公路平面线形设计

关于公路平面线形设计报告
公路线形是指公路平面线形、纵断面线形及其二者相结合的三维空间线形的总称。

公路的线形构成了公路的主骨架，是其他组成部分设计、施工全过程的基础。

确定公路几何线形时，在考虑地形、地物、土地的合理利用及环境保护因素时，要充分利用公路几何组成部分的合理尺寸和线形组合，从施工、养护、经济、交通运行等角度出发，保证平面、纵断面、横断面的组成相协调。

线形的好坏，对交通流的安全具有极其重要的作用，如果公路线形不合理，则会降低公路通行能力，造成运输者时间和经济上的损失，而且更不能容忍的是会诱发大大小小、各种各样的交通事故。

一、平面设计的原则
路线平面设计因该遵循下列原则：
1）平面线形应直捷、连续，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调
2）行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足3）保持平面线形的均衡与连贯
4）应避免连续急弯的线形
5）平曲线应有足够的长度
二、直线形设计方法
1设计方法
在我国公路平面线形设计中，一直是直线形设计方法。

使用直线形设计方法进行平面布线设计时，设计人员往往首先综合考虑公路的等级、所经过的区域、路线的走向、控制条件和技术要求。

1）根据地形特征：主要是对山岭重丘区而言，以地形为控制因素，以纵断面线形为主导，综合平面和横断面来安排路线。

2）根据地物特征：主要是对平原微丘区而言，以平面地物障碍为控制因素，以路线平面为主导，结合纵断面和横断面来安排路线。

3）根据地质特征:主要是对不良地质地段和特殊地貌地区而言，以避让和防止不良地质病害为主导，综合平、纵、横来布设路线。

在直线形设计方法中，直线用来控制路线的走向和方位，是路线的主体，在路线布置和设计过程中起主导作用。

而圆曲线和缓和曲线只是充当直线的配角，在整个路线中只是起导线交点线形和行车过渡的作用。

2设计思路
该法的具体设计思路分平原微丘区和山岭重丘区两种情况。

1）当路线不受纵坡限制时，定线主要考虑的是平面和横断面。

其要点是：以点定线，以线交点。

以点定线即在整个路线控制点间综合各方面因素加密小控制点，再根据这些控制点大致穿出路线导线的方法；以线交点即在己定小控制点的基础上结合路线标准和前后路线条件，穿出直线并延长交出交点。

在这种不考虑放坡的情况下，直线形设计方法的具体设计思路大致可分加密控制点、穿线交点、调整交点和曲线计算和敷设四个步骤。

2）当路线布设在山岭重丘区时，就不可避免的会受到纵坡限制，定线需考虑平面和横断面。

同时，路线纵坡坡度、坡长也是设计必须考虑的重要因素。

在这种考虑放坡的情况下，直线形设计方法的具体设计思路大致可分段安排路线、放坡、修正导向线、以点定线，以线交点、调整交点和曲线计算和敷设六个步骤。

三、曲线形设计方法
设计方法
曲线形的具体设计方法有多种，曲线形设计方法总的设计思路大致相同，归纳起来可分为五步实施：确定控制点、采用曲线形式形成线形骨架、确定合理的线形参数、曲线计算和调整以及绘制平面线位图。

1）确定控制点:根据路线的走向、地形地物和环境的约束条件以及线形布设的标准和技术要求，在现场或纸上确定一系列线位控制点，粗略定出路线所要经过的大致位置。

2）采用曲线形式形成线形骨架:在地形图上绘制若干直线段和圆弧段，或者选择拟合曲线来控制路线的总体线位，形成路线的基本线形骨架。

3）确定合理的线形参数:反复设计拟定各线形要素之间的位置关系和参数值，或反复拟定拟合函数的参数值，确定最为合适的拟合曲线，直到满足规范和控制位置的要求，认为是理想线位为止。

4）曲线计算和调整:采用各种具体曲线形设计法的计算方法进行曲线计算，对线形总体技术指标是否均衡以及局部能否满足控制要求进行审定，对曲线进行修正和调整，直到满足要求为止。

5）绘制平面线位图:根据曲线计算数据，利用有关软件生成平面线位图。

四、两种设计方法的比较
直线形设计方法计算模式简单、直观，但不便于处理复杂的组合曲线，不易与地形、地物相适应；曲线形设计方法布线手段灵活、线位控制准确，容易满足地形、地物的要求。

1直线形方法
直线形设计方法把直线作为路线的主要构成单元，设计人员利用导线控制路线的基本位置，在路线转点处，为适应行车和地形、地物的要求，采用曲线或曲线组合来完成直线的过渡。

但是，在复杂地形的情况下，该方法受到很大的限制。

1）直线形设计方法难以处理山区复杂多变的线形组合。

这种设计方法将路线人为地分为直线和弯道两大部分。

进行曲线敷设时，又人为地将其分为由基本线形要素组合而成的若干种组合类形。

然而，在地形复杂的山岭、重丘地区，有时路线导线难以确定，有时线形组合特殊、复杂，采用直线形设计方法进行曲线敷设和计算都非常困难。

应用直线形设计方法，路线桩号、坐标、方位角等的计算是基于导线进行的，而山区公路平面线形，有时可能遇到路线的起、终点同时位于曲线上，或者，路线上出现卵形线形组合，此时，传统意义上的导线不存在。

并且，如果路线上需要布设S形曲线，其公共导线位置也难以人为确定。

2）直线形设计方法确定的线位难以满足山区地形、地物的约束条件。

这种方法先定导线和交点，后拟曲线要素值如半径、缓和曲线参数等。

在山区公路测设过程中，曲线要素值的大小能否很好地与地形条件相协调，满足地物的约束，使工程量最小，拆迁最少，往往难以掌握。

由于受到导线的限制，在一些地形和地物约束较严格的路段，设计人员过多考虑的是曲线要素值如何满足规范，从而经常导致忽略了与地形、地物条件的协调；而在一些无约束路段，线形要素值取得过大，又将导致大填大挖，从而造成对自然环境的破坏和工程造价的增加。

3）直线形设计方法难以合理充分运用圆曲线和缓和曲线。

直线形设计方法中，导向线控制了路线走向，而圆曲线、缓和曲线只是充当直线的配角，起导线交点线形和行车过渡的作用。

直线、圆曲线和缓和曲线未被视为统一的整体而加以运用，这样就不可避免地导致公路平面线形的均衡性和连续性较差。

事实上，曲线不仅可以很好地满足行车要求，而且在适应地形、构成流畅连续的线形以及与环境相协调等方面，都远远优于直线。

国内外已经有了不少曲线道路的成功范例。

2曲线形方法
曲线形设计方法是依据路线的走向和地形地物情况，用圆弧或直线段控制路线的基本位置，在直线和圆之间、圆与圆之间配置回旋线，或者利用多段连续光滑曲线径向相接来构成流畅多变、适应地形的公路平面线形。

在复杂地形下，曲线形设计方法则布线更为灵活、线位控制更为准确，且较好地适应地形，减小工程量，降低环境破坏。

1）在山区公路定线过程中，曲线形设计方法不再利用导线控制路线的走向，而是在大比例地形图上，绘制光滑连续的曲线，或用直线、圆弧来控制路线的位置，然后利用回旋线或多段连续光滑曲线光顺地连接直线和圆弧或者圆弧和圆弧，从而构成流畅多变、适应山区复杂地形的以曲线为主的组合线形。

此时，回旋线不仅作为缓和线形使用，并民已经成为构成公路平面线形的主体元素，大大增加了线形的平顺性和布设的自由度。

2）在曲线形设计方法中，直线、圆曲线、缓和曲线被视为同等重要的线形加以利用。

尤其是缓和曲线，已不仅为缓和行车而设置，而是作为主要的线形要素加以灵活运用，使得线形的平顺程度大大提高，并目_增加了结合地形布置路线的自由度，大大提高了平面线形视觉的协调性，特别是在山岭、重丘地区易于布设出技术经济合理的线形。

3）曲线形设计方法能较好地处理山区公路复杂多变的几何线形。

前面已经指出在线形复杂的路线设计中，运用直线形设计方法路线导线难以确定，曲线的敷设和计算都非常困难。

而曲线形设计方法采用曲线单元(或曲线形式)并选用合理的线形参数来控制路线的走向，确定路线的具体位置，能使敷设的曲线很好地适
应复杂多变的山区地形，并通过几何计算和绘制，能形成流畅多变的以曲线为主的平面线形。

4）采用曲线形设计方法进行线形设计，能够增进山区公路线形本身的美观，增强线形与周围环境的协调，同时有利于交通事故的降低。

事实上，以曲线为主的平面线形，定线时能较好地与地形、地物相配合，同时曲线能较好地与风景相I办调，使沿线景观优美，曲线方向富于变化，驾驶员行车注意力集中，减少交通事故。

随着我国公路事业的不断发展，对地形复杂的地区，寻求合适、有效的公路平面线形设计方法一直是道路工作者孜孜不倦的探索日标。

传统的直线形设计方法在公路平面线形设计中，特别是平原微丘区的公路平面线形设计中所表现出的优越性是不可替代的，但对于山区公路的平面线形设计而言，直线形设计方法所存在的缺陷也不容忽视。

目前，公路路线设计思想有了大的进展，按照现代公路的设计要求和标准，公路线形满足规范指标要求以及行车的安全性是必不可少的，设计人员还要更多地考虑公路路线的连续性、光滑性、平顺性和行车舒适感，更多地考虑如何最大限度地减少对自然环境的破坏，如何使公路与周围环境协调配合、融为一体。

显然，对于地形复杂的山岭、重丘地区，采用直线形设计方法进行平面线形设计是很难满足要求的，此时，曲线形设计方法应被工程设计人员所重视。

同时为合适的山区公路平面线形设计方法提供理论依据。