基于道路設(shè)計(jì)的選線優(yōu)化分析

張海波

（濱州市公路勘察設(shè)計(jì)院，山東 濱州 256603）

城市道路的設(shè)計(jì)關(guān)系著城市未來(lái)發(fā)展的高度和程度，影響著城市的綜合發(fā)展，因此合理設(shè)計(jì)城市道路選線路徑以及城市道路網(wǎng)，有助于城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。而以往的城市道路選線方式和道路選線途徑，已經(jīng)不能滿足城市日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)需求和道路使用需求。為此，在城市道路設(shè)計(jì)規(guī)劃中，要結(jié)合城市的地形特點(diǎn)、地質(zhì)、水文等環(huán)境因素，再配合城市發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，設(shè)計(jì)出一條最優(yōu)的選線方式和道路軌跡。只有更為科學(xué)的選線設(shè)計(jì)和道路軌跡，才能夠滿足城市不斷增長(zhǎng)的使用需求，從而更好地帶動(dòng)城市未來(lái)的發(fā)展，承擔(dān)起城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的責(zé)任。

1 城市道路選線的基本原則

1.1 地勢(shì)影響原則

根據(jù)不同的地勢(shì)造成的道路施工難度，選擇是否在此地進(jìn)行施工。在道路選線施工考察時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的水文地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告，選擇合適的施工地點(diǎn)，合理地避開(kāi)一些不適合施工或難以施工的地段，避免造成資源的浪費(fèi)和成本的增加。例如，湖泊、凍土等不良地理環(huán)境需要避開(kāi)，另外歷史文物建筑區(qū)也要合理避開(kāi)，避免造成文化建筑物的損傷[1]。除此之外，還要注意與周?chē)h(huán)境的和諧發(fā)展，不能因城市道路的建設(shè)，對(duì)環(huán)境造成重大的破壞，導(dǎo)致城市在經(jīng)濟(jì)上得以進(jìn)步，在環(huán)境上出現(xiàn)紕漏。

1.2 少占用耕地原則

對(duì)于道路選線要注意減少對(duì)耕地農(nóng)田的占用，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)道路的平衡性，提高道路施工的便利性和安全性[2]。在道路建設(shè)時(shí)，一定要考慮與周?chē)h(huán)境的和諧相處，與周?chē)用竦暮椭C相處，為了防止出現(xiàn)良田毀壞、農(nóng)作物減少的現(xiàn)象。

1.3 成本控制原則

成本控制是城市道路選線中的重要原則，需要綜合考慮道路施工成本和后期的運(yùn)營(yíng)成本，選擇合適的指標(biāo)來(lái)分析其經(jīng)濟(jì)成本支出與后期維護(hù)成本的情況，從而做到在節(jié)約成本的情況下確保道路施工質(zhì)量和確保后期運(yùn)營(yíng)成本的經(jīng)濟(jì)性[3]。避免資源的浪費(fèi)也是城市道路建設(shè)過(guò)程中的一個(gè)重要原則，符合資源節(jié)約型、環(huán)境友好型一直都是城市道路選線追求的目標(biāo)。

1.4 最小工程量原則

最佳道路選線方案需要選用最小工程量原則，通過(guò)減小工程量來(lái)降低建設(shè)成本開(kāi)支，同時(shí)可以減少施工時(shí)間，減少對(duì)交通的影響，以此來(lái)滿足行車(chē)的安全和滿足駕駛員的行車(chē)舒適性[4]。最小工程量的目的就是以最小的資源消耗，完成最優(yōu)的道路方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)城市交通科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

1.5 可持續(xù)發(fā)展原則

人與環(huán)境、人與自然、人與社會(huì)之間的可持續(xù)發(fā)展，是所有經(jīng)濟(jì)發(fā)展、項(xiàng)目建設(shè)、國(guó)家發(fā)展之間都需要遵從的原則之一，這要求不僅要滿足當(dāng)前的生活所需，還要滿足以后的城市或國(guó)家發(fā)展的需求，為人類(lèi)以后的生活提供持續(xù)動(dòng)力，提供支撐基礎(chǔ)[5]?；谖覈?guó)國(guó)情，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是一個(gè)重要緩解需求與資源之間緊張問(wèn)題的重要舉措，城市道路規(guī)劃設(shè)計(jì)也需要參照國(guó)情和國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)城市道路可持續(xù)發(fā)展。

2 城市道路選線的步驟與方法

城市道路設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，能夠有效提升規(guī)劃布局，帶動(dòng)城市內(nèi)需發(fā)展，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。在城市道路選線過(guò)程中，可以根據(jù)一定的選線步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而提升線路的科學(xué)性，增加交通的科學(xué)合理配置，為城市發(fā)展戰(zhàn)略全局提供重要支撐。城市道路選線過(guò)程主要從全局、逐段、定線、最終優(yōu)化分析等進(jìn)行方面進(jìn)行，下文具體介紹選線的步驟與內(nèi)容。

2.1 全面布局

全面布局需要結(jié)合城市地理位置、地質(zhì)文化、水文化等，在整個(gè)道路設(shè)計(jì)上找到幾個(gè)重要的點(diǎn)，根據(jù)可控點(diǎn)的設(shè)計(jì)，確定路線的基本走向和城市道路的基本結(jié)構(gòu)，以達(dá)到全面控制道路選線的目的。

2.2 逐段設(shè)計(jì)

在全局設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)可控點(diǎn)之間的關(guān)系，進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，逐一設(shè)計(jì)，從細(xì)節(jié)上選擇設(shè)計(jì)出最優(yōu)的軌跡路線，結(jié)合整體布局，實(shí)現(xiàn)道路最優(yōu)選線設(shè)計(jì)。

2.3 定線設(shè)計(jì)

定線設(shè)計(jì)就是在已經(jīng)完成線路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行推敲，對(duì)其中有問(wèn)題的地方進(jìn)行修改，最終完成城市道路選線的設(shè)計(jì)，同時(shí)配合施工進(jìn)行確定。

3 城市道路選線模型的優(yōu)化

3.1 道路智能化選線影響因素分析與選取

影響道路選線的因素有很多，可以概括為三個(gè)方面。（1）影響道路設(shè)計(jì)的因素。在道路設(shè)計(jì)中的主要影響因素是道路的使用安全性，也就是道路在承受行駛車(chē)輛的負(fù)荷力作用下，能夠最大程度地呈現(xiàn)一定的彈性變化量。（2）影響城市道路位置的因素。這與城市的地質(zhì)環(huán)境、地形特征、社會(huì)環(huán)境分布等都有一定的關(guān)系，能夠左右城市道路地理分布位置。（3）影響城市道路長(zhǎng)度的因素。主要是資金的投入，資金的投入可以很大程度上左右城市道路的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。資金不僅包含施工階段的資金，還包括竣工驗(yàn)收運(yùn)行階段的成本資金。

3.2 基于GIS系統(tǒng)的單因素影響模型

利用科學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)城市道路選線模型，有助于優(yōu)化道路選線。文章選取GIS系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行城市道路選線設(shè)計(jì)，分為四步：（1）確定選線系統(tǒng)。將影響城市道路設(shè)計(jì)的因素導(dǎo)入GIS系統(tǒng)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析，全面控制城市道路選線設(shè)計(jì)；（2）結(jié)合數(shù)字化信息技術(shù)，整理并歸納數(shù)據(jù)，制定出一個(gè)選擇最優(yōu)路線的網(wǎng)格線，將各因素納入其中，形成一個(gè)數(shù)字模型，等待變量的輸入，從而確定最終的路線；（3）將所需費(fèi)用數(shù)據(jù)輸入其中，分類(lèi)型、分屬性；（4）輸入路線選擇變量，利用GIS系統(tǒng)技術(shù)，做出最優(yōu)的路線選擇，形成最優(yōu)的路線途徑，供項(xiàng)目施工參考[6]。

3.3 基于柵格數(shù)據(jù)的最優(yōu)路徑選擇

通過(guò)ArcGIS軟件進(jìn)行最優(yōu)路徑分析，數(shù)據(jù)源是建立好的格柵數(shù)據(jù)，每個(gè)格柵表現(xiàn)為影響因子，數(shù)值表示為路線經(jīng)過(guò)需要繳納的費(fèi)用，這樣可以用格柵來(lái)優(yōu)化選線路徑，最終得到最優(yōu)路徑分析結(jié)果[7]。

3.4 科學(xué)合理的規(guī)劃

項(xiàng)目決策階段的設(shè)計(jì)優(yōu)化也需要納入城市道路選線優(yōu)化設(shè)計(jì)中。項(xiàng)目決策階段主要需要做到的就是科學(xué)合理規(guī)劃城市道路，不僅需要滿足一般道路的使用要求，還要在此基礎(chǔ)上不斷提升、優(yōu)化道路使用性能。這就要求設(shè)計(jì)人員在具體設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要滿足國(guó)家對(duì)城市大陸發(fā)展規(guī)劃的要求，另一方面還要規(guī)避可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，考慮資本市場(chǎng)的變化，包括材料、人力成本的變化，將項(xiàng)目建設(shè)中的預(yù)算支出控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)出符合城市發(fā)展和需求的道路選線設(shè)計(jì)[8]。

3.5 可持續(xù)性的設(shè)計(jì)

城市道路設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化也是城市道路選線優(yōu)化的一個(gè)重要保障措施，城市道路選線是否能夠滿足城市發(fā)展戰(zhàn)略要求，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的科學(xué)合理設(shè)計(jì)是非常重要的。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段的可持續(xù)性，需從兩點(diǎn)出發(fā)：一是基于抗災(zāi)性能的設(shè)計(jì)，全面提升城市道路的抗災(zāi)性能，提升其使用壽命；二是確保符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略布局，以應(yīng)對(duì)城市在發(fā)展過(guò)程中的不同時(shí)期的不同需求，合理控制項(xiàng)目的施工造價(jià)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保施工的合理、科學(xué)。

3.6 將施工因素納入道路設(shè)計(jì)中

線路選擇完成之后，便是具體施工過(guò)程。在整個(gè)城市道路建設(shè)過(guò)程中，項(xiàng)目施工是成本費(fèi)用的主要產(chǎn)出階段，這個(gè)階段的不良影響也可以降低城市道路設(shè)計(jì)的最終效果，因此施工階段的影響因素也需要并入城市道路選線優(yōu)化中來(lái)。為避免施工階段的不良因素影響城市道路選線設(shè)計(jì)的最終效果，可以從兩方面來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)。一方面，在保證城市道路建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，優(yōu)化施工材料，遵從綠色可持續(xù)發(fā)展原則，選擇綠色型、清潔型道路施工材料，減少不必要的資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞；另一方面，優(yōu)化道路施工方案，不斷提升施工項(xiàng)目的質(zhì)量和施工效率，同時(shí)優(yōu)化并選擇合適的施工技術(shù)，減少道路返修的次數(shù)或避免道路返修，從而縮短施工周期。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，城市道路選線設(shè)計(jì)是城市道路整體布局的一個(gè)重要的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，能夠影響城市道路的走向以及整體感官。在道路選線過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際國(guó)情，遵從可持續(xù)發(fā)展、成本控制等原則，綜合、全面考慮城市發(fā)展需求，將道路選線設(shè)計(jì)提升到戰(zhàn)略層次，根據(jù)城市未來(lái)發(fā)展的戰(zhàn)略定位，從細(xì)節(jié)上實(shí)現(xiàn)城市整體布局的優(yōu)化，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度，完善道路選線的設(shè)計(jì)優(yōu)化，進(jìn)而促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。