中核工程咨詢有限公司  北京市  100000
        摘要：根據(jù)汽車行駛的力學(xué)性質(zhì)和行駛軌跡要求，合理地確定道路各線形要素和幾何參數(shù)，保持線形的連續(xù)性和均衡性，避免長直線，并注意使線形與地形、地物、環(huán)境和景觀等協(xié)調(diào)。
        對(duì)于車速較高的道路，線形設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮行駛美學(xué)、駕駛員的視覺及心理上的要求，因此本次著重討論圓曲線的半徑、緩和曲線長度以及直線、曲線的合理配置等。
        關(guān)鍵詞：道路；線形要素；長直線；圓曲線；半徑；緩和曲線；長度；合理配置
       
       
        1  道路線形要素基本概述
        1.1路線平面的基本線形
        道路是一條三維空間的實(shí)體，是一個(gè)帶狀構(gòu)造物。它是由路基、路面、橋梁、涵洞、隧道和沿線設(shè)施所組成的線形構(gòu)造物。
        1.2直線
        a.直線的特點(diǎn)：
        直線距離短，直捷，通視條件好。汽車在直線上行駛受力簡(jiǎn)單，方向明確，駕駛操作簡(jiǎn)易。便于測(cè)設(shè)。直線線形大多難于與地形相協(xié)調(diào)，若長度運(yùn)用不當(dāng)，不僅破壞了線形的連續(xù)性，也不便達(dá)到線形設(shè)計(jì)自身的協(xié)調(diào)。過長的直線易使駕駛?cè)烁械絾握{(diào)、疲倦，難以目測(cè)車間距離。
        b. 宜采用直線線形的路段：
        （1）不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的開闊谷地；
        （2）市鎮(zhèn)及其近郊，或規(guī)劃方正的農(nóng)耕區(qū)等以直線條為主的地區(qū)；
        （3）長的橋梁、隧道等構(gòu)造物路段；
        （4）路線交叉點(diǎn)及其前后；
        （5）雙車道公路提供超車的路段。
        1.3圓曲線
        是平面線形中常用的基本線形，在道路遇到障礙或地形需要改變時(shí)設(shè)置。
        1.4緩和曲線
        設(shè)置在曲線與圓曲線或不同半徑的兩圓曲線之間，用以緩和人體感到的離心加速度的急驟變化，從而達(dá)到駕駛員操作流暢，視覺平順，線形連續(xù)。緩和曲線目前有：回旋曲線、三次拋物線、雙紐曲線等。
        汽車行駛軌跡與道路平面線形，行駛中汽車重心軌跡的幾何特征：
        （1）軌跡連續(xù)。這個(gè)軌跡是連續(xù)的和圓滑的。
        （2）曲率連續(xù)，即軌跡上任一點(diǎn)不出現(xiàn)兩個(gè)曲率的值。
        （3）曲率變化連續(xù)：其曲率的變化率是連續(xù)的，即軌跡上任一點(diǎn)不出現(xiàn)兩個(gè)曲率變化率的值。
        2  圓曲線
        2.1概述
        它是路線平面設(shè)計(jì)中的主要組成部分，它具有易與地形相協(xié)調(diào)、可循性好、線形美觀、容易測(cè)設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，使用十分普遍。其特點(diǎn)：
        （1）測(cè)設(shè)、計(jì)算簡(jiǎn)單。
        （2）由于離受心力作用，占用道路更寬。
        （3）汽車在小半徑的圓曲線內(nèi)側(cè)行駛時(shí)，視距條件差，易發(fā)生交通事故。
        （4）較大半徑的長緩圓曲線具有線形美觀、順適、行車舒適等特點(diǎn)。
        圓曲線的優(yōu)點(diǎn)：符合地形、布線靈活；線形優(yōu)美。
        圓曲線的缺點(diǎn)：路線較直線長；行車受力復(fù)雜；視距受阻；駕駛勞動(dòng)強(qiáng)度大。
        2.2圓曲線半徑的確定
        一般情況下宜采用最小半徑的4—8倍或超高2%—4%的圓曲線半徑；地形限制時(shí)，應(yīng)采用大于或接近于一般最小半徑；地形特別困難不得已時(shí)，方可采用極限最小半徑；前后線形要素要協(xié)調(diào)，使之連續(xù)、均衡；應(yīng)配合縱面線形，避免小半徑與陡坡相重合；積極推行反算，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)。
        2.3圓曲線的計(jì)算
          
    
        ZY=JD-T
        YZ=ZY+L
        QZ=ZY-L/2
        JD=QZ+J/2
        3  緩和曲線   圖  圓曲線計(jì)算
        3.1概述
        緩和曲線是道路平面線形要素之一，它是設(shè)置在直線與圓曲線之間或半徑相差較大的兩個(gè)轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線。除四級(jí)路可不設(shè)緩和曲線外，其余各級(jí)公路都應(yīng)設(shè)置緩和曲線。在現(xiàn)代高速公路上，有時(shí)緩和曲線所占的比例超過了直線和圓曲線，成為平面線形的主要組成部分。在城市道路上，緩和曲線也被廣泛地使用。
        （1）緩和曲線的線形特征：
        曲率漸變，設(shè)于直線與圓曲線間，符合汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的行駛軌跡。線形緩和，消除了曲率突變點(diǎn)。曲率漸變，線形順適美觀，具良好的視覺效果和心理作用感。線形靈活、自由，更能與環(huán)境適應(yīng)、協(xié)調(diào)配合。使平面線形更加靈活、經(jīng)濟(jì)、合理。計(jì)算、測(cè)設(shè)均較復(fù)雜。
        （2）緩和曲線的作用
        線形緩和；通過曲率的變化，線形圓滑美觀，有良好的視效果和心理作用感，適應(yīng)汽車轉(zhuǎn)向操作的行駛軌跡及路線的順暢，便于車輛遵循。行車緩和；離心加速度逐漸變化，不致產(chǎn)生側(cè)向沖擊力，乘客感覺舒適；超高和加寬緩和；超高橫坡度逐漸變化，減少行車振蕩，使行車更加平穩(wěn)。
        3.2  設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
        （1）緩和曲線的最小長度

           
        將β0=3°和β0=29°分別代入上式，則A的取值范圍為：
        經(jīng)驗(yàn)證明：當(dāng)R在100m左右時(shí)，通常取A＝R；如果R小于100m，則選擇A≥R。
        在圓曲線半徑較大時(shí)，R≥3000m，A<R/3。
        （3）緩和曲線的省略
        在直線和圓曲線間設(shè)置緩和曲線后，圓曲線產(chǎn)生了內(nèi)移，其位移值為
        在Lh一定的情況下，△R與圓曲線半徑成反比，當(dāng)R大到一定程度時(shí)，△R值將會(huì)很小。這時(shí)緩和曲線的設(shè)置與否，線形上已經(jīng)沒有多大差異。一般認(rèn)為當(dāng)△R ≤0.10時(shí)，即可忽略緩和曲線。如按3s行程計(jì)算緩和曲線長度時(shí)，取△R =0.10，計(jì)算不設(shè)緩和曲線的臨界半徑
        4  平面線形的組合與銜接
        4.1直線與曲線的組合
        路線直曲的變化應(yīng)緩和勻順，直線與曲線組合得當(dāng)，能提高線形的行駛質(zhì)量。直線與曲線配合不好的線形應(yīng)予避免。同向曲線間的短直線可用大半徑的曲線來代替。
        4.2、曲線與曲線的組合
        要求：線形連續(xù)均勻、沒有急劇的突變。圓曲線的組合：回頭曲線適用二、三、四級(jí)公路當(dāng)自然展線無法爭(zhēng)取需要的距離以克服高差時(shí)，或因地形、地質(zhì)條件所限不能采取自然展線時(shí)，可采用回頭曲線展線。
        4.3  平面組合線形
        簡(jiǎn)單型曲線：直線-圓曲線-直線的順序組合的線形。適用：四級(jí)公路。
        凸型曲線：直線-回旋線-回旋線-直線的順序組合的線形。適用：一般不用，僅地形、地物受限路段用；設(shè)置的幾何條件。
        S型：兩個(gè)反向圓曲線用兩段回旋線連接的組合。適用場(chǎng)合：交點(diǎn)間距受限（交點(diǎn)間距較小），S型兩圓曲線半徑之比不宜過大
        C型：同向曲線的兩回旋線在曲率為零處徑相銜接的線形。其連接處的曲率為0，也就是R=¥，相當(dāng)于兩基本型的同向曲線中間直線長度為0。適用：交點(diǎn)間距受限（交點(diǎn)間距較小）。C型曲線只有在特殊地形條件下方可采用。
        5  總結(jié)
        在現(xiàn)代高速公路、城市道路上，緩和曲線、直線和圓曲線，成為平面線形的主要組成部分被廣泛地使用。道路線形設(shè)計(jì)優(yōu)良與否至關(guān)重要，它不僅便于車輛遵循，使乘客感覺舒適，對(duì)汽車行駛的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)型及通行能力和交通容量等起著決定性的作用，而且會(huì)對(duì)沿線影響區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)開土地利用、環(huán)境保護(hù)及即人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生較大的影響，改善道路線形設(shè)計(jì)，對(duì)有效減少交通事故具有重要意義。（來源：《建筑學(xué)研究前沿》2018年第29期   作者：楊輝1 范鈺馨2）