珠海市交通勘察设计院有限公司广东珠海519000
摘要：近年来随着我国交通基础设施建设力度的加大，我国的公路建设已经取得了飞速的发展，主要体现在大量等级公路、城市道路的新建以及改建。而公路路线的超高以及加宽设计影响着道路的行驶安全，特别是特殊的路段，如果超高以及加宽设计不合理，则会导致翻车等事故。因此，超高以及加宽设计对于道路建设来说，具有非常关键的意义。
关键词：道路；超高加宽；自动设计；路基可视化
中图分类号：U412文献标识码：A
1道路超高自动设计
1.1设定超高的目的
车辆在弯道行驶时，受横向力或离心力作用会产生滑移或倾覆，因此，如果通过圆曲线半径小于不设超高的最小半径时，为抵消车辆在曲线的路段行驶时所产生的离心力，必需将曲线的外侧路面横坡做成与内侧路面同坡度的单坡横断面。
1.2超高计算公式
根据标准中圆曲线半径计算公式，能够得出超高计算公式：
式中：V代表设计的速度，km/h；R代表圆曲线的半径，m；μ代表横向力的系数，取决于轮胎以及路面；i代表路面的横坡亦或是超高横坡，小数进行表示。由上式可知，在确定设计速度以及圆曲线半径以后，超高值的确定以及横向力的系数μ存在联系，换言之，同一设计的速度以及圆曲线的半径能够有不同的超高值。
1.3超高过渡段长度计算
利用直线段的双向路拱横断面过渡到圆曲线段的全超高单向横断面，在此过程中，需要设置超高过渡段。绕内缘旋转的过程中，必须将外侧车道绕中线旋转，如果达到与内侧车道形成单成横坡以后，整个断面继续绕未加宽前的内侧车道边缘进行旋转，直到超高横坡值。此过渡的方式，实际上包含了绕中心线旋转与有中央分隔带时绕中央分隔带边缘旋转2种的方法。以下此方式完成计算分析。外侧车道过渡至与内侧车道相同横坡的长度L1，即外侧车道绕道路中心线旋转，直至旋转至与内侧车道构成单向横坡。
式中：B、i0同式（2）；I超为道路超高，%；P2为绕边线旋转渐变率。因此环节位于绕内边缘旋转，选择渐变率为城市道路路线规范中绕边线旋转时的渐变率。
2加宽自动计算
汽车在弯道行驶的过程中，各个车轮的行驶轨迹存在着差异，位于弯道内侧的后轮行驶轨迹半径最小，但在弯道外侧的前轮的行驶轨迹半径最大。如果转弯半径想对较小时，此现象则表现的更加明显。为了确保汽车在转弯时不侵占相邻的车道，凡小于250m半径的曲线路段必需设置加宽。
2.1加宽值确定方法
对于二级、三级以及四级公路，半径小于或者是等于250m的圆曲线上必需设置加宽。表1给出了双车道公路路面的加宽值。其中单车道的公路路面，其加宽值为表1所规定值的50%，长大车辆比重大时应该根据特殊车型的行车轨迹相应地增大加宽值。
表1双车道公路路面的加宽值
圆曲线的加宽类别，必须根据该公路的交通组成来确定。对于二级公路以及设计速度为40km/h的三级公路，有集装箱半挂车进行通行时，应采用第3类加宽值；不经常通行集装箱半挂车时，可采用第2类加宽值；而四级公路和设计速度为30km/h的三级公路，则可采用第1类加宽值。
在设置圆曲线路面加宽过程中，原则上将加宽设置在圆曲线的内侧，并且各级公路路面进行加宽以后，路基也要相应地加宽。在内侧加宽存在一定的困难时，或者对其他几何结构设计有较大损害时，可以通过内外侧均等的方式进行加宽设置。
双车道公路中采取了强制性措施进行分向行驶的路段，在圆曲线半径比较小的情况下，应对内、外两侧同时进行加宽设置，而且内侧车道所对应的加宽值须大于外侧车道所对应的加宽值，设计的过程中，可根据下面的方法计算：
（1）若内、外侧的行车道中心线所对应的圆曲线半径在表1加宽半径分档中的同一区间内，则对相应的总加宽值按内、外侧半径比值计算分配。
2.2加宽过渡段计算方法
2.2.1线性加宽过渡
加宽过渡段上任一点处的加宽值（Bx）可按下式计算：
Bx=KB
其中，B为圆曲线部分路面的加宽值（m）；K为该点到加宽过渡段的起点的距离（Lx）同加宽过渡段全长（L）的比值，K=L、/L。
2.2.2三次抛物线加宽过渡
加宽过渡段上任一点的加宽值（Bx）可按下式计算：
Bx=（3K2-2K3）B
2.2.3四次抛物线加宽过渡
加宽过渡段上任一点的加宽值（Bx）可按照下式计算：
Bx=（4K3-3K4）B
3道路路基可视化方法
公路平、纵、横和三维模型的可视化设计，对于解决公路路线优化的难题，提高路线优化设计的效率和精度，进一步加强公路建设中的路线方案总体设计，贯彻交通部关于加强地形选线、地地质选线等理念有着重要意义。
3.1建立三维数据
可直接从dwg图形文件中提取并读入三维数据。一般三维地形图文件按规定均将等高线（计曲线和首曲线），特征线（水系线、断裂线、陡坎线或山脊线等），地形点等三维数据和图形信息分层存放，用户通过手工或其他数字化软件（矢量化软件）所建成的三维图形信息也应分层存放。在读完三维数据之后，经过读入内存的所有三维点进行排序、检索并构建三维数字化地面模型。构网完成以后显示所有网格线并通过三维立体角度观看的数字三维地面模型。数模应用是公路勘察设计建立三维数模的最终目的，其核心问题在于高程插值和对数模进行各种方式的剖切。
3.2建立路线与地面三维模型
在完成横断面设计工作之后，在横断面设计的基础上输出路线三维模型，所以模型就是设计项目最准确的体现，路基中各位置的标高、坐标、边沟、边坡等的高度尺寸同样也是精确的，任意型式的路基变化、超高过渡也都能如实表达。特别是系统会自动区分公路等级（路基宽度等）生成不同的路面型式、标线、护栏等。
生成地面模型和路线三维真实模型后，用户可以用CAD的三维动态观察器从任意的角度来浏览查看公路建成的景观；还可以使用“视点设定”功能，从行车时驾驶员的角度观察路线——公路全景透视图。
将AutoCAD中的地面、路线模型输出到专业渲染、动画制作软件如3dmax等，经过渲染、制作后，即可制作成漂亮的公路全景三维透视图或公路动态全景三维透视图（公路动态仿真模型）。
结束语
综上所述，超高加宽自动设计的意义在于此技术以自动化方式进行超高加宽设计，减少设计人员的工作负担；而道路路基可视化的目的是通过三维建模方法，以可视化的形式展示道路三维模型设计结果，从而直观地显示出设计结果的优劣，并指导设计人员进行道设计。
参考文献
[1]徐红儿.道路超高及加宽计算探讨[J].徐州建筑职业技术学院学报,2009,01:5-9.
[2]陈世忠.城市道路加宽与改建施工[J].企业导报,2009,07:198-199.
[3]张荣洁.道路超高过渡图绘制的改进[J].福建建筑,2015,10:88-90.