中核工程咨詢有限公司  北京市  100000
        摘要：根據汽車行駛的力學性質和行駛軌跡要求，合理地確定道路各線形要素和幾何參數，保持線形的連續性和均衡性，避免長直線，并注意使線形與地形、地物、環境和景觀等協調。
        對于車速較高的道路，線形設計還應考慮行駛美學、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體，是一個帶狀構造物。它是由路基、路面、橋梁、涵洞、隧道和沿線設施所組成的線形構造物。
        1.2直線
        a.直線的特點：
        直線距離短，直捷，通視條件好。汽車在直線上行駛受力簡單，方向明確，駕駛操作簡易。便于測設。直線線形大多難于與地形相協調，若長度運用不當，不僅破壞了線形的連續性，也不便達到線形設計自身的協調。過長的直線易使駕駛人感到單調、疲倦，難以目測車間距離。
        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或山間的開闊谷地；
        （2）市鎮及其近郊，或規劃方正的農耕區等以直線條為主的地區；
        （3）長的橋梁、隧道等構造物路段；
        （4）路線交叉點及其前后；
        （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設置。
        1.4緩和曲線
        設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，從而達到駕駛員操作流暢，視覺平順，線形連續。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。這個軌跡是連續的和圓滑的。
        （2）曲率連續，即軌跡上任一點不出現兩個曲率的值。
        （3）曲率變化連續：其曲率的變化率是連續的，即軌跡上任一點不出現兩個曲率變化率的值。
        2  圓曲線
        2.1概述
        它是路線平面設計中的主要組成部分，它具有易與地形相協調、可循性好、線形美觀、容易測設等優點，使用十分普遍。其特點：
        （1）測設、計算簡單。
        （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側行駛時，視距條件差，易發生交通事故。
        （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。
        圓曲線的優點：符合地形、布線靈活；線形優美。
        圓曲線的缺點：路線較直線長；行車受力復雜；視距受阻；駕駛勞動強度大。
        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，應采用大于或接近于一般最小半徑；地形特別困難不得已時，方可采用極限最小半徑；前后線形要素要協調，使之連續、均衡；應配合縱面線形，避免小半徑與陡坡相重合；積極推行反算，并結合標準。
        2.3圓曲線的計算
          
    
        ZY=JD-T
        YZ=ZY+L
        QZ=ZY-L/2
        JD=QZ+J/2
        3  緩和曲線   圖  圓曲線計算
        3.1概述
        緩和曲線是道路平面線形要素之一，它是設置在直線與圓曲線之間或半徑相差較大的兩個轉向相同的圓曲線之間的一種曲率連續變化的曲線。除四級路可不設緩和曲線外，其余各級公路都應設置緩和曲線。在現代高速公路上，有時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，設于直線與圓曲線間，符合汽車轉彎時的行駛軌跡。線形緩和，消除了曲率突變點。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，更能與環境適應、協調配合。使平面線形更加靈活、經濟、合理。計算、測設均較復雜。
        （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，適應汽車轉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，不致產生側向沖擊力，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。
        3.2  設計標準
        （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：
        經驗證明：當R在100m左右時，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，R≥3000m，A<R/3。
        （3）緩和曲線的省略
        在直線和圓曲線間設置緩和曲線后，圓曲線產生了內移，其位移值為
        在Lh一定的情況下，△R與圓曲線半徑成反比，當R大到一定程度時，△R值將會很小。這時緩和曲線的設置與否，線形上已經沒有多大差異。一般認為當△R ≤0.10時，即可忽略緩和曲線。如按3s行程計算緩和曲線長度時，取△R =0.10，計算不設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
        路線直曲的變化應緩和勻順，直線與曲線組合得當，能提高線形的行駛質量。直線與曲線配合不好的線形應予避免。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、四級公路當自然展線無法爭取需要的距離以克服高差時，或因地形、地質條件所限不能采取自然展線時，可采用回頭曲線展線。
        4.3  平面組合線形
        簡單型曲線：直線-圓曲線-直線的順序組合的線形。適用：四級公路。
        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；設置的幾何條件。
        S型：兩個反向圓曲線用兩段回旋線連接的組合。適用場合：交點間距受限（交點間距較小），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=¥，相當于兩基本型的同向曲線中間直線長度為0。適用：交點間距受限（交點間距較小）。C型曲線只有在特殊地形條件下方可采用。
        5  總結
        在現代高速公路、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。道路線形設計優良與否至關重要，它不僅便于車輛遵循，使乘客感覺舒適，對汽車行駛的安全性、舒適性、經濟型及通行能力和交通容量等起著決定性的作用，而且會對沿線影響區內的經濟開土地利用、環境保護及即人們的生產生活產生較大的影響，改善道路線形設計，對有效減少交通事故具有重要意義。（來源：《建筑學研究前沿》2018年第29期   作者：楊輝1 范鈺馨2）