什么是公路线形设计?

[拼音]：gonglu xianxing sheji

[外文]：design of the align ment of highway

公路线形包括公路平面线形和公路纵断面线形。公路平面线形是公路线路在平面上的投影；公路纵断面线形是公路线路空间位置在立面上的投影。根据公路线路所处的地形、水文、地质条件，设计符合各种行车条件的公路平面线形和公路纵断面线形的工作，即为公路线形设计。公路线形设计包括平面线形设计和纵断面线形设计两个方面。

公路线形对行车速度，以及行车的安全和舒适性的影响极大，因此，公路工程技术标准对公路线形制定了一系列技术指标。这些公路线形指标，都是根据车辆运动学和力学的原理计算出来的。公路线形设计就是运用各项技术指标，使设计的公路线形既能满足行车要求，又能达到工程造价最低的要求。也就是说，在公路线形设计过程中，要综合考虑公路线形指标和工程造价之间的相互关系。公路线形指标高能够提高公路使用质量，增大运输效益，但是公路工程造价也高。在满足运输要求的前提下，应选择适当的公路线形指标。

公路平面线形由直线、曲线（圆曲线、缓和曲线）所组成。公路车辆在曲线上运行必然产生离心力，离心力的大小同曲线的半径成反比，而同车辆的速度的平方成正比。当车辆产生的离心力使车辆失去平衡状态时，车辆就会滑移或倾覆。因此，在平面线形设计中，应按设计的车速限制曲线的最小半径。为了使较小的曲线半径能通行较大车速的车辆，往往把曲线部分的路面建成内向的斜面，其斜率称为超高度，以百分率表示。同时，路幅内侧亦要适当加宽。在设计标准中，相应于公路等级的设计速度、最小半径、超高度和加宽度均有明确规定。

圆曲线和直线的衔接，一般可在圆曲线的切点上连接。从直线进入圆曲线或从圆曲线进入直线时，为使曲率逐渐地过渡，可在直线和圆曲线之间设置一段缓和曲线。高等级公路一般都要按设计标准设置缓和曲线。

平面线形设计应合理地组合线形单元，找出行驶安全、舒适而又经济的路线。一般讲，由连续曲线组成的线形，比由长直线和短曲线或由长曲线和短直线组成的线形，更能符合行驶力学和视觉心理上的要求。优美的公路线形，主要取决于路线与地形和周围环境的适应程度，以及路线平、纵面的协调配合。一般讲，平原区以直线为主的线形，更易与周围环境相协调，但不宜过长，以免因驾驶员失去警惕而发生事故。山区，特别是沟梁交错的丘陵区，以曲线为主的线形设计是较合适的。设计平面线形时还要注意以下问题：线形组合要注意驾驶员视觉上的连续性，避免骤变；尽量避免交角小的曲线，不得已时，应加大曲线长度；尽量采用大于标准规定的最小半径值；两个同向弯曲的圆曲线间，不要设短直线，以免形成断背曲线而造成驾驶员错觉；缓和曲线长度应尽量选用大于行驶力学要求的长度；要注意同纵断面线形的相互配合。

纵断面线形由直线和抛物线（或圆曲线）所组成。当路线改变坡度时，在变坡点的相当长度范围内需要用竖曲线连接。纵断面线形设计必须综合考虑地形，纵坡的大小、长度和纵坡前后情况，以及同平面线形的组合。在短距离内应避免变坡频繁而形成锯齿状的连续纵坡。在两同向竖曲线之间不宜设置短的直线坡段。坡度小的长坡尽头处不宜设置急促的竖曲线或平曲线，长坡尽头禁止用小半径的回头曲线。

公路的线形，是以平面和纵断面两种线形组合的立体线形映入公路车辆驾驶员眼帘的。组合得当会形成一种舒顺、流畅的立体线形，从而便利行驶，给人以美感；相反，则会形成扭曲、折断的立体线形，不利于行车甚至产生错觉，造成驾驶失误。

平面线形和纵断面线形的组合，除在路线选定时应予考虑外，在路线设计阶段要掌握以下基本原则：

（1）线形在视觉上能自然而然地引导驾驶员视线去适应环境的变化，不致感到视野突变;也不致由于视野单调而感到厌倦疲困。

（2）注意保持平面、纵断面两种线形的均衡。

（3）选择适当合成坡度的线形组合。根据这些原则，平面线形和纵断面线形的组合应尽可能使平曲线和竖曲线重合，并尽可能一一对应（即一个平曲线内只有一次变坡，只含有一个竖曲线），使平曲线长度大于竖曲线长度。这样，在驾驶员的视觉上才能构成平顺优美的线形。此外，平曲线和竖曲线大小应保持均衡。同时，应根据公路技术等级，选择适宜的合成坡度控制值。路面横坡和路线纵坡度的合成坡度过大，对行车不利；合成坡度过小，对路面排水不利。