高速公路路线中缓和曲线长度设计要点研究

高速公路路线中缓和曲线长度设计要点研究

周昊

苏交科集团股份有限公司  210000

摘要：现阶段公路路线中的缓和曲线越来越常见，已成为平面线形的主要组成部分。本文总结了在高速公路路线中缓和曲线的作用，从考虑缓和曲线最小长度、超高缓和率的所需长度、离心力加速度变化率的所需长度以及考虑视觉和美观度的所需长度四个角度提出了高速公路路线中缓和曲线长度的设计要点。

关键词：高速公路；缓和曲线；设计要点

引言：缓和曲线线型多种多样，如三次抛物线、一波正弦型、多心复曲线等，但在我国一般常用的有两种类型，一种是三次抛物线型，另一种是回旋线。这两种线型均能够展现出很好的美观效果，同时也能够很好反映出高速公路的趋势和走向，达到提醒司机注意公路弯道的目的。

一、高速公路路线中缓和曲线的作用

缓和曲线的作用包括了缓和曲率，它能够使曲率连续变化；第二个是缓和超率，它能够使横向坡度连续变化；第三种是缓和加宽，它能够使车道加宽连续变化。高速公路的缓和曲线能够产生以下几种效果：

第一，曲率的连续变化，便于车辆驾驶。受修建地地形地势的影响，高速公路并不全部都是直线，在部分路段会根据地势地形的不同选择修建弯道。但由于视线受阻等原因，司机驾驶员很难提前观察到道路出现变化，同时由于高速公路上车速都相对较快，因此很难实现临时转弯操作等。通过设计缓和曲线，借助曲率的连续变化，能够提醒司机注意弯道，避免出现事故。

第二，离心加速度连续变化，能够提高乘客的舒适感。离心加速度的连续变化让司机能够在脑中提前规划出行车轨迹，避免出现急刹车等现象，因此能够提高乘客的舒适感。

第三，超高横坡度及加宽呈现连续变化的趋势，司机行车更加稳定。逐渐变化的道路趋势为车辆行车轨迹的变化提供了空间，使得司机在转向时不会出现紧迫感，提高了车辆行驶的稳定性。

第四，缓和曲线和圆曲线的相互配合提高了道路线条的美观度。相较于棱角分明的线条，缓和曲线的线型更具有美观度，同时它与圆曲线的结合强化了美感，因此，高速公路上的缓和曲线具有增加美观度的作用。

二、高速公路路线中缓和曲线长度的设计要点

高速公路路线中的缓和曲线发挥着难以被取代的作用，现如今缓和曲线在公路中的应用也变得越来越广泛，如何确保高速公路路线中缓和曲线长度设计的合理性，成为需要重点考虑的问题。设计师在设计缓和曲线长度时要结合公路所在地的地形地势特点、高速公路的运行特点等进行综合考虑。此外，设计师在设计高速公路路线中的缓和曲线长度时还需要注重以下几个方面，了解其设计要点，以此提高缓和曲线在公路路线中的应用价值和地位[1]。

（一）缓和曲线最小长度的确定

设计师在设计公路缓和曲线时需要考虑驾驶员在操作方向盘时所需的长度，即确定缓和曲线最小长度。

根据国家与地区的不同，对于驾驶盘考虑时间的预留标准是存在差异的，例如，在世界上的大多数国家中都会选择按照行车速度行程的3-5秒的距离进行考虑，而在国内是按计算行车速度3秒行程来确定的缓和曲线最小长度。我国确定的缓和曲线最小长度其背后包含着一对数学关系，即当车辆驾驶速度越快时，缓和曲线最小长度也会越大，出现该数学关系的原因是车速越高，平面曲线的半径也就越大，因此出现了缓和曲线最小长度和行车车速之间的关系。

总的来说，无论缓和曲线最小长度和车辆行车速度之间呈现出哪一种数学关系，在设计缓和曲线长度时均要首先考虑缓和曲线最小长度的需求，满足驾驶员操作方向盘需要的预留空间，保证驾驶员生命人身安全，打造良好的公路行车环境等。

（二）考虑超高缓和率所需长度

设计缓和曲线时充分考虑超高缓和率的所需长度，其目的也是让驾驶员在高速公路上行驶时能够更加稳定和安全，避免在高速公路上出现严重的安全驾驶事故等。

超高缓和率和行车速度之间形成了一对数学关系，即当行车速度越快时，超高缓和率越低，也就是说行车速度和超高缓和率之间构成了反比关系，但超高缓和率和缓和曲线的长度形成了正比关系，即在超高缓和率确定的前提下，超高越大缓和曲线越长。

（三）考虑离心力加速度变化率所需长度

设计师在设计高速公路路线以及缓和曲线时要考虑到驾驶员和乘客的舒适需求能否被满足。高速公路在设计建造时的目的是为人们的出行提供便利，伴随着道路施工技术的不断发展，对道路的舒适程度也提出了要求，并且高速公路能够为驾驶员和乘客提供舒适感，也成为了评价高速公路价值的一个指标。为了提升高速公路的价值，设计师在设计缓和曲线时需要充分考虑到这一点，计算出合理的离心力加速度所需的长度。

一般情况下，高速公路的离心力加速度变化率被控制在P=0.35-0.5m/s3之间，而缓和曲线长度与行车速度的三次方构成了正比例函数的关系，与平面曲线半径构成了反比例函数的关系，这也就说明，当平面曲线半径越小，缓和曲线的越长。通过借助这一数学关系，设计师能够精准地计算出离心力加速度变化率所需的长度，保证驾驶员在驾驶车辆时能够获得良好的舒适感[2]。

（四）考虑视觉和美观长度

缓和曲线在设计时也要考虑视觉和美观所需的长度，若在设计缓和曲线时忽视了视觉美观长度的需求，那么设计出来的缓和曲线将会存在一定的局限性。当驾驶员在驾驶车辆时容易出现视线盲区等问题，严重时容易诱发车祸等。故设计师在设计缓和曲线时要考虑其能够满足视觉和美观上的需求长度。

视觉和美观所需的长度主要涉及了回旋线的相关知识。一般情况下，若曲线半径越大，那么回旋线长度则越小，即二者之间呈现反比关系。为了满足缓和曲线在视觉以及美观的需求长度，需要将二者之间的数学关系从反比关系转化为正比关系，这一点是设计师在测算其长度时需要额外注意的。

回旋线的使用一般是为了营造良好的视觉和美观效果，但有时候应用回旋线只是为了消除夹直线，达到减少不必要工程量的目的。因此，设计师在设计缓和曲线时要结合工程实际需求做出适当的调整，为驾驶员的驾驶操作提供适宜的空间，同时也提高行车驾驶的安全性等，并且要避免出现以偏概全的现象。

总的来说，设计师在设计缓和曲线时需要充分考虑这四方面的需求，以此获得最佳的缓和曲线效果。值得注意的一点是，这四种考虑的长度需求根据出发点的不同能够分成两大类，其中前三种均是以驾驶员的操作以及汽车行驶力学两个角度为出发点，要求缓和曲线在设计时必须满足缓和曲线的最小值；而第四种视觉和美观长度上的需求普遍会应用丘陵地貌设计高速公路缓和曲线上。

结束语：总而言之，缓和曲线在设计时要充分考虑到缓和曲线最小长度、超高缓和率所需长度、离心力加速度变化所需长度以及公路线条的视觉美观感等。此外，缓和曲线在设计时也要考虑地势地形等因素，提高缓和曲线应用价值，维护高速公路的行车驾驶安全，营造良好的公路行车环境。

参考文献：

[1]张彬.高速公路路线中缓和曲线长度设计[J].交通世界,2022(32):85-87.

[2]张伟.高速公路山区线路中缓和渐变曲线的长度设计分析探究[J].华东公路,2021(1):52-54