公路路線設計的可靠性論述

陳琪++卻瑞鋒

【摘 要】公路路線設計，是公路建設的核心，用于確保公路運營的安全性。公路路線設計中，要保障舒適與合理，確保公路路線的質(zhì)量，以免影響公路的行車安全。公路路線設計非常注重可靠性，完善設計的過程，最主要的是實現(xiàn)路線設計的合理與科學。本文主要探討公路路線設計可靠性相關(guān)的內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】公路 路線 可靠性

公路建設事業(yè)的快速發(fā)展，增加了公路設計的壓力，為了保障公路的性能與質(zhì)量，需規(guī)范設計公路路線，注重可靠性運用，以此來提高公路路線設計的水平，避免影響公路的安全通行。公路路線設計中，應充分考慮多項因素，包括環(huán)境、成本、地形等，優(yōu)化公路路線的設計方案及實施環(huán)境，從根本上提高公路路線的設計水平。

1 公路路線設計的可靠性

1.1 可靠度、失效概率

可靠度β與失效概率Pf，是公路路線設計可靠性中的關(guān)鍵因素，目的是反饋路線設計的狀態(tài)，在極限的狀態(tài)下，利用函數(shù)計算的方法，得出可靠度和失效概率的數(shù)據(jù)[1]。可靠度、失效概率中的功能函數(shù)，可直接應用到公路路線設計以及駕駛期望值內(nèi)。根據(jù)公路路線的可靠度與失效概率要求，選擇隨機變量，計算出概率密度函數(shù)，保持隨機變量與參數(shù)之間的獨立性，表達路線設計的極限方程。例如：公式Z=g（S，D）=S-D，式中，Z=功能函數(shù)、S=隨機變量、D=駕駛期望參數(shù)，S與D獨立，其可分為三類表述，即（1）Z=0，公路路線設計為極限狀態(tài)；（2）Z>0，公路路線設計達到功能需求；（3）Z<0，公路路線設計未達到功能標準，也就是設計處于失效的狀態(tài)?？煽慷扰c失效概率，存在一定的關(guān)系，表述了公路路線設計表征破壞的概率，如下圖1所示，其為可靠度與失效概率的關(guān)系，其中陰面的面積越小，表示失效概率越小，陰面的面積越大，表示失效概率越大，可靠性越小。

1.2 可靠度計算

公路路線設計中的可靠度計算，采用一次二階矩法、蒙特卡羅模擬法和直接積分法[2]。以一次二階矩法為例，分析其在可靠度計算上的運用。一次二階矩法在可靠度計算中，可以不考慮基本變量的影響，將基本變量實行統(tǒng)計、分析，通過基本變量的平均值、標準值進行統(tǒng)計，把極限函數(shù)設計在平均值位置，采取線性化處理，得出最終的可靠度數(shù)據(jù)。例如：城市平面全無控制的交叉口，車輛在交叉口的位置，駕駛員需要在距離沖突點合適的距離位置，采取駕駛決策，而駕駛員的決策，基本是根據(jù)交叉口視距判斷的，所以在公路線路設計時，需要保證良好的交叉口視距，可在交叉口位置，規(guī)劃出潛在障礙物的范圍，計算視距良好狀態(tài)下，車輛的行駛以及剎車反應，防止車輛在公路路線行駛中發(fā)生沖突，該案例中涉及到停車視距的可靠度，用于推算出視距的可靠指標。

2 公路路線設計的內(nèi)容

2.1 平面設計

公路路線的平面設計，主要用在穿越區(qū)域內(nèi)，重點規(guī)劃好路線的鋪面。公路路線平面設計，要保持連續(xù)性，根據(jù)不同等級的公路，設計好曲線轉(zhuǎn)角并敷設，可控制在8～30°，相鄰的曲線之間，還要實行轉(zhuǎn)角的控制，專門規(guī)劃出連接曲線的直線段，調(diào)整曲線的S型，平面的立體交叉口位置，采用規(guī)范的技術(shù)指標。

2.2 縱斷面設計

縱斷面是指直線、豎曲線兩類，直線設計代表了公路路線斷面的上下坡的高度，公路路線的坡度轉(zhuǎn)折位置，就需要用豎曲線代表，如：圓曲線、拋物線?？v斷面設計，要著重考慮豎曲線的運用，把控好坡度起伏、填挖平衡和低洼區(qū)域，以免影響縱斷面的設計效果。

2.3 橫斷面設計

橫斷面設計時，要按照公路設計的標準進行，綜合設計公路限速和基本的等級，保持路面的寬度。橫斷面上設計出交通指標、環(huán)境因素等，保障公路橫斷面的安全與效益。公路的橫斷面設計，需要在最大限度上，減少路堤的高度，促使公路路線與周圍環(huán)境能夠和諧。橫斷面設計中的因素很多，包括排水體系、工程地質(zhì)、整體路基等，都要達到規(guī)范設計的標準。

2.4 初步設計

公路路線初步設計內(nèi)，擬定出選線的方式，確定路線的范圍。分析初步設計的原則，如：了解公路路線周圍的環(huán)境，尤其是城鎮(zhèn)布局與經(jīng)濟規(guī)劃，最大限度的提高周圍經(jīng)濟的發(fā)展能力，權(quán)衡公路的整體效益，一方面科學的設計公路路線的初步方案，另一方面保護線路周圍的環(huán)境。

2.5 技術(shù)設計

公路路線的技術(shù)設計，是指對公路路線的進一步設計，規(guī)劃出公路的重點與難點內(nèi)容，控制好公路路線的選址，勘察水文、地質(zhì)等情況，針對有隧道、橋梁的地方，實行加固處理，預先了解后，才能規(guī)劃公路路線的設計過程，掌握路線的設計關(guān)鍵，改善特殊地區(qū)的路線設計，注重相關(guān)技術(shù)的應用。

3 公路路線設計的注意事項

分析公路路線設計的注意事項，如：（1）公路路線設計注重質(zhì)量控制，實施規(guī)范、標準的設計方法，保障公路路線的質(zhì)量，在地形比較復雜的地方，注意平面、線性和超高等設計，維護公路路線設計的可靠性；（2）整體與局部的注意事項，站在全局的角度上，規(guī)范出局部的細節(jié)，確保整體與局部結(jié)構(gòu)的最佳狀態(tài)，由此才能提高公路路線設計的可靠度，規(guī)避潛在的缺陷；（3）注意多項方案的比較與應用，公路路線設計，不能僅僅依靠一種方案，而是要采取多方案比選的方法，找出公路路線的最佳設計方案，用于提高公路路線的經(jīng)濟性和可靠度，完善公路路線的運行環(huán)境，保證方案與設計項目的相符性，杜絕設計與方案出現(xiàn)矛盾。

4 結(jié)語

公路路線設計中的因素比較多，做好可靠性的設計方法，規(guī)范設計的內(nèi)容，注意好相關(guān)的事項，滿足公路路線的運用。公路路線設計要采取靈活的設計方法，以便實現(xiàn)可靠性，確保路線設計的經(jīng)濟性和安全度，體現(xiàn)出公路路線設計可靠性的優(yōu)勢，強化公路路線設計的控制力度，發(fā)揮路線設計可靠性的優(yōu)勢與價值。

參考文獻：

[1]羅華松，李兵.公路路線設計可靠性研究[J].建筑知識，2010，20：1-2.

[2]趙慶平.公路路線設計及應注意的問題[J].科技視界，2015，16：267+295.