浅谈公路设计中的平、纵线形组合
浅谈公路设计中的平、纵线形组合
摘要：本⽂对在实际公路设计中平、纵断⾯线形结合时应该遵循和注意的问题进⾏了探讨，以供参考。
关键词：公路，线型组合，设计原则
前⾔
在公路设计中，平、纵断⾯是极为重要的组成部分。平、纵断⾯线形配合不好，不但有碍于⾏车舒适等优点的发挥,⽽且会加剧视觉不良，造成⾏车上的危险。平、纵断⾯线形的组合设计很好的配合，通常⽆须增加造价就能提⾼公路的品质，安全和完美线形，并有助于保持连续、匀速⾏驶。
1 平纵线形组合设计原则
( 1) 应在视觉上能⾃然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形，都必须尽⼒避免。在视觉上能否⾃然地诱导视线，是衡量平纵线形组合的最基本问题。
( 2) 注意保持平纵线形的技术指标⼤⼩应均衡。它不仅影响线形的平顺性，⽽且与⼯程费⽤相关。对纵段⾯线形反复起伏、在平⾯上却采⽤⾼标准的线形是⽆意义的，反之亦然。
( 3) 选择组合得当的合成坡度，以利于路⾯排⽔和⾏车安全。
( 4) 注意与公路周围环境的配合。它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作⽤。
2 平纵线形组合⽅式及注意问题
2. 1 平⾯直线与纵断⾯直线组合
线形单调、枯燥，在⾏车过程中视景⽆变化，容易使司机产⽣疲劳和超车频繁，在组合时⼀般应避免这种情况。但在交通⽐较错综复杂的路段( 如交叉⼝) ，采⽤这种线形要素是
有利的。
为调节单调的视觉，增进视线诱导，设计时可⽤划⾏车道线、标志、绿化、注意与路旁建筑设施配合等⽅法来弥补。
2. 2 平⾯直线与纵段⾯凹形竖曲线组合
直线具有较好的视距条件，由于纵断⾯上插⼊了凹形竖曲线，因此线形不再⽣硬、呆板，⽽且给予司机以动的视觉印象，提⾼了⾏车的舒适性。但是要注意以下三点:
( 1) 避免采⽤较短的凹形竖曲线( ⼀般以⼤于最⼩竖曲线半径的3 - 4 倍为宜) ，以避免产⽣折点。
( 2) 在两个凹形竖曲线间注意不要插⼊短直线。若能将两凹形竖曲线合⼆为⼀，则会具有更佳的视觉和⾏车效果。
( 3) 长直线的末端不宜插⼊⼩半径凹形竖曲线。
2. 3 平⾯直线与纵断⾯凸形竖曲线组合
线形视距条件差，线形单调，应尽量避免。注意要采⽤较⼤的竖曲线半径，以保证有较好的视距。纵断⾯线形的优劣很⼤程度上取决于竖曲线半径的⼤⼩，竖曲线半径⼤⼩的选择
应满⾜视距要求，且竖曲线长度不宜过短。⼀般情况下，凸形曲线段事故率要⽐⽔平段⾼，⼩半径凸形曲线往往成为事故的诱因。竖曲线频繁变换会影响⾏车视距，严重降低公路安
全性。
2. 4 平曲线与直坡段组合
只要平曲线半径选择适当，平⾯的直线与圆曲线组合恰当，其视觉效果是良好的。汽车在这种路线上⾏驶，可以获得较好的路旁景观，且景观逐步变化使驾驶员感觉新鲜，⽅向盘
操纵舒适。但如平曲线与直线组合不当( 如断背曲线) ，或半径过⼩、直线长度过短等都将在视觉上产⽣折曲现象。
( 1) 避免断背曲线。短直线介于两个圆曲线之间，形成所谓的断背曲线，这样容易使驾驶员产⽣错觉，把线形看成反向曲线，从⽽发⽣操作错误，甚⾄酿成车祸。
( 2) 组合时要注意平曲线半径与纵坡度协调，还要注意合成坡度的要求。要避免急弯与陡坡相重合。
⼩半径平曲线与陡坡的组合，在由平竖曲线构成的既转弯⼜上、下坡路段，车辆的运动既发⽣径向、法向、竖向的三维平动，⼜同时伴随以上所述三个⽅向为轴的转动。当车辆⾏
驶在有平⾯曲线存在的纵坡路段时，驾驶员⼀⽅⾯要完成转弯动作，同时需要调整车辆状态完成下坡或上坡动作，两种动作的组合增加了驾驶员对车辆⾏驶状态控制的复杂程度; 另
外，陡坡区段易受障碍物的影响，形成视距阻碍区，从⽽使得⾼速公路上陡坡区段成为事故多发地。特别是转弯半径较⼩的平曲线与陡坡组合的路⾯常为事故多发地段。纵坡下坡区
段衔接⼩半径曲线的陡坡衔接⽅式也被认为是具有危险倾向的线
形衔接⽅式，对于⾼速公路更是如此。这是因为该衔接⽅式易造成在不⾃觉的⾼速情况下驶⼊平曲线，车辆以⾼速实施平⾯转弯，事故隐患⼤为增加。
2. 5 平曲线与竖曲线组合
平、竖曲线重合是⼀种理想的组合，如果平纵断⾯⼏何要素的⼤⼩适当，均衡协调，位置适宜，可以获得视觉舒顺、诱导良好的空间线形。但由于地形等条件的限制，这种组合往往不是总能争取到的。如果平曲线的中点与竖曲线的顶( 底) 点位置错开不超过平曲线长度的四分之⼀，仍然可以获得⽐较满意的外观。设计时应注意以下⼏点: ( 1) 平曲线和竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。这种组合是使平曲线和竖曲线相互对应，竖曲线的起终点落在平曲线的两个缓和曲线内，即平包竖。其中任⼀点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。
这种⽴体线形不仅能起到诱导视线的作⽤，⽽且可以取得平顺⽽流畅的效果。但在实际⽣产中往往不能完全做到这⼀点，如果平、竖曲线的顶点错开不超过曲线长度的四分之⼀，即可取得较好的视觉效果。若平、竖曲线半径都很⼤，则平、竖位置可不受上述限制; 若做不到平、竖曲线较好的组合，宁可把⼆者拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位
于直线上。
⾼速公路凸形竖曲线与凹形竖曲线的顶部或底部插⼊⼩半径的平曲线的路段也是交通事故易发区。前者，因为没有视线引导⽽必须急转
⽅向盘; 后者，在超出汽车设计速度的地
⽅仍然要急转⽅向盘，这些都极易引起交通肇事。
( 2) 注意平、竖曲线⼏何要素要⼤体平衡、匀称、协调，不要把过缓与过急、过长与过短的平、竖曲线组合在⼀起。
( 3) 明、暗弯与凹、凸竖曲线的组合。明弯与凹形竖曲线及暗弯与凸形竖曲线的组合是合理的，⽐较符合驾驶员的⼼理反应和视觉反应。对于明弯与凹形竖曲线及暗弯与凸形竖曲线的组合，当坡差较⼤时，⼀般给⼈留下舍坦坡，近路不⾛，⽽故意爬坡、绕弯的感觉。搞⼭区公路设计，有时难以避免这种情况，但只要坡差不⼤，对⾏车的影响也不是太⼤。
( 4) 注意凸形竖曲线顶部与凹形竖曲线底部，不得与反向平曲线的拐点重合，⼆者都存在不同程度的扭曲外观。前者会使驾驶员操作失误，引起交通事故; 后者会使路⾯排⽔困
难，产⽣积⽔。
( 5) 应避免在⼀个平曲线上连续出现多个凹、凸竖曲线。在⼀平⾯曲线内，如果纵断⾯反复凹凸，即形成只能看见脚下和远处，⽽看不见中间凹陷的线形，这样的线形容易发⽣事
故。研究表明，车辆平动、转动的某种突变，或车辆的运动按某种⽅式做持续累加与延续，是造成车辆发⽣交通事故的根源之⼀。在⾼速公路上，能够造成车辆运动突变的，往往是道
路线形按某种⽅式衔接的过渡点; ⽽造成车辆运动的不良累加与延续的往往是多种线形组合的区段及衔接区段。
( 6) 要尽量避免过多插⼊竖曲线或⼩半径竖曲线，这样容易产⽣暗凹、跳跃等不良现象，造成驾驶⼈员的视觉中断，诱发安全事故。
( 7) 避免平⾯转⾓⼩于7的平曲线与坡度⾓较⼤的凹形竖曲线的组合。路线转⾓的⼤⼩反映了路线的顺适程度，以相对⼩⼀些为好。但转⾓过⼩，即使设置了较⼤半径的平曲线，也容易把曲线长看成⽐实际的要短，造成急转弯的感觉。这种倾向表现为转⾓越⼩越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作，还容易造成⾏车事故。
( 8) ⼩半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。对凸形竖曲线诱导性差，事故率⾼; 对凹形竖曲线路⾯排⽔不良。
( 9) 计算⾏车速度40 km/h 的公路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插⼊⼩半径的平曲线。前者是去引导视线的作⽤，驾驶员必须接近坡顶才能发现平曲线，导致不
必要的减速或交通事故; 后者会出现汽车⾼速⾏驶时急转弯，⾏车不安全。
线形诱导标志3 不良的线形组合⽅式
( 1) ⼩半径凹形竖曲线与平⾯直线组合，给⼈以折线的印象。
( 2) ⼩半径凹形竖曲线与平⾯曲线组合，侧视⼩半径竖曲线折线印象更加明显。
( 3) ⼩半径凸形竖曲线与平⾯直线组合，视距不良，路线⾛向隐蔽。
( 4) 凸形竖曲线顶部与平曲线组合，路线隐蔽，视线诱导不明确。
( 5) 连续竖曲线与平⾯直线组合，因竖、平曲线起伏频繁，有隐蔽路段，同时影响夜间⾏车前灯照射。
( 6) 连续凹陷竖曲线与平曲线组合，虽然因平曲线组合消除了隐蔽路段，但仍影响夜间⾏车前灯照射。
( 7) 连续竖曲线与反向平曲线组合( 凸形竖曲线在先) ，路线产⽣严重下陷和跳跃中断，不利⾏车。
( 8) 连续竖曲线与反向平曲线组合( 凹形竖曲线在先) ，路线产⽣严重错位，⾏车不利。
( 9) 凹形竖曲线与连续平曲线组合，形成蛇形路线，不利⾏车。
( 10) 凹形竖曲线与平曲线组合，有隐蔽路段形成凹陷，不利视线诱导和⾏车。
( 11) 连续起伏竖曲线与平曲线组合，有多个隐蔽路段形成凹陷，不利视线诱导和⾏车。
4 结语
合理、优质的公路设计，可以提供清晰、醍⽬的⾏车⽅向，提供⾜够的视距，能够符合驾驶⼈员普遍期望的设计效果，可有效地减少交通事故的发⽣。在公路设计⼯作中，既要充分考虑公路设施的⾃⾝安全和运营安全，⼜要消除公路事故多发点和安全隐患; 要尽量采⽤改善平纵线形的措施，从根本上解决⾏车安全问题，尤其是对长陡纵坡⾏车安全问题要给予⾜够的重视。公路设计⼯作必须做好公路⽴体线形的设计，确保公路安全、舒适、和谐。要将安全放在⾸位，采取⼀切有效措施，为公路使⽤者提供安全保障和⼈性化的服务，切实提⾼公路交通的安全⽔平和服务⽔准。