超高在公路设计中的应用探析

摘要：公路的超高设计属于公路设计的重要方面，科学的超高设计可以保证曲线路段行车横向稳定和舒适性，通过分析超高在公路设计的应用，对提高公路行驶的安全性具有重要意义。

关键词：公路；曲线；超高设计

中图分类号： X734 文献标识码： A 文章编号：

引言

公路曲线路段是车辆事故频发的危险路段，因为当车辆在曲线路段行驶时由于离心力的作用而失去横向稳定性从而导致事故。设置超高是保证曲线路段行车横向稳定和平稳、舒适、安全的重要措施，下面论述超高在公路整体设计的应用。

1、超高设计概述

公路曲线路段设计时,采用的平曲线半径在《公路路线设计规范》规定的最小平曲线半径与不设超高的平曲线半径之间时,常将外侧车道升高,构成与内侧车道同坡度的单坡横断面来设置超高。超高一般的设计过程是:第一,确定超高的横坡坡度;第二,查《路线规范》超高渐变率表试定超高渐变率;第三,按照公式Lc=Bi/p计算超高缓和段长度;第四,将凑整后的超高缓和段长度代入上式,反算超高渐变率。如果不满足《路线规范》中“当线形设计需采用较长的回旋线时,横坡度由2%(或1.5%)过渡到0%路段的超高渐变率不得小于1/330”的规定,需重新试定超高渐变率。当各项指标均满足规范要求后,进行逐桩超高值计算,完成超高设计。

2、公路路线超高设计关键问题分析

公路路线设计要从实际出发，以安全行驶为前提，从舒适和经济的角度出发，严格遵从规范要求。实际的工程建设中，地形地貌、路线路况，甚至空气温湿度都会对车辆行驶造成一定的影响。路线的超高设计，应综合考虑各种因素合理选用超高值。

2.1最大超高值选用通常在设计曲线路段的超高值都会根据公式

i=v2/127R-u

i———曲线路段超高值；

v———车辆行驶速度；

R———曲线路段半径；

u———横向力系数。

而最大超高值多采用8%。我国的公路行驶车辆多为货车，正如我们所知，货车的超载现象已普遍存在，这样车辆的行驶速度就相对较低。调查显示，货车在曲线路段行驶速度小于设计速度时，由于向心力的作用，当超高横坡度超过6%时发生车辆向内侧翻车的概率很高。因此，对于气候条件恶劣，易出现雨雪、雾和冰冻灾害且大中型货车通行率较高的路段，最大超高值应尽量控制为6%。此外，设计速度高或验算的运行速度高的路段宜采用最大超高值10%，而常年积雪冰冻地区最大超高值只能采用6%。

2.2超高过渡段的设计分析

路基横断面从直线路段的正常双向路拱横坡逐渐变到单向横坡的路段，称作超高过渡段。在进行超高过渡段设计时，除了需要分析车辆行驶时的离心力要求外，还应充分考虑路面排水，以及对构造物的影响、便于设计与施工等因素。超高过渡过程通常有两个阶段组成。

第一阶段为双坡阶段。当硬路肩与行车道横坡没有保持一致时，一般要先抬外侧硬路肩横坡到与外侧行车道一致，之后把弯道外侧行车道与硬路肩坡一起提高到与弯道内侧行车道一致。此时若是回旋线过长，则无法满足道路排水最小坡率0.3%的要求，造成外侧的行车道路面无法正常排水。所以在此阶段超高渐变率应不小于1/330。弯道外侧土路肩仍保持正常横坡，不参与超高过程。

第二阶段为旋转阶段。先将外侧行车道、外侧硬路肩、内侧行车道一起旋转至与内侧硬路肩相同的横坡，再将两侧行车道、硬路肩一起旋转至与内侧土路肩相同的横坡，最后两侧行车道、硬路肩与内侧土路肩一起旋转直至全超高断面。若回旋线过长，超高起始点宜设置在曲率等于不设超高最小半径值处，双坡阶段采用不小于1/330的渐变率，全超高断面宜设置在缓圆或圆缓点处。

2.3缓和曲线长度问题

缓和曲线作为道路平面线形要素之一，指的是直线与圆曲线之间或者圆曲线之间的曲率连续变化的曲线。在缓和曲线设计中，道路平面线形视觉质量的高低很大程度上是由缓和曲线的长度决定的。如果缓和曲线缓和段的取值过短，曲率渐渐变化的效果就会不明显，而且缓和段和其它剩余圆曲线的衔接也会不自然不协调，这样行车的视觉效果就会不理想；反之，如果缓和曲线缓和段取值过长，线形组合效果同样会不理想，弯道超高和加宽设计等方面也存在很多问题。汽车行驶过程中进行转向操作时，行驶轨迹会发生变化，设置缓和曲线曲率的变化可以契合这种行驶轨迹的变化，进而就可以缓和行车方向的骤然变化，缓和离心力的突然产生，促进加速度的不断变化，就可以有效避免侧向冲击，同时作为超高变化的过渡段使用。缓和曲线的设置长度是受多方面因素制约的，具体包括离心力对乘客感受的刺激和影响、路面超高横坡过度的需求及线形平顺的美感等。一般来说，平面缓和曲线最适宜的长度比例为1：1：1，也就是说回旋线、圆曲线、回旋线三者的比例是1：1：1，这种情况的线形是最为连续协调的。

3、分合流点附近的超高设计

3.1直接式出入口设置要点采用直接式出入口时，主线是直线或主线与匝道是同向曲线时，变速车道在分合流点之前采用与主线相同的横坡。主线与匝道是反向曲线且超高小于3%时，当变速车道达到一个车道宽度之前采用与主线相同的横坡，其后至分合流点处渐变为2%的超高，分合流点后再逐步渐变为匝道上圆曲线需要设置的超高。主线与匝道是反向曲线且超高大于3%时，当变速车道达到一个车道宽度之前采用与主线相同的横坡，其后至分合流点处渐变为1%的超高，分合流点后再逐步渐变为匝道上圆曲线需要设置的超高。

3.2平行式出入口设置要点

采用平行式出入口时，主线是直线或主线与匝道是同向曲线时，变速车道在分合流点之前采用与主线相同的横坡。主线与匝道是反向曲线且超高小于3%时，匝道起点之前采用与主线相同的横坡，起点至分合流点处逐步渐变为2%的超高。主线与匝道是反向曲线且超高大于3%时，当变速车道达到一个车道宽度之前采用与主线相同的横坡，其后至分合流点处渐变为1%的超高，分合流点后再逐步渐变为匝道上圆曲线需要设置的超高。

3.3不同情况时的设置要点

主线是直线或主线与匝道是同向曲线时，匝道的超高和主线超高方向相同，超高的过度比较圆滑。主线与匝道是反向曲线时，匝道的超高和主线超高方向相反，在主线和变速车道之间横坡就出现了转折点，超高的横坡度相差越大，横坡的转折点就越明显。车辆行驶到横坡转折的路段，会引起不同程度的震动，产生不舒适感，严重时也会影响行车安全。因此互通立交位置的选定应尽可能选在主线是直线的路段，如不可避免的设在曲线路段时，应尽量避免匝道在分汇流点附近采用与主线反向的曲线，尽量避免产生反向超高。如设计中由于地形、地质、路网规划和平面线形指标等因素，不可避免的出现了匝道与主线曲线反向的情况，可以在分合流点附近设置起拱线，保证主线和变速车道的路面边缘标高在起拱线处圆滑顺接，同时也可以利用交通标志标线和交通设施避免对行车产生不利影响。

结束语

综上所述，曲线路段是产生行车危险的高危路段，超高是曲线路段设计的关键部分,做好超高设计是保证行车安全的重要手段。公路路线的设计，需要合理选用各种线性要素，考虑到车辆行驶和车上乘员的舒适性，加以合理组合以设计出安全且经济舒适的公路。

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