道路设计工程职称范文浅析公路线形设计

　　摘要：公路线形设计是公路总体设计、总体布局的关键。线形是公路的骨架，其设计合理与否，不仅直接关系到公路建设项目的质量好坏、里程长短、投资多少、效益高低，更直接影响到公路运营安全。通常在设计中追求的高指标公路并不一定是安全的公路，而公路线形指标的均衡性、一致性、线形的连续性及线形与环境景观的协调性才是满足汽车高速及安全行驶的重要保证。

　　关键词：公路,线形,设计

　　一、公路线形设计的特性

　　(一) 路线的适宜性和均衡性

　　路线的适宜性是指公路路线与自然条件的协调、配合，使公路与周围环境融为一体，最大限度地减少对自然环境的破坏。路线的均衡性是指公路路线自身各要素间的协调、配合，使公路线形能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性，最大限度地保证行车安全。

　　(二)线形设计的连续性

　　公路线形的连续性设计是指公路的几何条件既不违背驾驶员的期望，也不违背驾驶员安全操作和驾驶汽车的能力。满足连续性要求的路线设计，能够连续地引导驾驶员的视觉和满足驾驶员的心理和生理要求，减少驾驶员的无谓操作、疲劳和恐惧心理，增加驾驶员和乘客的安全感和舒适感。

　　(三)线形设计的灵活性

　　公路设计灵活性思想最先由美国提出，美国联邦公路局(FHWA)联合美国各州公路与运输官员协会(AASHTO)等相关机构于1997年出版了《公路灵活性设计》，特别强调了线形的灵活性设计理念和方法。灵活性设计包含合理选用技术标准、灵活运用设计指标两个层面的内容。灵活性设计是有条件的，必须以保证安全为前提，严格按照现行组合的设计原则进行设计就是保障安全的有力措施。即：设计灵活性就是“在充分掌握和理解现有标准、规范本质的基础上，在不降低安全性的前提下，通过合理选择技术标准，灵活运用设计指标，寻求达到更符合公路沿线可持续发展的需要和利益的目标”。

　　(四) 线形设计的安全性

　　公路的安全性设计是指从改善环境安全入手，通过在设计阶段的公路安全性评价，优化公路设计，从而弥补行车安全、车辆安全的不足，消除存在安全性隐患的线形组合，提高道路运营的安全可靠性、提升高速公路的安全服务水平。公路安全性设计首先是对设计的道路线形进行安全性评价，指出存在安全性隐患的路段或线形组合，从而提出线形修改的依据，进行线形设计的优化。

　　二、线形设计在公路设计中的应用

　　1、直线。它是最常用的线形，有方向明确、距离短捷的优点。但研究表明，无论是一般公路还是高速公路，过长的直线段易使驾驶员因景观单调而产生疲劳，导致注意力分散、反应迟缓，一旦遇见紧急情况，常因措不及而肇事;另外，驾驶员在长直线路段容易开快车，致使车辆在进入直线路段末段后的曲线部的速度仍然比较高，若遇到平面线形组合不好、弯道超高不足或其偶然干扰，往往导致车辆倾覆或其它类型的交事故。所以在运用直线线形并决定其长度时，必须持谨慎态度，不宜采用过长的直线。国外有资料指出：一次直线的最大长度小于3min 行程对交通安全比较有利。对于高速公路，若以最大允许时速120km/h 计，3min 的行程为6km。据调查，我国平原地区高速公路许多路段的一次直线长度都超过6km，有的长达10km 以上。《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)对长直线没有量化，从理论上讲，合理的直线长度应根据驾驶员的心理和视觉效果等方面来确定，各国对长直线的限制都是从经验出发，通过调查来确定的。针对我国的实际情况，定线时要避免追求长直线，又要因地制宜，灵活运用。

　　2、曲线。它也是道路路线最常用的一种线形，一定的曲率半径可以使驾驶员产生适当的紧张感，从而有效减少交通事故。平曲线线型应适合地形的变化，曲线半径不可过大或过小。据相关统计表明，10%～12%的交通事故发生在平曲线处，并且半径愈小的路段上，发生交通事故也愈多。英国学者格兰维尔通过实验调查研究了道路平曲线的曲率和道路交通事故率的关系，并制作出一张矩形关系图，我们可以从中看出，曲率半径在10-100 米范围时，事故率随曲率的增大而急剧增高。

　　3、曲线转角。它也是道路交通安全的影响因素。根据统计研究表明，曲线的偏角不能太小，曲线偏角过小时，曲线长度将会看起来比实际的要短，使驾驶员对公路产生急转弯的错觉，这种错觉偏角越小越显著，因此，当偏角小时应设置较长的曲线，使之形成公路是在顺适转变的感觉，以避免驾驶员枉作减速的准备。同时曲线转角也应该小于30°，大于30°的曲线转角会造成严重的交通安全隐患，应该尽量避免较大曲线转角的出现。

　　4、坡度与坡长。德国学者比兹鲁调查了德国高速公路的坡度与道路交通事故率的关系，得出了一个结论，同样也制作成矩形关系图。从中可以看出，坡度越陡，事故率越大。当坡度大于4%时，事故率便急剧上升。

　　5、竖曲线。道路纵断面曲线包括凸曲线和凹曲线两种。凸曲线的交通事故率要比水平路段大。虽然根据目前的资料还不能建立二者之间确切的统计关系，但有一种趋势是肯定的，即小半径凸曲线的事故率要比经过改善设计后的竖曲线路段事故率高很多。竖曲线半径过小或长度不足会产生离心力过大和行车时间过短等不利因素。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。此外，竖曲线的频繁变换会影响行车视距，这将严重降低道路安全性能，尤其在凸曲线路段，视距受限会大大增加交通事故率，例如在凸曲线后面如果存在一个急弯，由于凸曲线遮挡视线，驾驶员来不及反应极易造成交通事故。相对来说，凹曲线对于行车比较安全，并不是影响行车安全的关键因素，具有较少的事故率。在白天或夜晚照明充足的情况下，凹曲线的视距较好，但是在夜晚没有照明的道路上，凹曲线必须考虑视距问题。

　　6、视距。视距不足引起交通事故的形式主要有三种：(1)平面弯曲路段，由于在弯道的内侧有边坡、建筑物、树木、道路设施等，阻碍驾驶员的视线，使得视距满足不了要求，从而成为视距不足路段; (2)凸形变坡路段，纵断面为凸形的路段，在上下坡连接处的竖曲线上，驾驶员的视线受到阻碍。当竖曲线半径较小时，视线受阻严重，视距满足不了规定的数值，成为视距不足的路段; (3)凹形变坡路段，纵断面为凹形的路段，在上下坡连接处的竖曲线上，汽车的车灯照射范围受到阻碍。当竖曲线半径较小时，驾驶员的视线受阻严重，视距满足不了规定的数值，成为视距不足的路段。

　　7、平纵组合。公路交通安全的可靠性不仅与道路的平纵线形指标大小有关，还与道路设计时选定的几何线形之间的组合是否协调密切相关。对于公路而言，任何路段在设计时就所选用的每一种线形单独来讲，一般都符合设计规范，但将多种线形组合在一起，其整体效果是否满足道路交通安全，则需针对具体路段进行分析评价。事实上，平、纵曲线组合不当是产生危险路段的重要原因之一，组合情况对安全的影响要远远大于单个平、纵曲线的影响。平、纵线形不应单独考虑其配合，不应教条地套用规范。

　　三、切实做好勘查工作

　　多年来，各设计院已经形成了较为全面的外业勘查工作重点，但是以人为本和注重环境方面尚显不足。发达国家在项目开发的初级阶段(可行性研究阶段)在外业勘查内容上特别重视项目沿线的社会、自然地理、人文、历史、文化等环境调查，为合理确定建设标准和设计指标打下坚实的基础。对于公路建设项目而言，要的是：充分考虑道路沿线景观和视觉效果;保护原始景观;尊重河流、小溪及自然排水系统;充分认识到边界、护栏、树木形成的线条;尊重历史上形成的小路;认识远山的景观、山脉、河流、湖泊、海洋及地平线，保护原始地貌;提供良好和视野。这些问题充分体现了以人为本和环境保护的理念。

　　四、结 语

　　在公路设计中应充分强调路线的一致性和连续性，强调设计的灵活性。路线线形指标应充分考虑地形、地貌条件，为了使道路与地形条件、景观环境相协调，在满足规范安全性的基础上，不惜放宽线形设计指标。另外，在设计中应采用汽车运行车速的理念，路线设计中追求各线形指标的相互配合协调、高低指标之间的过渡缓和、路线线形均衡，追求实际行驶车速相对平稳等，这对降低工程造价、克服超速现象、减少交通事故、保护生态环境和道路景观及与环境的相互协调具有重要的意义。