刘扬
宜昌市交通规划勘察设计研究院 湖北宜昌 443000
摘要：确保公路工程线形设计的合理性、科学性，还能为行车安全及舒适度提供一个可靠地保障。在公路设计中，对交通安全造成影响的因素很多，公路线形设计是确保公路安全的先决条件，公路走向主要由选线确定，并对几何线形进行确定。本文首先说明了公路路线设计的重要性，然后分析了公路路线设计的原则及设计的影响因素，最后详细阐述了公路路线设计中应注意的几点问题。
关键词：公路；路线设计；平面线形；平纵组合；横断面
一、公路路线设计的重要性
在现如今的公路路线设计过程中，很多研究人员认为路线的设计工作并没有想象的重要，只是一种简单的设计结构，完全可以仅仅依照横纵坐标来进行定位，然后将具体的数值计算出来，就算是完成公路路线的设计工作。这种想法是不全面的，而且缺乏科学性通常情况下，这种设计方式可以在等级比较低的公路设计中进行应用。但是如果道路的交通容量较大，行车类型比较复杂，这种设计方式就无法满足公路建设的需要，因此，需要将集合设计的专业知识和人机工程学进行有机结合。不仅如此，在进行道路设计的过程中，还需要根据公路建设的需要将相关的影响因素考虑到其中。可见，做好公路路线设计工作是保证整个道路工程正常使用的关键。
因此，在道路设计的过程中，需要不断对路线设计工作进行优化，并且要考虑到不同的因素，做好施工地点的地质勘查工作和环境的调查，根据相应的设计标准来进行具体的设计工作，而且在方案确定之前需要专家们进行研讨和商议。只有这样才能够有效地保证道路设计的科学性和合理性，还可以有效地避免出现建设材料的损失和行车不便的问题。
从总体上看，道路的路线设计需要集经济、生态和社会效益于一身，还需要对后期的管理工作加强重视。最重要的是要做到点线面系统地、具体地统一，最大限度地提升道路的使用功能。
二、公路路线设计的原则及设计的影响因素
（一）设计原则
1、质量为本的原则
百年大计，质量为本。公路路线设计要严格按照既有的规范和标准来，设计的好坏直接关系到后续施工的质量和效果，平原地区线形设计属于常规设计，
按照常规设计规范把握好设计质量即可。山区线形比平原地区复杂，除了要控制常规设计质量外，还要注意平面线形、超高的设置、纵面线形设计及爬坡车道和视距等问题。
2、整体与局部相结合原则
一般情况，路线大的走向在路网规划时就已确定。因此，路线选择需要从路网全局出发，根据路网整体情况觉得其中某条道路的走向，以使得整体路网的结构最佳，效益最大化。同时，局部道路的线路选择需要进一步细化，进行多方案比选。
3、多方案比选原则
公路线路设计往往穿越地形复杂。不同路段地质条件，施工条件和难度有所差别，尤其是山区道路，路线设计和选择需要考虑因素更多，设计要求、施工条件和造价、工期、技术角度、经济性角度等综合取舍，选定局部最佳方案。
（二）设计的影响因素
1、缓和曲线过短
公路路线以平面的角度来看，存在直线和曲线的区别。为了使直线与曲线之间的相交位置更加平缓，在设计时普遍将直线和曲线之间的交汇处设计成缓和曲线。但是，实际选线中在平面指标应用中往往受到地形限制及追求经济性并没有很好地考虑到这一点的重要性，导致缓和曲线过短，影响行车视距及超高渐变从而间接地影响了公路的安全性和美观性。
2、线位调整问题
目前我国大部分设计人员在进行公路路线选择时，都是遵循比较多个路线方案，择优录取，但是由于盲目追求路线高技术指标或低技术指标的选择，从而致使线位不合理。
3、地质地形调查不充分
一些公路路线由于在设计前，相关勘察人员没有对当地地质地形没有进行充分的调查和研究，导致建设成本增加及给人们带来生命安全隐患的危害。
4、对连续纵坡重视程度不够
由于越岭线克服高差一些设计人员对连续纵坡重视程度不够，只注重局部坡长以及缓和坡路段的设置，在设计路线时，往往对某段路线的连续通向平均纵坡设计不合理，导致平均纵坡连续超出限定范围，对公路的安全性造成不利影响。
5、平纵面设计
平纵组合设计中，如果坡度较小则容易出现排水不畅现象，引发交通事故，小半径曲线通视距离不够也会影响公路连续性，平纵面的不均衡会导致路面地形变化差异较大，驾驶员难以有反应时间，容易出现事故。
三、公路路线设计中应注意的几点问题
（一）平面线形设计
直线、圆曲线及缓和曲线是我国公路工程平面线形设计中应用最多的几种线形，在选择线形时，必须充分考虑各种因素。
1、作为平曲线最重要的组成部分，圆曲线的特点主要包括：可循环性好、线形美观、便于测设及易于适应地形，在公路工程路线设计中得到了大量地应用。在曲线上行驶的车辆在离心力的作用下将在一定程度上影响到其稳定性，曲线半径的多少将直接影响到离心力的大小，当半径越小时，对其稳定性的影响越大，因此，在圆曲线设计中应尽量选用较大的平曲线半径，但一定要在《公路路线设计规范》的规定值内，圆曲线最大半径应在10000米以下，如超过这个值，将很容易给驾驶员造成判断上的错误，并造成严重的后果。
2、公路工程线形设计中应用最多的就是直线，直线是连接两点的最短路线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在地形符合条件的情况下，就可以进行直线线形的敷设，但应慎重应用在长直线上。特别要防止陡坡和长直线之间的结合，要求协调处理直线与曲线之间的关系，并在这种路段上交替应用这两种线形，长直线只有在地形合适及与经济原则相符合，同时公路所指方向没有明显障碍时，选择这种线形。
3、在隧道内，特别是在隧道的进出口段设置平曲线，可较好地保证洞门与地形等高线正交。而保证了这一条，许多的隧道施工、运营困难和病害均迎刃而解。在单向行驶隧道的出口附近设置合适的平曲线，不仅可以减小驾驶员的晃眼，而且可取消或缩短隧道出口处设置的遮阳棚或减光格栅，节省工程造价。
（二）纵面线形设计
1、填挖平衡，平包纵，即竖曲线的起终点，应分别落于平曲线的两缓和曲线段内，为确保一定速度内车辆行驶的安全性，必须保证纵坡具有一定的平顺性，不能出现过大起伏或起伏出现过多的情况，尽可能不选用极限纵坡值。在进行路线纵面设计时，应综合考虑沿线地形地质及其他条件，同时按照施工要求进行与之相关技术的应用，以此提高公路的稳定性及质量。
2、在进行设计高程确定时，必须严格遵循《公路路线设计规范》JTG D20-2006技术标准进行，并确定公路的最大纵坡、限制坡长等。以此对公路路线纵面设计线进行最终确定。纵面设计线必须符合施工要求，并做到平、纵面线形相协调，以此实现其社会效益和经济效益。
3、在公路工程施工中对车辆行驶影响最大的就是道路纵坡度的大小和坡长的多少。如纵坡较大，坡长也较长，对车辆行驶的稳定性将造成极大的影响，甚至会危害的人身安全。顺着陡坡车辆行驶时，必须对坡度升高的阻力进行有效克服，这种情况下就需要将车辆的牵引力不断加大，车速也会随着减慢，当坡度过长时，往往会出现车辆熄火等问题，基于此，必须确保纵面线形设计的合理性与可行性，才能降低安全事故发生的机率。
4、一般不宜在隧道内设置人字坡。这主要是因为公路隧道的纵坡相对铁路隧道而言比较大，由于CO2等有害物质比空气轻，会在人字坡坡顶附近积存起来，不利于通风。而单坡隧道两洞口的高程差有利于自然风的流动。其纵断面上的直线坡面也有利于机械通风。单坡隧道在施工时，其施工运营和排水也不存在什么问题。如果隧道为跨岭隧道，受地形限制必须设置人字坡时，应在人字坡坡顶附近设置运营通风竖井（或斜井），用抽风机将CO2和烟雾排出洞外。
5、由于汽车上坡时会产生大量的有害气体，因此，双洞隧道最优方案为双洞采用不同的纵坡，上坡行驶的隧道，纵坡尽量小一些；而下坡行驶的隧道，纵坡可以相对大一些。最理想的状态是双洞均为下坡行驶。这可以通过拉开左右两幅路基的距离来达到目的。设计人员的思维通常局限于两个半幅路基的隧道以相同或相近的纵坡穿越山体。其实，国外已较多地采用分离式路基、分离式隧道来穿越山体，以使上坡隧道的纵坡减缓。这样做除具有显著的现实意义外，外观上也更富有变化并与大自然更加浑然一体。
（三）平纵组合设计
在公路事故中导致事故多发的重要原因就是视觉上违背自然诱导的线形组合，在进行公路工程平纵线形设计时，如将长直线和陡坡进行组合，或是是组合长直线与较小半径及长度的竖曲线时，都将增加车辆行驶的危险性，进而导致事故的发生。在进行平纵线形组合设计时，应防止较长的平曲线中包括较多短的竖曲线，同时确保长度过小的平曲线不能和长度较小的竖曲线进行组合。在平纵线形组合设计必须遵循相应的设计原则，主要有以下几点：
首先，在视觉上必须确保线形的连续性，能对驾驶员的视线进行自然引导；
其次，严格遵循现行技术规范中对平、纵线形的技术要求，在视觉和心理方面确保线形的正确性；
再次，选择组合得当的合成坡度，这样将为提高车辆行驶的安全性，并对路面排水十分有利；
最后，有效结合公路附近的自然环境及景观，减少对自然环境的破坏，做好环境保护工作。
在设计平竖曲线组合时，必须注意以下内容：要防止凸形竖曲线的顶部重合反向平曲线的拐点，要防止凹形竖曲线底部重合反向平曲线的拐点。在设计中一个平曲线上不能出现多个连续的凹、凸竖曲线，防止各种不良情况的产生，如“暗凹”、“跳跃”等。不能将半径较小的平曲线插入到凹形竖曲线的底部或凸形竖曲线的顶部。应将较小半径的平、竖曲线分开，不能出现重合的现象。作为公路工程设计的重要组成部分，纵面线形设计充分结合平面线形设计，就能将公路工程的空间位置进行准确确定，并能有效避免各种交通安全事故的发生。
（四）横断面设计
在交通安全方面，相比平面设计和纵面设计，公路工程横断面设计的影响要小许多，但对其设计中常出现的问题也不能忽视，在设置公路工程横断面时，必须遵循公路工程使用性能、交通量、交通流的组成和安全行车的要求等条件进行科学有效地设计，并确保设计的连续性。
（五）线形与桥的配合设计
部分公路对行驶速度具有较高的要求，除结构特殊的大桥外，都要与路线总体设置的要求相符合，确保桥头引道和路线线形具有连续性、均衡度，防止因线形变化造成安全事故的发生。一般情况下，桥头引道的纵坡不能在5%以上，如桥头引道纵坡较大，将对桥梁结构造成极大的损害。
（六）超高设计
在曲线路面设计的工程中，如果车辆在曲线道路上受到离心力的作用时，可能会使得车辆的行驶受到严重的影响，因此，需要进行适当的超高设计。同时在设计的过程中还需要对数值进行明确地规定。例如，某公路路基宽度10m，路面宽度7m，改建后其技术标准为双向单车道二级公路，设计速度采用80m/h，路基宽度15m，路面宽度12m，路拱横坡为2%，土路肩横坡为3%，无中央分隔带。根据规范要求，需在某路段设置超高，圆曲线半径为800m，超高计算值为4%。
结语
综上，道路路线的设计中，不但需要注意整体线路的选择，在处理线路的纵面、平面、超高设置以及线形组合等设计问题时，更需要严格规范设计方法，确保各个环节的设计都符合技术要求，都能够经得起科学的论证，切实保证道路路线设计的安全性、舒适性、科学性与可行性，在路线设计的时候要综合考虑各方面因素，不断完善，以保证路线设计的质量。只有这样，才能真正实现良好的道路建设效果，取得预期的经济效益和社会效益。
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[2]蒋志琳.城市市政道路设计的方法及相关思路分析[J].中国高新技术企业.2012（18）
[3]屠林冲.道路线形设计与交通安全的关系[J].交通世界（运输?车辆）.2010（05）
论文作者:刘扬
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：线形论文; 曲线论文; 路线论文; 公路论文; 隧道论文; 组合论文; 道路论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;