2.8 公路平面线形设计方法
2.8.1 平面线形设计一般原则
（1）平面线形应直接、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。在地势平坦开阔的平原微丘区，路线直捷舒顺，在平面线形三要素中直线所占比例较大。而在地势有很大起伏的山岭和重丘区，路线则多弯曲，曲线所占比例较大。可以设想，如果在没有任何障碍物的开阔地区（如戈壁、草原）故意设置一些不必要的弯道，或者在高低起伏的山地硬拉长直线都将给人以不协调的感觉。路线要与地形相适应，这既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境的问题。直线、圆曲线、回旋线的选用与合理组合取决于地形地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定三者的比例都是错误的。
（2）行驶力学上的要求是基本的，高速路应尽量满足视觉和心理上的要求。各级公路对于行驶力学要求必须保证，计算行车速度≥60km/h的公路应尽量满足视觉和心理上的要求。高速公路、一级公路以及计算行车速度≥60km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。计算行车速度<40km／h的公路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值，在条件允许不过多增加工程量的情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利的组合，以期充分发挥投资效益。
（3）保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶；应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变，以下几点在设计时应十分注意：
1） 长直线尽头不能接以小半径曲线。长的直线和长的大半径曲线会导致较高的车速，若突然出现小半径曲线，会因减速不及而造成事故，特别是在下坡方向的尽头更要注意。若由于地形所限小半径曲线难以避免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。
2）高、低标准之间要有过渡。同一等级的公路由于地形的变化在指标的使用上也会有变化。或同一条公路按不同计算行车速度的各设计路段之间也会形成技术标准的变化。遇有这种高、低标准变化的路段，除满足有关设计路段在长度和梯度上的要求外，还应结合地形的变化，使路线的平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变。不同标准路段相互衔接的地点，应选在交通量发生变化处，或者驾驶者能够明显判断前方需要改变行车速度的地方。
（4）应避免连续急弯的线形。这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。
（5）平曲线应有足够的长度。平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，且方向盘操作过于频繁，不利于安全行车。所以《规范》规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度。
事实上，汽车在公路的任何线形上的行驶时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显的过分紧张。
公路弯道在一般情况下是由两段缓和曲线（或超高、加宽缓和段）和一段圆曲线组成。这种组合的线形，既有利于驾驶操作，又顺畅、美观。缓和曲线（一般采用回旋线）的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定。中间圆曲线的长度也宜大于3s的行程。当条件受限时，可将两条缓和曲线在曲率相当处直接连接，此时圆曲线的长度等于0。即平曲线一般最小长度为9s行程；平曲线极限最小长度为6s行程。
路线的转角大小反映了路线的舒顺程度。小转角舒顺程度好，但转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。这种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。
一般认为，α≤7°属小转角弯道。对于小转角弯道应设置较长的平曲线，其长度应大于表2.15中规定的“一般值”，但受地形及其他特殊情况限制时，可减短至表中的“低限值”。
表2.15 公路转角α≤7°时的平曲线半径
注 α为公路路线转角值，当α<2°时，按α=2°计算。
2.8.2 平面线形组合类型
1.简单形
当平面线形由直线和圆曲线组合而成时称为简单形，即按直线-圆曲线-直线的顺序组合，如图2.33所示。当半径过小时，由于曲率突变对行车不利，故仅限于四级公路使用；在其他等级公路中，若半径大于不设超高的最小半径时，省略缓和曲线也可以构成简单形。
图2.33 简单形
图2.34 基本形
2.基本形
按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合，如图2.34所示。
适用场合：交点间距不受限。
基本形中的回旋线参数、圆曲线最小长度都应符合有关规定。两回旋线参数可以相等，也可以根据地形条件设计成不相等的非对称形曲线。从线形的协调性看，宜将回旋线、圆曲线、回旋线的长度比设计成1∶1∶1。
3.S形
两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合，如图2.35所示。
适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。
适用条件：S形相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。当采用不同的参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜；在S形曲线上，两个反向回旋线之间不设直线，符合行驶力学。两相邻反向圆曲线的半径之比不宜过大，以R2/R1=1~1/3为宜。
图2.35 S形
图2.36 卵形
4.卵形
用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合，如图2.36所示。
适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。
适用条件：卵形上的回旋线参数A不应小于该级公路关于回旋线最小参数的规定，同时宜在下列界限之内：
式中 A——回旋线参数；
R2——小圆的圆曲线半径，m。
两相邻圆曲线半径之比，以R2/R1=0.2~0.8为宜。两圆曲线的间距，以D/R2=0.003~0.03为宜。D为两圆曲线间的最小间距（m）。
5.凸形
在两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合，如图2.37所示。
凸形回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合允许最小回旋线参数和圆曲线一般最小半径的规定。
凸形曲线尽管在各衔接处的曲率是连续的，但因中间圆曲线的长度为0，对驾驶操纵亦造成一些不利影响，所以只有在路线严格受地形、地物限制处方可采用凸形。
图2.37 凸形
图2.38 复合形
6.复合形
两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的形式，如图2.38所示。
复合形的两个回旋线参数之比宜为
复合形回旋线除了受地形和其他特殊限制的地方外一般很少使用，多出现在互通式立体交叉的匝道线形设计中。
7.C形
同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的形式，如图2.39所示。其连接处的曲率为0，也就是R=∞，相当于两基本形的同向曲线中间直线长度为0，对行车和线形都带来一些不利影响，所以C形曲线只有在特殊地形条件下方可采用。
图2.39 C形
适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。
适用条件：同卵形曲线。