韋波 周群

摘要：為解決公路路線設(shè)計中回旋線過長超高設(shè)置困難的問題，文章以某二級公路為工程背景，結(jié)合《公路路線設(shè)計規(guī)范》，總結(jié)多年路線設(shè)計經(jīng)驗，對公路回旋線過長情況下的超高過渡段設(shè)置方式進(jìn)行了探討，對比分析了三種不同超高過渡段的設(shè)置方式。研究結(jié)果表明：以橫向力系數(shù)值為基準(zhǔn)，當(dāng)回旋線過長時，超高過渡方式一為最優(yōu)設(shè)置方式。

關(guān)鍵詞：路線;回旋線;超高;超高過渡段;橫向力系數(shù)

0 引言

公路項目設(shè)計中，超高過渡段的設(shè)計一直是路線設(shè)計的重點和難點[1-3]。對此，國內(nèi)外設(shè)計同行做了不少的研究，提出了不少超高過渡段的設(shè)置方式[4-8]。綜合設(shè)計同行們的研究發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)的設(shè)計同行在回旋線未過長時采用的超高過渡方式大致相同，相對較為簡單。但在回旋線過長時超高過渡方式卻大相徑庭，相對較為困難。因此，為解決公路路線設(shè)計中回旋線過長超高過渡段設(shè)置困難的問題，本文以某二級公路為工程背景，依據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》（G D20-2017）[9]，總結(jié)筆者從事路線設(shè)計多年經(jīng)驗，對公路回旋線過長情況下的超高過渡段設(shè)置方式（簡稱“超高過渡方式”，下同）進(jìn)行深入探討，以橫向力系數(shù)值為基準(zhǔn)，通過分析三種超高過渡方式橫向力系數(shù)不同變化情況，對比得出最優(yōu)超高過渡方式，為今后路線設(shè)計中回旋線過長情況下的超高過渡方式提供借鑒。

1 工程背景簡介

本文背景工程為設(shè)計時速60 km/h的某二級公路，其路基寬度為10 m，半幅行車道與硬路肩寬度總和為4.5 m。選取某左轉(zhuǎn)交點作為本文研究對象，設(shè)ZH點樁號為K0+000，其基本型曲線中圓曲線半徑為[WTBX]R[HTXH]=300 m，回旋線長度設(shè)置為[WTBX]LS[HTXH]=150 m，超高過渡方式采用《公路路線設(shè)計規(guī)范》推薦的線性過渡方式，設(shè)計超高值為6%，最大超高漸變率為1/175，計算最短回旋線長度為63 m，最小超高漸變率為1/330，計算最長回旋線長度為118.8 m。

2 一般情況下的超高過渡方式分析

規(guī)范定義：超高過渡段是公路橫坡從設(shè)計路拱坡度過渡到公路圓曲線最大超高值的路段，也是汽車從平穩(wěn)行車到車輛在彎道中傾斜行車的過渡路段[9-10]。超高過渡段長度與其超高漸變率關(guān)系為：

設(shè)計中常用的超高方式主要有基本型、S型和卵型三種，根據(jù)不同的線形組合，一般情況下公路路線設(shè)計中常采用以下三種超高過渡方式：

如圖1所示，超高過渡方式一為當(dāng)實際超高漸變率[WTBX]P≥1/330，且P實

3 回旋線過長情況下的超高過渡方式分析

以背景工程為例，因本項目為舊路改擴建項目，考慮綠色環(huán)保節(jié)能的設(shè)計原則，在滿足設(shè)計規(guī)范指標(biāo)前提下，盡量利用原有道路，路線需盡量擬合原舊路線形，減少征拆量，故需設(shè)置過長的回旋線?；匦€過長時，若在回旋線內(nèi)完成全部超高過渡，其[WTBX]P[HTXH]則小于1/330，不滿足設(shè)計規(guī)范的要求，這種情況下《公路路線設(shè)計規(guī)范》（G D20-2017）中只規(guī)定超高過渡段應(yīng)設(shè)在回旋線的某一區(qū)段范圍內(nèi)，并沒有明確規(guī)定具體的設(shè)置區(qū)段和設(shè)置方法。筆者總結(jié)多年路線設(shè)計經(jīng)驗，總結(jié)出在回旋線過長時，超高過渡段有以下常用的三種設(shè)置方式（詳見圖2～4）：

如圖2所示，超高過渡方式一為基本型與S型曲線相接處分別取-2%～+2%段和0～+2%段的漸變率為1/330，超高漸變段長度分別為59.4 m和29.7 m，剩余的超高值在剩余的回旋線作線性過渡，超高過渡段在全回旋線長度范圍內(nèi)進(jìn)行，即LS=LC[HTXH]。

如圖3所示，超高過渡方式二為基本型曲線與S型曲線相接處分別從-2%和0直接取1/330漸變率漸變至設(shè)計超高值，超高過渡段為遠(yuǎn)離圓曲線端設(shè)置，長度小于回旋線長度，即LS>LC。

如圖4所示，超高過渡方式三為是基本型曲線與S型曲線相接處超高起始點設(shè)置在曲率等于不設(shè)超高最小半徑值處，取-2%～+2%段的漸變率為1/330，剩余的超高值在剩余的回旋線作線性過渡，超高過渡段為靠近圓曲線端設(shè)置，長度小于回旋線長度，即LS>LC。

4 不同超高過渡方式橫向力系數(shù)分析

根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（G B01-2014）[10]得知設(shè)計橫向力系數(shù)是衡量路線安全設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。不同的超高過渡段設(shè)置方式，其橫向力系數(shù)變化也隨之不同。筆者假定當(dāng)橫向摩阻系數(shù)一定時，基于橫向力系數(shù)值的動態(tài)變化，對回旋線過長時的三種超高過渡方式進(jìn)行比較分析。

4.1 超高過渡方式一橫向力系數(shù)分析

以背景工程為例，按回旋線過長時超高過渡方式一分別計算得出前、后超高過渡段相關(guān)設(shè)計參數(shù)見表1，參考文獻(xiàn)[3]分析方法，取間距約50 m的樁號，計算得各特征點橫向力系數(shù)值見表2，橫向力系數(shù)分布如圖5所示。

如圖5所示，超高過渡段橫向力系數(shù)值從K0+000至K0+100變化為從0.02下降至0.016，從K0+100至K0+150變化為從0.016上升至0.035。在整個全超高段中基本維持在0.035，橫向力系數(shù)平均值為0.025 5。

4.2 超高過渡方式二橫向力系數(shù)分析

以背景工程為例，按回旋線過長時超高過渡方式二分別計算得出前、后超高過渡段相關(guān)設(shè)計參數(shù)見表3，參考文獻(xiàn)[3]分析方法，取間距約50 m的樁號，計算得各特征點橫向力系數(shù)值見表4，橫向力系數(shù)分布如圖6所示。

如圖6所示，超高過渡段橫向力系數(shù)值從K0+000至K0+119的變化為從0.02下降至0.015，從K0+119至K0+150的變化為從0.015上升至0.035。在整個全超高段中基本維持在0.035，橫向力系數(shù)平均值為0.023 8。

4.3 超高過渡方式三橫向力系數(shù)分析

以背景工程為例，按回旋線過長時超高過渡方式三分別計算得出前、后超高過渡段相關(guān)設(shè)計參數(shù)見表5，參考文獻(xiàn)[3]分析方法，取間距約50 m的樁號，計算得各特征點橫向力系數(shù)值見表6，橫向力系數(shù)分布如圖7所示。

如圖7所示，超高過渡段橫向力系數(shù)值從K0+000至K0+030的變化為從0.02下降至0.001，從K0+030至K0+089的變化為從0.001上升至0.036，從K0+100至K0+150的變化為從0.036下降至0.035。在整個全超高段中基本維持在0.035，橫向力系數(shù)平均值為0.026 3。

對比分析回旋線過長時三種超高過渡方式的橫向力系數(shù)如圖8所示。

分析圖8可知，三種超高過渡方式都能保證行車安全，但超高過渡方式三波動幅度最大，變化區(qū)間距離差別最大，大于0.035橫向力系數(shù)值維持的區(qū)間距離最大，折線斜率也最大。超高過渡方式二橫向力系數(shù)平均值最小，整體上優(yōu)于超高過渡方式三，但數(shù)值與超高過渡方式一、三相差無幾。而相比超高過渡方式二、三，超高過渡方式一橫向力系數(shù)變化均勻，波動幅度最小，變化區(qū)間距離最均衡，折線斜率最小，舒適度最高。綜合分析認(rèn)為超高過渡方式一為三者中最優(yōu)。

5 結(jié)語

本文以背景工程為基礎(chǔ)，結(jié)合路線設(shè)計規(guī)范，總結(jié)多年路線設(shè)計經(jīng)驗，對公路回旋線過長情況下的超高過渡方式進(jìn)行了深入的研究，分析了三種回旋線過長情況下超高過渡段設(shè)置方式的橫向力系數(shù)變化情況，并通過對橫向力系數(shù)的對比發(fā)現(xiàn)超高過渡方式一橫向力系數(shù)變化均勻，波動幅度最小，變化區(qū)間距離最均衡，折線斜率最小，舒適度最高，為三種超高過渡方式中最優(yōu)。建議今后公路路線設(shè)計中回旋線過長情況下的超高過渡方式可借鑒本文方式一進(jìn)行設(shè)置。

參考文獻(xiàn)：

[1]王國剛，王 平.路線超高過渡段設(shè)置位置的探討[J].山東交通科技，2013（6）：78-85.

[2]張海忠，麻輝東.公路超高設(shè)計應(yīng)用探討[J].公路交通技術(shù)，2011（3）：1-4.

[3]陳建宗，陳建新.高等級道路超高過渡段的設(shè)置方式[J].廣東公路交通，2014（2）：9-12.

[4]李貴沖.對高速公路超高過渡段設(shè)計的探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2016（8）：118-119，122.

[5]郝金東.公路超高過渡段設(shè)置方式的探討[J].林業(yè)科技情報，2017，49（3）：95-97.

[6]林志英.多幅路回旋線與超高過渡設(shè)計新思路[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，30（2）：49-54.

[7]潘兵宏，周海宇，劉 斌，等.基于Car Sim仿真的超高過渡起點位置對比研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報，2018，15（3）：637-644.

[8]趙劍鋒，張 田.公路平曲線超高設(shè)計技術(shù)[J].中國高新科技，2019（14）：87-89.

[9]G D20-2017，公路路線設(shè)計規(guī)范[S].

[10]G B01-2014，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

作者簡介：[ZK（][HT9.XH]韋 波（1987—），工程師，主要從事道路工程設(shè)計工作。