道路路线反向曲线相接问题分析

道路路线反向曲线相接问题分析

熊军

中铁四院集团广州设计院有限公司510600

摘要：阐述了路线线形的重要性，提出了道路平面线形设计中的一个常见问题，即两个反向圆曲线（半径满足单曲线不设缓和曲线半径的圆）径向相接问题，并分析了起不合理性。

关键词：道路路线；反向曲线；径相相接；内移值；

道路路线线形设计是道路设计的核心。公路的线形构成了公路的主骨架，是其他组成部分（如路基、路面、桥涵构造物等）设计、施工全过程的基础。公路线形设计的优劣决定着公路建成后所能发挥的安全性、舒适性、经济性的程度，同时也是影响公路沿线开发利用程度的主要因素。因此，公路路线线形设计的优劣是该路段的总体设计和使用效能的主要评价指标。

笔者主要是针对公路及市政道路设计中，经常遇到一些规范不是太明确的地方，对其进一步分析。规范中对于直线-圆曲线、同向圆曲线相接已做了非常明确的要求，但对于反向圆曲线径相相接的条件并不是很明确，本次主要是针对路线反向曲线半径大于不设超高相接问题进行分析。

一、两个反向圆曲线之间几种连接方式

两个反向圆曲线连接的组合形式，即称为S形。S形之间的连接形式主要有一下几种：（1）直线，（2）或插入缓和曲线相接而成的平曲线，（3）或径向相连接。根据规范要求，两反向圆曲线以直线径向连接时，当速度大于或等于60Km/h时，最小直线长度不的小于设计速度数值的2倍。当两反向圆曲线径相衔接或插入的直线长度不足时，应调整为回旋线连接组合。根据公路规范四级公路的直线与小于不设超高的圆曲线最小半径径向相接处，可不设置回旋线。根据城市道路规范，当速度小于40Km/h时。缓和曲线可采用直线代替。

根据以上分析，规范对于等级、速度较低的道路自由度相对较大。但对于第3种方式，两个反向圆曲线（满足单曲线不设缓和曲线半径）径向相接时，规定不是很明确。笔者认为当速度大于或等于60Km/h时，即使当两个反向圆曲线半径均大于不设缓和曲线半径时。建议不要直接采用径向相接方式，也应设置缓和曲线。

二、相关规范对不设缓和曲线内移值的规定

根据《公路路线设计规范》（JTGD20-2017）规定“半径不同的同向圆曲线径相连接处，应设回旋线，复曲线间不设缓和曲线时，以回旋线内移值按行驶力学上的要求小于0.1m计”。根据《城市道路路线设计规范》（CJJ193-2012）规定“已产生移位量e=0.2m为界限，移位量e＜0.2m时可不设缓和曲线，移位量e≥0.2m时需要设缓和曲线，但为不影响驾驶员在视觉和行驶上的顺适，不设缓和曲线的最小半径值计算值的2倍”。从以上规定可得出如果要保证视觉和行驶的顺适状态，偏移值均应控制在0.1m内。

三、满足不设缓和曲线的单曲线内移值分析

汽车在转弯行驶的过程中，存在一条曲率连续变化的轨迹线，无论车速高低这条轨迹线都客观存在，它的形式和长度则随行驶速度、曲率半径和驾驶员转动方向盘的快慢而定。设置缓和曲线后，汽车的行驶轨迹更接近设计线。不设缓和曲线时，汽车行驶轨迹较设计线向内侧移动了一个内切值，只要这个内移值不侵入其他车道，影响到其他车辆运行时，就可不设缓和曲线。根据上面得知内移值不超过0.1m，汽车行驶轨迹与设计线的偏移幅度可以忽略不计，则可以直接用圆曲线与直线相切连接，中间不设回旋线。内移值P的计算公式：

（1）根据线形要求和地形条件，缓和曲线参数A的确定，并应与圆曲线半径相协调，宜满足R/3≤A≤R的要求。当圆曲线半径小于100m时，A宜接近R；当圆曲线半径大于3000m时，A宜接近R/3。

内移值计算表1

（2）考虑到乘客舒适，线形美观流畅。最小回旋线要求按3s计，时速100Km/h、100Km/h、100Km/h分别对应的最小缓和曲线长度为85m、70m、50m。

内移值计算表2

由表1得，在满足线形要求和地形条件下，当速度为100Km/h、80Km/h、60Km/h时，对应内移值为1.54、1.02、0.51。从直线过渡到圆曲线仍需要完成较大偏移值。从表2看出，内移值均控制在0.1m范围，偏移量可以忽略不计。如果要获得良好视线以及舒适度，虽然单曲线半径满足不设缓和曲线半径要求，但是笔者认为如果设置了缓和曲线更是好中求优的做法。

四、反向圆曲线径向相接问题分析。

根据单曲线内移值分析，数值应该比较明确了，为方便分析，本次均采用按照单曲线不设缓和曲线半径进行分析，当两个反向圆曲线半径均按（直线和圆曲线不设缓和曲线半径）取值，并径相相接，中间不设置缓和曲线，汽车从一个圆曲线过渡到另一个反向圆曲线时，行驶轨迹仍是S形。汽车需要完成内移值是由两个单曲线内移值组成，很直观就能知道反向圆曲线内移值为单曲线内移值的2倍。故反向圆曲线的内移值为0.2m，顾名思义，内移值已经超出了0.1m范围，故不可不设缓和曲线，同理可以得推出，如果S形之间要取消缓和曲线，内移值要满足0.1m范围。则反向圆曲线不设缓和曲线半径为单曲线不设缓和曲线半径的2倍。

内移值计算表2

设计速度10080605040

R/m300020001000700500

L值8570504535

内移值P（m）0.200.200.200.200.20

结束语

本文提出了反向圆曲线中间相接的问题，我们在道路、公路设计过程中，经常遇到这种情况，反向圆曲线径向相接从理论上是不满足要求外，汽车在行驶过中，从乘客的心理和生理感受来看也是不好的，尤其是在公切点位置表现比较强烈。因此笔者认为：有条件的情况下，反向圆曲线最好不要直接径相相接，而应插入与半径相协调的缓和曲线，或者插入2V的直线段。或者保持反向圆曲线的内移值控制在0.1m范围内。从而可不设缓和曲线。

参考文献：

[1]《公路路线设计规范》JTGD20-2017

[2]《城市道路路线设计规范》CJJ193-2012

[3]《道路勘测设计》2007年7月（第二版）

[4]《高速公路两反向圆曲线径向相接问题分析》2009年2月