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美国公路设计理念值得我们学习和借鉴
美国的高速公路不论是里程还是质量在全世界都是一流的。自1937年开始修建高速公路，到1995年高速公路里程达到8.85万Km，占世界高速公路总里程的近一半，实现了州州通高速公路的目标，而且一般使用年限为15年左右，交通事故的发生率也相对较低，这与他们完善的路线几何设计是分不开的。
公路线形设计是公路总体设计、总体布局的关键。线形是公路的骨架，其设计合理与否，不仅直接关系到公路建设项目的质量好坏、里程长短、投资多少、效益高低，更直接影响到公路运营安全。虽然每个国家对线形的设计都有明确的设计标准，但是仅仅满足设计规范的线形设计并不代表是最合理的线形。
线形设计是否合理不仅是关系到高速公路安全性问题的最主要因素，也是确定道路的经济性、景观环境、通行能力等方面的重要因素。通常在设计中追求的高指标公路并不一定是安全的公路，而高速公路线形指标的均衡性、一致性、线形的连续性及线形与环境景观的协调性才是满足汽车高速及安全行驶的重要保证。
美国公路设计的五个阶段
尽管美国各州对各阶段的称呼不同，但公路建设各个阶段的要求和内容是一致的。大体经历5个阶段：
规划――项目开发――详细设计――征地――施工
从上述阶段划分和工作内容看，“项目开发”相当于我国项目的前期工作（可行性研究和初步设计），“详细设计”为我们所说的施工图设计，而“征地”和“施工”在我国视为一个阶段即施工阶段。
规划阶段主要是确定建设项目的目标与需求、确定建设项目的功能、面临的问题与挑战及其他重大决策。
确定建设项目的功能对于合理运用标准和设计指标非常重要。
在美国，依据道路所提供的交通服务特点（如短途或长途、城市道路或是旅游道路等）确定其功能。所有的道路按照功能可以归入表2中三类公路中的一类。
表2：公路功能分类
不同功能类别的公路在提供机动性和居民出入服务方面是有着本质的联系区别。干线公路提供高水平的机动性和严格的出入控制，地方道路虽然提供进入邻近区域的便利性，但机动性较差。集散道则在机动性与居民出入方面处于平衡。
在美国，公路设计人员在进行公路设计时常常使用被称为“绿皮书”的《公路与城市道路几何设计政策》作为参考书。该书是由美国各州公路与运输工作者协会（AASHTO）自20世纪30年代起出版发行的，最新发行的是2001年版。
AASHTO的“绿皮书”中明确阐述公路功能分类与设计标准之间的关系。州、县、市的公路设计手册同样也将设计标准与公路功能分类联系在一起。AASHTO“绿皮书”中指出：“设计过程的第一步便是确定该设施所要提供的服务功能。满足该功能所需的预期交通量和交通组成的服务等级为公路设计者提供了一个设计基础，据此他们可以在现有设计指标范围内（针对具体功能类型的公路）选择合理、经济的设计车速及几何线形设计标准。”
一旦一条具体的公路功能分类得以确定，那么就有相对应的设计车速范围。在允许的设计车速范围，与平纵线形设计有关的一些主要限制性设计参数也就可以确定。同样地，一旦功能分类得以确定，那么基本的公路横断面指标就可以建立，包括车道宽、路肩宽、中央分隔带的类型与宽度及其它一些主要设计要素。
美国公路设计的灵活性理念
美国联邦公路管理局（FHWA）充分认识到“在保护甚至是加强建设环境、自然风景、人文历史及社会资源的同时为公众提供安全、高效的交通运输服务是他们面临的一个巨大的挑战”，提出了公路设计灵活性的新理念。
美国联邦公路管理局出版了一本“公路设计的灵活性”（Flexibility in Highway Design）的书，专门介绍公路设计的灵活性。这里介绍的公路设计灵活性的新理念和主要观点主要来自这本书。
“公路设计灵活性”的新理念并不是试图去创建一个新的标准。实际上，这种设计新理念是建立在灵活应用现有的规范、标准、规章制度和法律规定基础之上，在不降低安全性的前提下，通过灵活设计寻求达到更符合公路沿线可持续发展的需要和利益的目标。
由于美国通过立法为公路建设提供了稳定的建设资金，并有效利用这些资金的杠杆作用，在保证公路建设顺利完成的同时，确保有价值的自然风景和人文历史遗迹的留存。具体体现是要求设计人员能够具有创新的设计思维，在考虑公路交通系统的安全性与满足出行需要的同时，还要全面地考虑公路交通系统沿线的景观、历史遗迹、美学与其它文化价值。
公路设计中一个重要的概念便是每一个公路建设项目都具有特殊性，包括项目所在区域的地理位置、地形地质条件、沿线社会环境特点等因素、公路使用者的需求以及所面临的挑战与机遇。设计者所面临的任务是寻求一种在安全和周围自然以及人类环境之间的协调与结合。为了做到这一点，设计师们需要灵活性。
灵活性包括以下：
允许各个州标准的取值范围具有灵活性；
当受环境条件严格约束时，可以有特殊设计；
对规划阶段的决策进行再评估；
需要时允许降低设计车速；
维持现有道路的平、纵、横断面，仅仅重新罩面、修复和更换标志
认真考虑可选择的指标，特别是对于景观道路
检查设计参数和指标在安全和运行中的效果
所有这些方法其目的是让设计者在设计公路时创造性地灵活运用他们的专业知识与判断能力。这种灵活性在有效发挥公路功能与运营安全的同时，还可使公路适合自然与人文环境。
路线的适宜性和均衡性
路线的适宜性是指公路路线与自然条件的协调、配合，使公路与周围环境融为一体，最大限度地减少对自然环境的破坏。路线的均衡性是指公路路线自身各要素间的协调、配合，使公路线形能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性，最大限度地保证行车安全。
美国高速公路设计将环境提到了一个相当高的地位。其规范要求：公路的定线和设计可以而且应该能使环境更加完美，并作为改善环境的促进因素。同时认为，环境不仅仅指自然环境，它包括人类、植物和动物三类群体以及这三类群体起作用的各自力量。
因此，美国高速公路设计的参考者，不仅有设计工程师，还有生物、化学、历史、考古学家和土地评估家，在某些情况下甚至还有社会学家。听取公众意见是方案确定阶段必不可少的程序。
而在高速公路设计阶段，非常强调路线与地形及环境的协调，尽可能消除造成大填大挖的人为因素，注重对原有地貌的保护和尽可能恢复自然的外观。公路线形相邻路段技术指标不均衡、衔接不合理，会使车辆行驶速度出现较大突变，从而影响交通安全。因此路线设计除了应使线形同地形、地物、景观相适宜外，还应使线形流畅、连续、视觉良好，保证行车安全与舒适。公路作为一个三维空间构造物，在路线设计中还应该对公路的平、纵、横三个面进行综合设计，做到平面顺适、纵坡均衡、横面合理。
美国公路线形设计强调在符合汽车行驶力学方面的要求外，还应考虑用路者的视觉、心理与生理方面的要求，以提高汽车行驶的安全、舒适与经济性。为了使线形连续、均衡，从根本上解决公路安全设计问题．通常采用运行速度理论检验公路线形设计。要满足路线适宜性的要求，需要通过灵活设计、精心创作，合理选用技术标准，实现安全、环保、美观、节约的目的。路线的适宜性和均衡性实质上也是强调公路灵活性设计以及景观环境设计的效果。这些对我国高速公路设计具有很好的借鉴作用。
线形设计的连续性
公路线形的连续性设计是指公路的几何条件既不违背驾驶员的期望，也不违背驾驶员安全操作和驾驶汽车的能力。满足连续性要求的路线设计，能够连续地引导驾驶员的视觉和满足驾驶员的心理和生理要求，减少驾驶员的无谓操作、疲劳和恐惧心理，增加驾驶员和乘客的安全感和舒适感。可见，连续性对于公路设计是非常重要的
道路线形的连续性是路线设计的基本要求之一，连续的道路设计应确保驾驶员能够沿着路线以他们期望的速度行驶。我国目前所使用的上述技术标准和设计规范中虽已提出线形连续性，但对连续性的标准并没有明确提出。目前国内外对于线形连续性的研究很多，主要分为：基于速度的研究，基于安全的研究，基于驾驶员操作难易的研究。其中基于速度的研究比较成熟，因为道路线形连续与否对车辆产生的影响首要表现在车速上。车速变化的大小也就代表着线形连续程度。事故率大小是对道路线形连续性的直接检验结果，事故率比较大的事故多发地点，也必然代表着其线形在此存在问题。因此，美国等国均采用运行速度评价线形设计的连续性。
美国在公路安全性方面的研究，主要集中在道路安全管理、几何设计一致性与实际运行速度评估、驾驶员行为调查分析及数学模型与辅助工具等方面。对公路线形的安全性评价主要通过对拟建道路的运行车速预测来对道路的安全性进行评价。
美国道路设计理论和体系更注重路线与地形、环境的配合和协调。在设计中充分强调路线的一致性和连续性，强调设计的灵活性。路线线形指标充分考虑了地形、地貌条件，为了使道路与地形条件、景观环境相协调，在满足规范安全性的基础上，不惜放宽线形设计指标。另外，在设计中采用了汽车运行车速的理念，路线设计中追求各线形指标的相互配合协调、高低指标之间的过渡缓和、路线线形均衡，追求实际行驶车速相对平稳等，这对降低工程造价、克服超速现象、减少交通事故、保护生态环境和道路景观及与环境的相互协调具有重要的意义。
速公路线形指标的均衡性、一致性、线形的连续性、线形和环境景观的协调性，以及线形设计的灵活性、安全性，作为现代公路设计的新理念已经广泛为国内外公路研究和设计领域所认同。而利用运行速度评价方法是通过运行车速检查评价，使公路线形各要素的设计达到连续、均衡和协调。采用预测运行速度评价道路线形设计质量，使得公路设计的上述要求由定性研究过渡到定量研究。运行速度预测已成为近年来国内外设计领域研究和应用的主要方法，也是研究的热点。因此在充分学习和理解的基础上，借鉴国外先进的设计理念和方法，对提高我国的公路设计水平具有重要意义。
公路线形设计是公路总体设计、总体布局的关键。线形是公路的骨架，其设计合理与否，不仅直接关系到公路建设项目的质量好坏、里程长短、投资多少、效益高低，更直接影响到公路运营安全。虽然每个国家对线形的设计都有明确的设计标准，但是仅仅满足设计规范的线形设计并不代表是最合理的线形。
线形设计是否合理不仅是关系到高速公路安全性问题的最主要因素，也是确定道路的经济性、景观环境、通行能力等方面的重要因素。通常在设计中追求的高指标公路并不一定是安全的公路，而高速公路线形指标的均衡性、一致性、线形的连续性及线形与环境景观的协调性才是满足汽车高速及安全行驶的重要保证。
美国公路设计的五个阶段
尽管美国各州对各阶段的称呼不同，但公路建设各个阶段的要求和内容是一致的。大体经历5个阶段：
规划――项目开发――详细设计――征地――施工
| 阶段 | 主要工作内容 |
| 规划 | 州运输厅、城市规划部门及当地政府视投资可能确定工程项目 |
| 项目开发 | 工程项目得到更加明确的定义。制定可供选择的路线走廊带及设计标准（指标），并提出推荐方案。 |
| 详细设计 | 进行详细设计，绘制详细设计图、计算工程量及进行工程预算 |
| 征地 | 购买征用该项目需要的用地 |
| 施工 | 选择承包商并开始施工建设 |
从上述阶段划分和工作内容看，“项目开发”相当于我国项目的前期工作（可行性研究和初步设计），“详细设计”为我们所说的施工图设计，而“征地”和“施工”在我国视为一个阶段即施工阶段。
规划阶段主要是确定建设项目的目标与需求、确定建设项目的功能、面临的问题与挑战及其他重大决策。
确定建设项目的功能对于合理运用标准和设计指标非常重要。
在美国，依据道路所提供的交通服务特点（如短途或长途、城市道路或是旅游道路等）确定其功能。所有的道路按照功能可以归入表2中三类公路中的一类。
表2：公路功能分类
| 功能分类 | 服务内容 |
| 干线公路 | 有一定程度的出入控制，提供最高服务水平，保证能以最高速度不受干扰行驶最长的距离 |
| 集散道 | 聚集地方公路上的交通并连接到干线公路，提供一般服务水平，保证能以较低速度短距离行驶 |
| 地方道路 | 包括干线公路和集散道以外的所有公路；主要为居民区或经济活动地提供出入 |
不同功能类别的公路在提供机动性和居民出入服务方面是有着本质的联系区别。干线公路提供高水平的机动性和严格的出入控制，地方道路虽然提供进入邻近区域的便利性，但机动性较差。集散道则在机动性与居民出入方面处于平衡。
在美国，公路设计人员在进行公路设计时常常使用被称为“绿皮书”的《公路与城市道路几何设计政策》作为参考书。该书是由美国各州公路与运输工作者协会（AASHTO）自20世纪30年代起出版发行的，最新发行的是2001年版。
AASHTO的“绿皮书”中明确阐述公路功能分类与设计标准之间的关系。州、县、市的公路设计手册同样也将设计标准与公路功能分类联系在一起。AASHTO“绿皮书”中指出：“设计过程的第一步便是确定该设施所要提供的服务功能。满足该功能所需的预期交通量和交通组成的服务等级为公路设计者提供了一个设计基础，据此他们可以在现有设计指标范围内（针对具体功能类型的公路）选择合理、经济的设计车速及几何线形设计标准。”
一旦一条具体的公路功能分类得以确定，那么就有相对应的设计车速范围。在允许的设计车速范围，与平纵线形设计有关的一些主要限制性设计参数也就可以确定。同样地，一旦功能分类得以确定，那么基本的公路横断面指标就可以建立，包括车道宽、路肩宽、中央分隔带的类型与宽度及其它一些主要设计要素。
美国公路设计的灵活性理念
美国联邦公路管理局（FHWA）充分认识到“在保护甚至是加强建设环境、自然风景、人文历史及社会资源的同时为公众提供安全、高效的交通运输服务是他们面临的一个巨大的挑战”，提出了公路设计灵活性的新理念。
美国联邦公路管理局出版了一本“公路设计的灵活性”（Flexibility in Highway Design）的书，专门介绍公路设计的灵活性。这里介绍的公路设计灵活性的新理念和主要观点主要来自这本书。
“公路设计灵活性”的新理念并不是试图去创建一个新的标准。实际上，这种设计新理念是建立在灵活应用现有的规范、标准、规章制度和法律规定基础之上，在不降低安全性的前提下，通过灵活设计寻求达到更符合公路沿线可持续发展的需要和利益的目标。
由于美国通过立法为公路建设提供了稳定的建设资金，并有效利用这些资金的杠杆作用，在保证公路建设顺利完成的同时，确保有价值的自然风景和人文历史遗迹的留存。具体体现是要求设计人员能够具有创新的设计思维，在考虑公路交通系统的安全性与满足出行需要的同时，还要全面地考虑公路交通系统沿线的景观、历史遗迹、美学与其它文化价值。
公路设计中一个重要的概念便是每一个公路建设项目都具有特殊性，包括项目所在区域的地理位置、地形地质条件、沿线社会环境特点等因素、公路使用者的需求以及所面临的挑战与机遇。设计者所面临的任务是寻求一种在安全和周围自然以及人类环境之间的协调与结合。为了做到这一点，设计师们需要灵活性。
灵活性包括以下：
允许各个州标准的取值范围具有灵活性；
当受环境条件严格约束时，可以有特殊设计；
对规划阶段的决策进行再评估；
需要时允许降低设计车速；
维持现有道路的平、纵、横断面，仅仅重新罩面、修复和更换标志
认真考虑可选择的指标，特别是对于景观道路
检查设计参数和指标在安全和运行中的效果
所有这些方法其目的是让设计者在设计公路时创造性地灵活运用他们的专业知识与判断能力。这种灵活性在有效发挥公路功能与运营安全的同时，还可使公路适合自然与人文环境。
路线的适宜性和均衡性
路线的适宜性是指公路路线与自然条件的协调、配合，使公路与周围环境融为一体，最大限度地减少对自然环境的破坏。路线的均衡性是指公路路线自身各要素间的协调、配合，使公路线形能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性，最大限度地保证行车安全。
美国高速公路设计将环境提到了一个相当高的地位。其规范要求：公路的定线和设计可以而且应该能使环境更加完美，并作为改善环境的促进因素。同时认为，环境不仅仅指自然环境，它包括人类、植物和动物三类群体以及这三类群体起作用的各自力量。
因此，美国高速公路设计的参考者，不仅有设计工程师，还有生物、化学、历史、考古学家和土地评估家，在某些情况下甚至还有社会学家。听取公众意见是方案确定阶段必不可少的程序。
而在高速公路设计阶段，非常强调路线与地形及环境的协调，尽可能消除造成大填大挖的人为因素，注重对原有地貌的保护和尽可能恢复自然的外观。公路线形相邻路段技术指标不均衡、衔接不合理，会使车辆行驶速度出现较大突变，从而影响交通安全。因此路线设计除了应使线形同地形、地物、景观相适宜外，还应使线形流畅、连续、视觉良好，保证行车安全与舒适。公路作为一个三维空间构造物，在路线设计中还应该对公路的平、纵、横三个面进行综合设计，做到平面顺适、纵坡均衡、横面合理。
美国公路线形设计强调在符合汽车行驶力学方面的要求外，还应考虑用路者的视觉、心理与生理方面的要求，以提高汽车行驶的安全、舒适与经济性。为了使线形连续、均衡，从根本上解决公路安全设计问题．通常采用运行速度理论检验公路线形设计。要满足路线适宜性的要求，需要通过灵活设计、精心创作，合理选用技术标准，实现安全、环保、美观、节约的目的。路线的适宜性和均衡性实质上也是强调公路灵活性设计以及景观环境设计的效果。这些对我国高速公路设计具有很好的借鉴作用。
线形设计的连续性
公路线形的连续性设计是指公路的几何条件既不违背驾驶员的期望，也不违背驾驶员安全操作和驾驶汽车的能力。满足连续性要求的路线设计，能够连续地引导驾驶员的视觉和满足驾驶员的心理和生理要求，减少驾驶员的无谓操作、疲劳和恐惧心理，增加驾驶员和乘客的安全感和舒适感。可见，连续性对于公路设计是非常重要的
道路线形的连续性是路线设计的基本要求之一，连续的道路设计应确保驾驶员能够沿着路线以他们期望的速度行驶。我国目前所使用的上述技术标准和设计规范中虽已提出线形连续性，但对连续性的标准并没有明确提出。目前国内外对于线形连续性的研究很多，主要分为：基于速度的研究，基于安全的研究，基于驾驶员操作难易的研究。其中基于速度的研究比较成熟，因为道路线形连续与否对车辆产生的影响首要表现在车速上。车速变化的大小也就代表着线形连续程度。事故率大小是对道路线形连续性的直接检验结果，事故率比较大的事故多发地点，也必然代表着其线形在此存在问题。因此，美国等国均采用运行速度评价线形设计的连续性。
线形设计的安全性
公路的安全性设计是指从改善环境安全人手，通过在设计阶段的公路安全性评价，优化公路设计，从而弥补行车安全、车辆安全的不足，消除存在安全性隐患的线形组合，提高道路运营的安全可靠性、提升高速公路的安全服务水平。公路安全性设计首先是对设计的道路线形进行安全性评价，指出存在安全性隐患的路段或线形组合，从而提出线形修改的依据，进行线形设计的优化。从公路设计角度，安全评价的内容总体上可归并为包括平、纵、横的线形设计和包括净空宽度、路侧边坡、排水设施、交通工程的路侧设计等影响到行车安全的各种因素。美国在公路安全性方面的研究，主要集中在道路安全管理、几何设计一致性与实际运行速度评估、驾驶员行为调查分析及数学模型与辅助工具等方面。对公路线形的安全性评价主要通过对拟建道路的运行车速预测来对道路的安全性进行评价。
美国道路设计理论和体系更注重路线与地形、环境的配合和协调。在设计中充分强调路线的一致性和连续性，强调设计的灵活性。路线线形指标充分考虑了地形、地貌条件，为了使道路与地形条件、景观环境相协调，在满足规范安全性的基础上，不惜放宽线形设计指标。另外，在设计中采用了汽车运行车速的理念，路线设计中追求各线形指标的相互配合协调、高低指标之间的过渡缓和、路线线形均衡，追求实际行驶车速相对平稳等，这对降低工程造价、克服超速现象、减少交通事故、保护生态环境和道路景观及与环境的相互协调具有重要的意义。
速公路线形指标的均衡性、一致性、线形的连续性、线形和环境景观的协调性，以及线形设计的灵活性、安全性，作为现代公路设计的新理念已经广泛为国内外公路研究和设计领域所认同。而利用运行速度评价方法是通过运行车速检查评价，使公路线形各要素的设计达到连续、均衡和协调。采用预测运行速度评价道路线形设计质量，使得公路设计的上述要求由定性研究过渡到定量研究。运行速度预测已成为近年来国内外设计领域研究和应用的主要方法，也是研究的热点。因此在充分学习和理解的基础上，借鉴国外先进的设计理念和方法，对提高我国的公路设计水平具有重要意义。
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