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公路緩和曲線的作用
導(dǎo)語(yǔ)：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(shè)置的曲率連續(xù)變化的曲線。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�！豆饭こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2003)規(guī)定，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(guò)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(kāi)放”正確方針指引下，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)逐步走上健康發(fā)展的軌道，公路建設(shè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的先行官，更是突飛猛進(jìn)地向前發(fā)展，顯示出勃勃生機(jī)。然而在起步不久的我國(guó)山區(qū)高等級(jí)公路，在平面線形設(shè)計(jì)中，特別是施工中的更改設(shè)計(jì)，對(duì)于緩和曲線的應(yīng)用存在著種種不合理的現(xiàn)象，有些設(shè)計(jì)只采用《設(shè)計(jì)規(guī)范》中所規(guī)定的最小緩和曲線長(zhǎng)度，不能發(fā)揮緩和曲線應(yīng)有的作用;而有些設(shè)計(jì)又盲目采用過(guò)長(zhǎng)的緩和曲線，從而增加了工程量;甚至還有些為了適應(yīng)過(guò)長(zhǎng)的緩和曲線，將主曲線(園曲線)半徑減小，降低了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為此有必要對(duì)緩和曲線的應(yīng)用進(jìn)行探討，同時(shí)也希望與公路界同仁一起對(duì)緩和曲線長(zhǎng)度的應(yīng)用共同交流。
如何正確采用緩和曲線長(zhǎng)度，主要是先了解確定緩和曲線長(zhǎng)度的因素，一般來(lái)說(shuō)確定緩和曲線(回旋曲線)長(zhǎng)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(zhǎng)度
就是《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的緩和曲線最小長(zhǎng)度。一般駕駛員操縱汽車方向盤所需的時(shí)間，我國(guó)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》是按汽車行程的3～5秒鐘的距離計(jì)算，采用此計(jì)算值，并湊整成5米的倍數(shù)來(lái)確定緩和曲線最小長(zhǎng)度數(shù)。Ls=vt這個(gè)長(zhǎng)度與行車速度成正比，速度越快緩和曲線愈長(zhǎng);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—汽車在回旋曲線上行駛的時(shí)間，t=3～5s。
(二)考慮離心加速度變化率所需的長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)。
(三)考慮超高緩和率所需的長(zhǎng)度
Ls=B·△i/△PB—超高旋轉(zhuǎn)軸到行車道外側(cè)邊緣的寬度m;△i—橫坡變化代數(shù)差的絕對(duì)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后，超高越大緩和曲線愈長(zhǎng)，也即平曲線半徑越小，緩和曲線愈長(zhǎng);而平曲線半徑越大，緩和曲線愈短。緩和曲線長(zhǎng)度與平曲線半徑成反比。
(四)考慮視覺(jué)和線形美觀所需的長(zhǎng)度
回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(zhǎng)度與平曲線半徑成反比。但是為了滿足視覺(jué)和美觀的需要，而導(dǎo)入R/3≤A≤R的條件式，即緩和曲線的參數(shù)A必須大于R/3和小于R時(shí)，才能滿足視覺(jué)和線形美觀的要求。這樣平曲線半徑越大，緩和曲線愈長(zhǎng)，緩和曲線長(zhǎng)度與平曲線半徑成正比�？紤]視覺(jué)和線形美觀方面需要的緩和曲線長(zhǎng)度，這個(gè)長(zhǎng)度雖然提出了緩和曲線參數(shù)為R/3≤A≤R的條件式，但在實(shí)際應(yīng)用中，這個(gè)長(zhǎng)度范圍是相當(dāng)大的。它對(duì)平曲線半徑是有一定范圍的，如超過(guò)這個(gè)范圍，當(dāng)平曲線半徑較小時(shí)，參數(shù)A還要大于平曲線半徑;而當(dāng)平曲線半徑較大時(shí)，參數(shù)A小于R/3。
綜上所述，第1至第3鐘情況是考慮駕車人的操作，汽車的行駛力學(xué)，結(jié)構(gòu)等需要而必須滿足的緩和曲線長(zhǎng)度。第4種情況是考慮視覺(jué)和線形美觀方面而需要的緩和曲線長(zhǎng)度。因此在采用緩和曲線長(zhǎng)度時(shí)，除按《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的最小長(zhǎng)度外，還必須與離心加速度變化率，超高緩和率等所需的長(zhǎng)度進(jìn)行校核，采用控制數(shù)值，以免產(chǎn)生不合理的情況。
作為山區(qū)高等級(jí)公路，在平面設(shè)計(jì)中，碰到的主要問(wèn)題是轉(zhuǎn)角大，角點(diǎn)間距離不足，如果緩和曲線長(zhǎng)度選擇不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致增加不必要的工程量和降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而有些在設(shè)計(jì)中，采用較長(zhǎng)的緩和曲線，不是為了適應(yīng)地形、地物或視覺(jué)的需要，而是單純?yōu)榱讼龍@曲線間的直線;還有的由于采用較長(zhǎng)的緩和曲線，而又限于轉(zhuǎn)角點(diǎn)間的距離不足，不得不采取減小主曲線(園曲線)半徑來(lái)適應(yīng);甚至有些幾個(gè)彎道須互相連接的，由于各個(gè)轉(zhuǎn)角大小不等，角點(diǎn)間距離不同，受限于參數(shù)，為了個(gè)別彎道，而把其它幾個(gè)彎道的園曲線半徑減小，這些做法都是不合理的。因?yàn)樵谄角�線形的標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)，整個(gè)線路的技術(shù)指標(biāo)也是不高的，對(duì)行車的舒適、安全也是不利的。在具體設(shè)計(jì)中如何正確合理的采用緩和曲線長(zhǎng)度呢?個(gè)人認(rèn)為在任何情況下，都必須滿足《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的緩和曲線最小長(zhǎng)度和超高緩和所需的緩和曲線長(zhǎng)度，并應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形、地物等情況，靈活采用各種不同線形的組合;根據(jù)轉(zhuǎn)角大小，角點(diǎn)間的距離插入適當(dāng)?shù)木徍颓�長(zhǎng)度，并可根據(jù)這一點(diǎn)，在轉(zhuǎn)角兩邊插入不等長(zhǎng)度的緩和曲線，即非對(duì)稱性的組合，對(duì)幾個(gè)彎道互相連接的情況具有很好的指導(dǎo)意義。
注表中Ls2、Ls3、Ls4為計(jì)算值取以5米為整數(shù)的數(shù)值。如計(jì)算行車速度為80km/h一般氣候條件下的山區(qū)二級(jí)公路，當(dāng)半徑為1460m～2500m時(shí)，受《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》緩和曲線最小長(zhǎng)度70m的控制。
本文通過(guò)確定緩和曲線長(zhǎng)度的幾個(gè)主要因素的分析，提出了一些如何較合理采用緩和曲線長(zhǎng)度的方法，對(duì)避免因緩和曲線長(zhǎng)度采用不當(dāng)而造成工程量的增加和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)降低有普遍的意義。
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