浅谈公路路线优化设计

浅谈公路路线优化设计摘要：在公路工程建设中，做好路线的选择和设计是非常重要的，直接影响了公路的建设质量和运行安全。因此，相关设计人员应该充分重视起来，结合地质勘察的数据信息，针对公路的实际需求，切实做好公路路线的选择和设计，对其中存在的问题进行及时有效处理，确保公路工程建设的持续健康发展。关键词：公路路线；选择原则；设计常见问题中图分类号：X734文献标识码：A一、路线优化设计概述1、路线优化设计研究现状自60年代以来，国外一些发达国家广泛开展了路线优化设计的开发研究。美国、前苏联、日本、前联邦德国、丹麦、法国、英国、西班牙等国先后推出了较成熟的纵断面优化程序系统。联合国经济合作与开发组织于1973年曾对英国、法国、联邦德国和丹麦四国的路线优化程序，在意大利西西里岛的一条高速公路14km长的一段已建成道路上进行联合试验。测试结果表明，纵断面优化设计可以节约土石方费用8%～17%，平均约10%，充分论证和肯定了路线优化技术的研究及其巨大的应用价值。70年代以来，随着数字地面模型的实际应用，路线优化设计技术拓展到路线平面和空间（三维）选线，许多国家相继提出了平面优化设计的程序系统。我国自1979年以来，也对公路的纵断面优化技术、平面及空间线型优化技术等进行了研究，开发了许多优化程序，这些系统经试算证明其优化效果是令人满意的。但由于优化过程涉及到的因素很多，国内的优化设计至今尚未广泛地应用到实际的工程设计中。2、路线优化设计过程路线优化设计的目的，是在满足给定的约束条件下（如控制点、路线几何设计标准等），通过优化技术确定路线方案的最优位置，从而使公路建设项目的社会、经济效益最大。当路线平面方案给定，亦即路线长度、平曲线要素、各中桩的里程及相应地面标高全都确定后，在此基础上进行纵断面优化设计，得到一个与纵断面最优方案相应的指标，把这个指标和平面其它技术经济指标综合考虑后，得到这个平面方案的综合判别指标。重复这个过程，可得到平面设计方案的一个评判指标序列，其中最优者为平面最优方案。实际上在具体技术过程中，并不需要得到上述这个指标序列，而是一个迭代过程，每次技术结果只保留一个最优方案，而这个最优方案一般也只需要和上一次迭代结果比较选优而得。二、路线选线路线选线首先应服从路网规划要求，与区域开发建设规划相协调；应充分发挥道路的服务功能，并优先满足交通落后区域的出行需要；应尽量利用老路；路线应避开低洼区域，利用山坡林地，减少占用耕地，满足填挖平衡。现阶段，大多的公路建设都是以老路提档升级为主，选线时应尽量提高老路利用率，以减少征地拆迁、降低工程造价。同时，老路是居民出行的必须道路，从根本上无法舍弃，且改善需求强烈，因此尽管老路指标较低，但老路所经村庄城镇的宽度足够拓宽改造时，可采取限速措施，降低指标进行利用。老路利用段纵断面设计应本着宁填勿挖的原则进行，一方面可以利用老路面结构层，减少工程量；另一方面，老路路基一般为行车荷载自然压实形成，反开挖后，局部存在淤泥、杂填土等不良土质，处理比较困难。三、公路路线设计中的常见问题及解决措施在对公路工程进行建设时，路线设计的质量直接影响着整个公路路基、桥涵、交叉以及沿线各种基础构造物的建设质量和成本。因此，在进行公路路线设计时，需要在充分考虑地质地形等因素的前提下，对各种线性要素进行合理利用和巧妙组合，确保路线设计方案的合理性、可靠性、安全性和经济性。从目前来看，我国在公路路线的设计方面，存在一些常见的问题，这些问题会在一定程度上影响公路设计的质量，需要相关设计人员的重视和解决。1、缓和曲线长度问题。从平面上看，路线是有直线和曲线的相互组合构成的，而缓和曲线则是直线与弯道圆曲线之间的过渡曲线，以保证直线到弯道的转折不会过于突兀。但是，当前许多公路在对路线进行放样测量的过程中，对于缓和曲线认识不足，其长度仅仅只能满足相关规范中的最小长度要求，而没有充分考虑路线线型、加宽渐变率等的要求，这样，不仅会影响公路路线线形的美观性，也会影响公路行车安全。对此，设计人员应该充分重视起来，确保缓和曲线的长度不仅能够满足规范要求，还必须满足于超高、加宽渐变率的相关要求，更要满足路线线型的要求，以确保路线设计的合理性和安全性。2、超高渐变段位置问题。一直以来，在公路路线设计中，超高渐变段的位置通常都是设置在缓和曲线内某个固定的位置，这样的设计会在一定程度上加大公路桥梁设计和施工的难度。例如，如果将路线超高渐变段设置在桥梁的中间位置，桥面横坡在从负坡到正坡的过程中，必然能会出现反复扭曲变化，不仅设计和施工困难，安全性也难以保证。对此，设计人员需要对路线超高渐变段进行重新选择和优化设计，在确保行车安全的情况下，将其转移到桥头位置，然后在桥头的引道部分，实现路线由负坡到正坡的简便。这样可以使得桥梁的横坡变化单一，便于进行设计和施工。3、线位调整问题。在对路线进行设计的过程中，为了确保路线的最优化，往往会提供多个路线方案进行论证和比选。但是比选出的方案并不是最终确定方案，还需要在施工图的设计阶段结合相应的勘察和测量数据，对其进行进一步的优化调整，通过平纵横调整相结合的方式，消除线路设计中的长直线问题，保证相邻弯道平曲线的半径相近，不能过于悬殊，同时将平曲线的半径比控制在1∶1.5内，使得平面线形更加连续、均匀，减少由于局部线形较差而引起的车辆行驶速度不均衡问题。4、地质选线问题。路线方案的选择和设计，需要加强对沿线地质地形的勘探工作，进行深入的地质调查，尽可能避开滑坡、泥石流、软基、采空区等不良地质段，而且要确保路线方案的多样性，减少公路工程施工中可能存在的质量隐患和风险隐患。5、变坡点位置问题。部分公路工程，尤其是高速公路，在设计过程中，没有结合构造物的位置对竖曲线的位置进行明确，没有将路基的最高点控制在构造物上，从而导致路堤升高，增大了填方的工程量。对此，在设计过程中，应该充分重视，并根据实际情况，对变坡点的位置进行合理设计。例如，对于凸型竖曲线，应该尽可能设置在通道、公路铁路分离式立交等构筑物的顶端；对于凹型竖曲线，应该尽可能设置在天桥或者通道等构筑物之间，使得路线纵断结合构造物上下起伏，从而减少工程挖填方的数量，对工程的成本造价进行控制。6、连续纵坡问题。部分公路工程在对路线纵坡进行设计中，只针对局部坡长以及缓和坡路段进行了设置，却没有控制某个路段的连续通向平均纵坡，造成该路段平均纵坡连续超限，很容易引发严重的交通事故。对此，设计人员应该充分重视起来，在路线设计中，对于纵坡较大的路段，即使平均纵坡能够满足相关规范的要求，也应该从实际情况出发，结合地形环境，在适当的位置，设置必要的紧急避险车道，尽可能减少意外事故的发生。总之，路线设计是道路工程中的首要问题，随着道路等级的提高、行车速度的加快，以及驾驶员与乘客的心理和生理的要求，人们对路线的设计不仅仅停留在道路平、纵、横断面设计上，而是追逐路线的平、纵最优组合，使公路路线设计既满足相关规范的规定，又可以节省工程建设费用，提高工程建设质量和经济效益。参考文献：[1]谷成刚.公路路线优化设计实例[J].交通世界（运输.车辆），2013，01：122-123.[2]张朴，张雨化.公路路线纵断面优化设计的解析方法[J].长安大学学报（自然科学版），1988，03：132-148.[3]张航.高等级公路路线方案优化研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2002，04：481-484.[4]王?F.高速公路路线的优化设计[J].科技传播，2012，05：44-45.[5]唐善婷.公路路线线形优化设计的探讨[J].淮阴工学院学报，2008，03：62-65.