探讨公路超高渐变设计方式研究

探讨公路超高渐变设计方式研究
路基“超高”是道路几何设计的重要内容，合理的超高设计是保证车辆横向稳定性曲线的舒适性的主要措施。

基于几种常见的公路超高设计方法，根据对公路路线设计规范的有关规定的理解，分析了各种方法的优缺点，为实际工作提供参考。

标签：路基超高；超高缓和段；超高率
引言：
路基“超高”是道路几何设计的一个重要内容，特别是高等级公路，合理的超高过渡可保证车辆的受力变化连续均匀的过渡和乘坐的舒适性和安全性。

为了实现这一目标，我们必须分析超高缓和段，超高率以及超高过渡模式等。

1 路基“超高”渐变方式的设计原则
我国《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）中规定，超高的过渡应在回旋线全长范围内进行。

当回旋线较长时，其超高的过渡可设在回旋线的某一区段范围内，全超高断面宜设在缓圆点或圆缓点处。

回旋线过长时，超高渐变率过小，将导致曲线段路面排水不畅，因此应按排水要求的最小坡率0.3%控制，故规范规定路面超高横向水平过渡位置的超高渐变率不得小于0.3%，即1/330。

对于高等级公路而言，由于设计速度较高，相应的平曲线中缓和曲线一般设置的都较长，超高的过渡在回旋线全长范围内进行时一般都不满足超高渐变率的要求。

因此超高渐变以及过渡的设置需要认真考虑。

经过以上分析，路基超高渐变一般应遵循以下原则：
a）尽量避免反向超高，即使不设缓和曲线的大半径平曲线，反向超高同样对外侧行车安全带来隐患，尤其雨雪天气路面湿滑，路面横向摩阻力变小，车辆容易失控；
b）超高横坡要和平曲线半径及行车速度匹配，超高过渡和超高不够，会形成向内和向外的横向力，同样不利于行车安全；
c）在横坡0%处超高渐变率必须大于1/330，横向平坡位置过小的超高渐变率不满足路面排水要求，同时超高渐变率要小于规范要求不同设计速度的最大值，过大的超高渐变率，外侧车道起伏变化较快，行车舒适性较差；
d）超高过渡渐变尽量和平曲线曲率半径变化一致，以利于车辆行驶过程中的平顺和舒适。

实际上，国内各地高速公路对于超高缓和段的起终点位置，超高缓和与平曲线缓和之间的关系以及超高渐变的方式等方面均存在着差异，同时国内外习惯做法也略有不同。

2 国内外几种常见的路基超高渐变方式分析
一般的设计思路和步骤是，首先根据缓和曲线长度、超高横坡以及路基宽度反算渐变率，大于1/330则超高过渡在缓和曲线全长进行，小于1/330则超高渐变在缓和曲线的某一区段进行，此时采用的超高渐变率一般人为规定，但要满足上述规范要求的最大和最小值。

2.1全缓和段超高渐变率大于1/330时
全缓和段超高渐变率大于1/330时，超高渐变国内做法基本一致。

超高渐变在缓和曲线全长进行，超高渐变起点设在直缓点，此处路基左右两侧为正常横坡，然后沿路线前进方向内侧路面横坡保持不变，外侧路面开始旋转，到两侧路面达到单向横坡后，再一起旋转至缓圆点结束，达到所需的超高横坡。

全缓和段超高，超高过渡渐变和平曲线曲率半径变化基本一致，车辆行驶平顺、舒适。

超高旋转起点附近，虽然有一段反向超高，但平曲线半径较大，不影响行车安全。

超高渐变率大于1/330，满足横向排水要求，以上做法在国内普遍得到认可。

2.2全缓和段超高渐变率小于1/330时
全缓和段超高渐变率小于1/330时，规范对此没有严格要求，基于对规范的不同理解，国内各地存在多种做法。

2.2.1超高渐变做法一
超高渐变在缓和曲线部分区段进行。

超高旋转起点离开直缓点一段距离，然后内侧路面横坡保持不变，外侧路面开始旋转，到两侧路面达到单向横坡后，再一起旋转至缓圆点结束，达到所需的超高横坡，超高旋转终点位于缓圆点。

超高旋转段落靠近圆曲线，在超高旋转起点附近，存在较长段落的反向超高，车辆行驶舒适性较差，雨雪天路面湿滑，行车安全存在隐患。

超高渐变率大于1/330，满足横向排水要求。

2.2.2超高渐变做法二
超高渐变在缓和曲线部分区段进行。

超高旋转起点位于直缓点，然后内侧路面横坡保持不变，外侧路面开始旋转，到两侧路面达到单向横坡后，再一起旋转至所需的超高横坡，超高旋转终点位于缓圆点前一段距离。

超高旋转段落靠近直线，反向超高段落较短，此处平曲线半径较大，不影响行车安全。

但由于超高旋转终点位于缓圆点前一段距离，因此缓和曲线后段超高值偏大，车辆行驶舒适性稍差，雨雪天路面湿滑时车速较低的大型载重车辆内向倾斜较大。

超高渐变率大于1/330，满足横向排水要求。

2.2.3超高渐变做法三
超高渐变在缓和曲线全长进行。

超高旋转起点位于直缓点，然后内侧路面横坡保持不变，外侧路面开始旋转，到两侧路面达到单向横坡后，再一起旋转至缓圆点结束，达到所需的超高横坡，超高旋转终点位于缓圆点。

超高旋转在全缓和段进行，超高过渡渐变和平曲线曲率半径变化基本一致，车辆行驶平顺、舒适。

超高旋转起点附近，虽然有一段反向超高，但平曲线半径较大，不影响行车安全。

前段超高渐变率大于1/330，满足横向排水要求，后段虽然超高渐变率小于1/330，但路面橫向坡度较大，且没有平坡现象，排水顺畅。

2.3国外超高渐变做法
美国公路设计手册和指南中超高渐变习惯做法是将超高旋转起点定于直缓点前的直线上，然后沿路线前进方向内侧路面横坡保持不变，外侧路面开始旋转，到直缓点处外侧横坡为零，然后外侧横坡继续旋转，到两侧路面达到单向横坡后，再一起旋转至缓圆点结束，达到所需的超高横坡，超高旋转终点位于缓圆点。

在直缓点之前，外侧横坡旋转至平坡，缓和曲线全段没有反向超高，车辆行驶平顺、舒适。

前段超高渐变率大于1/330，满足横向排水要求，后段虽然超高渐变率小于1/330，但路面横向坡度较大，且没有平坡现象，排水顺畅。

2.4各方式总结论证
全缓和段超高渐变率大于1/330时，超高渐变在缓和曲线全长进行，国内做法基本一致。

横向排水顺畅，超高过渡渐变和平曲线曲率半径变化基本一致，车辆行驶平顺、舒适。

超高旋转起点附近，虽然有一段反向超高，但平曲线半径较大，不影响行车安全。

全缓和段超高渐变率小于1/330时，国内做法一，缓和曲线前段反向超高较长，影响行车舒适和安全；国内做法二，缓和曲线后段存在过超现象，同样影响行车舒适和安全；国内做法三，缓和曲线前段反向超高较短，后段没有过超现象，较前两种做法好，行车舒适性和安全性较好。

国外做法是在直线上先进行一部分超高过渡，使得外侧路面在直缓点就处于平坡，这样在缓和曲线全段消除了反坡，有利于行车舒适和安全。

超高渐变率和国内第三种做法类似，满足排水要求。

3 结语
通过以上对比分析，我国规范认为直缓点附近的平曲线曲率较大（不设超高的最小平曲线半径），外侧车道在直缓点仍然可以维持外向的路拱，必要时甚至可以离开直缓点一定距离后才开始旋转。

而美国规范认为一旦进入缓和曲线，外侧车道就应设置向内的横向坡度。

以上国内做法超高渐变都在缓和曲线范围内完成，都存在反向超高问题，前两种做法有欠超和过超问题，第三种做法相对较好。

而国外做法超高过渡段明显较我国长，超高缓和段行车的安全性、舒适性和视觉上的连续性较好，但同时增加了施工难度，且超高段中央分隔带排水段落较长。

笔者认为，单就超高缓和段的行车舒适性和安全性而言，国外的做法相对更好。

但超高段中央分隔带排水段落较长，施工难度较大。

国内第三种做法相对前两种做法而言，行车舒适性较好，可以作为一般的做法来推广。

当然，超高渐变是一个比较复杂的问题，在实际工作中，应结合具体的建设条件，如冰雪、降雨，车辆类型及荷载，运行速度等客观条件综合考虑才能取得较好的效果。

参考文献：
[1] JTG D20—2006，公路路线设计规范[S].
[2] JTG B01—2003，公路工程技术标准[S].
[3]杜戰军.高速公路超高缓和段设计[J].交通标准化，2005，（9）：50-52.
[4]陈爱英，杨青柏.公路超高设计的有关问题浅析[J].交通科技与经济，2005，（2）：7-8.。