山区公路路线平纵线形组合优化设计

山区公路路线平纵线形组合优化设计

江昊洋

商丘市豫东公路勘察设计有限公司 476000

摘要：文中首先介绍了山区公路路线设计的影响因素，然后提出公路线形的整体规划原则，最后对平纵线形组合优化设计要点进行分析，可供相关项目参考。

关键词：山区公路；平纵线形；组合设计

1山区公路路线设计的影响因素

1.1地理环境的复杂性

山区公路环境因素的复杂性主要来自地质和气候条件与平原环境的不同，加上地质构造应力体系复杂和气候反复无常，更易发生自然灾害与地质灾害。面对诸如泥石流、山体滑坡、塌陷、暴雨、洪涝等自然灾害问题及岩溶等地质问题，确保山区公路上车辆行驶的安全与稳定，山区线路设计的合理性与适应性尤为关键。由于山区存在沟壑交错、地势起伏大等地质特点，不可避免会出现高填挖深路段。

1.2环境保护的艰巨性

山区公路建设以保护原生态环境为核心，需要重点考虑自然植被多样性、生物多样性与自然环境和谐性，这在很大程度上增加了山区道路工程设计和建设的难度。为了保护山区原生植被与综合生态环境，选址力求对环境的污染降到最低，同时尽量减小后续施工对山地环境造成的污染。

1.3山区可利用资源的稀缺性

山区资源的可利用性一般较低，究其原因，是地形与地势复杂陡峭，可利用于山区公路施工的地形走廊、小道稀少，路线必须迎合山区基本地形。由于山区通道稀少，大大增加路线设计的难度。对于仅存的稀少通道资源，工程应格外重视，严格依循山区道路设计指标，细致分析地形地势关键点，针对性施加公路路线，在充分发挥公路功能的同时，做到人与自然和谐共生。

1.4山区公路路线的技术参数

基于山区地貌、地形及不同位置的综合考量，设计山区路线相关等级与技术参数。设计人员需对路面进行定位，以保障实际宽度合理，确保在不影响路面完整性的前提下，对路基宽度进行量测，路面结构根据交通负荷最大值进行确定，以符合车辆顺利错位的基本要求。

2公路线形的整体规划原则

考虑到山区道路修建工程环境恶劣，诸如地形、地势与地质、水环境等自然环境变化频繁多样，给工程带来的不确定性风险高。为保障山路道路建设运营的效率与安全，在建设前的路线设计阶段，应科学合理地规划路线，这将有效改善因路线设计而造成的工程变更现象，确保施工的合理性与安全性。

3平纵线形组合优化设计

3.1平面线形优化设计

山区道路工程应基于平面几何约束条件进行平面线形的最优化，进行平面线形优化设计，对于诸如直线、圆曲线和缓和曲线等平面线形设计，需依循地形、地貌及周遭环境对直线、圆曲线和缓和曲线进行有机组合，以达到山区公路平面线形的安全性与美观性。

3.1.1平面线形之直线

直线作为最常见的一种线形，其主要有以下特点：以最短路程将两目的地相连；其自身线性简单，测绘较为容易；其行车安全性较差；在山区、丘陵地带，直线线形很难适应环境。对直线的长度设计，一般基于车辆驾驶人员综合视觉效应及内心承受能力，通常直线路段最长为标准车速的20倍。为避免驾驶员行车单调而导致疲劳，降低交通事故风险，道路直线路段不宜设计过长。

3.1.2平面线形之圆曲线相较于直线，圆曲线具备更柔和的几何形态，在山地多变的地形上具有更好的适应性，圆润的线形使得圆曲线被广泛使用。圆曲线主要具有以下特点：其上任意点的曲率半径均为常数；车辆行驶时，会受到离心率的影响；其视距较短；车辆在曲线上行驶时会占据更多宽度。

3.1.3平面线形之缓和曲线

缓和曲线的设置主要是为了使车辆从直线段过渡到圆曲线段及大小圆曲线间过渡时，行驶更加平顺舒适。缓和曲线受主要受曲率和路面横坡影响，综合考虑超高、加宽以及缓和曲线协调性。

3.2纵断面优化设计

纵断面的线形设计主要受标高限制。为减少公路项目工程量，降低工程施工费用，保证车辆驾驶者行车舒适，可从路面坡度、坡长及变坡点里程等因素着手，合理设计上述因素，以提高工程质量，增加经济效益。

(1)在坡长方面，进行纵断面线形设计时，需控制坡长在一定长度。如果设计坡长过短，将降低公路的美观度，且增加车辆驾驶者的操作难度，易发生交通事故，尤其是车速较快的车辆。

(2)在竖曲线半径方面，竖曲线半径的大小应当与平曲线半径保持在相适应的水平，如果平曲线半径过大，将导致其插入竖曲线时，平衡度大大降低。但也不能单纯追求过大的竖曲线半径以满足线形设计的标准，应当在考虑排水通畅的情况下，适时增加竖曲线半径。竖曲线的半径是通过对缓和汽车行驶的冲力所需最小长度和确定停车视距所需最小长度的计算而规定的。

(3)在对纵坡进行纵断面优化设计时，需考虑纵坡设计的位置，以降低行驶车辆的速度差值。此外，除了考虑超车事故发生因素外，还应将排水问题考虑在内。当纵坡较大时，因其与路拱横坡形成的坡度较大，有利于雨水排出。当纵坡较小时，其与路拱横坡形成的坡度则较小，不利于雨水排出。因此，合理设计纵坡对于公路工程非常重要。

3.3平、纵线形组合优化设计

公路路线的线形设计主要是对平纵线形的组合立体线形进行调整。在等级较高的公路中进行线形设计，需使空间立体线形的要求满足视觉连续性，还应保证驾驶者的体验感。所以，在对公路线形进行设计时，不能仅仅考虑平面和纵断面的线形优化，还应使二者的协调度维持在一个合适的水平。在视觉上，平纵面的线形优化设计组合需满足视觉连续性，提高驾驶者的体验感，同时使驾驶者在紧急情况可以做出正确的判断。在平纵线形合成的坡度方面，应使合成的坡度满足公路行车和排水的需求。在环境方面，平纵线形组合设计应与周围环境相适应，不能过于突兀，影响市容。

(1)合理地设计平曲线和竖曲线。当平曲线与竖曲线的变曲点处于合适位置时，可以满足公路的排水需求和驾驶者行车的视觉需求。通常在行车过程中，车辆先触及平曲线起点后再触及凸形竖曲线顶点，良好的平纵线形组合设计可使车辆在到达凸形顶点之前，使驾驶者在遇到紧急情况时，有足够的时间做出正确的操作，提高车辆行驶的安全性。良好的平纵线形组合设计可以维持视觉的连续性。

(2)在平、纵线形组合设计工作中，需对桥涵及其构造物进行优化处理。除了考虑桥涵及其构造物的安全性、经济性及美观度的因素外，还需确保桥涵及其构造物的线形设计与公路路线有较高的协调性，以便为驾驶者提供良好的视野，降低交通事故的发生概率。在级别较高的公路修建中，为使桥涵及其构造物与路面契合度较高，必要时可以根据实际情况设置坡桥或者斜桥。

4借助公路透视图等科技手段检验线形设计

在较为平坦的地区修建高速公路，其平曲线的线形指标通常较高，可以建成较为流畅的线形路面。纵断面的线形设计会受到公路周边环境(河流、水利设施、稻田、电网等)限制，为使新建道路不影响周边居民的正常生活，可设置桥涵与通行道路。同时，借助公路透视图等高新技术检验线形设计，确保驾驶者在行驶过程中不会出现线形不连续的感觉，提高驾驶者的体验感。对公路平、纵线形设计的契合度进行评价时，需将线形采用的相关指标与线形组合标准考虑在内，必要时可以借助计算机辅助系统辅助评价工作。使用公路全景透视图可以提高对路线线形设计的检验效果。公路全景透视图通过云端收集驾驶者在实际行驶中的各方面数据，以分析公路路线线形组合设计是否合理、道路与周边景观是否协调、相连的曲线是否符合标准驾驶者的视觉是否连续。

5结语

如今，我国公路覆盖范围越来越广，公路设计的等级也在提高。在这种情况下，公路的线形设计质量愈发重要。科学的公路线形设计可以保持视觉的连续性，确保车辆安全行驶，还能使公路与周围环境的协调度增加，提高公路的美观度。要想使公路线形设计的质量提高，这就需要相关公路设计者拥有足够的知识储备和较高的知识水平，且能熟练使用道路CAD技术，选择合适的公路设计方案。

参考文献：

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