中煤西安设计工程有限责任公司 陕西西安 710051
摘要：公路是我国交通基础设施，在设计建设过程中首先应保障公路的合理性，综合考虑当地地势、气候条件、资金投入、使用频率等因素，保障公路设计的安全性与合理性。公路纵断面线形设计在保障车辆安全行驶的基础上，应尽可能做到顺畅、连续、协调，避免车辆频繁换挡或造成驾驶员出现视觉误差。本文首先分析了纵断面设计中遇到的问题，并在此基础上提出了几点优化策略。
关键词：公路设计；纵断面；优化策略
公路纵断面设计是公路道路设计中的重点内容，纵断面直接影响到车辆的行车速度及行车安全，不仅应考虑道路的实际走向及经济价值，还需通过道路纵断面保障行驶安全，设计出高效、经济、安全的道路，为我国公路事业的发展添砖加瓦。本文以公路纵断面设计为切入点，研究了设计过程中的常见问题并提出几点优化策略。
一、纵断面设计遇到的问题
（一）行使安全问题
纵断面的设计必须保障车辆行驶安全性，并考虑到车辆制动性能在长度及坡度变化中的发挥效果[1]。设计师应认识到不同气候状态下车辆制动影响因素，例如雨雪天气路面与轮胎间水膜的形成对车辆附着力影响、车辆高速行驶时附着系数下滑因素等。另外，纵断面的坡度变化可能让驾驶员出现上坡、下坡的错觉，若缺乏参照物或有效标志，驾驶员误将仍然持续的下坡作为上坡而加快速度易造成行驶危险[2]。换言之，部分公路坡度变化较大，当下坡坡度变缓（但仍属于下坡路段）时，驾驶员可能误解为开始上坡而提速、换挡，加大交通意外发生率。
（二）地势环境问题
不少公路纵断面设计中会受到地形条件影响，例如局部路段存在陡坡急弯情况，纵断面配合难度明显增高。部分地区存在连续下坡、连续上坡情况，按照《公路路线设计规范》，在这种情况下，纵坡长度之间应设置合适的缓和坡度并且纵坡在3%以内[3]。条件限制影响下部分路段缓和坡度较短或尚未设置缓和坡度，影响了公路的行驶安全性。部分路段处于山区，一些公路位置在地形地貌条件限制下需翻越一座大山，平面展线设计中安插了回头曲线来缓解自然高差，因此更容易出现平均纵坡超限或连续坡长超限情况[4]。除此之外，冰冻、积雪地区的公路设计难度较高，《公路路线设计规范》中要求纵断面的设计中，自然横坡较陡峻的傍山路段若存在结冰、积雪情况，必须确保合成坡度在8%以内。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但根据当地地势实际情况，很可能设计为路段合成坡度在8%以上，需实施公路纵断面改造。
二、纵断面设计的优化策略
（一）设计缓和坡度
纵断面设计过程中缓和坡度的存在至关重要。当陡坡长度已经接近于或超过限制坡长时，应安排缓和坡度来缓解车辆持续上坡和下坡的时间，控制陡坡行驶速度。出于安全因素，缓和坡度可让汽车在持续下坡过程中调整行驶速度。缓和坡度的设计会受到造价、工程量、地形条件的影响。部分情况下无法达到理论车辆加速所需长度，因此在设计时应满足最小坡长，并尽可能让缓和坡度延长。设计师可实地考察缓和坡段所处地势条件，尽可能利用自然地形增长缓和坡段。若长度仍无法达到要求，可适当控制后坡坡度并加大前坡坡度。具体路段选择上可根据纵向地形起伏现实状态，尽量避免填挖方工程。除此之外，还应充分考虑平面线型，将缓和坡段设计在平面线较大半径或平面直线上，可增加缓和坡段功效性。
（二）合成坡度设计
合成坡度指的是路拱横坡和弯道超高横坡与路线纵坡之间组成的坡度，属于流水线方向。在存在平曲线坡度上最大坡度并非横坡方向也非纵坡方向，而是两者组合所形成，表现为流水线方向。部分公路路段存在冰冻、积雪情况，合成坡度若在8%以上，在公路纵断面设计时除了考虑工程量的增减，还应确保合成坡度在8%以内，通过合成坡度来缓和坡道弯度。若在设计中需要应用允许范围内最大合成坡度（8%），无论是横坡还是纵坡任意一方选择最大值时，另一方应保障在2%以内。换言之，合成坡度的存在可缓解坡度处于8%以上的情况，通过对横坡与纵坡的调整使合成坡度满足设计要求。
（三）缓解地形影响
部分公路在进行纵断面设计过程中会受到工程资金限制以及原有路段技术等级（等级过低）限制问题，在设计中应避免过多填沟、挖山情况，且几乎无法对平面线型展开优化，因此在设计时无法通过平面加长里程来缓解连续坡长。部分路段处于山区，按照山体走向进行公路纵断面设计，即便符合缓和坡长路段以及最大纵坡要求规定，也可能无法确保车辆行驶完全安全。因此对于高差较大、地形地势难度高的路段，可以尝试选择有利排水路段设置一段倒坡，若不存在有利排水路段，则可通过增设涵洞确保水流排出。需注意，部分设计师在此类情况时会采用缓和坡长与最大纵坡极限长度的交替模式，虽说符合《公路路线设计规范》标准，但车辆行驶于此类路段时会长时间频繁低挡，不利于行驶安全。
（四）环境协调性
公路纵断面设计不仅应考虑到车辆行驶安全，还应涉及到道路设计与周围环境的协调性。以山区地区公路纵断面设计为例，需研究道路与环境融合程度，考虑到道路选线的视野多样性，可有效避免驾驶员长时间直线行驶产生的视觉疲劳。考虑到路线的连续性与顺畅性，线形设计时根据地形结构尽可能确保道路与当地自然风貌相和谐，并尽可能减少对当地地质的损害，保障当地自然风貌。在完成施工后，需在道路周围展开绿化处理，设计过程中纵断面位置的绿化应保障整体结构完整以及道路的美观性，并且注意雨水冲刷的潜在隐患。
结束语
综上所述，公路纵断面设计属于综合性设计工程，需要设计师综合考量公路所处位置地势条件、连续坡长、陡坡急弯等情况，合理应用缓和坡度与合成坡度，尽可能减轻不良地形对驾驶员视觉误差及车辆换挡产生的影响，确保车辆行驶安全。
参考文献
[1]姜小磊，胡勇.既有改造公路纵断面设计指标优化研究[J].中外公路，2016，v.36；No.230 06：320-323.
[2]赵兴.实例探析高速公路纵断面设计要点[J].中华民居（下旬刊），2014，No.116 05：127-128.
[3]娄彦涛.浅谈高速公路互通立交匝道纵断面的设计[J].低碳世界，2016，No.115 13：212-213.
[4]杨健.山区高速公路纵断面设计要点及景观协调性分析[J].科技创新与应用，2015，No.129 17：203.
论文作者:杨进平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/23
标签：纵断面论文; 坡度论文; 公路论文; 路段论文; 地形论文; 道路论文; 车辆论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;