公路緩和曲線的作用

導語：緩和曲線指的是平面線形中，在直線與圓曲線，圓曲線與圓曲線之間設定的曲率連續變化的曲線。緩和曲線是道路平面線形要素之一，它是設定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。《公路工程技術標準》(JTG B01-2003)規定，除四級路可不設緩和曲線外，其餘各級公路都應設定緩和曲線。在現代高速公路上，有時緩和曲線所佔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。

在黨的“改革開放”正確方針指引下，我國經濟建設逐步走上健康發展的軌道，公路建設作為國民經濟的先行官，更是突飛猛進地向前發展，顯示出勃勃生機。然而在起步不久的我國山區高等級公路，在平面線形設計中，特別是施工中的更改設計，對於緩和曲線的應用存在著種種不合理的現象，有些設計只採用《設計規範》中所規定的最小緩和曲線長度，不能發揮緩和曲線應有的作用;而有些設計又盲目採用過長的緩和曲線，從而增加了工程量;甚至還有些為了適應過長的緩和曲線，將主曲線(園曲線)半徑減小，降低了技術標準。為此有必要對緩和曲線的應用進行探討，同時也希望與公路界同仁一起對緩和曲線長度的應用共同交流。

如何正確採用緩和曲線長度，主要是先了解確定緩和曲線長度的因素，一般來說確定緩和曲線(迴旋曲線)長度的因素有如下幾方面：

　　(一)考慮駕駛員操縱汽車方向盤所需的長度

就是《公路路線設計規範》中規定的緩和曲線最小長度。一般駕駛員操縱汽車方向盤所需的時間，我國《公路路線設計規範》是按汽車行程的3～5秒鐘的距離計算，採用此計算值，並湊整成5米的倍數來確定緩和曲線最小長度數。Ls=vt這個長度與行車速度成正比，速度越快緩和曲線愈長;而速度也是與平曲線半徑成正比，因此速度越高要求平曲線半徑也愈大。v—汽車速度m/s，t—汽車在迴旋曲線上行駛的時間，t=3～5s。

　　(二)考慮離心加速度變化率所需的長度

Ls=V3/P·R。v為汽車行駛速度(m/s)，P—離心加速度變化率，R—圓曲線半徑m。為使駕車人和乘客都感到舒適，在曲線上的離心加速度變化率一般為P=0.5～0.75m/s3。高速公路的離心加速度變化率多采用P=0.35～0.5m/s3。其長度與行車速度成正比，與曲線半徑成反比，即平曲線半徑越小，緩和曲線愈長。

　　(三)考慮超高緩和率所需的長度

Ls=B·△i/△PB—超高旋轉軸到行車道外側邊緣的寬度m;△i—橫坡變化代數差的絕對值%;△P—超高緩和率。公路超高緩和率隨行車速度的加大而變小，即速度越快超高緩和率愈小，速度越慢超高緩和率愈大。在超高緩和率確定以後，超高越大緩和曲線愈長，也即平曲線半徑越小，緩和曲線愈長;而平曲線半徑越大，緩和曲線愈短。緩和曲線長度與平曲線半徑成反比。

　　(四)考慮視覺和線形美觀所需的長度

迴旋緩和曲線的基本式為RLs=1/C=A2，式中是平曲線半徑(R)越大，緩和曲線(Ls)愈短，即緩和曲線長度與平曲線半徑成反比。但是為了滿足視覺和美觀的需要，而匯入R/3≤A≤R的條件式，即緩和曲線的引數A必須大於R/3和小於R時，才能滿足視覺和線形美觀的要求。這樣平曲線半徑越大，緩和曲線愈長，緩和曲線長度與平曲線半徑成正比。考慮視覺和線形美觀方面需要的緩和曲線長度，這個長度雖然提出了緩和曲線引數為R/3≤A≤R的條件式，但在實際應用中，這個長度範圍是相當大的。它對平曲線半徑是有一定範圍的，如超過這個範圍，當平曲線半徑較小時，引數A還要大於平曲線半徑;而當平曲線半徑較大時，引數A小於R/3。

綜上所述，第1至第3鍾情況是考慮駕車人的操作，汽車的行駛力學，結構等需要而必須滿足的緩和曲線長度。第4種情況是考慮視覺和線形美觀方面而需要的緩和曲線長度。因此在採用緩和曲線長度時，除按《公路路線設計規範》規定的最小長度外，還必須與離心加速度變化率，超高緩和率等所需的長度進行校核，採用控制數值，以免產生不合理的情況。

作為山區高等級公路，在平面設計中，碰到的主要問題是轉角大，角點間距離不足，如果緩和曲線長度選擇不當，就會導致增加不必要的工程量和降低技術標準，而有些在設計中，採用較長的緩和曲線，不是為了適應地形、地物或視覺的需要，而是單純為了消除園曲線間的直線;還有的由於採用較長的緩和曲線，而又限於轉角點間的距離不足，不得不採取減小主曲線(園曲線)半徑來適應;甚至有些幾個彎道須互相連線的，由於各個轉角大小不等，角點間距離不同，受限於引數，為了個別彎道，而把其它幾個彎道的園曲線半徑減小，這些做法都是不合理的'。因為在平曲線線形的標準中，主曲線(園曲線)半徑的大小是首要的，如主曲線半徑太小，緩和曲線再長，整個線路的技術指標也是不高的，對行車的舒適、安全也是不利的。在具體設計中如何正確合理的採用緩和曲線長度呢?個人認為在任何情況下，都必須滿足《公路路線設計規範》規定的緩和曲線最小長度和超高緩和所需的緩和曲線長度，並應根據實際地形、地物等情況，靈活採用各種不同線形的組合;根據轉角大小，角點間的距離插入適當的緩和曲線長度，並可根據這一點，在轉角兩邊插入不等長度的緩和曲線，即非對稱性的組合，對幾個彎道互相連線的情況具有很好的指導意義。

注表中Ls2、Ls3、Ls4為計算值取以5米為整數的數值。如計算行車速度為80km/h一般氣候條件下的山區二級公路，當半徑為1460m～2500m時，受《公路路線設計規範》緩和曲線最小長度70m的控制。

本文通過確定緩和曲線長度的幾個主要因素的分析，提出了一些如何較合理採用緩和曲線長度的方法，對避免因緩和曲線長度採用不當而造成工程量的增加和技術標準降低有普遍的意義。