綠色高速路線設(shè)計方案評價體系研究

李泓韋

（中咨華科交通建設(shè)技術(shù)有限公司,北京 100024）

0 引言

截至2022 年底，全國公路總里程5 354 800 km，其中高速公路177 300 km，高速公路成為人們出行方式的重要選擇之一，尤其是國家節(jié)假日7 座以下(含7 座）小型客車通行收費公路免收通行費政策的出臺，讓高速公路出行變得越來越普遍。近年來，雖然高速路線規(guī)模的不斷擴大給社會經(jīng)濟發(fā)展帶來了量的提升，但由于在路線方案設(shè)計階段缺乏較為綜合全面的考量，給不少高速沿線地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成了不可逆破壞。因此，隨著高速路線的不斷發(fā)展，高速路線的設(shè)計理念也需要不斷進(jìn)步，綠色高速路線設(shè)計是踐行建設(shè)環(huán)境友好型社會、構(gòu)建綠色生態(tài)出行的必然要求，目前國內(nèi)有關(guān)綠色高速路線的設(shè)計還處于探索研究階段，存在著評估體系不健全等若干問題[1]。為了有效提升我國綠色高速路線設(shè)計方案，優(yōu)化設(shè)計方案的評價體系，該文通過介紹綠色高速路線設(shè)計的理念及要點，構(gòu)建綠色高速路線評價體系的一、二級指標(biāo)，利用模糊綜合評價法對某高速的5 種設(shè)計方案進(jìn)行了綜合對比分析，確定了與設(shè)計單位相一致的高速路線設(shè)計方案，達(dá)到了建設(shè)綠色高速路線的目的。

1 綠色高速路線設(shè)計理念及要點

為了實現(xiàn)環(huán)境友好型社會的建設(shè)目標(biāo)，綠色、低碳、可持續(xù)的高速公路成為我國未來交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的重要發(fā)展任務(wù)。隨著國家交通部〔2016〕93 號文《關(guān)于實施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見》出臺，建設(shè)以質(zhì)量優(yōu)良為前提，以資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效、服務(wù)提升為主要特征的綠色公路，實現(xiàn)公路建設(shè)健康可持續(xù)發(fā)展的任務(wù)目標(biāo)被提上日程。然而在過去的高速路線設(shè)計過程中，大多數(shù)設(shè)計人員只對路線區(qū)域內(nèi)的交通功能和沿線城市的經(jīng)濟帶動效應(yīng)有所關(guān)注，秉持著先開發(fā)再修復(fù)的態(tài)度進(jìn)行路線設(shè)計，為順利推進(jìn)工程進(jìn)展，肆意進(jìn)行大開大挖。綠色高速路線設(shè)計在項目的可行性研究階段就需要將綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展的理念融入其中，將路線沿線范圍內(nèi)的生態(tài)、經(jīng)濟、社會等各方面因素綜合考慮進(jìn)去，從而能夠確定最有利的高速路線設(shè)計方案，以達(dá)到高速路線與周圍生態(tài)環(huán)境有效融合的目的[2]。同時，綠色高速路線設(shè)計要貫穿整個高速路線的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營等全生命周期，讓綠色可持續(xù)的高速路線真正得以發(fā)展。綠色高速路線全生命周期過程如圖1 所示。

圖1 綠色高速路線全生命周期

綠色高速路線設(shè)計是依據(jù)原有的高速路線設(shè)計原則和方法，在新形勢下不斷發(fā)展和演變而來的，綠色高速路線在方案設(shè)計過程中需要考慮以下幾點：首先是在高速路線設(shè)計的可研階段，嚴(yán)格謹(jǐn)慎地分析此項工程對環(huán)境的影響作用，在對比不同的路線設(shè)計方案后，確定最優(yōu)的綠色高速路線方案提供給建設(shè)方。其次是考慮綠色高速路線的經(jīng)濟性，在確保高速路線的安全性能和基本通行功能的前提下，爭取以最小的工程建設(shè)量來實現(xiàn)高速路線的施工和運營。再次是在路線的選擇設(shè)計時將平縱線性考慮其中，并結(jié)合基本農(nóng)田規(guī)劃紅線，做到盡量少占用基本農(nóng)田。同時，高速路線的經(jīng)濟、社會價值也同樣需要考量，在路線方案設(shè)計選擇時要將公路沿線的經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)區(qū)、風(fēng)景旅游區(qū)等眾多因素考慮在內(nèi)，提升路線的經(jīng)濟社會價值，不能單純地以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為目的而盲目擴張路線范圍，造成社會資源的浪費。最后，需要對路線方案加強評審工作，選擇較為環(huán)保的建筑原材料來減少對沿線生態(tài)環(huán)境的污染和破壞。

2 綠色高速路線設(shè)計評價體系及應(yīng)用

綠色高速路線設(shè)計方案評價指標(biāo)相對較多，從不同的維度分析可以劃分為一級評價指標(biāo)和二級評價指標(biāo)。一級評價指標(biāo)主要包含安全指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟指標(biāo)、節(jié)能指標(biāo)、環(huán)境影響指標(biāo)等[3]。二級評價指標(biāo)相對較多，主要包含平曲線最小半徑、平縱線性組合、縱坡角度、行車視距、路線總長、橋梁隧道總長、工程造價、投資回收期、經(jīng)濟凈現(xiàn)值、工程建設(shè)能耗、公路運營能耗、地貌結(jié)構(gòu)改變量、自然資源影響、生物多樣性影響等指標(biāo)。

安全指標(biāo)是高速路線設(shè)計方案評價中需要考慮的最基礎(chǔ)指標(biāo)，只有在確保高速路線能夠安全通行的前提下，其他指標(biāo)才可進(jìn)行評價。車輛在高速路線規(guī)定的車速范圍內(nèi)行駛過程中，路過彎道時會出現(xiàn)側(cè)滑情況，平曲線半徑越大，車輛過彎出現(xiàn)事故的概率也就越小。平縱線性對車輛駕駛員的心理干擾影響很大，良好的平、縱組合可以使駕駛員保持連貫舒暢的感受。高速路線設(shè)計時盡量避免縱坡角度過大的情況，以防交通事故的發(fā)生。足夠的行車視距長度可以給車輛駕駛員在面對突發(fā)狀況時留下充足的調(diào)整時間，在受地形等條件限制的不良視線路段確保最短安全視距，是判斷路線設(shè)計好壞的重要指標(biāo)。

技術(shù)指標(biāo)是高速路線設(shè)計方案評價體系中的重要指標(biāo)之一，合理地選用技術(shù)指標(biāo)，是評價高速路線設(shè)計方案優(yōu)劣的重要依據(jù)。路線總長指的是路線方案從起點到終點的實際距離長度，對工程的造價、工期、工程量等有直接影響。橋梁隧道總長越長，表明整個工程的施工難度越高，工程量和工程造價會大幅度提高。工程造價能夠較為直接地反映整個高速路線建設(shè)的成本支出，造價越低，路線方案越好。

經(jīng)濟指標(biāo)分為投資回收期和經(jīng)濟凈現(xiàn)值。投資回收期即高速路線建成后的凈收益與高速路線總投資額持平所需要的時間。經(jīng)濟凈現(xiàn)值則可以反映出項目建設(shè)過程中經(jīng)濟效益的經(jīng)濟指標(biāo)。

節(jié)能指標(biāo)分為工程建設(shè)能耗和公路運營能耗。工程建設(shè)能耗即高速路線建設(shè)工程中的能源消耗，是能夠直接測算的。公路運營能耗指的是維持高速公路運營所必需的能耗。

環(huán)境指標(biāo)是綠色高速路線設(shè)計方案的重要評價指標(biāo)，是確保生態(tài)環(huán)境和諧穩(wěn)定的重要參考。在高速路線設(shè)計過程中，會遇到山嶺、丘壑等無法繞開的自然地理環(huán)境，不得不進(jìn)行開挖、填充等造成地貌形態(tài)變化的施工，會使原有植被遭到破壞，土壤風(fēng)化流失。高速路線施工過程中，路基的開挖與鋪設(shè)可能會對沿線的水、土、空氣、聲環(huán)境產(chǎn)生不良影響，甚至在潛移默化間對沿線的生物多樣性產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，改變當(dāng)?shù)刈匀环N群原有的發(fā)展規(guī)律[4]。

通過構(gòu)建上述綠色高速路線設(shè)計方案評價指標(biāo)，采用較為通用的模糊綜合評價法來對某高速路線的多個設(shè)計方案進(jìn)行評價研究，該高速路線的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 工程主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)高速路線地形地質(zhì)條件、沿線的城市區(qū)域分布以及預(yù)算投資資金，共擬定了5 條路線方案，分別是A、B、C、D、E，其中方案A 有助于推動落后地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，與省道相連，施工條件較好，但此方案總里程較長，且橋梁隧道總長較長，施工難度大；方案B 有助于推動起點附近城市的經(jīng)濟發(fā)展，但此方案會穿越某自然保護(hù)區(qū)，對自然環(huán)境造成一定破壞。方案C 與某立交相連，對沿線地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展能起到較好的帶動作用，但此方案會穿過某旅游度假區(qū)，對自然景觀有一定的破壞性，同時會途經(jīng)某水庫上游，對此水庫的水質(zhì)有破壞作用；方案D 途經(jīng)沿線地形較為平坦，橋梁隧道總長較短，施工難度較低，同時靠近某機場，方便乘客換乘。但路線離主城區(qū)較遠(yuǎn)，無法帶動當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟有較大的發(fā)展，同時該路線起點位置較為偏遠(yuǎn)，導(dǎo)致路網(wǎng)規(guī)劃布局不夠合理。方案E 路線位于某水庫下游，對水資源破壞性較小，起點在東線高速路線中部，能夠?qū)⒙肪W(wǎng)較好地串聯(lián)起來，沿線地形較為平坦，橋梁隧道總長較短，施工難度較低。但此方案沿線施工建設(shè)條件較差，尤其是與某高速相交的立交建設(shè)地形復(fù)雜，施工難度較大。設(shè)計單位擬以方案E 為建設(shè)施工方案。

圖2 和圖3 給出了上述5 種方案中路線總長和工程造價兩項較為重要的指標(biāo)，從圖中可以看出，方案A 的路線長度最長為95.632 km，且工程造價最高為859 876 萬元，為最不利的設(shè)計方案，方案D 路線長度最短為81.726 km，工程造價為784 595 萬元，方案E 路線長度為84.517 km，工程造價最低為748 764 萬元，較其他4 種方案比，可大大節(jié)省工程開支。

圖2 各方案路線長度對比（km）

圖3 各方案工程造價對比（萬元）

通過采用模糊評價法對各個方案的各項指標(biāo)進(jìn)行綜合對比分析，對比結(jié)果如圖4 所示，可以看出方案E 的評價結(jié)果數(shù)值最高，表明方案E 能夠在實現(xiàn)高速路線安全、節(jié)約工程成本的基礎(chǔ)上，同時最大限度地與公路沿線的生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)適應(yīng)，達(dá)到了綠色、可持續(xù)建設(shè)高速路線的目標(biāo)，為該高速路線設(shè)計的推薦方案。方案D 的評價結(jié)果數(shù)值最低，表明方案D 雖然在路線長度、工程造價等安全、技術(shù)指標(biāo)上具有一定的優(yōu)勢，但綜合生態(tài)環(huán)境等其他指標(biāo)來看，為最不利選擇。

圖4 模糊評價法綜合對比

3 結(jié)語

該文通過介紹綠色高速路線設(shè)計的理念及要點，構(gòu)建綠色高速路線評價體系的一、二級指標(biāo)，利用模糊綜合評價法對某高速的5 種設(shè)計方案進(jìn)行了綜合對比分析，確定了與設(shè)計單位相一致的高速路線設(shè)計方案，可以得出以下結(jié)論：

（1）基于綠色高速路線設(shè)計理念及要素，構(gòu)建了包括安全、技術(shù)、經(jīng)濟、節(jié)能和環(huán)境在內(nèi)的5 個一級評價指標(biāo)和14 個二級評價指標(biāo)，在傳統(tǒng)高速路線設(shè)計的基礎(chǔ)上，將高速路線對自然資源和生物多樣性的影響考慮進(jìn)去，力圖充分體現(xiàn)出綠色、可持續(xù)的高速路線發(fā)展[5]。

（2）項目路線的5 種設(shè)計方案中，雖然方案D 能夠做到總路線長度最短且工程造價不高，但綜合需要結(jié)合環(huán)境、節(jié)能等評價指標(biāo)。模糊評價法計算得出的綜合評價結(jié)果卻不甚理想。方案E 相比于其他4 種方案，由于在環(huán)境、節(jié)能指標(biāo)上有較為突出的表現(xiàn)，通過模糊評價法計算得出的綜合評價結(jié)果優(yōu)于其他4 種方案，能夠達(dá)到建設(shè)綠色高速路線的目的。