对城市道路线形设计的相关探讨

摘要: 近年道路建设加速发展，交通安全问题备受关注。设计工作者必须通过完善的道路设计，为交通安全奠定基础。文章分析了市政道路线形设计过程中遇到的相关问题,相对应的解决措施以满足线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适等要求,使道路曲线与地形和车辆的行驶轨迹达到完美的组合。

关键词:线形;设计;协调;组合

前言

交通工程是道路建设的重要组成部分，是一项系统工程。交通工程的先决条件是设计。交通工程设计应以提高道路使用功能及其安全性为目标。交通工程的线路设置以沿线地形、地物为基础，综合考虑线路位置的设置。通过选线确定道路走向，随选定的几何线形来确定桥涵等构造物的位置、安全设施，使之更趋于合理。影响交通安全的因素有很多方面，道路设计是道路的安全性的基础。道路线形的好坏，对驾驶者而言，就是能提供其安全性、快速性及舒适性的程度。合理的道路设计，可以提供醍目的行车方向，提供良好的视距，增加驾驶人员的心理舒适期望。

一、道路设计中线形设计的组成因素

1.线形设计时除考虑规划红线外,应综合考虑原有的建筑、道路桥梁及其他构筑物等对新路布线的影响。在不降低道路的技术标准的前提下对上述情况尽可能采取避让、利用及改造等手法使设计工程量降至最低。

2.道路作为城市景观中的一部分,又受到地形、地物排水和地质条件等各项因素的制约。因此,在布线时应强调使所选路线地形地势相协调。既使它融于自然,又要设法利用自然,同时还要尽量解决自然中的不利因素。

3.线形设计时还应考虑道路路线内部平面及纵、横断面间的协调。它们之间的合理组合是保证道路符合技术标准的重要方面,使之能达到行车快捷、安全、舒适、便于集散的目的。

二、道路线形与交通安全的关系

公路的线形最终是以平面线形、纵断面线形和横断面形式组合而成的立体线形映入驾驶员眼帘的。驾驶员在驾驶车辆过程中所选定的实际行驶速度,是由他对三维立体线形的判断而做出的。公路的立体线形除必须满足驾驶动力学要求的最小值外,还应满足驾驶员视觉心理方面连续、舒适的要求,反映公路线形好坏的关键是速度的连续性,它直接影响道路交通的安全。通过对多起交通事故的分析,我们发现公路线形几何要素的不合理以及各种不良的线形组合,均可能导致交通事故的发生。

1.直线。过长的直线段,易使驾驶员因景观单调而产生疲劳,注意力不集中,反应迟缓,一旦有突况出现,就会因措手不及而肇事。另外,驾驶员在长直路段爱开快车,致使车辆进入直线路段末段后的曲线部分速度仍较高,若遇到弯道超高不足,往往导致倾覆或其它类型的交通事故发生。

2.曲线。据美国公路部门统计,在弯道上发生的事故约占全部事故的10%以上,特别是与陡坡和路面滑溜等情形加在一起时,发生在弯道上的事故要比直线上多。

3.平曲线。平曲线即弯道,平曲线与交通事故的关系很大。在圆曲线上,由于横向力的存在,对汽车的安全行驶会产生不利影响。大半径曲线比小半径曲线的事故率低;连续曲线当半径协调时事故率比不协调时低。调查表明曲率愈大,事故率愈高,尤其是曲率在10以上时,事故率急剧增大。原因是曲率越大,汽车在运行中的转弯半径越小,视线盲区增大。

4.竖曲线。由于道路的凸形竖曲线半径过小时,会影响到驾驶员的视距,使其视野变小,此时驾驶员不易发现前方情况,容易发生碰撞。凸形竖曲线上的视距越短,则交通事故也越频繁。

5.纵坡度。调查表明,在平原地区、丘陵地区和山区道路上,发生于坡道部分的交通事故分别占17%,18%和25%。分析坡道上交通事故率高的原因,主要是下坡时,驾驶员为节油常采取熄火滑行的操作方法,一旦遇到紧急情况来不及采取应急措施。此类事故约占坡道事故的24%,这样的事故案例不少。车辆下长坡时,由于重力作用,行驶速度过高,制动非安全区过长,频繁使用制动致使制动产生热衰减,遇有紧急情况不能及时停车。此种原因引起的事故占坡道事故的40%。车辆上坡行驶时,由于超越停放或后备功率较小的低速行驶车辆所造成的坡道事故占18%。由于其它原因引起的坡道事故占18%左右。

6.线形组合。行车安全性的大小与不同线形之间的组合是否协调有密切的关系。

三、道路线形设计因素之间的科学性

1.道路路线是立体线形设计。它的轴线是由直线和曲线及横向布置三位一体而构成的。而直线长短,曲线的大小及形成是为了满足车辆的动力特性和设计车速所决定的。选择和安排线形要素是保证道路的使用功能与环境和谐,并能使驾驶员视距良好,行车快捷舒适,横断面上要达到不堵塞、车流畅通的使用目的。因此,提供一条安全线路是至关重要的。传统的道路设计先是在合理的纵坡基础上布置平面线路,俗称选好线,然后依据城市防洪排涝最低标高、沿街建筑物地坪标高、排水坡度等。确定竖向布置,在纵断面和横断面上均要对减少土石方工程量及土方平衡等方面作适当考虑。同时也不宜为了减少投资采用低限技术指标的作法。随着车辆的发展,道路等级的不断提高和对道路景观的更高要求,设计者们已采用计算机显示典型断面透视图的方法去修改自己的设计,强调视野的连贯性以及平面竖向和横向之间的协调,从而演变为目前各国普遍采用的立体线形的设计方法。把人、车、路、环境融为一体,在一条优秀的道路上行驶时体验到视觉上有自由流畅,人、景和谐的感觉,其结果更能使人融人大自然城市景观中去。

2.平面线形设计。道路平面线形的使用主要是直线、圆曲线、回旋线，对各种线形的选择，应结合各种因素进行考虑。直线是道路设计中运用最广泛的线形，直线在设计过程中有勘测设计简单、距离短的优点，但直线单调。驾驶人员容易产生乏味感，降低集中力。驾驶人员在直线路段一般都会加速行驶，故过长直线的运用不利于行车安全。设计选用直线线形时，一定要十分慎重，要对该路段的圆曲线半径、超高、视距、运行速度进行检验。

3.曲线的运用。圆曲线线形要适合地形的变化，并能圆滑的将前后线形连接以保持线形的连续性。圆曲线半径的选用与设计速度、地形、相邻曲线的协调、曲线长度、曲线问直线长度、纵面线形的配合、道路横断面等有关。选用过大的圆曲线半径，会使得圆曲线过长，这与长直线一样容易使驾驶人员产生疲劳感，容易诱发交通安全事故。因此，在选用较大的圆曲线半径时，也应该持谨慎态度。在选用较小的圆曲线半径时，应对相邻路段进行车速极差检验，对视距进行验算，给交通工程的设置提供理论依据，以确保行车安全。

回旋线的使用主要使用在三级及三级以上道路线形设计中，使用较长的回旋线在视觉上线形变得自然，形式更加安全。回旋线参数的灵活设置增加了线形设计的自由度，使得线形与地形更容易相适应，相邻路段过渡更加顺适，线形更均衡连续，行驶条件更舒适、安全。对于设计车速较高的道路，在计算回旋线时，横向加速度变化率宜增加回旋线的长度，但应满

足超高渐变率和排水设计要求。曲线转角对道路交通安全也有影响。大量资料统计，小偏角曲线容易导致驾驶员产生急弯错觉，不利于行车安全。因此，在道路设计中合理确定路线转角十分重要。

4.超高及加宽的运用。对城市道路的超高问题,多年来在城市道路设计中颇有争论。我们从实践中认识到,在城市道路设计时,千万不要用设置小半径加超高段手法来满足设计行车速度的要求,特别是在靠近交叉口附近路段上更不能这样做。因此,在需要设置圆曲线时,如条件允许应尽量选用不设超高的曲线半径,不得已时,其超高坡度一般不宜大于1.5%,即不超过路面的设计横坡。对城市道路的加宽问题,加宽值应按车道数加在道路机动车道的内侧,当内侧加宽有困难时,可在车道的内外侧同时加宽;其长度均采用缓和曲线或超高缓和段长度。

5.纵面线形设计。纵面线形应注意纵向坡度和变坡点处的竖曲线设计，在驾驶人员看来，与平面线形相比，在视觉上往往是影响线形质量好会的主要因素。要尽量避免过多的插入竖曲线或小半径竖曲线，这样容易产生驼峰、暗凹、跳跃和断背形象，造成驾驶人员的视觉中断，可能造成安全事故。道路设计原则上按在同一设计车速路段保持同一行驶状态来进行设计，纵向坡度受车辆和行驶性能韵影响较大。爬坡能力明显不同的车辆混在一起，如不采用适当纵向坡度和在路段设置爬坡车道，就会降低道路通行能力和发生交通事故。因此，纵坡坡度一般以平缓为宜，要在经济容许范围内按尽可能较少的降低车辆速度的原则来确定，最大纵坡与不同纵坡最大坡长一般不宜采用。当不得已而设置陡坡时，应对运行速度进行验算，以确保道路通行能力和服务水平符合要求。

四、结束语

总而言之，道路交通安全是一个涉及多因素的动态系统工程。通过合理的设计、有效的施工，使运行道路达到良好的道路线形、平整坚固的路面结构、清晰易懂的交通标志、合理有效的防护措施，能为驾驶员提供安全可靠的行车条件，减少交通事故、避免或减轻生命财产损失。