是否會(huì)向外凸出，采用窮舉法進(jìn)行試算，發(fā)現(xiàn)是否向外凸出與曲線半徑、全加寬值和回旋線長度有關(guān)，一般情況下外側(cè)車道邊線不向外凸出或凸出數(shù)值較小，不影響駕駛員正確判斷和行駛。推薦外側(cè)車道加寬過渡采用四次拋物線，為使內(nèi)外一致，建議內(nèi)外側(cè)均采用四次拋物線過渡。

汽車行駛在曲線上，前后輪會(huì)劃過不同的曲線輪跡，各輪跡半徑不同，其中以后內(nèi)輪軌跡半徑最小，且偏向曲線內(nèi)側(cè)。在雙車道路面上汽車末超車行駛時(shí)應(yīng)各行其道，內(nèi)側(cè)車道的汽車前保險(xiǎn)杠外側(cè)沿路中線行駛在曲線起點(diǎn)處開始轉(zhuǎn)彎，其后內(nèi)輪同步偏轉(zhuǎn)進(jìn)入曲線，即后內(nèi)輪提前A米距離進(jìn)入曲線，因此內(nèi)側(cè)加寬應(yīng)提前A米開始加寬，A值為汽車后軸至前保險(xiǎn)杠的距離，不通行或較少通行鉸接客車和鉸接列車可取整為10 m，通行鉸接客車和鉸接列車時(shí)可取為15 m。外側(cè)車道則相反，后內(nèi)輪曲線起點(diǎn)處開始轉(zhuǎn)彎，汽車前保險(xiǎn)杠已進(jìn)入曲線，即汽車延遲A米才開始轉(zhuǎn)彎，與外側(cè)車道向外加寬相吻合，不需要延遲處理，考慮到外側(cè)車道延遲轉(zhuǎn)彎，建議小半徑曲線時(shí)采用較大的緩和曲線長度。

當(dāng)線型為S形或C形時(shí)內(nèi)側(cè)車道提前加寬后，前后二個(gè)曲線對(duì)提前加寬段都有一個(gè)加寬值;提前加寬段上任意點(diǎn)的加寬值如何計(jì)算，經(jīng)不同線型組合試?yán)L后，得出疊加的方法，如下式：

式中：——任意樁號(hào)位置（任意點(diǎn)）的總加寬值（m）。

——任意樁號(hào)位置（任意點(diǎn)）的前曲線加寬值（m）。

——任意樁號(hào)位置（任意點(diǎn)）的后曲線加寬值（m）。

3 加寬的面積

四次拋物線加寬過渡段的加寬值為四次拋物線變化，其加寬面積采用定積分計(jì)算：

求原函數(shù)：

當(dāng)?shù)扔跁r(shí)，加寬過渡段加寬的面積：

式中：——任意樁號(hào)位置（任意點(diǎn)）距加寬過渡段起點(diǎn)的距離（m）;

——加寬過渡段的長度（m）;

b ——圓曲線上的全加寬值（m）;

——任意樁號(hào)位置（任意點(diǎn)）的加寬值（m）。

4 結(jié)語

路線設(shè)計(jì)是公路建設(shè)中的“靈魂”部分，平曲線加寬是路線設(shè)計(jì)的一部分，分車道加寬和四次拋物線過渡雖然計(jì)算更麻煩一些但能使平曲線更加協(xié)調(diào)、順適，駕駛?cè)藛T更易遵循各自的車道而不跨越車道行駛，提高了車輛行駛的安全性和舒適性。

參考文獻(xiàn)：

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