公路路線設(shè)計可靠性研究

陳浩

摘 要：文章主要分析了公路路線設(shè)計的基本原則和設(shè)計內(nèi)容，重點介紹了公路路線設(shè)計可靠性，它不僅能夠提高公路路線設(shè)計的科學性、合理性和可靠性，而且還可以確保公路施工的進度和質(zhì)量。通過對公路路線設(shè)計可靠性進行分析和研究，以期為公路路線施工的順利進行奠定良好的基礎(chǔ)，確保公路的行車安全，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的最大化。

關(guān)鍵詞：公路；路線設(shè)計；要求；內(nèi)容；可靠性

中圖分類號：U412.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0096-02

Abstract： This paper mainly analyzes the basic principles and design contents of highway route design， and emphatically introduces the reliability of highway route design， which can not only improve the scientificalness， rationality and reliability of highway route design， It can also ensure the progress and quality of highway construction. Through the analysis and research on the reliability of highway route design， this paper aims to lay a good foundation for the smooth construction of highway route construction， to ensure the safety of highway operation and to realize the maximization of economic and social benefits.

Keywords： highway； route design； requirement； content； reliability

公路線形設(shè)計屬于公路建設(shè)施工中比較重要的組成部分，其需要確保車輛行駛的安全性和舒適性，為駕駛員的視線起到一定的引導性作用，提高駕駛員的舒適感和安全感。通常情況下，公路線形設(shè)計效果的好壞，將會對公路建設(shè)和運營的經(jīng)濟、舒適、安全、快捷產(chǎn)生一定的影響，因此要對公路路線設(shè)計可靠性給予重點研究。實際上，公路線形屬于公路的骨架，其線形設(shè)計是否科學、合理，將會對公路的人工構(gòu)造物、橋隧、路面、路基等的設(shè)計產(chǎn)生一定的影響，進而對公路的施工進度和質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，做好公路路線設(shè)計工作，不僅可以提高公路的通行能力，而且還可以提高其使用壽命，降低安全事故的發(fā)生率。

1 公路路線設(shè)計的基本要求

1.1 安全性特點

在進行公路路線設(shè)計過程中，需要遵循安全性原則，并要求設(shè)計人員嚴格按照國家的相關(guān)規(guī)范和標準來進行公路路線的設(shè)計，盡可能選擇直線與曲線的公路路線，從而有效提高公路的安全效益。同時，公路路線設(shè)計人員還需要對其坡度與彎度問題給予準確的把握，以安全性指標為指導來開展設(shè)計與控制工作，盡可能把公路路線的彎坡度值控制在預期范圍內(nèi)，從而有效降低對車輛通行的影響，提高公路的通行效率。

1.2 高效性特點

在公路建設(shè)過程中，涉及到人力、物力、財力等多方面的內(nèi)容，而且各方面的內(nèi)容需要較大的投資成本。因此，在進行公路路線設(shè)計過程中，需要遵循高效性原則，以確保各項經(jīng)濟性指標的有效落實，有效提高公路建設(shè)施工的整體經(jīng)濟效益。同時，公路路線設(shè)計還需要以降低施工成本為重點，結(jié)合項目的具體情況對各個階段的公路線路進行科學、合理的設(shè)計，從而形成系統(tǒng)化、高效化、規(guī)范化的施工系統(tǒng)，確保公路施工的順利進行。

1.3 環(huán)保效益性特點

遵循環(huán)保效益性原則，公路路線設(shè)計最終目標是降低路線對周圍環(huán)境產(chǎn)生的不利影響。因此，要求公路路線設(shè)計人員，要對線路周圍的環(huán)境全方位的調(diào)查和分析，促使公路施工過程中砍伐樹木、過度開墾等問題得到有效的避免，以確保公路路線設(shè)計更好的滿足環(huán)保效益性原則。

2 公路路線設(shè)計的內(nèi)容

2.1 初步設(shè)計

在進行公路路線初步設(shè)計過程中，需要確定路線選擇和設(shè)計的方案，并明確路線的具體范圍。該階段需要對公路路線周圍的環(huán)境詳細的了解，尤其是經(jīng)濟規(guī)劃與城鎮(zhèn)布局，在提高周圍經(jīng)濟發(fā)展能力的同時，有效提高公路的整體效益。

2.2 平面設(shè)計

通常情況下，公路路線的平面設(shè)計一般應用于穿越區(qū)域內(nèi)，并對路線的鋪面進行重點規(guī)劃。公路路線平面設(shè)計過程中，最好根據(jù)不同等級的公路，對其曲線轉(zhuǎn)角進行針對性的設(shè)計與敷設(shè)，最好將轉(zhuǎn)角角度控制在8～30°，并確保其連續(xù)性，對于相鄰的曲線一般需要采用轉(zhuǎn)角進行控制，并根據(jù)平面設(shè)計的實際情況來對曲線的S型進行調(diào)整，對于平面立體交叉口位置，需要選擇規(guī)范的技術(shù)指標來對其進行設(shè)計。

2.3 縱斷面設(shè)計

實際上，縱斷面一般是指豎曲線、直線兩大類，其中直線設(shè)計一般反映了公路路線斷面上下坡的高度。豎曲線代表公路路線的坡度轉(zhuǎn)折位置，如：拋物線、圓曲線。在進行縱斷面設(shè)計過程中，要對豎曲線給予科學、合理的運用，并對填挖平衡、坡度起伏和低洼區(qū)域有效的控制，避免對縱斷面的設(shè)計效果產(chǎn)生不良影響。

2.4 橫斷面設(shè)計

橫斷面的設(shè)計工作，首先根據(jù)公路設(shè)計的規(guī)范和標準，對公路限速和基本等級進行綜合考慮，同時確定路面的寬度。其次，需要對環(huán)境因素、交通指標等給予綜合考慮，以此來確保公路橫斷面的安全性和整體經(jīng)濟效益。最后，還需要適當?shù)慕档吐返痰母叨?，以確保周圍環(huán)境與公路路線和諧統(tǒng)一。通常情況下，橫斷面設(shè)計過程中，工程地質(zhì)、排水體系、整體路基等都會對其設(shè)計效果產(chǎn)生影響，因此要嚴格按照規(guī)范和標準對橫斷面進行設(shè)計。

3 公路路線設(shè)計的可靠性

3.1 可靠度與失效概率

通常情況下，在公路路線設(shè)計可靠性研究過程中，可靠度β與失效概率Pf是比較重要的橫梁指標，其能夠?qū)仿肪€設(shè)計的狀態(tài)給予真實的反饋，可以通過函數(shù)計算來獲得與可靠度和失效概率相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。借助可靠度與失效概率的關(guān)系函數(shù)，能夠在駕駛期望值內(nèi)及公路路線設(shè)計中得到廣泛的應用，并根據(jù)可靠度與失效概率要求來對其隨機變量進行針對性的選擇，然后得出概率密度函數(shù)，以確保隨機參數(shù)與變量的獨立性，并得到公路路線設(shè)計的極限方程。如Z=g（S，D）=S-D，其中Z表示功能函數(shù)、D表示駕駛期望參數(shù)、S表示隨機變量，式中S與D相互獨立，其主要包括下述三種類型的表述方式：（1）Z=0，其反映公路路線設(shè)計達到了極限狀態(tài)；（2）Z<0，其反映公路路線設(shè)計不滿足功能標準，即處于失效的狀態(tài)；（3）Z>0，其反映公路路線設(shè)計滿足功能標準。通常情況下，可靠度與失效概率保持著一定的相關(guān)性，其可以反映公路路線設(shè)計表征破壞發(fā)生的概率，具體關(guān)系如圖1所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，中陰面面積越小，則說明失效概率越小，越可靠性，反之失效概率越大，越不可靠性。

3.2 可靠度計算

公路路線設(shè)計可靠度計算一般選擇蒙特卡羅模擬法、一次二階矩法和直接積分法。例如，在可靠度計算階段，一次二階矩法一般不需要對基本變量所產(chǎn)生的影響考慮，其可以通過對基本變量進行統(tǒng)計、分析，并得到基本變量的標準值、平均值，通過線性化處理后就可以獲得可靠度數(shù)據(jù)。

4 實例分析

圖2表示的是平面全無控制交叉口。當駕駛員駕車達到交叉口時，會在與沖突點相距一段距離的位置做出決策，在一定程度上交叉口上的視距將會對駕駛員的決策產(chǎn)生一定的影響，且交叉口上良好的視距可以確保交叉口的交通安全。SA和SB分別反映了道路A和B上車輛與交叉口停車視距，如圖中虛線表示的是視距三角形，在此基礎(chǔ)上對其可靠性進行設(shè)計。

停車視距計算公式一般為：S=0.268Vt+V2/254（f+i）

式中：S表示的是駕駛員做出剎車反應到車輛完全停止所經(jīng)歷的距離；V表示車輛行駛速度；t表示駕駛員反應時間，一般取2.5s；i表示道路縱坡；f表示輪胎與路面間的縱向摩擦系數(shù)。

經(jīng)過相關(guān)計算交叉口道路A和B的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在該公路路線進行設(shè)計過程中，可以把VA和VB作為最終的確定，t取為2.5s，fA和fB為設(shè)計速度時所產(chǎn)生的摩擦系數(shù)。根據(jù)所計算的數(shù)據(jù)可以計算出停車視距的可靠指標，從而實現(xiàn)對公路路線設(shè)計可靠性的研究。

5 結(jié)束語

總之，科學、合理的公路路線設(shè)計，不僅可以確保公路各個環(huán)節(jié)施工的順利進行，而且還可以有效提高公路施工的進度和質(zhì)量。同時，公路路線設(shè)計可以為整個公路項目的管理起到一定的參考和借鑒，在降低安全事故的發(fā)生率，有效提高公路的使用壽命。

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