城市道路路线线形设计应用

城市道路路线线形设计应用

王金标

深圳市综合交通与市政工程设计研究总院有限公司

摘要：在我国，影响市政道路工程线形设计的因素主要包括相关上层规划、项目周围的地形、地质条件和建（构）筑物等，有时国家和地方的设计规范也会影响市政道路工程的线形设计。因此，我们必须要求设计人员具备非常高的专业素质，能够根据项目现场的实际情况合理布置线路，符合规划要求，满足相应的规范，同时避免影响周边的建筑物和构筑物。通过研究目前常用的几种线形设计应用方法，可以为市政道路线形设计打下良好的理论基础，也可以为市政道路线形设计人员提供参考。

关键词：市政；道路；线形设计

引言

市政道路是永久性的公共设施建筑，承担市民的日常出行，影响着城市能否正常运行，因此一旦建成将很难纠正线形设计的缺陷。此外，城市道路线形设计的好坏不仅决定了施工所需投入的成本和建设阶段的施工难度，而且还决定了运营阶段的交通安全和使用质量，在设计阶段，道路线形设计必须综合考虑交通安全、通行便利性、工程经济性和施工方便性等因素。

1道路线形设计主要指标

设计线形指标按照其表现形式可分为直观型指标和数据型指标两个部分，两者均为道路安全性的重要考量因素。直观型指标主要指的是道路修建过程中及修建之后，能够在外观和使用场景上体现出来的指标因素，主要包括道路长度、车道宽度、车道间距、道肩宽度以及视觉范围等，一般直观型指标在道路设计初期就有确定的方案，比如道路修建的长度是固定的，车道数量根据交通量大小进行确定，车道宽度、道肩宽度和视距范围根据道路等级和设计速度按规范要求选择。数据型指标指的是道路设计过程中，与数据相关的指标，和直观型指标会有一定的交叉范围。道路的转弯曲率、曲率变化率、横截面设计、平面设计、纵断面设计、坡度变化率等指标均属于数据型指标的范围。数据型指标不会被道路使用者直接察觉到，但也会对使用体验和安全性产生影响。

除了上述指标之外，道路线形设计中仍有其他指标，在《公路路线设计规范》中，就从横断面、平面、纵断面三个方向，对道路设计中的线形指标提出了更多的明确要求。

2市政道路路线线形设计常见问题

市政道路路线线形设计需在满足城市规划要求的基础上，结合周边地形、建筑物，在对工程地质、水文地质、生态环境和自然景观等进行详尽调查后，依据道路等级和设计时速，合理确定设计指标和路线线位，保证平面的顺适、合理。

但在实际工程中，道路线形设计往往出现以下两大问题：1）道路线形与周边地形和自然环境不协调、匹配，影响驾驶人员的驾驶感受，并造成工程投资大，对环境破坏严重。由于对现状自然条件了解不充分和设计人员忽视“资源节约、环境友好”的设计理念，造成道路未合理避让山体、湖泊，使得建设道路穿山而过、穿湖而过，影响自然环境的同时增加工程难度和工程投资，且不利于交通驾驶。2）道路平面线形与纵断面等组合不当，为安全带来隐患。道路路线设计在满足转弯曲率、曲线长度和曲率变化率等指标的基础上，还应与纵断面、横断面等设计元素进行组合设计，避免因组合不当发生交通事故，例如应避免在凸形竖曲线顶部和凹形竖曲线的底部插入小半径的平曲线，避免因急转弯而发生行车危险。

3市政道路路线线形组成

市政道路一般位于城镇，因此大多数情况下，市政道路的线形走向会受到拆迁、征地、文物保护以及航道、水利、轨道等控制因素的影响，为了保障道路线线形的连续性，同时又尽量避开以上控制因素，道路线形设计需灵活运用直线、圆曲线和缓和曲线等设计线形要素，合理组合，充分发挥投资效益。

3.1平面线形设计

市政道路平面线形一般由直线、圆曲线和缓和曲线构成，直线因为易于设计和构造，并且可以节省线路长度，因此常用于城市道路，但直线线性形状相对刚性，长直线容易导致驾驶员的视觉疲劳，并且不利于避开现状建筑物等控制因素，因此在满足城市总体规划需要的基础上，结合城市的地形和现状建筑位置，可在两个控制点间设置圆曲线，形成一个具有两个控制点的平面线形组合，绕开控制因素的同时避免长直线带来视觉疲劳的弊端。

设置的圆曲线应根据设计速度和地形条件，尽量选择不设缓和曲线和超高的大半径圆曲线，当地形条件受限，不得已选择小半径圆曲线时，必须在圆曲线上设置超高，并在直线和圆曲线间设置缓和曲线，保证线形顺畅。

对于设置的直线，应合理控制长度，根据研究与实践，一般在直线长度超过5公里时，驾驶员驾驶期间会产生视觉疲劳，导致交通事故率增加；同时在两圆曲线间设置的直线，长度不宜过短，同向圆曲线间最小直线长度宜不小于设计速度的6倍，反向圆曲线间最小直线长度宜不小于设计速度的2倍。平面曲线中的几何关系如图1所示。

图1 平曲线

3.2圆曲线超高

圆曲线超高是指将弯曲道路外侧的高程抬高，以使汽车的分力与离心力相互抵消，保证汽车在小半径曲线路段的行驶安全。在城市道路上因受各种因素的约束，部分路段采取的圆曲线无法满足不设超高的曲线半径，为了确保车辆的行驶安全，可以在曲线上设置超高，利用超高坡度所产生的汽车分力抵消汽车在小半径圆曲线上转弯时所产生的离心力，保证行车的安全，超高的坡度应根据设计速度、圆曲线半径、路面类型和自然条件等情况确定。由直线段的双向路拱横断面到圆曲线段的全超高单向坡路拱，坡向发生改变，因此必须在直线段和超高曲线段之间设置过渡段，保证坡向和坡度过渡顺畅，当直线和圆曲线间设有缓和曲线，超高过渡段应与缓和曲线等长。曲线超高如图2所示。

图2 曲线超高

3.3圆曲线加宽

由于汽车前后轮的轮迹不同,前轮的转弯半径小,后轮的转弯半径大,造成前后轮转弯存在内轮差，因此在圆曲线半径小于或等于250m时,应对弯道内侧的路面进行适当加宽，以防止汽车在曲线段上行驶时，后轮与相邻车道车辆发生碰撞。城市道路曲线段上的路面加宽可通过减小外侧人行道或绿化带宽度来实现，避免道路红线与城市总体规划红线发生冲突，加宽值应根据车型和圆曲线半径进行确定。圆曲线范围内为不变的全加宽值，两端应设置加宽缓和段，当设有缓和曲线或超高过渡段时，加宽过渡段应与缓和曲线或超高过渡段长度一致，当不设有缓和曲线或超高过渡段时，加宽缓和段长度宜按1:15～1:30的宽度渐变率计算，且长度不应小于10m。

4市政道路路线线形组合设计要点

市政道路线形设计应合理运用各项技术指标，协调平面、纵断面和横断面三者之间的组合，满足行车安全、排水通畅等要求，设计中可以利用BIM技术模拟检查路线线形是否合理，提高设计效率。

4.1道路线形元素组合

大多数车辆在长直线路段行驶时速度较高，在遇见急转弯情况下，刹车可能会使车辆变得无法控制，从而造成交通事故，影响道路的整体运行安全，因此设计中应注重道路线形的组合，按照周边环境和路线实况，确保线路的合理性，保证直线路段长度小于视觉疲劳长度，并尽可能避免长直线和小半径圆曲线连接，以此避免驾驶员出现翻车、撞车事故，维护车辆和驾驶人员的安全。

4.2道路平面与纵断面组合

在设计中，当平曲线与竖曲线之间存在重合时，应将竖曲线的起、终点分别放在平曲线的两个缓和曲线中间，形成“平包纵”，如果平曲线和竖曲线不能很好的组合，并且两者的半径均小于规范要求的一般最小半径时，可考虑将平曲线和竖曲线进行分离，将竖曲线设置在直线段、平曲线设置在直坡段，当平曲线半径和竖曲线半径均很大时，平曲线和竖曲线设置位置可不受限制。当设计速度大于40km/h，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部不应插入小半径平曲线，因为前者容易使驾驶员操作失误，引发交通事故，后者因汽车高速下坡转弯易发生行车危险，且不利于路面排水。

4.3道路平面与隧道的配合

平面线形设计还应与隧道等进行配合，保持隧道洞口内侧和外侧不小于3s设计速度长度范围内的平面线形和纵断面技术指标一致，增强汽车行驶的安全性。同时在线形设计时，还应注重检查、验算行车视距是否满足要求， 一般情况下，不宜在挖方路段和设有人工构造物路段设置小半径圆曲线，避免在视距不佳的情况下因急转弯而产生交通事故。

结束语

如今，人们越来越多的关注道路交通安全性问题，交通安全直接关系着人民群众的生活、生产和生命安全，作为设计人员我们必须重视道路的设计工作，将安全隐患消除在设计阶段。而在影响交通安全性的众多因素中，路线线形对道路的安全性和舒适性影响较大，因此在线形设计时，必须结合各类条件优化路线选择与设计，以求达到线形最合理化，保障道路建成后的安全性和舒适性。

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