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摘要：线形是公路的骨架，影响着整个公路的路基、桥涵、交叉、沿线设施等构造物的规模和投资，同时，对汽车行驶的安全舒适、经济和车辆的通行能力起着决定性作用。本文分析了公路线形设计中的几个问题，并提出了处理方法。
关键词：公路；线形设计；平纵组合；设置
文章编号：1674-3954（2013）09-0312-01
1 关于直线和曲线的设置问题
众所周知，公路设置的原则是适用、经济、安全和美观。在公路线形设计中以安全和舒适的角度来讲，所涉及的仅是行驶力学和行驶心理学两个方面的问题，从行驶力学的角度来看，直线线形比曲线线形要优越。但是，在严格执行设计规范和技术标准的情况下，无论是直线还是曲线都能够满足行驶力学的要求，保证安全是无疑的；从行驶心理学的角度来看，单一的线形使人感到乏味。因此，我国公路技术标准规定了公路线形直线段不宜过长，但是具体多长为宜，没做详细规定。具体到曲线设计时，几乎所有的资料均提出尽量采用较大的半径，提高曲线长度，却很少有人注意到曲线行车时间过长，连续的曲线路段行驶，同样使人感到乏味，甚至在长时间左右两向曲线的反复交替行驶中使人感到茫然无所适从。据查阅大量有关资料得知，在具有很大半径的弯道上差不多所有汽车都低于最佳行驶速度。也就是说，相邻直线和曲线路段要协调，相邻直线和曲线半径保持一定的比例，一般情况应控制在1：3的范围内，超过就不易达到相邻路段的协调。对于极限和一般最小半径的邻近曲线应逐步过渡为好，在直线和曲线的协调上，应防止长直线与小半径曲线的线形设计，曲的半径也不是越大越好，超过R：10000m半径的平曲线曲率很小也接近于直线，一般情况下不宜采用。从美学角度来讲，直线和曲线都具有各自的优点、缺点，很难单一的评述其优劣好坏。因此，一条道路线形的好坏应当看其与周围地形地物及环境的配合情况，一条设计优良的线形所体现出来的外在和内在的衡量标准只有一个，那就是协调，其优良程度就是协调程度，协调是美的实质，公路线形的美感体现在内部的是能够把技术标准准确合理的应用，平、纵配合完美合理，体现在外部的是环境的协调。一条公路建成后能够和周围的环境协调一致，浑然一体，甚至连施工痕迹都不露，犹如自然而生，而且若在技术上严格符合技术标准，那么，这条路的设计就达到了完美的境地。也就是说，对于平原地带，地形地物简单视野开阔，宜于直线时即采用直线。
2 断背曲线的处理
处理断背曲线，往往是在原有旧路改建项目的设计中所遇到的特殊情况，新建公路根本不存在这种现象。基本上所有关于道路的设计资料和设计规范中都强调避免断背曲线，尽量做成单曲线和复曲线。我国规范规定以不小于计算行车速度（km/h）的6倍。这样在公路线形设计上对直线路段长度的限定就比较明确，在6～20之间。
这样的规定尽管是为了改善行驶条件，避免出现断背曲线和行驶时的直线行车时间过长，但是满足直线长度不超过20比较容易，而必须大于6的条件有时就比较困难。且不说在新建公路线形受到地形地物限制时难以做到，仅就公路的改造升级而言就将十分困难。这是因为目前我国的线形状况，完全按此规定办理，会使线形调整的幅度过大，旧路利用率降低，占地拆迁等项费用大大提高，投资过大将与新建公路相差无几。如何处理这个问题，根据自己多年的学习和实际工作的实践认识，提出如下方法。该断背曲线的直线长度为L，缓和曲线长度（标准规定值）为L。
①当L≤L3时，可以做成复曲线。②当Ls 对断背曲线的直线L经过如此处理之后，就已经不再是断背曲线，而成为改造后不标准的复曲线（1除外），我们不妨称其为“准复曲线”。这种“准复曲线”在行驶力学上完全满足要求，而且线形上连续顺畅，美观，视线平顺而且具有安全感，同时缓和曲线部分极大的照顾了原旧路直线段的位置，使其利用率提高，节省占地少拆迁，因而是经济的。
3 纵面线形
3.1最大纵坡及坡长的控制
众所周知，纵断设计中在满足排水要求下，纵坡越缓越好。但在实际情况中，由于受地形、交通流特性等方面因素的制约，往往争取不到有利的纵坡。一方面，在地形复杂、地面自然横坡较陡的路段中，采用陡坡和短坡可以避免高填深挖，減小工程量。另一方面从汽车行驶动力学分析，车速随坡度的增大而降低，当高速公路上（特别是国道主干线）的拖挂车等大型车辆的混入率较高时，其通行能力会不可避免的受到影响，且纵坡越大其影响程度也越大。因此我们既不应该轻易采用极限纵坡和最大坡长，也不能只考虑行车舒适而采用缓坡，而应综合分析，避重就轻，合理确定。对于前者我们可以采用较陡坡段，同时在不影响桥涵净空和不过分增大工程量的情况下，加大竖曲线半径使相邻的竖曲线对接，促使纵断线形柔和，以减小实际存在的纵坡；而对于后者，不得已采用极限坡长时，经济合理的做法就是设置爬坡车道保证路线的通行能力和行车安全。
3.2平均填土高度的控制
其实，纵坡设计中最为重要的应是平均填土高度的控制，它是路线设计中一项综合技术指标。特别是在路网发达、河网沟渠密布的沿海、沿江等省市的周边区域，路基填土高度受到众多因素制约，其设计的好坏显得尤为重要，但这一点却正是我们在设计中容易忽略的地方。减少路基填土高度，对于缩小工程规模节约国土资源、减小对城镇交通发展规划的影响具有非常重要的作用。
3.3视觉与行车安全
纵断线形设计应该在视觉上获得圆顺的效果，因此纵面线形能否顺适，指标是否均匀连续是衡量线形优劣的一个重要因素。视觉上的缺陷，必然会给司机的心理或知觉反应带来不利影响。研究显示，司机在高速公路上行驶的目光集中在前方大约300～600m范围，如果纵坡坡差相差过大，竖曲线半径较为尖锐，容易造成司机视觉上的中断而无法预见来车，进而引起司机心理紧张，甚至会危及行车安全。因此我们在纵坡设计中应综合考虑平纵线形，适当增加工程量，以避免纵面凹凸反复、波浪起伏或中间暗凹的不利线形。
4 平纵组合
平纵组合设计是综合考虑汽车行驶安全、司机视觉和心理状态、工程营运费用以及与周围景观协调一致的组合设计。一般来说，为保证汽车在进入竖曲线之前，司机能够判断路线方向的变化，平曲线应该比竖曲线要长，且平曲线越长，竖曲线也应增长，尽量做到平纵曲线一一对应。在山区高速公路中，为避免高填深挖，一段平曲线必须包含几段竖曲线也是可取的。不必为追求平纵最优组合而刻意减少变坡点而加大工程量。随着设计手段的提高，像这类非常规组合应采用三维透视图或其它模型进行检查，以获得从司机角度看到的公路视觉效果，确保公路与地形的自然协调。
5 结语
随着公路建设的发展，对公路线形设计的要求越来越高，因此在路线设计中直线、曲线、缓和曲线的设计指标运用要灵活，在符合设计标准的前提下，做到线性均衡、连续，保证行驶的可预见性。
关键词：公路；线形设计；平纵组合；设置
文章编号：1674-3954（2013）09-0312-01
1 关于直线和曲线的设置问题
众所周知，公路设置的原则是适用、经济、安全和美观。在公路线形设计中以安全和舒适的角度来讲，所涉及的仅是行驶力学和行驶心理学两个方面的问题，从行驶力学的角度来看，直线线形比曲线线形要优越。但是，在严格执行设计规范和技术标准的情况下，无论是直线还是曲线都能够满足行驶力学的要求，保证安全是无疑的；从行驶心理学的角度来看，单一的线形使人感到乏味。因此，我国公路技术标准规定了公路线形直线段不宜过长，但是具体多长为宜，没做详细规定。具体到曲线设计时，几乎所有的资料均提出尽量采用较大的半径，提高曲线长度，却很少有人注意到曲线行车时间过长，连续的曲线路段行驶，同样使人感到乏味，甚至在长时间左右两向曲线的反复交替行驶中使人感到茫然无所适从。据查阅大量有关资料得知，在具有很大半径的弯道上差不多所有汽车都低于最佳行驶速度。也就是说，相邻直线和曲线路段要协调，相邻直线和曲线半径保持一定的比例，一般情况应控制在1：3的范围内，超过就不易达到相邻路段的协调。对于极限和一般最小半径的邻近曲线应逐步过渡为好，在直线和曲线的协调上，应防止长直线与小半径曲线的线形设计，曲的半径也不是越大越好，超过R：10000m半径的平曲线曲率很小也接近于直线，一般情况下不宜采用。从美学角度来讲，直线和曲线都具有各自的优点、缺点，很难单一的评述其优劣好坏。因此，一条道路线形的好坏应当看其与周围地形地物及环境的配合情况，一条设计优良的线形所体现出来的外在和内在的衡量标准只有一个，那就是协调，其优良程度就是协调程度，协调是美的实质，公路线形的美感体现在内部的是能够把技术标准准确合理的应用，平、纵配合完美合理，体现在外部的是环境的协调。一条公路建成后能够和周围的环境协调一致，浑然一体，甚至连施工痕迹都不露，犹如自然而生，而且若在技术上严格符合技术标准，那么，这条路的设计就达到了完美的境地。也就是说，对于平原地带，地形地物简单视野开阔，宜于直线时即采用直线。
2 断背曲线的处理
处理断背曲线，往往是在原有旧路改建项目的设计中所遇到的特殊情况，新建公路根本不存在这种现象。基本上所有关于道路的设计资料和设计规范中都强调避免断背曲线，尽量做成单曲线和复曲线。我国规范规定以不小于计算行车速度（km/h）的6倍。这样在公路线形设计上对直线路段长度的限定就比较明确，在6～20之间。
这样的规定尽管是为了改善行驶条件，避免出现断背曲线和行驶时的直线行车时间过长，但是满足直线长度不超过20比较容易，而必须大于6的条件有时就比较困难。且不说在新建公路线形受到地形地物限制时难以做到，仅就公路的改造升级而言就将十分困难。这是因为目前我国的线形状况，完全按此规定办理，会使线形调整的幅度过大，旧路利用率降低，占地拆迁等项费用大大提高，投资过大将与新建公路相差无几。如何处理这个问题，根据自己多年的学习和实际工作的实践认识，提出如下方法。该断背曲线的直线长度为L，缓和曲线长度（标准规定值）为L。
①当L≤L3时，可以做成复曲线。②当Ls
3 纵面线形
3.1最大纵坡及坡长的控制
众所周知，纵断设计中在满足排水要求下，纵坡越缓越好。但在实际情况中，由于受地形、交通流特性等方面因素的制约，往往争取不到有利的纵坡。一方面，在地形复杂、地面自然横坡较陡的路段中，采用陡坡和短坡可以避免高填深挖，減小工程量。另一方面从汽车行驶动力学分析，车速随坡度的增大而降低，当高速公路上（特别是国道主干线）的拖挂车等大型车辆的混入率较高时，其通行能力会不可避免的受到影响，且纵坡越大其影响程度也越大。因此我们既不应该轻易采用极限纵坡和最大坡长，也不能只考虑行车舒适而采用缓坡，而应综合分析，避重就轻，合理确定。对于前者我们可以采用较陡坡段，同时在不影响桥涵净空和不过分增大工程量的情况下，加大竖曲线半径使相邻的竖曲线对接，促使纵断线形柔和，以减小实际存在的纵坡；而对于后者，不得已采用极限坡长时，经济合理的做法就是设置爬坡车道保证路线的通行能力和行车安全。
3.2平均填土高度的控制
其实，纵坡设计中最为重要的应是平均填土高度的控制，它是路线设计中一项综合技术指标。特别是在路网发达、河网沟渠密布的沿海、沿江等省市的周边区域，路基填土高度受到众多因素制约，其设计的好坏显得尤为重要，但这一点却正是我们在设计中容易忽略的地方。减少路基填土高度，对于缩小工程规模节约国土资源、减小对城镇交通发展规划的影响具有非常重要的作用。
3.3视觉与行车安全
纵断线形设计应该在视觉上获得圆顺的效果，因此纵面线形能否顺适，指标是否均匀连续是衡量线形优劣的一个重要因素。视觉上的缺陷，必然会给司机的心理或知觉反应带来不利影响。研究显示，司机在高速公路上行驶的目光集中在前方大约300～600m范围，如果纵坡坡差相差过大，竖曲线半径较为尖锐，容易造成司机视觉上的中断而无法预见来车，进而引起司机心理紧张，甚至会危及行车安全。因此我们在纵坡设计中应综合考虑平纵线形，适当增加工程量，以避免纵面凹凸反复、波浪起伏或中间暗凹的不利线形。
4 平纵组合
平纵组合设计是综合考虑汽车行驶安全、司机视觉和心理状态、工程营运费用以及与周围景观协调一致的组合设计。一般来说，为保证汽车在进入竖曲线之前，司机能够判断路线方向的变化，平曲线应该比竖曲线要长，且平曲线越长，竖曲线也应增长，尽量做到平纵曲线一一对应。在山区高速公路中，为避免高填深挖，一段平曲线必须包含几段竖曲线也是可取的。不必为追求平纵最优组合而刻意减少变坡点而加大工程量。随着设计手段的提高，像这类非常规组合应采用三维透视图或其它模型进行检查，以获得从司机角度看到的公路视觉效果，确保公路与地形的自然协调。
5 结语
随着公路建设的发展，对公路线形设计的要求越来越高，因此在路线设计中直线、曲线、缓和曲线的设计指标运用要灵活，在符合设计标准的前提下，做到线性均衡、连续，保证行驶的可预见性。