基于道路設(shè)計(jì)與交通規(guī)劃的道路選線優(yōu)化模型

【摘要】隨著城市化建設(shè)的快速發(fā)展，城市交通道路的發(fā)展越來越重要，交通道路建設(shè)是一項(xiàng)極其復(fù)雜的過程，在交通規(guī)劃及道路設(shè)計(jì)建設(shè)中，應(yīng)該先深入的了解交通網(wǎng)絡(luò)的狀況，對交通網(wǎng)絡(luò)狀況有了基本的掌握之后，才可以對道路的設(shè)計(jì)及規(guī)劃進(jìn)行一定的優(yōu)化，充分了解交通道路規(guī)劃中不足的地方，及時(shí)進(jìn)行修改，這樣才可以促進(jìn)最優(yōu)交通規(guī)劃方案的形成。隨著我國道路網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率越來越大，使得對工程建設(shè)的規(guī)劃能力和設(shè)計(jì)要求越來越高，一個(gè)地區(qū)好的交通道路線路對一個(gè)地區(qū)的交通網(wǎng)絡(luò)有很大的優(yōu)化，本文根據(jù)道路設(shè)計(jì)與交通規(guī)劃的道路選線優(yōu)化模型進(jìn)行了探析。

【關(guān)鍵詞】道路設(shè)計(jì);交通規(guī)劃;道路選線;優(yōu)化模型

1、建立道路選線優(yōu)化模型的必要性及其重要作用

道路選線對于地區(qū)規(guī)劃和道路建設(shè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的加強(qiáng)有著關(guān)鍵性的作用，對道路線路選線的分析和調(diào)整采用建立模型的方式有著一定的合理性，隨著我國道路工程技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，雖然在道路的建設(shè)中提高了工作效率，但在一定程度上也促進(jìn)了建筑施工材料的價(jià)格上漲，在受到費(fèi)用因素影響時(shí)，會對工程建設(shè)施工的進(jìn)度產(chǎn)生一定的影響，在延誤了工期的同時(shí)，還提升了建設(shè)的成本。對道路設(shè)計(jì)及優(yōu)化選線進(jìn)行建立模型，可以有效的對道路選線是否可行進(jìn)行預(yù)測，通過建立模型還可以對工程建設(shè)中可能會遇到的突發(fā)情況進(jìn)行預(yù)測及推算在遇到突發(fā)情況時(shí)所用到的資金問題，還可以對施工中材料的成本、對生態(tài)環(huán)境造成破壞后治理的成本進(jìn)行預(yù)算，由此可見，工程建設(shè)中進(jìn)行優(yōu)化模型主要目的是為了對總工程的成本費(fèi)用進(jìn)行合理的預(yù)算，通過優(yōu)化模型建設(shè)，使快速上漲的施工建設(shè)材料的成本得到一定的抑制，對工程造價(jià)提供了可靠的科學(xué)管控。在道路工程中實(shí)行優(yōu)化模型不但可以為工程的建設(shè)降低成本，還可以促進(jìn)道路建設(shè)的工作效率，通過優(yōu)化模型更加了解整個(gè)道路選線上可能會出現(xiàn)的問題，大大節(jié)省了在施工過程中遇到突發(fā)問題的解決速度，所以，優(yōu)化模型建設(shè)會是未來我國道路工程中的主要發(fā)展趨勢[1]。

2、初始空間位置的生成

道路選線的規(guī)劃和設(shè)計(jì)是有較大的難度的，在進(jìn)行道路選線過程中要注意用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對使用的選線方案進(jìn)行分析，保障對方案進(jìn)行有效的補(bǔ)充和完善，選線方案的主要目的就是實(shí)現(xiàn)工程量的不斷減小，確保道路上車輛行駛的安全，在設(shè)計(jì)道路選線方案時(shí)盡量不要占用農(nóng)田，使道路建設(shè)的同時(shí)不破壞環(huán)境，所選的路線盡量不要穿過沼澤、軟土和溶洞，以免發(fā)生突發(fā)狀況對行人造成身體傷害，要確保路線的使用的合理有效，在選線時(shí)，一定要實(shí)現(xiàn)人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，道路的建設(shè)盡可能的要滿足生態(tài)環(huán)境發(fā)展的需求，在施工時(shí)還要采取有效的措施防止對生態(tài)進(jìn)行破壞，讓道路建設(shè)與生態(tài)環(huán)境共同實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[2]。

道路選線的規(guī)劃和設(shè)計(jì)要根據(jù)當(dāng)?shù)氐貐^(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況進(jìn)行的，道路的選線和規(guī)劃要和交通網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境和空間相適應(yīng)，才能確立最佳的空間方位，在對道路進(jìn)行選線和規(guī)劃時(shí)主要是通過對控制節(jié)點(diǎn)和地形的勘察和測量進(jìn)行的，在進(jìn)行控制節(jié)點(diǎn)初步設(shè)定時(shí)應(yīng)該先對地區(qū)的自然環(huán)境和地理環(huán)境進(jìn)行全方位的勘察，從而獲得該地形的準(zhǔn)確信息數(shù)據(jù)，這些位置信息就是對模型優(yōu)化的基本信息，在對地形測量時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐貐^(qū)地面高程情況的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)高程模型的優(yōu)化，依據(jù)其自身存在的有序數(shù)值的陣列形成網(wǎng)格形狀，這種模型可用來表示當(dāng)?shù)氐匦吻闆r的地面模型，具有準(zhǔn)確的可靠性。在建立優(yōu)化模型時(shí)，地面高程模型的建立時(shí)，一定要注意數(shù)值、排列和網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成情況，確保合理的分析以及計(jì)算，這樣才能將復(fù)雜的程序準(zhǔn)確落實(shí)，使當(dāng)?shù)氐匦蔚玫綔?zhǔn)確表示和合理規(guī)劃，在進(jìn)行道路規(guī)劃時(shí)，要注意對重要控制點(diǎn)設(shè)置為線路經(jīng)過的特定位置，同時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)之間的線路走向要與當(dāng)?shù)氐墓こ探ㄔO(shè)成本需求相符合。對道路進(jìn)行優(yōu)化模型，可以使道路的建設(shè)更加的合理，而優(yōu)化模型的主要方式是通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)設(shè)計(jì)的方案。

3、以DEM數(shù)字地形為基礎(chǔ)，詳細(xì)設(shè)計(jì)線形

優(yōu)化模型的建立主要是對道路選擇的合理性和造價(jià)的合理性的最佳優(yōu)化方案，而模型的建立過程也極為重要的，可以利用計(jì)算機(jī)模擬模式進(jìn)行選擇遺傳算法，這是一種解決最佳優(yōu)化的搜索算法，遺傳算法主要是為了在候選方案中對所有方案的優(yōu)劣進(jìn)行判斷選擇，是對空間位置產(chǎn)生的數(shù)字串進(jìn)行選擇操作、交叉和變異從而獲得新的空間位置方案，對與線路的數(shù)字地形線形設(shè)計(jì)主要可以通過以下方式進(jìn)行：

3.1在GIS中實(shí)現(xiàn)平行曲線

在新建的道路線形中，所有的控制節(jié)點(diǎn)組都是有兩條線路與其相鄰的，取其中的線路比較短的線段的二分之一作為圓曲線的切長線，利用數(shù)學(xué)公式算出這個(gè)切長線和半徑存在的問題就可以確定圓曲線的半徑問題，使用圓曲線平滑新建道路中的折點(diǎn)，就可以使圓曲線和直線連接，形成要設(shè)計(jì)的線形。

3.2在GIS中實(shí)現(xiàn)豎曲線

豎曲線的實(shí)現(xiàn)要根據(jù)豎曲線的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行，根據(jù)縱斷面上的每個(gè)控制點(diǎn)，在其相鄰長度的線路中將其中較短線路的三分之一處進(jìn)行截取，取其截取的長度就是二次拋物線的切長線[3]。

結(jié)語：

在我國的交通道路工程中，在對道路選線問題進(jìn)行研究時(shí)，主要是通過在道路工程的角度進(jìn)行分析，通過建立優(yōu)化模型，使道路選線設(shè)計(jì)和規(guī)劃更加科學(xué)合理，同時(shí)，道路規(guī)劃和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)想要制定合理有效地施工方案，就要與各方面人員進(jìn)行有效的溝通，借助優(yōu)化模型對道路的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行方案的制定，從而控制工程的建設(shè)成本，對道路工程的施工效率也帶來了提升，因此，道路工程中優(yōu)化模型的建立是不可缺少的。

參考文獻(xiàn)：

[1]常利.基于道路設(shè)計(jì)與交通規(guī)劃的道路選線優(yōu)化模型探討[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（25）：116-117.

[2]謝蕓.山地城市詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計(jì)中道路選線模型優(yōu)化方法的研究——基于GIS與AHP多因子空間量化分析[J].中外建筑，2016（06）：80-84.

[3]邱岳.道路設(shè)計(jì)中的選線優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2016，42（05）：153-154.

[4]張勝雨.選線優(yōu)化在道路設(shè)計(jì)中的交通規(guī)劃研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（16）：232.

作者簡介：

費(fèi)佳（1975·8）男、漢族，籍貫：浙江寧波市，昆明市政工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司，職稱 高級工程師、研究方向：市政工程。