高等级公路路线设计中缓和曲线长度确定的简析

[摘要]本文对高等级公路路线设计中的缓和曲线长度的取值，结合了国内外的高等级公路的设计理念以及规范，从理论和实践上进行了阐述，对提高公路路线设计水平提出了具体的意见。

[关键字]缓和曲线 长度 简析

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

目前，我们在公路线形设计中，对缓和曲线长度的采用存在着几种不同的情况。有的只采用《规范》规定的最小长度；也有的考虑视觉需要而采用R/9的缓和曲线长度；还有个别不考虑地形、地物的实际情况，采用过长的缓和曲线，因而增大了工程量；或由于采用过长的缓和曲线而将圆曲线半径减小，等等。

决定缓和曲线(回旋曲线)长度主要有四个因素:

1．考虑驾驶员操作方向盘所需的长度，这就是《规范》中规定的最小缓和曲线长度。一般驾驶员操作方向盘的时间，世界多数国家按行车速度行程的3~5秒的距离考虑，我国《规 范》按计算行车速度3秒行程确定最小缓和曲线长度。这个长度与行车速度成正比，速度越大，缓和曲线越长；相对来说也与圆曲线半径R成正比，因为设计车速越高，平曲线半径也越大。

2．考虑离心力加速度变化率所需的长度。为使驾驶员和乘 客都感到舒适，曲线上的离心力加速度一般为P=0.5~0.7m/s³。高速公路离心力加速度变化率多采用P=0.35~0.5m/ s³。缓和曲线长度Ls=(V/3.6) ³× l/P×l/R，其长度与行车速度的三次方成正比，与平曲线半径成反比，亦即，平曲线半径越小，缓和曲线愈长。

3．考虑超高缓和率所需的长度。超高缓和率随行车速度的加大而减小，即速度越高超高缓和率越小，速度越低，超高缓和率越大。在超高缓和率确定以后，超高越大缓和曲线越长，也就是平曲线半径越小，所需超高的缓和曲线越长，反之越短，即缓和曲线长度与平曲线半径成反比。

4．考虑视觉和线形美学所需的长度。回旋线的基本式为A2=RLs，也就是曲线半径R越大，回旋线长度 Ls越小，即缓和曲线长度与平曲线半径成反比。但是，为满足视觉与线形美学要求而导人R/3≤A≤R的条件式，即回旋线的参数A必须大于等于R/3时和小于等于R 时才能满足视觉和线形美 学的要求，这时回旋线长度Ls=R/9~ R，也就是说缓和曲线长度与平曲线半径成正比。

综上所述，第1~3种情况是考虑驾驶员操作，汽车行驶力学等需要，而必须满足的缓和曲线最小长度。第4种情况是考虑视觉和线形美学方面缓和曲线长度，这个长度是有一定适应范围的，按第3个所述条件推论，半径过大和过小是满足不了第4个条件的，如当R=60m时，A=66m，则 A>R；当R=3100m时，A=1021.7， AR/2；当 R=1050~3000m时，A>R/3, 当R=3006~5500m 时，A< R/3(以上计算的依据是以超高缓和率所需最小缓和曲线长度控制的)。有的在丘陵地形设计高等级公路，考虑视觉和线形美学

需要阴的缓和曲线长度，导致3000m以下平曲线半径的缓和曲线长度不足，而这种地形条件，对视觉和线形美学起不到多大的诱导作用。例如平曲线半径R=250m时，采用R/9的缓和曲线长度Ls= 28m，而按其它条件控制Ls为136m，相差近5倍之多。全世界修建高速公路的各主要国家，为视觉和美学需要而采用R/9缓和曲线长度的仅法国一家，但他们对高速公路，限制在大于缓和曲线最小长度相应的平曲线半径及平曲线半径小于5000m时，才采用R/9的缓和曲线长度。同时，他们对缓和曲线长度还有汽车行驶力学及超高缓和段所需长度的要求。

由于回旋线线形和圆曲线能适应各种地形、地物条件，选定路线时，对圆曲线或直线都不能适应的地形、地物情况下，则可考虑采用回旋线达到目的。有些国家在高等级公路设计中，为了视觉和适应地形，地物学的需要，采用回旋线与圆曲线的长度比为1:1，即在平曲线长度中，圆曲线和回旋线各占一半。但是，我们有些在采用较长回旋曲线时，不是为了适应地形、地物或视党的需要，而是单纯为了消除圆曲线之间的夹直线，设计很长的回旋曲线，导致增加不必要的工程量。还有的由于采用较长的回旋曲线，而又限于转角点间的距离不足，不得不减小圆曲线半径来适应，这些做法都是本末倒置的，因为平面线形标准中主曲线半径的大小应是首要的，如果主曲线半径太小、缓和曲线再长，平曲线的技术指标也是不高的，对行车舒适、安全也是不利的。

在具体设计中，如何正确合理的采用缓和曲线长度呢? 个人认为《规范》规定的缓和曲线最小长度和超高缓和率所需的缓和曲线长度，在任何情况下都必须满足。如视觉诱导需要，而又不过分增加工程量，可采用按视觉条件要求的缓和曲线长度。地形、地物特殊需要时，可根据实际情况采用较长的缓和曲线。

[参考文献]

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山区高速公路螺旋展线隧道内平曲线最小半径 赵永平 杨少伟 吴金华 赵一飞 潘宾宏 《长安大学学报》 2007.6