王進(jìn)濱，王 沖

（吉林省公路測設(shè)技術(shù)服務(wù)中心，吉林長春 130021）

0 前言

隨著生活質(zhì)量的提高和提高道路修建的要求、超速行駛成為了衡量公路修建的標(biāo)準(zhǔn)。公路線形主要影響著汽車的行駛速度、交通安全和舒適性。所以，設(shè)計者從大量的交通事故中吸取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，并歸納總結(jié)出了公路線形不僅僅要根據(jù)汽車行駛來設(shè)計，而且還要滿足乘客的需求。并且無論是從什么角度觀察，都應(yīng)該是生命更加重要，因此，如果線形組合設(shè)計的不合理，就會很容易致使事故的發(fā)生，影響交通和財產(chǎn)甚至生命。所以，要從公路的使用功能上及降低成本等條件下，改良和優(yōu)化線形組合設(shè)計。

1 影響線形設(shè)計的幾點(diǎn)因素

1.1 車輛的行駛速度

在線形設(shè)計中一直都是把汽車的行駛速度作為設(shè)計線形的一個參數(shù)，而行駛速度也在線形設(shè)計中起到了相當(dāng)大的作用。但是經(jīng)過對多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得知，只是計算汽車的行駛速度是不能夠精確設(shè)計出準(zhǔn)確的線形的。因?yàn)樾旭傑囁僦粫谠O(shè)置限速的時候有著重要意義。然而，即使是這樣，汽車行駛速度也對線形設(shè)計有著重大影響。

汽車在行駛時，駕駛員是根據(jù)路況的不同來改變行駛速度的，而往往都會超過預(yù)計的車速。所以要根據(jù)實(shí)際的車速來對公路的線形組合設(shè)計進(jìn)行改良和優(yōu)化。而且，車速不是一個常量，都是根據(jù)汽車的種類、駕駛員和路況來適當(dāng)調(diào)整的。所以，由于線路線形的標(biāo)準(zhǔn)的改變就會觸發(fā)事故的發(fā)生。因此，路線的設(shè)計要盡可能地和實(shí)際速度達(dá)到一致。

1.2 美學(xué)在線形設(shè)計中的應(yīng)用

一條真正的好的公路不僅要高標(biāo)準(zhǔn)高要求，具有較完備的安全設(shè)施，還要有良好的視覺效果，讓駕駛員準(zhǔn)確的判斷，增強(qiáng)安全性，讓駕駛員有安全感。如果駕駛員缺乏安全感，就可以說沒有很好的利用美學(xué)，這就體現(xiàn)了美學(xué)在設(shè)計中的重要性。

而就目前的公路勘測結(jié)果看的出美學(xué)原則還沒有真正的在線形設(shè)計中很好的熟練地運(yùn)用，在許多地方的公路還是比較僵直、沒有很好地和周邊的環(huán)境相協(xié)調(diào)，不僅看起來不舒服，還讓駕駛員不好判斷致使公路的安全性大幅度降低。這就要將美學(xué)很好的運(yùn)用到線形設(shè)計中，并合理使用，就可以在不影響安全的前提下，改善公路的環(huán)境和外觀。所以，正確和適當(dāng)?shù)膶⒚缹W(xué)應(yīng)用到公路線形設(shè)計上是非常重要的。在早期歐美國家就已經(jīng)將美學(xué)運(yùn)用發(fā)哦公路設(shè)計當(dāng)中了，所以我國也要重視這方面的應(yīng)用，線形要求美學(xué)要在直線、平曲線、緩和曲線、縱坡等進(jìn)行效果加工?？偟膩碚f，線形設(shè)計要與公路周邊環(huán)境和地形地勢相適應(yīng)，要平緩、均勻、連續(xù)等問題。

2 公路線形設(shè)計的概念和類型

公路線形是由平、縱兩面組成的立體線形，所以，選線時要綜合性的考慮平、縱兩面的組合。路線設(shè)計應(yīng)該將公線形和地物、地形還有周邊的自然景觀等相結(jié)合，讓線形更加的連續(xù)、通暢、有好的視覺效果、安全性好并且既舒適又經(jīng)濟(jì)。公路線形設(shè)計是根據(jù)所處的地理位置、地形、地質(zhì)等條件所設(shè)計的符合各種行車條件的工作，主要包括平面線形設(shè)計和縱斷面線形設(shè)計兩大類。

2.1 線形設(shè)計的種類和具體剖析

縱斷面線形設(shè)計是由直線和拋物線或圓曲線所組成。在設(shè)計縱斷面線形時要對地形、地質(zhì)、縱坡的長度、大小和前后狀況以及在同一平面線形組合加以考慮，減少頻繁的連續(xù)縱坡。

平面線形設(shè)計是由直線、曲線、圓曲線、緩和曲線所組成的。車輛在曲面公路上行駛時勢必會產(chǎn)生離心力，而離心力同車的行駛速度成正比，也就是說車速越快離心力越大，就會容易失去平衡，車的整體會向外滑移，造成事故的產(chǎn)生。因此，在平面線形設(shè)計中要根據(jù)最大車速來計算曲面的最小直徑。而為了能夠讓汽車在較小的路面上能夠安全的行駛，一般都會把曲線部分建成內(nèi)低外高的斜面，同時要適當(dāng)加寬路幅內(nèi)側(cè)的寬度。

平面線形設(shè)計應(yīng)該合理地將線形單元組合起來，并且和地形、大型構(gòu)造物等很好的結(jié)合。尋找出一條既安全舒適又經(jīng)濟(jì)合理的路線。普遍來說，在美學(xué)和行駛力學(xué)上，由連續(xù)曲線組成的會比由長、短直線和長、短曲線組成的線形更加符合視覺上的要求。在進(jìn)行平面線形設(shè)計時要注意以下幾個方面：在視覺上要讓駕駛員感覺平緩，不會容易疲勞；要盡可能地采用較大曲線長度；在心理學(xué)上讓駕駛員感覺身心舒暢；要直捷、連續(xù)，同地形、地貌協(xié)調(diào)，與周邊環(huán)境結(jié)合；盡可能地選用較大半徑的曲線，用足夠長的直線；要避免出現(xiàn)連續(xù)急速轉(zhuǎn)彎的線形。

組合線形是由平面線形和縱斷面線形組合而成的立體線形。如果運(yùn)用的比例得當(dāng)就會讓人感覺到舒暢，不易疲勞，有美感，從而可以加強(qiáng)安全行駛，相反而言，則會使公路線形有一種扭曲、折斷的效果，容易讓駕駛員產(chǎn)生錯覺，進(jìn)而判斷失誤出現(xiàn)事故。所以在進(jìn)行組合線形時不僅要考慮路線的選定，還要在設(shè)計時掌握幾點(diǎn)原則：一是在視覺上讓駕駛員感覺舒適，不會使視野單調(diào)且容易疲勞過度，讓駕駛員做出正確判斷，并且要讓駕駛員以最快的速度去適應(yīng)環(huán)境的轉(zhuǎn)變。二是要均衡的保持平面和縱斷面兩種線形的協(xié)調(diào)。三是線形組合的坡度的選擇。通過這些原則，平面和縱斷面線形能夠協(xié)調(diào)的組合在一起，讓駕駛員在視覺上浮現(xiàn)一個平緩優(yōu)美的線形。另外要均衡地保持平曲線和豎曲線的大小，選擇合適的組合坡度。因?yàn)槿绻M合坡度不合理可能給行車和路面積水的排出造成很大的影響。

3 線形和線形組合的優(yōu)化設(shè)計

線形包括平面線形和縱斷面線形，線形組合包括平縱線形組合，而在平縱線形組合中又包括平豎曲線組合、直曲線組合。

3.1 縱斷面線形優(yōu)化

縱斷面線形主要是對縱坡的研究?？v斷面線形設(shè)計主要要求縱坡大小和長度之間的組合。而在對縱斷面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，要結(jié)合地形的凹凸情況、考慮控制點(diǎn)、地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和車輛行駛時的舒適度等條件。從視覺心理角度看，由于縱斷面線形相對較于單調(diào)枯燥，所以容易造成司機(jī)的視覺疲勞。而且如果搭配和設(shè)計的不合理，忽略了某種因素，在短距離中出現(xiàn)了暗凹或者波紋型斷面，沒有設(shè)計成連續(xù)、平緩且圓順的線形可能就會將事故發(fā)生的幾率最大化。但是如果交通路段相對較為復(fù)雜，采取這種線形組合還是比較有利的。

3.2 平縱線形組合及其優(yōu)化設(shè)計

如果一個公路線形設(shè)計只有平面線形和縱斷面線形設(shè)計的話，不僅單調(diào)而且也不一定會是一個好的設(shè)計。所以，為了能夠滿足駕駛員在視覺和心理上的舒適、美觀且能夠與環(huán)境協(xié)調(diào)的要求，最后經(jīng)過了多方面的實(shí)驗(yàn)和探討最終將平面線形和縱斷面線形相結(jié)合成一種立體線形設(shè)計。而在運(yùn)用這種立體線形時要與公路所在的地理位置和周邊環(huán)境以及自然景區(qū)充分融合。既舒適又美觀的公路線形會讓駕駛員和游客們產(chǎn)生心曠神怡的效果，從而減輕駕駛員的視覺疲勞，減少事故的發(fā)生。所以，想要設(shè)計出好的方案就要符合以下幾點(diǎn)原則：（1）按照汽車的行駛力學(xué)和路面排積的要求適當(dāng)設(shè)置縱坡；（2 按照駕駛員的視覺和心理需求。根據(jù)這些原則，就能夠設(shè)計出相對良好的線形優(yōu)化設(shè)計。

3.2.1 平豎曲線組合

在平縱線形組合保持均衡的條件下，而平曲線和豎曲線的半徑又相對較小的情況下，就要將這兩種曲線分開不能重合。相反，就非常適合將兩種曲線以平包豎的形式重合設(shè)計，這樣會有更好的效果。但是，要避免在一條線形中出現(xiàn)平豎曲面反復(fù)交叉的狀況，這樣很容易讓駕駛員沒有安全感。

3.2.2 直曲線組合

在設(shè)計中，要嚴(yán)格避免出現(xiàn)在長直線中出現(xiàn)小半徑曲線的情況，例如在一條直線下坡路段中插入一段凹形曲線，駕駛員就會對前方路段的情況判斷失誤，很容易造成加速的情況，以至于發(fā)生事故。而且在設(shè)計時要盡可能地不使用短的曲線、直線，尤其是在轉(zhuǎn)彎路段更不應(yīng)該運(yùn)用短線。

3.3 平縱協(xié)調(diào)實(shí)例分析

路線平面線形與縱斷面線形設(shè)計的目的實(shí)質(zhì)上是解決駕駛員的視覺問題,從心理和生理角度討論路線線形設(shè)計的合理性是公路線形設(shè)計中較新的研究課題,最終的設(shè)計目的是要形成三維的空間立體線形。良好的主體線形的形成,是路線線形設(shè)計所追求的最終目標(biāo)。這樣,就有一個平縱線形如何組合,如何互相配合協(xié)調(diào)的問題。在某段公路設(shè)計中這段公路等級為一級汽車專用公路。有一組平縱組合的比較好例子。實(shí)例1:該路段位于丘陵區(qū),前方上坡縱坡為3.5%,下坡縱坡為3.2%,豎曲線半徑6 800 m,豎曲線位于平曲線的起點(diǎn),平縱組合欠佳,在凸型豎曲線頂部前視,會清楚地看出線形與地形配合不好,可以看到三個平曲線,而且線形不連續(xù)有扭曲現(xiàn)象,如果能結(jié)合地形曲線定線并考慮平縱配合線形將會改善。實(shí)例2:某路段為一組反向相接的平曲線半徑均為4 000 m。路線轉(zhuǎn)角為12°10″,在平曲線轉(zhuǎn)點(diǎn)處設(shè)凸形豎曲線,兩曲線長度均為1 500 m,由于坡差1.5%,而且凸豎曲線半徑較大,因此行車視覺無不良影響,駕駛員操作也無問題,行車速度得到保證,這說明當(dāng)平縱指標(biāo)都高時,偶爾的不良組合對視覺的影響是不大的。從上述兩個例子看出,對路線結(jié)合地形進(jìn)行平縱結(jié)合設(shè)計,不僅能取得視覺上的良好效果,而且也能使路線與自然環(huán)境協(xié)調(diào),減少填挖土工程量,降低工程造價。

4 結(jié)語

隨著時間的推移，公路建設(shè)的發(fā)展也會飛速的提高，對公路線形設(shè)計的要求也會越來越高，為了降低事故發(fā)生率，要先從公路線形優(yōu)化設(shè)計上突出重視安全設(shè)計。根據(jù)“以人為本”的想法去設(shè)計來預(yù)防事故的發(fā)生。所以，在今后的公路線形設(shè)計中要嚴(yán)格、靈活、慎重，不應(yīng)單純追求高標(biāo)準(zhǔn)和美觀而將安全問題棄之不顧。摒棄原來的老套且單調(diào)的設(shè)計方案，去探尋新的設(shè)計路線，在符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，確保公路交通安全問題。所以，在以后的公路建設(shè)發(fā)展中，線形設(shè)計還有待提高和優(yōu)化。

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