要海亮

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030032)

1 公路路線設(shè)計的含義概述

1.1 公路路線設(shè)計的作用

公路路線設(shè)計是指針對公路的平面線型、縱斷面線型以及方向走勢等三維空間位置關(guān)系、公路工程構(gòu)件的幾何形狀與尺寸等展開的一系列整體設(shè)計工作。公路工程的路線線型構(gòu)成了公路的構(gòu)造骨架，對后續(xù)部分路基、路面以及橋涵構(gòu)造物等具體構(gòu)建劃分排布起到了重要的指導(dǎo)參考作用。從這一方面來看，公路路線設(shè)計是整個公路工程最為重要的基礎(chǔ)和前提。因此，對公路的具體線路進行設(shè)計，既能夠盡量避開各種復(fù)雜的地形地勢導(dǎo)致的施工難度的增加，也能夠減少公路本身的坡度和彎度，減少公路行車駕駛的不安全性，減少交通安全事故的發(fā)生概率。公路路線設(shè)計主要包括橫斷面、縱斷面以及平曲線的設(shè)計，以橫斷面為例，在進行公路路線的設(shè)計時，需要對橫斷面的形式、尺寸、面積等進行測量和計算，并保證計算數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，將其作為后續(xù)線路設(shè)計的主要依據(jù)。在整個公路設(shè)計中，為了保證公路路線設(shè)計的科學(xué)性和合理性，還需要遵循節(jié)約用地、人與自然和諧相處的原則，讓公路工程的建設(shè)帶來一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.2 公路路線設(shè)計的基本要求

(1)保障公路交通運輸?shù)幕具\營質(zhì)量

首先是公路工程的基本功能需求要得到合理實現(xiàn)，即交通運輸功能，不同地區(qū)在不同建設(shè)時期規(guī)劃建設(shè)的公路由于各自的使用需求不同，所以公路路線設(shè)計必須要按照各自的實際工程需求，滿足本級公路工程的基本荷載要求、通行速度要求與安全行駛性能需求。例如高速公路、快速公路、普通公路三類不同分類指標(biāo)的公路工程因?qū)嶋H載具行駛速度不同，必須要調(diào)整直線與彎路的組合比例設(shè)計，以滿足車輛的交通行駛速度，為城市與城市之間的車輛通行創(chuàng)造有力條件。

(2)優(yōu)化設(shè)計方案創(chuàng)造最大的經(jīng)濟投產(chǎn)價值

二是選線設(shè)計上必須要遵從經(jīng)濟最優(yōu)化的方案原則，首先是分析城市地區(qū)建設(shè)公路的實際場地的地形地貌特點，在最短化交通運輸路線與最少化土木施工量之間做出合理的權(quán)衡選擇，既要避免路線設(shè)計過長導(dǎo)致實際通車成本過重，又不能過分地改造地形增加施工量，給工程前期項目投入和后期維護帶來巨大的資金壓力。在這個基本要求原則上，公路選線設(shè)計應(yīng)當(dāng)盡量繞開一些自然形成的巖層結(jié)構(gòu)，同時在合適的位置設(shè)置穿越的隧道、涵洞、路橋等，采用先進的公路設(shè)計理念，優(yōu)化選線方案，確保工程項目的建設(shè)質(zhì)量，降低工程實際建設(shè)開支。

(3)注重景觀設(shè)置與生態(tài)保護工作

以規(guī)劃新建的公路項目為主，在實際建設(shè)期間，避不可免地會對周邊自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的不良擾動影響。例如伐林、土石開方、工程物料污染等，容易使當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境受到惡化影響。所以在公路路線設(shè)計上，還要本著綠色可持續(xù)發(fā)展原則，針對生態(tài)脆弱區(qū)或生態(tài)紅線保護區(qū)，應(yīng)當(dāng)盡量繞開或者采取一定的生態(tài)養(yǎng)護方案，通過各種積極有效的措施確保公路工程與建設(shè)地點自然環(huán)境融為一體。既保護了地區(qū)生態(tài)環(huán)境，又增加了公路項目的景觀價值。

1.3 公路路線設(shè)計中存在的主要問題

(1)緩和曲線設(shè)計不合理

在公路的平面線型設(shè)計中，緩和曲線設(shè)計是指對直線公路與圓曲線公路搭接節(jié)點之間的緩和路段展開的設(shè)計工作，緩和曲線的設(shè)計主要包括了曲線路段的長度設(shè)計以及曲率變化設(shè)計。根據(jù)現(xiàn)行的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)要求，除了四級公路可以根據(jù)使用需求不設(shè)置以外，其它工程性質(zhì)的各級公路都必須要設(shè)置緩和曲線路段。而從現(xiàn)代公路的實際運載需求來看，多數(shù)公路緩和曲線所占的線長比例已經(jīng)逐漸超過了直線路段與圓曲線路段。而這樣的緩和曲線的作用是更好的實現(xiàn)公路直線與曲線之間的過渡。緩和曲線的設(shè)計是否合理，對行車的舒適度起到重要的作用。當(dāng)公路的緩和曲線過短時，很難發(fā)揮其真正的過渡作用，也會因線路過短而阻礙行車駕駛員的行車視線，進而影響行車駕駛的安全；而當(dāng)公路的緩和曲線過程時，就會產(chǎn)生彎道超高、阻礙加寬設(shè)計等問題，進而影響公路整體的實用和美觀效果。

圖1 公路緩和曲線

(2)直線過長

據(jù)某城市交通部門2019年事故案例統(tǒng)計調(diào)查結(jié)果表明，各個線型的公路路段中的事故情況，無論是交通事故次數(shù)還是事故傷亡人數(shù)，都在“良好線性條件”路段上較為集中，其中事故發(fā)生率約高于圓曲線路段30%，事故傷亡率約大于圓曲線路段44%。也就是說，從公路安全性能上來看，交通事故多發(fā)的地點并不是彎道路段，反而是平直路、一般彎、一般坡這樣的道路上。而這種直線過長的問題主要發(fā)生于平原地區(qū)，平原地區(qū)的公路設(shè)計不會受到過多地形和環(huán)境因素的影響，因而多以直線作為公路設(shè)計的主要形式。這種設(shè)計類型的弊端其一是過長的直線造型，使得公路路段的景觀特點較為單調(diào)，使得駕駛員在行車中產(chǎn)生一定的視覺疲勞，很難全過程集中行駛注意力，容易被分散精神，導(dǎo)致對路段突發(fā)情況的反應(yīng)靈敏度急劇下降。而這樣的駕駛狀態(tài)，在高速行駛的過程中，很容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。而由于直線本身很難在山區(qū)的公路設(shè)計中應(yīng)用，因而并不具備較大的適用范圍。而另一方面，由于“良好線性條件”的路段實際路況要好于彎道或坡道，所以駕駛員在安全駕駛思想上容易麻痹松懈，喜歡開“快車”，這樣就導(dǎo)致了車輛在臨近直線路段末段時，速度難以及時調(diào)整到曲線路段需求，容易造成車輛傾覆或偏離車道等失控事故。

(3)坡度及變坡點的選擇

在一些地形地勢較為復(fù)雜的地區(qū)，坡度也會對行車安全產(chǎn)生一定的影響。在對公路路線進行設(shè)計時，需要考慮到連續(xù)的同方向縱坡坡長對公路設(shè)計安全的影響。如果沒有對坡度以及變坡點進行良好的控制和選擇，在坡長過長的情況下，行車很容易出現(xiàn)剎車失靈的故障問題，進而引發(fā)一定的安全事故。

(4)路線設(shè)計選擇標(biāo)準(zhǔn)

不同地區(qū)的公路實際情況不同，路線設(shè)計也存在一定的差異。當(dāng)前我國公路路線設(shè)計中，缺少統(tǒng)一規(guī)范的選擇標(biāo)準(zhǔn)，使得大多數(shù)路線設(shè)計方案在組合中難以發(fā)揮真正的優(yōu)勢，進而影響實際的公路工程建設(shè)效果。

2 公路路線設(shè)計對策的具體分析

2.1 協(xié)調(diào)緩和曲線的設(shè)計

緩和曲線主要存在于各種地形地勢比較復(fù)雜的公路工程設(shè)計當(dāng)中，影響公路緩和曲線設(shè)計的主要因素，以公路線形的選擇、加寬漸變率為主。針對當(dāng)前我國公路工程設(shè)計中存在的緩和曲線長度不合理問題，需要對緩和曲線進行協(xié)調(diào)設(shè)計。在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的背景下，緩和曲線在公路路線設(shè)計中發(fā)揮著越來越重要的作用，許多公路工程已經(jīng)將緩和曲線作為公路路線設(shè)計的主要類型。在這種情況下，對公路緩和曲線進行協(xié)調(diào)設(shè)計，就是當(dāng)前公路設(shè)計中比較重要的一種途徑。

在對公路緩和曲線進行協(xié)調(diào)設(shè)計時，一方面需要結(jié)合施工現(xiàn)場的實際要求，充分考慮到緩和曲線設(shè)計需要滿足的條件，并結(jié)合施工現(xiàn)場擁有的實際技術(shù)水平和設(shè)施設(shè)備，來實現(xiàn)對緩和曲線的設(shè)計；另一方面也要考慮到工程周邊的地形地勢會對緩和曲線施工造成的影響。而在對具體的緩和曲線的長度進行設(shè)計時，則要堅持以人性化的需求來保證公路行駛的舒適感，在提高公路安全系數(shù)的同時，保證公路工程的施工質(zhì)量。

2.2 重視直線設(shè)計

盡管與曲線設(shè)計相比，公路的直線設(shè)計難度較小，但基于人體本身在駕駛車輛中存在的問題，再加上現(xiàn)階段因駕駛員視覺疲勞而引發(fā)的交通事故越來越多，公路直線的線路設(shè)計問題也要被重視起來。在對公路的直線路段進行設(shè)計時，設(shè)計人員需要充分考慮到人體學(xué)的科學(xué)需求，以更加嚴謹?shù)膽B(tài)度來對待公路直線的設(shè)計。

首先是公路的縱向線型組合中，在公路豎直線的頂部以及凹陷型曲線的底部，不得插入小半徑平曲線設(shè)計，不得將平曲線的拐點進行反向設(shè)計，也就是縱向線型中不能出現(xiàn)S型的拐點重合，避免車輛高速行駛過程中出現(xiàn)跳車、傾覆、偏轉(zhuǎn)等不良行駛車況問題。

其次是直線道路條件的改進，對于載具駕駛員來說，公路線型設(shè)計最終是以縱斷面與橫斷面形式組合而成的立體幾何圖形映入眼簾的，而載具選定的行駛速度是駕駛員對這種三維立體圖形的信息的綜合作為判斷依據(jù)的，所以視覺心理效果是否滿足連續(xù)行駛與舒適行駛的需求，將直接影響到駕駛員的駕駛安全系數(shù)。

因此在對公路路線進行設(shè)計時，相關(guān)人員要以為駕駛?cè)藛T提供便利為主要的設(shè)計原則，即使在平緩的平原地區(qū)，也可以設(shè)計一些緩和曲線來提高公路設(shè)計的科學(xué)性。在設(shè)計中，相關(guān)人員還要保證公路路線的設(shè)計能夠?qū)⒌匦蔚貏莺椭苓叺木拔锫?lián)系起來，讓駕駛員在獲得良好行車體驗的同時，也能夠減少交通安全事故發(fā)生的概率。

2.3 符合公路工程的實際情況

當(dāng)前我國公路工程的路線設(shè)計，需要與社會發(fā)展的趨勢相協(xié)調(diào)，才能夠讓公路更好的發(fā)揮促進社會發(fā)展的作用和價值?；诋?dāng)前我國社會發(fā)展的主要情況，在對公路路線進行設(shè)計時，要讓路線的設(shè)計能夠符合公路工程的實際情況，才能夠達到提高公路行車安全系數(shù)、保證公路工程質(zhì)量的目的。而要想保證公路路線設(shè)計的科學(xué)性，在對公路路線進行設(shè)計時，最需要考慮的就是環(huán)境因素對公路路線設(shè)計造成的影響。

而從這一方面來說，在設(shè)計公路路線時，需要以協(xié)調(diào)公路和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展為主要原則，除了減少地形地勢對公路路線設(shè)計造成的影響之外，還要減少對周邊環(huán)境造成的破壞。以促進生態(tài)建設(shè)和發(fā)展為主要依據(jù)，實現(xiàn)公路工程建設(shè)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展為公路路線設(shè)計的主要目標(biāo)。而從農(nóng)業(yè)發(fā)展的角度來說，針對當(dāng)前我國耕地資源不斷減少的現(xiàn)象，在對公路路線進行設(shè)計時，也要盡量避免占用耕地，處理好農(nóng)業(yè)發(fā)展與交通建設(shè)之間的關(guān)系，促進公路建設(shè)與環(huán)境保護兩個方面共同的可持續(xù)發(fā)展。

2.4 應(yīng)用先進的科學(xué)技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提高了公路路線設(shè)計的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。在對公路路線進行設(shè)計時，為了能夠更好的保證公路工程建設(shè)的實用效果，需要充分發(fā)揮先進科學(xué)技術(shù)的作用，通過各種硬件和軟件的應(yīng)用來精確公路路線的測量和計算數(shù)據(jù)，為后續(xù)的公路施工提供更加科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù)。舉例來說，保證公路設(shè)計的質(zhì)量，需要建立在充分了解公路工程周邊環(huán)境的基礎(chǔ)上。但由于我國不同地區(qū)的地形地勢特點不同，一些地形地勢較為險要的地區(qū)很難實現(xiàn)精準(zhǔn)的測量工作。在這種情況下，通過應(yīng)用先進的無人機技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對各種復(fù)雜地勢的探測和測量，對提高公路實地探測的精度具有重要的作用。

2.5 優(yōu)化超高設(shè)置

為了保證公路的質(zhì)量安全，當(dāng)前我國對于公路工程的施工建設(shè)提出了具體的標(biāo)準(zhǔn)。基于當(dāng)前公路施工建設(shè)的要求，越來越多的橋梁被應(yīng)用到公路工程的建設(shè)中。對公路橋梁的標(biāo)高和載重進行設(shè)置，是能夠有效保證公路橋梁質(zhì)量和穩(wěn)定性的重要措施。在對公路路線進行設(shè)計時，也需要考慮到公路橋梁超高會對公路路線合理性造成的影響，以減少交通安全事故的發(fā)生概率為主要目的，對現(xiàn)有的超高設(shè)置進行優(yōu)化。

在對公路橋梁的超高設(shè)置進行優(yōu)化時，需要將橋梁的段部設(shè)置為超高點，以緩沖橋梁的扭曲壓力為主要目標(biāo)，在保證公路橋梁穩(wěn)定性和安全性的同時，也能夠盡量延長公路橋梁的使用壽命，進而有效保證公路工程整體的質(zhì)量和安全。

3 結(jié) 論

綜上所述，公路路線設(shè)計的科學(xué)性和合理性，對促進公路工程的建設(shè)發(fā)展起到重要的作用?；诋?dāng)前我國逐漸提高的公路工程的建設(shè)需求，在對公路路線進行設(shè)計時，既要充分考慮到公路工程周邊環(huán)境因素對其造成的影響，也要借助先進的科學(xué)技術(shù)來實現(xiàn)路線設(shè)計數(shù)據(jù)的精確。在未來的公路工程建設(shè)中，設(shè)計人員需要考慮到多方面因素對路線設(shè)計科學(xué)性造成的影響，提高工程的建設(shè)質(zhì)量。