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所属栏目：自动化论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:315

副标题#e#
　　关于公路线形的探讨
　　河北省丰宁县交通局李东光
　　公路线形的研究，主要是指道路中心线的空间线形。为研究方便和直观起见，对该空间线形进行三视图投影。路线在水平面上的投影称作路线的平面。严中心线数值切开并展开构成纵断面线形。中线上任意一点的法向切面构成横断面线形。
　　公路线形是公路的骨架，它支配着整个公路的规划、设计、施工及以后的养护和运营，直接影响公路构造物设计、排水设计、土石方数量、路面工程等，对汽车行驶的安全、舒适、经济以及公路的通行能力等起着重要作用，而且在公路建成以后，对公路沿线的经济发展、居民生活、土地利用以及自然景观、环境协调等都将产生很大的影响。因此线形设计的质量作为一条公路总体效果评价的主要标志。
　　一：对线形设计的要求
　　1.1满足汽车形式的力学要求
　　公路线形在设计应满足汽车的行驶力学要求，即汽车在公路上行驶时应满足行车安全、经济及旅客舒适的要求。公路线形是由平、纵、横三个面组成的立体形状，因此在线形设计中要注意合理运用平、纵、横各项技术指标，应根据具体条件，在不过分增加工程量的情况下，应尽量采取较高的技术指标。为使汽车行驶时速度均衡，要注意公路平、纵面线形要素的连续性，避免线形产生突变。
　　1.2满足驾驶员视觉和心理要求
　　公路线形设计应使公路具有视觉的舒适性，使驾驶员在行驶过程中不易疲劳，有良好的视觉和心理诱导作用。因此，在线形设计中应注意线形要素之间以及与其它设施之间的相互平衡协调。如直线、圆曲线、缓和曲线的组合协调；平曲线与竖曲线的组合协调；平面线形与纵面线形的协调以及路线与公路构造物、沿线设施的协调等。此外，还应注意保持行车视距，以创造良好的行车视线，增加行车安全和舒适。
　　1.3线形设计的要求与内容随公路等级和设计速度的不同而异。
　　高速公路、一级公路以及设计速度为≥60km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到立体线形连续、指标均衡、景观协调，使行驶视觉良好、安全舒适。设计速度愈高，线形设计所考虑的因素应愈周全。对于平原区高速公路还应避免长距离采用单调乏味的单一线形。
　　设计速度为≤40km/h的公路，首先应在保证行驶安全的前提下，正确地运用线形要素，在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利的组合，以提高服务质量。
　　同一设计速度的设计路段长度不宜过短，线形技术指标应尽量保持相对均衡。两相邻不同设计路段之间其技术指标应逐渐变化。
　　1.4注意与周围地形、地物、环境相协调
　　公路线形设计要结合沿线、地形地物等条件，合理运用各种线形要素进行线形组合，使线形与沿线地形、地物相适应，从而设计出技术合理、行车安全的舒适、经济节约的线形。此外，线形设计还应注意使线形与周围环境相协调，使公路建设不破坏环境的自然景观，减少对环境的干扰，尽量利用环境，改造环境，使之协调、融为一体。
　　1.5要与沿线自然、经济，社会条件等相适应
　　公路是社会空间的一个组成部分，他与沿线的自然资源及经济的开发、工农业的发展、居民条件、区域规划的关系十分密切。因此，在线形设计中，一方面必须要符合国家有关土地、环境保护、水土保持、资源开发等法规的有关要求；另一方面还必须注意少占农田、少拆建筑物、少破坏原有植物、地貌和减少噪声、废气等对环境的污染，以使公路建成以后能发挥最大的社会综合效益。
　　1.6对路线控制点的要求
　　路线起、终点和指定必须相连接的城镇以及指定的特大桥、特长隧道位置，为路线基本走向的控制点。
　　大桥、隧道、互通式立体交叉、铁路交叉等的位置，原则上应服从路线基本走向，一般作为路线走向控制点。
　　一般构造物及中小桥涵的位置应服从路线走向。
　#p#副标题#e#　二：各类地形选线要点
　　2.1平原区的选线
　　平面线形应采用较高的技术指标，避免采用长直线或小偏角，但不应为避免长直线而随意转弯。在平原河网地区，除应注意尽量避开软土地基外，还应注意根据干、支河流及通航情况，选择适当地点用较高的技术指标通过，并使跨干、支流交角适当，平、纵线形组合良好，跨河构造物最少。平原地区城镇较多，居民集中，经济、文化较为发达，人文环境丰富，选线时应以绕避为主，尽量不破坏或少破坏，并采用较高的技术指标通过。在避让局部障碍时，要注意线形的连续舒顺。纵面线形应结合桥涵、通道、交叉等构造物的布局，合理确定路基设计高度，纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓。
　　2.2微丘区的选线
　　平面线形应充分利用地形，处理好平、纵线形的组合。不应迁就微小地形，造成线形迂回曲折，也不宜采用长直线，造成纵面线形起伏。
　　2.3重丘区的选线
　　重丘区选线活动余地较大，应综合考虑平、纵、横三者的关系，恰当地掌握标准，提高线形质量。
　　2.4山岭区的选线
　　山岭地区选线，应特别注意沿线走廊带内的工程地质情况。选线前应对沿线地质构造带、断层、岩石的层理情况、地质病害的分布及范围等，通过对遥感地质判释资料以及不同勘测阶段的勘探、调查资料的分析，研究路线通过方案并不断优化。对地质较为复杂地段还应注意在设线后诱发并加剧地质病害的可能性，谨慎地确定路线的线位和采取的工程措施。
　　山岭地区路线一般以顺山沿河布设为宜，必要时横越山岭。
　　与越岭展线进行详细的技术、经济比较。
　　3平面线形设计
　　平面线形设计的一般原则
　　1平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。
　　2各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径。公路转角过小时，应设法调整平面线形，当不得已而设置小于7°的转角时，则必须设置足够长的曲线。
　　3两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连，否则应调整线形使之成为一个单曲线或复曲线或运用回旋线组合成卵型、凸形、复合形等曲线。
　　4两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜，否则应调整线形或运用回旋线而组合成S形曲线。三、四级公路两相邻反向曲线无超高、加宽时可径相衔接；无超高有加宽时，中间应设有长度不小于10m的加宽缓和段。工程特殊困难的山岭区，三、四级公路设置超高时，中间直线长度不得小于15m。
　　5曲线线形应特别注意技术指标的均衡与连续性。
　　6应避免连续急弯的线形，可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。
　　4直线的运用
　　4.1采用直线线形应特别注意直线同地形的关系，在运用直线线形及决定其长度时，必须持谨慎态度，并不宜采用长直线。过长的直线段，易使驾驶员因景观单调而产生疲劳，注意力不集中，反应迟缓，一旦有突显信息出现，就会因措手不及而肇事。另外，驾驶员在长直路段爱开快车，致使车辆进入直线路段末段后的曲线部分速度仍较高，若遇到弯道超高不足，往往导致倾覆或其它类型的交通事故。
　　4.2下述路段可采用直线：
　　1不受地形地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地。
　　2市镇及其近郊或规划方正的农耕区等以直线条为主体的地区。
　　3长大桥梁、隧道等构造物路段。
　　4路线交叉点前后。
　　5双车道公路提供超车的路段。
　　4.3当直线长度大于1km时，应注意：
　　1纵坡不应过大，一般应小于3%。
　　2同大半径凹型竖曲线结合为宜。
　　3两侧地形过于空旷时，宜采取栽植不同树种或设置一定建筑物等措施。
　　4长直线或长下坡尽头的平曲线，应对路面超高、停车视距等进行检验，必要时须采用设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。
　　4.4直线长度亦不宜过短，特别是同向平曲线间不得设置#p#副标题#e#短的直线。
　　5圆曲线的运用
　　5.1在圆曲线上，由于横向力的存在，对汽车的安全行驶会产生不利影响。大半径曲线比小半径曲线的事故率低；连续曲线当半径协调时事故率比不协调时低。调查表明曲率愈大，事故率愈高；尤其是曲率在10以上时，事故率急剧增大。原因是曲率越大，汽车在运行中的转弯半径越小，视线盲区增大。在适应地形的情况下应选用较大的曲线半径。
　　5.2在确定圆曲线半径时，应注意：
　　1一般情况下宜采用最小平曲线半径的4～8倍，或超高为2%～4%的圆曲线半径。
　　2地形条件受限制时，应采用大于或接近于圆曲线最小半径的“一般值”。
　　3地形条件特殊困难而不得已时，方可采用圆曲线最小半径的“最小值”。
　　4应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形。
　　5应同纵面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合。
　　6回旋线的运用
　　6.1回旋线在线形设计中应作为主要线形要素加以运用。
　　6.2在确定回旋线参数时，宜在下述范围内选定：
　　R/3≤A≤R（6.2-1）
　　式中：A—回旋线参数；
　　R—与回旋线相连接的圆曲线半径(m)。
　　A值的大小依据地形条件及线形要求而确定。
　　当R接近于100m时，取A等于R；当R小于100m时，取A等于或大于R。
　　当R较大或接近于3000m时，取A等于R/3；当R大于3000m时，取A小于R/3。
　　6.3直线、圆曲线、回旋线的组合，可视情况选用以下几种组合型式：
　　1基本型
　　按直线—回旋线—圆曲线—回旋线—直线的顺序组合，如图（6.3-1）。
　　基本型的两个回旋线参数应符合6.3-1的规定。两个回旋线的参数值可以根据地形条件设计成非对称的曲线，此时A1∶A2应不大于2.0。
　　回旋线—圆曲线—回旋线的长度以大致接近为宜。
　　2S型
　　两个反向圆曲线用回旋曲线连接的组合，如图（6.3-2）。
　　S型相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。当采用不同的参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。高速公路，当A2≤200时，A1应不大于1.5倍A2。
　　S型的两个反向回旋线以径相衔接为宜，当地形等条件限制必须插入短直线或当两圆曲线的回旋线相互重合时，短直线或重合段的长度应符合式(6.3-1)规定：
　　L≤(A1+A2)/40(6.3-1)
　　式中：L—反向回旋线间短直线或重合段的长度(m)
　　A1、A2—回旋线参数。
　　两圆曲线半径之比不宜过大，以R1/R2≤2为宜。R2为小圆曲线半径(m)；R1为大圆曲线半径(m)。
　　3卵型
　　用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合，如图。
　　卵型回旋线的参数宜符合式(6.3-3)规定的范围：
　　R2/2≤A≤R2(6.3-3)
　　式中：A—回旋线参数；
　　R2—小圆的圆曲线半径(m)。
　　两圆曲线半径之比，以R2/R1=0.2～0.8为宜。
　　两圆曲线的间距，以D/R2=0.003～0.03为宜。D为两圆曲线间的最小间距(m)。
　　4凸型
　　在两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的形式，如图（6.3-4）。
　　凸型的回旋线参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容许最小回旋参数和圆曲线一般最小半径的规定。连接点附近最小0.3V的长度范围内，应保持以连接点的曲率半径确定的路拱横坡度。
　　只有在路线严格受地形、地物限制处方可采用凸型。
　　5复合形：
　　两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的形式，如图（6.3-5）。
　　复合型的两个回旋线参数之比以小于1：1.5为宜。
　　仅在受地形或其它特殊原因限制时(互通式立体交叉除外)使用。
　　6C型
　　同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接(即连接处曲率为0，R=∞)的形式，如图（6.3-6）。
　　C型只有在特殊地形条件下方可采用。
　　7纵面线形设计
　　7.1纵面线形设计的一般原则
　　1纵面线形应与地形相适应，设计成视觉连续，平顺而圆滑的线形，避免曲折、跳跃的纵面线形。
　　2应避免能看见近处和远处而看不#p#副标题#e#见中间凹处之线形。
　　3较长的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近坡顶的纵坡宜适当放缓。
　　4相邻纵坡之代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径。
　　5交叉处前后的纵坡应平缓。
　　6在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡。
　　7注意与平曲线的配合，尽可能获得良好的立体线形。
　　7.2纵坡值的运用
　　1各级公路的最大纵坡值与纵坡限制长度不应轻易采用。只有在越岭线中为争取高度、缩短路线长度或避开工程艰巨地段等不得已时，方可采用。
　　2纵坡以平、缓为宜，路堑段最小纵坡不宜小于0.3%。干旱少雨地区可不受此限。
　　7.3纵坡设计的要求
　　在纵断面设计中，影响交通安全的因素有纵坡、坡长和竖曲线半径，采用较小的纵坡和大半径的竖曲线，能同时为驾驶员提供良好的视距及超车机会，有利于行车安全。因此，在竖曲线设计中就尽量避免连续的短竖曲线(特别是在直线路段)和长而浅的凹型竖曲线上应确保道路的横向排水系统
　　1平原、微丘地形的纵坡应均匀、平缓。丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏过大。
　　2山岭、重丘地形的沿河线，应尽量采用平缓的纵坡，坡长不宜超过规定的限值，纵坡不宜大于6%。
　　3越岭线的纵坡应力求均匀，不应采用极限或接近极限的坡度，更不宜连续采用极限长度的陡坡夹短距离缓坡的纵坡线形。越岭展线不应设置反坡。
　　4山脊线和山腰线，除结合地形不得已时采用较大的纵坡外，在可能条件下应采用平缓的纵坡。
　　7.4竖曲线设计的要求
　　1竖曲线应选用较大的半径。当条件受限制时，可采用“一般值”；特殊困难不得已时方可采用“最小值”。
　　2有条件时，宜采用大于等于表下表所列竖曲线半径值。
　　视觉所需要的最小竖曲线半径值（7.4-2-1）
　　设计速度V（km/h） 竖曲线半径(m)
　　 凸形 凹形
　　120 20000 12000
　　100 16000 10000
　　80 12000 8000
　　60 9000 6000
　　40 3000 2000
　　7.5相邻竖曲线的衔接应注意：
　　1同向竖曲线间，特别是同向凹形竖曲线之间，当竖曲线半径小于10000m时，如直线坡段不长，宜合并设置为单曲线或复曲线。
　　2反向竖曲线间宜插入直线坡段，亦可直接连接，直坡段的长度应大于3秒行程。
　　8视距
　　8.1高速公路、一级公路及以大型车为主的二级公路、三级公路，应采用货车停车视距对相关路段进行检验。
　　8.2长直线或长下坡尽头设置平曲线的路段，应对停车视距进行检验。
　　8.3设置超高的平曲线半径的路段,应对停车视距进行检验。
　　8.4设置小于凸形竖曲最小半径“一般值”的路段,应对停车视距进行检验。
　　8.5中央分隔带防撞护栏加设防眩板时,对设超高的平曲线路段，应对停车视距进行检验。
　　8.6分离立体交叉跨线桥下为凹形竖曲线时,应对停车视距进行检验。
　　9平、纵线形的配合
　　9.1公路线形设计，必须注重平、纵面的合理组合。不仅应满足汽车运动学和力学要求，而且应充分考虑驾驶者在视觉和心理方面的要求。
　　9.2平、纵配合的设计原则
　　1应使线形在视觉上能自然地诱导驾驶者的视线，并保持视觉的连续性。
　　2平、纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。
　　3合成坡度应组合得当，以利于路面排水和行车安全。
　　9.3平、纵配合的基本要求
　　1平曲线宜与竖曲线相互对应。
　　2合成坡度的控制应与线形组合设计相结合。有条件时，最大合成坡度不宜大于8%,最小合成坡度不小于0.5%。
　　3平、纵面线形组合设计应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。
　　4平曲线缓而长、竖曲线坡差小于1%时，可不要求平竖曲线相位的对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长于平曲线。
　　5竖曲线半径宜大于平曲线半径的10～20倍以上。随着平#p#副标题#e#曲线半径的增大，竖曲线半径的放大倍数也宜增大。
　　9.4平、纵线形设计中应避免的组合
　　1小半径的平曲线起、讫点不得设在或接近凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部。
　　2凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得同反向平曲线的拐点重合。
　　3纵面线形应避免出现驼峰、暗凹、跳跃、断背、长直线或折曲等使驾驶者视觉中断的线形。
　　4直线段内不得插入短的竖曲线。
　　5小半径竖曲线不宜与回旋曲线相互重叠。
　　6避免在长直线上设置坡陡或曲线长度短、半径小的凹型竖曲线。
　　7应避免急弯与陡坡相重合。
　　8应避免驾驶者能在行驶视野内看到两个或两个以上的平曲线或竖曲线。
　　10桥、隧与路线线形的配合
　　10.1桥头引道线形与桥上线形的配合
　　1桥涵等人工构筑物同路基的衔接应符合路线布设的有关规定。
　　2桥梁及其引道的位置对线形设计有一定影响，应综合考虑其与路线的配合，使之视野开阔，视线诱导良好。
　　3高速公路、一级公路上的桥梁线形应与路线整体线形相协调，应使桥梁线形与路线线形连续、流畅。
　　10.2隧道洞口连接线与隧道线形的配合
　　1隧道同路基的衔接应符合路线布设的有关规定。
　　2隧道宜采用直线线形，也可采用曲线线形。当采用曲线线形时宜采用不设超高的圆曲线半径，或超高为2%～3%的圆曲线半径。
　　3隧道洞口连接线应与隧道线形相协调，隧道洞口连接线应有3秒行程长度的平、纵面线形同隧道保持一致。
　　11沿线设施与路线线形的配合
　　11.1主线收费站、服务区、停车区及公共汽车停靠站前后的路线线形应连续、流畅，无视觉不良的线形组合。
　　11.2线形设计应考虑到服务区等沿线设施布置的要求。
　　11.3主线收费站范围内主线的主要技术指标应大于表7.4-2-1的规定。主线收费站应选择在直线上或不设超高的曲线上，不得放在凹型竖曲线的底部。
　　12线形与环境的协调
　　12.1平、纵面线形组合应同路线所经地区的环境相配合。设计速度高的公路，线形设计和周围环境配合的要求应更高。
　　12.2应充分利用自然风景，如湖泊、大树、孤山，或人工构造物，如水坝、桥梁、农舍，或在路旁设置一些设施等，以消除景观单调感，使公路与大自然融为一体。
　　12.3线形与环境的协调应遵循以下原则：
　　1尽量少改变公路周围的地貌、地形、天然森林、建筑物等景观。横面设计应使边坡造型和绿化同原有景观相适宜，弥补挖方和填方对自然景观的破坏；
　　2当公路以挖方穿越山脊或通过宽阔林地时，路线应布设成曲线，以保持自然景观的连续；
　　3为减轻在长直线上行驶的单调感，应使驾驶者能看到前方显著的景物；
　　4应根据技术和景观要求合理选定构筑物的造型，使公路构筑物成为自然景观中的一部分。
　　12.4有条件时，宜适当放缓边坡或将边坡的变坡点修整圆滑，使边坡接近于自然地面，增进路容美观。
　　12.5公路两侧的绿化应避免形式和品种的单一，应将绿化作为诱导视线、点缀风景以及改造环境的一种措施而进行专门设计。