李仁君

摘要 选取合理的公路路线方案可以减少工程量和加快工程进度，有效节约不必要的工程投入，协调好工程与环境的关系。文章解析了公路路线设计的基本原则和注意要点，通过公路路线设计的常见问题提出了优化公路路线设计方案的思路，为相关工程起到一定的参考意义。

关键词 公路路线;设计原则;注意要点;优化思路

中图分类号 U412.3 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）02-0034-03

0 引言

公路运输是现有交通运输体系中不可或缺的组成部分。公路路线设计作为公路建设中重要的部分，其设计原则及注意事项一直受到较多的关注。近些年来，受环境保护思潮的影响，公路路线的设计也应考虑保护环境和实施绿色发展的战略。公路路线设计时应考虑各地的特点并结合多年的工程实践经验，遵循《公路路线设计规范》[1]和《公路环境保护设计规范》[2]的要求。该文阐述公路路线设计的原则和注意要点的解析，对以后公路路线设计具有指导意义。

1 公路路线设计原则

我国公路事业发展迅速，汲取和总结国内外公路工程的建设经验和失败教训，结合我国国情，在满足居民交通需求的同时还应满足绿色发展的要求，实现可持续的发展路线[3]。为保证公路的长期使用，该文总结出公路路线设计的三个基本原则如图1所示。

1.1 安全设计原则

安全设计原则是最基本的原则。一切的生产建设应该在保证安全的条件下进行，这就要求在公路路线设计时，必须兼顾国家标准与公路路线的各项指标。安全设计原则不仅是指通过多种安全防护手段，确保公路的安全建设，还是指保证公路投入使用后的行车安全。路线平、纵横线型设计工作中路线的均衡性和连续性应该被保证，通过综合利用手头资料、规范等方法对路线的平、纵线型组合方案进行优化，同时为避免因相邻路段设计速度差值过大引发行车安全事故，严格控制其差值在20 km/h以内。

1.2 保护环境原则

保护环境原则，主要是指在我国经济高速发展与环境问题日趋严重的背景下，以往的公路建设经常污染当地的生态环境。在可持续发展思想的影响下，生态环境与工程建设的和谐相处也成为公路路线设计的一大重要原则。

强化生态环保的设计思想。路线设计应结合地形合理布线，在保证路线走向大致顺直的条件下，合理选取路线平、纵指标，避免大型的填挖作业，以路线高边坡路段的长度和边坡的坡度为重要指标，选取路线方案。此外，还应避免路线影响村庄、学校等敏感区域，并协调好道路等构筑物与自然景观的关系。严格控制公路质量，从大局出发，协调好公路与环境的关系，实现有限资源的合理分配。例如慈溪市2010年修订的土地利用总体规划中提出应对可利用的土地进行允许、有条件、限制和禁止建设分区，允许修建面积约为25 540万m2。

1.3 高效益原则

高效益原则，主要是指控制好工程经济成本，优化施工方案，提高路线设计的经济效益。

在公路路线设计之初，应采购符合国家部门的节能要求以及国际能耗要求的施工机械和机电产品等工程设施。对建设过程中的原始能源消耗记录和设备能耗台账进行全面分析，进而評定出施工过程中的相关能耗指标，有利于施工能源利用率的提高。比如受地形、地质等因素限制山区高速公路中的桥隧路段占比较大，土石填方规模大，双向四车道的造价就高达9千万元/km，双向六车道的造价更是超过1亿元/km。

2 公路路线设计注意要点

如图2所示，公路路线设计注意要点大致分为以下5个部分。

2.1 直线公路注意要点

直线型公路因其后期施工难度低、工程投入成本较低、可避免出现视野盲区等特点而成为一种最常用的公路路线设计。

但其缺点同样明显，有关调查结果显示，国内高速公路很多路段的直线长达7 km，极端的情况下有的路段直线都超过9 km，使用过长的直线公路路线设计，将导致驾驶员因公路路型的单一，在长时间驾车过程中出现视觉疲劳，注意力无法集中，遇紧急情况时无法及时反应进而易诱发交通事故。

设计直线公路路线时，应结合当地的地质条件等因素，在遵循公路路线设计的三大原则的基础上，合理选用直线公路并控制好公路的长度。国外在这方面做过进一步的研究，有学者认为选取公路直线的长度为最高车速的20倍最合理。但这标准基于其他国家的实际情况总结而得，未必符合我国的国情，仅能作为参考。我国《公路路线设计规范》对此有如下规定，当直线路段的允许速度超过60 km/h时，同向曲线间最小直线长度宜超过允许车速的6倍，反向曲线间最小直线长宜超过允许速度的2倍，直线路段不宜过长，在长直线路段应结合工程沿线具体情况采取相应的安全措施。

2.2 曲线公路注意要点

曲线公路可胜任复杂地形条件下建设公路的任务，特别是在山区、丘陵地带。按照规范，可分为圆曲线的设计和缓和曲线的设计。

2.2.1 圆曲线的设计

圆曲线的合理设置有以下几方面的优缺点：优点：（1）合理的集中驾驶员的注意力;（2）平曲线的设置能更好适应各种地形地貌;（3）减小大规模的工作量。缺点：（1）不合理的平曲线扰乱线条形状，引起驾驶员的不适;（2）曲线半径太小，可能诱发车辆转弯时侧翻。

国内有关学者将考虑车辆类型、大小等因素对不同车型在圆曲线上行驶时的状态和路面条件进行研究，进而对各设计速度路段应有的半径进行详细规定。例如在设计允许行驶速度为120 km/h的公路时，该曲线路段圆曲线的半径不应小于1 000 m，极限条件下不能小于650 m，平曲线的半径宜超过600 m，极限值也不能低于200 m。

数据研究表明，设置曲线的曲率增加，发生交通事故的概率也会相应地增加。这是因为曲线曲率的增大，转弯处的半径减小，驾驶员的视野盲区也越大。因此在设置圆形曲线时，应避免使用半径较小的圆形曲线而采用足够大的圆形曲线半径，保证驾驶员的安全性和舒适性。当对圆曲线半径进行选取时，还应考虑以下两个方面的因素：1）不过分追求高标准，避免不必要的工程量;2）不仅限于当时的通行需求，采用低标准，增加行驶安全的隐患。

2.2.2 缓和曲线的设计

缓和曲线是指过渡曲线，即将不同曲率的圆形曲线或直线与圆形曲线衔接起来。我国设计缓和曲线时应考虑以下几方面的因素：（1）乘客舒适感;（2）控制超高渐变率在合适范围内，若选取长度过短的缓和曲线段，路面情况发生较大的变化即由双向拱横坡变为单向交叉斜坡，这样产生扭曲的横截面，不利于道路安全运行;（3）行驶时间不宜过短，我国专家认为车辆在缓和路段的行驶时间应大于等于3 s。

相关设计规范中提出，设计三级及以上的公路时，应在直线小于不设超高圆曲线最小半径的径向连接处设置回旋线，四级公路时，允许不设回旋线但必须布置超高、加宽过渡段。例如公路的设计速度达到120 km/h、路拱大于2%时，不设超高圆曲线半径不应小于7 500 m。

就缓和曲线长度的选取方面而言，当设计允许速度为120 km/h的公路时，圆曲线半径极限条件下不应小于

650 m，回旋线的长度必须超过100 m。尽管公路设计规范中详细限制着各级缓和曲线长度和半径取值的最小值，但从未明确限制曲线长度和半径取值的最大值。这显示出回旋曲线长度的设计规律，即随半径增大而增大。在设计时，应注意工程的一致性和工程美感，缓和曲线的长度应满足“缓和曲线∶圆曲线∶缓和曲线”长度比为1∶1∶1，从而优化工程施工方案。

2.3 坡路型公路注意要点

其主要存在于山区和丘陵地带，并且工程中常见形式大致分为两种：直线型坡路和曲线型坡路。

曲线型坡路的施工难度高，施工成本高，在坡路型公路的设计时，应避免长直坡路和大弯度曲线坡路，即在设计速度高达120 km/h的公路时，纵坡坡度应不超过3%也不应小于0.3%，坡度为3%下坡长为300～900 m。坡路对驾驶员的驾驶技术要求高，坡度较高的长直公路增加车辆熄火的可能。

在设计大型坡路路线时应考虑以下3个问题：（1）纵坡出现在桥梁等具有结构工程物的路段时不应取最大值，应避免这些路段的结构物设置在较大纵坡的顶部和底部;（2）高海拔地区的公路路段在设计大型坡路时应将最大纵坡进行相应的折减，这是因为高海拔地区，空气稀薄导致车辆爬坡困难，威胁行车安全;（3）设计纵坡时，合理选取纵坡坡长和坡度，否则难免出现设计符合规范要求，却因坡长过长导致重型车辆爬坡难、下坡快而无法安全行车。

在设计时，尽量避免长直坡路，可采用多坡路结合的方式替代长直坡路;在大坡度的路段设计公路路线时，可采用填方或者架桥等形式避免短距离的陡坡路段，进而保证公路的施工安全和运行安全。

2.4 大流量公路注意要点

公路的交通量是公路路线设计时必须考虑的因素。交通量是指拟建道路在预测年限内以小客车为载体的年平均日流通量。其计算过程如下：

（1）

式中，AADT——设计交通量;ADT——起始年平均日交通量;γ——年平均增长率;n——预测年限。

预测年限应根据年限规定，国家级别的重要干道设计n=20年，国家级别的干线公路n=15年，县级公路n=10年。

在公路路线设计时，应尽量避免出现公路被长时间堵塞的情况，也应避免出现建造好的多车道公路长期空载的现象。在公路途经交通量达到10 000辆小客车/日的路段时，应选取一级公路，这样才可提高车辆的通过效率，保证当地交通的高效、顺畅。

2.5 公路环境保护设施设计注意要点

主要是指目前在公路路线设计过程中，需要提高环境保护重要性的思想建设和贯彻落实环保思想。有效解决公路设施防护问题，避免工程对自然环境的污染与破坏。比如应在建设桥梁、互通式立交等大型结构物中采用可减小作业噪声的临时围护措施。此外，在学校、村庄等环境敏感区域内施工应尽量避免夜间作业，也应避开学生上课时间进行施工作业，如若必须连续作业时必须尽快报送当地部门审批并告知群众，协调好与周围居民的关系。

3 优化公路路线设计

3.1 优化平面组合设计

为确保合理的设计公路路线，必须在公路路线设计的时候全面考虑公路项目建设中的影响因素，满足人们的出行意愿。在设计时，需要优化设计方案的组合。平面组合设计应遵循下列要求：（1）平、纵线应相互对应，且平曲线应比竖曲线更长;（2）长直线不应与坡度大、半径小和长度短的竖曲线组合;（3）长的平曲线不应包含多个短的竖曲线，同样短的平曲线不应与短的竖曲线组合;（4）半径小的圆曲线起、终点应远离凹凸形曲线的顶部和底部;（5）长的竖曲线不应包含半径小的平曲线;（6）凸形竖曲线的顶部或凹竖曲线的底部，不应接近反向平曲线的拐点;（7）复杂曲线组合应结合运行速度进行安全性验算;（8）应避免在长下坡段、长直线段或大半径圆曲线路段的末尾接小半径圆曲线组合。

同时兼顾施工场地的地形和地质条件，协调好公路路线与周边景观的关系，保障车辆安全通行，合理设计公路两侧的绿化带，避免驾驶员长期驾驶的疲劳感。

3.2 优化能见度设计

保证合理的能见度是安全行驶的前提，能见度设计也是路线设计中不可或缺的一部分。

驾驶员在车辆行驶中眼睛关注的位置是车道前方的中心线。视距从功能上可分为停车、错车、超车和回车视距，其中停车视距是指从驾驶员在看到障碍物采取刹车措施到车辆完全停止时的最小行车距离。面临部分特殊情况应重新核验设计方案，如纵坡较大，无法满足回车停车视距等特殊情况。从高速公路到四级公路的停车视距分别为210 m、160 m、110 m、75 m、40 m。超车视距的最小值，从二级至四级公路分别为550 m、350 m、200 m。

设计人员在路线设计时必须严格遵守有关规定的设计要求，设计好超车视距、停车视距等重要部分，控制各路段行驶车辆超车耗费的时间，以确保公路通行后行驶车辆有足够的超车视距。

3.3 优化环境保护措施

响应国家环保的号召和遵守各地的环保政策，必须在设计时将环保放在公路路线设计工作中的中心位置，平衡好工程与环境的关系。在设计时，应避开相关的线路和网络设施，做好防干扰的准备工作。在选择和设计路线时，应合理依托有利的地形条件，将工程与自然景观和谐相处，将环保原则作为公路路线设计的基本原则之一。

4 結论

综上所述，随着经济的发展，公路交通作为经济发展的关键部分，在一定程度上反映该地区的经济实力和文化面貌。因此设计公路路线时，遵循安全设计原则、保护环境原则、高效益原则，结合当地的公路建设现况，科学合理地选择公路路线组合方案，明确合理的行车能见度，尽量使用环保材料，避免干扰周围环境，综合各方面因素适时调整设计方案，以确保公路通车后的行车安全和可持续发展。

参考文献

[1]公路路线设计规范：JTG D20—2017[S].北京：人民交通出版社，2017.

[2]公路环境保护设计规范：JTG B04—2010[S].北京：人民交通出版社，2010.

[3]汤振兴.高速公路与沿线景观协调性研究[D].北京：北京林业大学，2008.