浅析道路路线线形组合设计

摘要 车辆行驶的道路上一定要满足线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。首先保证行车安全，然后在条件允许范围内尽量做到平纵线形的合理组合，减轻和避免不良组合。本文从平纵线形组合设计的基本原则进行分析，其次对排水、交通、节能三个方面对平纵线形组合提出要求，最后对常见不良组合分析并改进。

关键词 道路路线；线形组合；设计；平纵线；交通；排水

中图分类号：U41文献标识码： A

一、平纵线形组合设计的基本原则

1）合理的平纵组合线形应保证视觉连续不中断，自然地引导驾驶员安全、舒适地行车。可通过视觉分析方法来判断道路线形能否自然顺适地引导驾驶员的视线。任何可能导致道路立体线形不连续的组合都应避免。

2）重视平、纵线形指标的均衡协调性。这与道路立体线形的平顺性及工程费用息息相关。

3）应采用合理的合成坡度，保证行车安全和路面排水。合成坡度过大，可能产生急弯和陡坡的组合，威胁行车安全;合成坡度过小，易造成路面积水，行车时溅水成雾，同样存在行车危险。

4）充分利用道路的周围环境减轻驾驶员在行车过程中的疲劳和紧张感，利用环境与道路的配合引导视线。

二、排水对平纵线形组合设计的要求

线形设计时宜将平曲线与竖曲线一一对应重合，使平曲线比竖曲线稍长，竖曲线的起点和终点分别落在平曲线的前后两个缓和曲线范围内，满足“平包竖”的要求。该组合形式可提供较好的路面排水条件。原因是凹形竖曲线的底部或凸形竖曲线的顶部总存在一定长度的路段纵坡很小，该路段的纵断面排水极不通畅。如果设计时考虑平面线形和纵断面线形的组合设计，让平曲线与竖曲线一一对应重合，那么圆曲线与竖曲线的顶部或底部对应，由于圆曲线上设计了较大超高横坡可形成较大的合成坡度，对路面排水有利。

若做不到平曲线与竖曲线一一对应时，则应避免凹形竖曲线的底部或凸形的顶部设在平曲线的前后两个缓和曲线上，尤其应避免设在超高过渡的零横坡断面附近。原因是平曲线的超高过渡一般在缓和曲线内进行，曲线外侧抬高过程中存在一个零横坡断面以及横坡很小的一段，假如凹形竖曲线的底部或凸竖曲线的顶部刚好处于零横坡断面附近，那么该路段外侧合成坡度就会小于0．5%，路面将出现积水、排水缓慢等问题，给雨天行车带来危险。另外还需避免凹形竖曲线的底部或凸形竖曲线的顶部与S形平曲线的反弯点重合。因为在S形平曲线的反弯点附近，超高过渡同样会引起零横坡断面以及横坡较小的路段存在，如果凹形竖曲线的底部或凸形竖曲线的顶部与S形平曲线的反弯点重合，那么也同样存在路面排水不畅的问题。

三、交通安全对平纵线形组合设计的要求

汽车行驶在道路上，驾驶员通过视觉、运动感觉以及时间变化感觉来判断道路线形。驾驶员感受到的是道路三维立体线形的综合效果，而非平面或纵断面的单一因素。因此平纵线形组合设计的优劣，对视觉诱导起重要作用，任何导致视觉中断或扭曲的线形组合都可能导致交通事故的发生。在进行平纵线形组合设计时，要避免竖曲线与缓和曲线对应重合，尤其是凹形竖曲线底部与S形平曲线的两个反向缓和曲线拐点重合。同时应避免凸形竖曲线顶部与小半径圆曲线重合，造成急弯，结果是由于凸形竖曲线的视距问题致使驾驶员靠近竖曲线顶部来不及判断行车方向但行车速度又过高而造成交通事故。平面设计时尽量少采用或避免设计S形曲线、断背曲线和复曲线。因为它们都存在不同程度扭曲，破坏了线形连线性，往往诱导驾驶员产生错觉，是道路上的事故多发处。尤其是高速行车时，驾驶员更易出现错觉，公路轮廓是驾驶员判断行车方向的主要因素，因此需特别注意平纵线形的配合及形成的视觉效果。

四、平纵线形组合设计中的节能考虑

随着经济的迅速发展，气候变暖、雾霾等环境问题及水荒、油荒等能源危机越来越突出，因此在道路设计中也应贯彻环保、节能的思想。节能理念在线形设计应用中主要体现在寻找并确定平面与纵断面线形组合设计中的节能平衡点。道路纵坡是影响车辆油耗的主要因素，油耗量随坡度增大而增长，所以减小纵坡值是节能的优先选项。然而纵坡变缓可能会导致平面线形变长或填挖方量增加，耗油量同样增加。因此合理的设计应使总油耗最低，目的是确定对应总油耗最低的平纵线形设计结合点。这一点在山岭重丘区地形中体现尤为突出。目前山岭重丘区地形的路线设计中，经常采用较多的桥梁隧道，同时避免了大填大挖和保护环境。

五、常见不良组合分析及改进

1）平面线形为直线，纵断面线形为凹形竖曲线，但前后坡段的坡差较大。若此时设置的凹形竖曲线半径过小，则易在竖曲线底部形成类似折线的突变线形，造成线形扭曲不连续。因此，设计时应尽量设置较大的凹形竖曲线半径，避免凹形竖曲线底部折线线形出现。

2）平面线形为直线，纵断面线形为凸形竖曲线，但凸形竖曲线前后的纵坡上缓下陡。这种线形易在凸形竖曲线变坡点后侧出现暗凹线形。究其原因主要是凸形竖曲线的半径过小缩短了视距，并且下部陡坡长度较短致驾驶员视觉急促。此种不良线形可以通过加大凸形竖曲线半径，同时增加下部陡坡坡段的长度进行改善。

3）平面线形为曲线，纵断面线形为凸形竖曲线，且凸形竖曲线的变坡点落在缓和曲线上。这种线形不能很好地引导驾驶员的行车视线，若平面线形中的圆曲线半径过小则会威胁行车安全。原因主要是凸形竖曲线顶部与缓和曲线重合，平面线形指向性不明显，路线转向被凸形竖曲线阻隔致驾驶员无法正确判断行车方向。这种组合类型在设计中应该避免，可将凸形竖曲线的变坡点移至圆曲线范围内，竖曲线的起终点落在前后两个缓和曲线内，做到“平包竖”的组合。

4）平面线形为长直线，纵断面线形上存在多个竖曲线。这种组合易出现驼峰、暗凹、跳跃等不连续的线形，不仅影响路容美观，而且致使驾驶员视线中断无法判断前方的行车方向而带来行车危险。潜在的行车安全威胁主要是由长直线路段上的纵断面起伏过于频繁造成的。若在长直线路段上设计纵坡坡段不大且坡差较小，同时选择适当的坡长和竖曲线半径，并且控制长直线路段范围内的变坡点个数即可改善线形。

5）平面线形是S形曲线，纵断面线形是凹形竖曲线，其中S形曲线的反弯点落在凹形竖曲线内。这种组合易造成线形扭曲和视觉不连续，如果平面线形的圆曲线半径过小则会加剧线形的扭曲情况，严重者则危及行车。一般是凹形竖曲线的变坡点和S形曲线的反弯点相距过近或凹形竖曲线的底部高程较低时可能存在不良影响。设计时应尽量拉开竖曲线变坡点和S形平曲线的反弯点，适当抬高凹形竖曲线的底部高程即可改善。

六、结语

道路作为一种人工构造物供汽车行驶，与周围的环境相互影响，驾驶员主要通过线形传递给视觉的信息进行驾驶操作，道路线形的优劣直接影响驾驶行为和行车安全。因此设计者在线形设计中不能只考虑平面或纵断面的单一线形指标满足标准要求，还要重视平纵线形组合的合理性，设计出视觉连续协调、视距条件良好的道路线形，给驾驶员创造安全舒适的行车环境。

参考文献：

[1]杨艳艳,姜利民. 基于视觉分析的道路平纵线形组合设计[J]. 科技风,2009,09:48.

[2]秦绪忠,张旭. 道路平纵线形组合设计原则[J]. 科技创新导报,2010,34:46.

[3]姚占勇,张伟,孙西运. 特殊平面线形与纵断面线形组合设计分析[J]. 山东工业大学学报,1999,04:318-322.

[4]何佼龙,张新胜. 道路线形组合优化设计浅析[J]. 森林工程,2004,06:58-59.

[5]黄艳丽. 道路设计中的平纵线形组合[J]. 漯河职业技术学院学报,2011,05:62-63.