公路的路線選擇和優(yōu)化的方法及依據(jù)

胡兵

摘要：近年來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)行業(yè)也得到了極大的發(fā)展。路線選擇與設(shè)計(jì)作為公路建設(shè)的主要內(nèi)容之一，其選擇是否合理、設(shè)計(jì)是否有效都將影響到工程建設(shè)的整體質(zhì)量。文章主要就公路的路線選擇和優(yōu)化的方法及依據(jù)展開了相關(guān)的分析，以供廣大同仁研究探討。

關(guān)鍵詞：公路路線選擇;優(yōu)化方法;依據(jù)

選線是公路線性設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，選線的質(zhì)量直接關(guān)系到整條公路的質(zhì)量、工程造價(jià)及公路今后使用的適用性、安全性、可靠性和壽命。另外，在兩點(diǎn)之間，可能的線路很多，地面因素又復(fù)雜多變，加之線路本身平、縱、橫三方面的相互影響和制約及線路位置對(duì)公路構(gòu)造物和其他公路設(shè)施影響等因素，使得選線工作變得十分復(fù)雜，因此，選線是一項(xiàng)具有很強(qiáng)的技術(shù)性、綜合性和政策性的工作。

一、公路路線選擇的原則依據(jù)

公路工程規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，路線選擇是否合理極為重要，要求必須在公路起始點(diǎn)與終點(diǎn)間選擇公路路線，該路線應(yīng)具備合理性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)還需對(duì)公路工程施工現(xiàn)場(chǎng)的周圍環(huán)境進(jìn)行充分考慮，降低對(duì)自然環(huán)境的影響。在公路路線設(shè)計(jì)中，需對(duì)路線可能出現(xiàn)的影響因素進(jìn)行分析，對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)全面掌握，才能實(shí)現(xiàn)路線選擇最優(yōu)化。為此必須遵循以下原則依據(jù)：

（一）針對(duì)公路路線設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)做好調(diào)查研究作業(yè)，按照面―帶―線的順序，實(shí)施全面調(diào)查，并利用不同路線方案的分析對(duì)比，進(jìn)行最優(yōu)線路的合理選擇。首先應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)施工安全性加以重視，這也是保證公路運(yùn)行安全的主要因素;其次必須對(duì)平、縱、橫等各項(xiàng)路線設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)間的配置關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)，確保各個(gè)線形配置的合理性與連續(xù)性;最后對(duì)施工造價(jià)、施工工期與施工作業(yè)難度等進(jìn)行綜合考慮，以此保證施工進(jìn)度。

（二）周圍環(huán)境影響因素為公路線路選擇必須考慮的問(wèn)題，要求線路設(shè)計(jì)必須要降低對(duì)公路工程沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，降低占用耕地、林地，減少土地資源浪費(fèi);還要對(duì)不可移動(dòng)文物加以避讓，降低對(duì)人文風(fēng)景、古跡的影響及損壞，達(dá)到人與自然和諧發(fā)展，提升工程建設(shè)的社會(huì)效益。

（三）公路施工設(shè)計(jì)中，避免不了對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成嚴(yán)重影響，如污染、破壞等，為此需對(duì)環(huán)境保護(hù)加以重視，要求必須嚴(yán)格遵循“保護(hù)優(yōu)先、以防為主、以治為輔、綜合治理”的原則，如山區(qū)公路工程路線選擇時(shí)，需對(duì)地形地貌、地表植被等加以重視，避免水土流失，降低對(duì)環(huán)境的影響。

（四）公路路線設(shè)計(jì)應(yīng)與整體設(shè)計(jì)目標(biāo)相符，以道路功能為主分析，路線選擇時(shí)，不僅要對(duì)公路和其相應(yīng)路網(wǎng)、交通節(jié)點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，還需做好路線、各個(gè)交叉口、構(gòu)造物間的設(shè)計(jì)工作。

二、公路路線方案選擇的步驟

公路路線方案選擇作為公路勘探設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在全局工作中起著關(guān)鍵性的作用。其步驟分為公路走廊帶（通道）選擇、路段方案比較以及局部路線線位優(yōu)化論證三個(gè)階段。作為公路選擇的第一階段，公路走廊帶（通道）選擇分為走廊帶選擇與工程建設(shè)規(guī)模研究;第二階段的路段方案比較作為三個(gè)階段中至關(guān)重要的一個(gè)階段，比選深度深、工作量大，項(xiàng)目工程可行性研究、初步設(shè)計(jì)以及技術(shù)設(shè)計(jì)主要在這一階段實(shí)現(xiàn)。作為公路路線方案選擇的最后一步，局部路線線位優(yōu)化主要開展項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)與施工圖優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。

三、公路路線選擇方法

目前公路路線選擇方法主要有生態(tài)選線和安全選線兩種方法。

（一）生態(tài)選線

生態(tài)選線又被視作環(huán)境協(xié)調(diào)性研究，是一個(gè)將公路建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響降至最低的選線方法。生態(tài)選線主要包括三部分內(nèi)容：確定研究范圍、基于空間關(guān)系的環(huán)境敏感性調(diào)查與分析以及可行方案的比選。

1、確定研究范圍主要是指確定公路生態(tài)系統(tǒng)的邊界。

2、基于空間關(guān)系的環(huán)境敏感性調(diào)查與分析，主要是通過(guò)分析、評(píng)價(jià)環(huán)境保護(hù)的空間來(lái)選出影響環(huán)境小的路線走廊及環(huán)境敏感性高的區(qū)域。調(diào)查的內(nèi)容包括所有與環(huán)境有關(guān)的問(wèn)題，具體是指公路建設(shè)對(duì)野生動(dòng)植物的影響、對(duì)水環(huán)境的影響、對(duì)水土流失的影響以及對(duì)人類日常生產(chǎn)活動(dòng)的影響。

3、可行性方案比較，這一步主要是通過(guò)CAD制圖軟件構(gòu)建可行路線方案，并結(jié)合實(shí)際調(diào)查結(jié)果在環(huán)境協(xié)調(diào)性方面進(jìn)行比較，最終確定可行的最優(yōu)路線方案。當(dāng)然在這個(gè)過(guò)程中也要考慮到公路的安全、美觀、經(jīng)濟(jì)等因素。

（二）安全選線

安全選線主要包括安全檢查的指標(biāo)、安全標(biāo)準(zhǔn)以及安全選擇程序三部分內(nèi)容。

1、安全檢查的指標(biāo)

安全檢查主要包括5個(gè)指標(biāo)：曲線變率（英文簡(jiǎn)稱CCRs）、設(shè)計(jì)速度（VD）、運(yùn)行速度（V85）、直線的獨(dú)立性分析、相鄰曲線半徑關(guān)系。

2、安全標(biāo)準(zhǔn)

我們可以從三個(gè)方面開展安全設(shè)計(jì)分析，這里我們用三個(gè)定義來(lái)表示，設(shè)計(jì)速度VD與實(shí)際運(yùn)行速度V85的一致性用安全標(biāo)準(zhǔn)I表示，相鄰路段運(yùn)行速度的一致性用安全標(biāo)準(zhǔn)II表示，路段橫向力系數(shù)提供值與其需求值之間的一致性用安全標(biāo)準(zhǔn)III表示。

安全標(biāo)準(zhǔn)I主要針對(duì)路線設(shè)計(jì)一致性的檢查，這里的檢查對(duì)象為單個(gè)線段，就某一路段來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)速度VD與實(shí)際運(yùn)行速度V85應(yīng)相差較小，并保持一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)，只有這樣設(shè)計(jì)的一致性才能得到有效保證，當(dāng)出現(xiàn)|V85-VD|>20 km/h時(shí)，設(shè)計(jì)速度與實(shí)際運(yùn)行速度相差較大，極易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，這時(shí)視為不良設(shè)計(jì)，相關(guān)工作組應(yīng)重新修改設(shè)計(jì)方案;安全標(biāo)準(zhǔn)II主要針對(duì)的是相鄰路段一致性的檢查，檢查對(duì)象是指包括相鄰曲線之間、曲線和直線之間在內(nèi)的相鄰線形要素運(yùn)行速度差是否滿足安全要求，當(dāng)出現(xiàn)|V85i-V85i+1|>20 km/h時(shí)，平面幾何設(shè)計(jì)不一致明顯，運(yùn)行速度圖存在突變，極易導(dǎo)致交通事故頻繁發(fā)生，這時(shí)視為不良設(shè)計(jì)，相關(guān)工作組應(yīng)重新修改設(shè)計(jì)方案

3、安全選擇程序

在安全檢查指標(biāo)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，安全選線的具體程序如下：

（1）根據(jù)公路功能、公路等級(jí)、地形以及設(shè)計(jì)交通量確定設(shè)計(jì)速度VD。

（2）依據(jù)設(shè)計(jì)速度VD，按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確定平曲線最小半徑、豎曲線最小半徑、緩和曲線最小長(zhǎng)度、橫向力系數(shù)提供值以及坡度等技術(shù)指標(biāo)，而后借助公路路線CAD軟件進(jìn)行路線平、縱、橫設(shè)計(jì)，初步確定平縱面線形（注意在設(shè)計(jì)過(guò)程中需考慮與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性）。

（3）計(jì)算單曲線的CCRs值。

（4）計(jì)算單個(gè)線元的V85值，檢查單個(gè)線元的V85與VD的一致性

（5）檢查相鄰單曲線之間的運(yùn)行速度一致性，包括曲線與直線之間的一致性。

（6）檢查路段橫向力系數(shù)提供值與橫向力系數(shù)需求值之間的一致性。

（7）利用三個(gè)安全標(biāo)準(zhǔn)，檢查路線的安全性。如果路線設(shè)計(jì)的安全性達(dá)不到安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，必須重新進(jìn)行線形設(shè)計(jì)，直到滿足安全設(shè)計(jì)要求。

（8）按照每一路段的V85，計(jì)算相應(yīng)的停車視距、超車視距、最大超高值、最小超高值。

（9）建立公路三維模型，進(jìn)一步進(jìn)行三維透視檢查。

四、結(jié)語(yǔ)：

總之，公路路線方案選擇直接或間接地與道路的建設(shè)者、使用者以及周邊環(huán)境等各方產(chǎn)生聯(lián)系，因此我們?cè)谶M(jìn)行方案選擇時(shí)要綜合考慮到各方因素，并處理好各方間的關(guān)系。只有這樣才能提高公路路線設(shè)計(jì)的合理性。

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