公路路線設(shè)計(jì)中的問題淺論

金曉杰

【摘 要】對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路的建設(shè)程度起到了重要作用。合理的公路路線設(shè)計(jì)不但有利于帶動(dòng)公路周邊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)還有利于我國(guó)整體社會(huì)的快速發(fā)展。因此，本文首先對(duì)我國(guó)當(dāng)前的公路路線設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，于此同時(shí)提出了完善我國(guó)公路路線設(shè)計(jì)的相關(guān)建議。

【關(guān)鍵詞】安全性 公路路線 設(shè)計(jì)

公路路線在公路建設(shè)中占有主體地位，公路路線一旦選定，那么無論路線質(zhì)量的優(yōu)劣，都不能改變，山區(qū)高速公路同樣如此。因此，作為公路的主體，其路線的設(shè)計(jì)好壞，對(duì)公路都有著至關(guān)重要的影響。因?yàn)?，地理位置、社?huì)環(huán)境以及傳統(tǒng)文化和風(fēng)俗的不同，都會(huì)對(duì)公路建設(shè)產(chǎn)生一定的作用，制定相關(guān)路線的設(shè)計(jì)要針對(duì)先進(jìn)性以及科學(xué)性進(jìn)行突出的設(shè)計(jì)，這樣公路建設(shè)才會(huì)取得優(yōu)質(zhì)的效果。

1 公路路線設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與問題

作為公路設(shè)計(jì)的核心，路線的線性代表著公路的骨架，意味著線性的合理性直接影響到公路的構(gòu)造、路面以及路基等方面。在公路建成以后，假如需要對(duì)公路線路的改變那是相當(dāng)困難的。特別是針對(duì)高等級(jí)的公路路線，一旦建成以后就無法對(duì)其線路進(jìn)行改變。因此，可以將公路路線看作為公路的生命，不但在安全方面，而經(jīng)濟(jì)與通行能力也需要進(jìn)行分析與完善。

相比國(guó)外的高速公路路線設(shè)計(jì)，發(fā)達(dá)的國(guó)際針對(duì)設(shè)計(jì)的理念是從汽車的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行要考的，然后逐漸考量駕駛員的心理特征，不但提倡以人為本的設(shè)計(jì)理念，還注重發(fā)揮公路路線設(shè)計(jì)的舒適性，同時(shí)展開了一系列的路線設(shè)計(jì)研究。然而，我國(guó)的高速公路路線設(shè)計(jì)多數(shù)是采用我國(guó)比較傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式進(jìn)行工程設(shè)計(jì)方面的考察，其中存在的問題主要是對(duì)環(huán)境以及社會(huì)方面的忽視，沒能從全面的角度對(duì)路線進(jìn)行綜合性的分析，最終在經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

2 公路路線的設(shè)計(jì)理念

通過對(duì)公路路線的優(yōu)化，主要存在不可公度性與目標(biāo)件的矛盾性兩個(gè)方面，首先，設(shè)計(jì)目標(biāo)的不可公度性主要是指公路路線的設(shè)計(jì)目標(biāo)沒有進(jìn)行統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致無法對(duì)其進(jìn)行比較。其次，線性設(shè)計(jì)目標(biāo)間的矛盾性主要是指在采取目標(biāo)值的過程中，會(huì)影響其他目標(biāo)。對(duì)此，可從可靠性研究法、系統(tǒng)分析法以及路線智能優(yōu)化法三方面來進(jìn)行優(yōu)化。

2.1 可靠性研究分析。我國(guó)在公路路線的設(shè)計(jì)中運(yùn)用可靠性理論研究已經(jīng)初步進(jìn)行了研究，但是在公路路線方面的運(yùn)用還沒有萬群的運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。值得注意的是可靠度理論在領(lǐng)域中，主要是在巖土工程學(xué)以及結(jié)構(gòu)工程中運(yùn)用的較為廣泛。其中比較典型的有公路排水管道設(shè)計(jì)、交通信號(hào)燈間隔時(shí)間可靠性分析，信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)等?？傊煽慷壤碚撌且愿怕收摓榛A(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，用概率來描述工程結(jié)構(gòu)可靠性的問題。

2.2 系統(tǒng)分析法。將公路路線的設(shè)計(jì)過程中采用系統(tǒng)分析法，主要是對(duì)路線設(shè)計(jì)的定量或者定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)當(dāng)前所存在的問題提出后并進(jìn)行完善，進(jìn)而達(dá)到最優(yōu)路線的目標(biāo)。當(dāng)前系統(tǒng)分析法主要包含目標(biāo)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、分析評(píng)價(jià)以及優(yōu)化決策五個(gè)方面。通過對(duì)公路設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)將公路環(huán)境的約束與設(shè)計(jì)現(xiàn)狀對(duì)比分析后，可以一定程度的提升公路路線的合理性。對(duì)此，論證只需要對(duì)公路路線進(jìn)行改進(jìn)，就可以看出當(dāng)前我國(guó)公路路線的技術(shù)并不能滿足公路設(shè)計(jì)的實(shí)際需求?？煽闯?，采用系統(tǒng)分析法，達(dá)到技術(shù)的要求時(shí)卻無法滿足經(jīng)濟(jì)的需求，而滿足經(jīng)濟(jì)需求的而無法達(dá)到技術(shù)指標(biāo)。對(duì)公路分析評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行合并、歸類，找出重點(diǎn).提出科學(xué)合理的優(yōu)化方法，并付諸實(shí)施，同時(shí)對(duì)公路優(yōu)化后的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行再分析與優(yōu)化。當(dāng)前系統(tǒng)分析法主要包含系統(tǒng)與定量?jī)蓚€(gè)方面，經(jīng)過這兩個(gè)因素可將系統(tǒng)分析法的形式展現(xiàn)的多種多樣，由于系統(tǒng)與定量的準(zhǔn)則來分析，那么系統(tǒng)就需要根據(jù)明確的準(zhǔn)則來定量具體的數(shù)據(jù)。采用系統(tǒng)分析法來對(duì)公路路線的設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行設(shè)計(jì)后，利用較少的工作量就會(huì)對(duì)定量進(jìn)行明確的分析。特別是在計(jì)算機(jī)輔助的背景下，可以在公路路線中推廣系統(tǒng)分析法，不但一定程度的減少工程量，更重要的是還會(huì)提升公路路線的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.3 路線智能優(yōu)化法

在路線設(shè)計(jì)的過程中采取智能優(yōu)化法，主要是以多目標(biāo)遺傳算法以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為核心來解出最優(yōu)的公路路線。在路線方案設(shè)計(jì)的過程中，首先采用CAD系統(tǒng)為初始的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而達(dá)到提升公路路線計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力與設(shè)計(jì)層次進(jìn)行設(shè)計(jì)的目標(biāo)，最終形成提升公路路線設(shè)計(jì)的決策能力。

公路路線設(shè)計(jì)優(yōu)化過程必須從公路原始空間數(shù)據(jù)庫中真實(shí)及時(shí)地提取、分析與公路路線相關(guān)的空間數(shù)據(jù)，為公路路線目標(biāo)函數(shù)計(jì)算提供數(shù)據(jù)資料依據(jù)；按所需空間數(shù)據(jù)的屬性和查詢方法，路線設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)挖掘方法可分為點(diǎn)數(shù)據(jù)挖掘、線數(shù)據(jù)挖掘、面數(shù)據(jù)挖掘。公路是敷設(shè)于自然界的人工構(gòu)造物。所經(jīng)區(qū)域的地面高程決定了路線的位置、工程量等因素，是公路路線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵信息。通過gis的空間分析模塊，利用數(shù)字高程模型（digital elevation model，dem）可獲得路線地區(qū)任一點(diǎn)的地面高程，由于公路路線設(shè)計(jì)需要縱斷面地面線和橫斷面地面線，所以必須將公路路線設(shè)計(jì)領(lǐng)域知識(shí)與gis空間分析相結(jié)合，以獲得所需地理地質(zhì)和公路區(qū)域的有效信息。公路路線在布設(shè)時(shí)，不可避免地要與其他公路、鐵路、河流等相交，通過gis的拓?fù)潢P(guān)系查詢，獲取公路與線狀構(gòu)造物的拓?fù)潢P(guān)系，合理地確定立體交叉或平面交叉的類型。而通過分析路線所交河流的寬度、流量等信息，則可以合理確定擬建橋涵的跨徑，從而為公路路線方案優(yōu)化提供充分的信息。面數(shù)據(jù)挖掘方式，為公路路線挖掘面域信息，為路線設(shè)計(jì)提供依據(jù)。建立公路路線智能優(yōu)化系統(tǒng)模型，有利于解決路線優(yōu)化過程中模糊性、不確定性問題，為公路路線的設(shè)計(jì)提供科學(xué)和有效的依據(jù)。

總之，通過對(duì)公路路線的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析后，對(duì)現(xiàn)狀與存在的問題進(jìn)行闡述，進(jìn)而提出了一些解決方式。只有通過全面的公路路線設(shè)計(jì)，才能達(dá)到有效的節(jié)約資源的目標(biāo)，進(jìn)而完善公路路線的同時(shí)降低建設(shè)費(fèi)用。

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