基于多目標(biāo)控制的公路選線設(shè)計研究

孟笑然 袁攀輝

（鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，河南 鄭州 450000）

0 概論

公路工程項目涉及廣泛的領(lǐng)域，諸多影響的因素，技術(shù)和政策導(dǎo)向的工作，因此在公路建設(shè)設(shè)計方案確定時，應(yīng)引起高度重視。公路工程建設(shè)的首要任務(wù)是設(shè)計選線工作，選線方案科學(xué)合理不僅保證了結(jié)構(gòu)物的耐用性和易養(yǎng)護(hù)性，因此，在公路選線設(shè)計時，應(yīng)全面考慮各種因素的影響，力求獲得最優(yōu)的解決方案。

1 公路選線的設(shè)計原則

1.1 公路選線與景觀相協(xié)調(diào)

公路選線與景觀是密切不可分割的，故公路設(shè)計的基本原則下進(jìn)行選線工作就需將公路選線與景觀之間的協(xié)調(diào)性考慮進(jìn)去。需對公路沿線的地形、地貌、地質(zhì)和植被覆蓋等進(jìn)行綜合地考慮，從而要實現(xiàn)公路選線和自然景觀的協(xié)調(diào)，保證公路能與自然景觀充分融合，實現(xiàn)和諧統(tǒng)一[1]。

1.2 經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計原則

經(jīng)濟(jì)性原則在地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著重要作用，所以在公路選線時要重點考慮。經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計原則要求設(shè)計人員要對選線設(shè)計時進(jìn)行綜合地考慮，需對公路沿線的地形、地貌、地質(zhì)和植被覆蓋等進(jìn)行綜合地考慮，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。通過公路選線設(shè)計工作，公路工程建設(shè)的首要任務(wù)是設(shè)計選線工作，從而使公路成為帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的擎天柱，實現(xiàn)社會與經(jīng)濟(jì)兩者效益有機(jī)統(tǒng)一。

1.3 “安全、舒適、和諧、環(huán)?！钡脑O(shè)計原則

堅持可持續(xù)發(fā)展、以人為本的設(shè)計理念對公路工程選線有著影響重大。目前，公路設(shè)計正準(zhǔn)備已經(jīng)朝著比較人性化的方向發(fā)展，而在公路設(shè)計中，傳統(tǒng)的硬性指標(biāo)約束日益下降，因此在公路選線設(shè)計中相關(guān)大多數(shù)原則逐漸引起廣泛的關(guān)注。在設(shè)計時，更加注重公路的安全性和舒適性，設(shè)計人員由于傳統(tǒng)的硬性指標(biāo)約束日益下降沒辦法必須根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的理念進(jìn)行全方位對比分析可選的路線，盡量避開路段的地質(zhì)條件比較差，以確保駕駛在公路司機(jī)的舒適性和安全性。在公路設(shè)計中，傳統(tǒng)的硬性指標(biāo)約束日益下降，因此在公路選線設(shè)計，利用這一趨勢，確保設(shè)計的公路盡可能地親近自然。

2 公路選線的設(shè)計方法

公路選線應(yīng)逐步逐步地進(jìn)行開展進(jìn)行下去，并應(yīng)認(rèn)真對影因響素進(jìn)行分析。選線階段主要涵蓋三個方面：其總體要求是將各方面影響因素綜合考慮，多重比較，優(yōu)化比選出最佳方案。

2.1 基于合理投資的設(shè)計方法

對公路選擇設(shè)計的合理投入，強(qiáng)調(diào)了經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的合理使配置和社會，注重公路工程的能效和安全的提高，使效益目標(biāo)之間的比例分配問題，不能僅對經(jīng)濟(jì)使利益而忽視公路工程的功能和社會使服務(wù)進(jìn)行盲目追求。設(shè)計人員根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的理念進(jìn)行全方位對比分析可選的路線，一個綜合交通系統(tǒng)，其重點強(qiáng)調(diào)建設(shè)的整體節(jié)能，需注重公路工程的能效和安全的提高。在路線設(shè)計中，必須加強(qiáng)對施工區(qū)域的自然條件、資源了解，并通過優(yōu)化設(shè)計方法的相關(guān)使技術(shù)和路線使?fàn)顟B(tài)，確保使公路工程階段的經(jīng)濟(jì)和社會使效益均等[2]。

2.2 基于與環(huán)境相協(xié)調(diào)的設(shè)計方法

公路選線要與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)是相當(dāng)重要的。當(dāng)司機(jī)駛?cè)胂鄳?yīng)路段時，道路周邊的環(huán)境將會被其完全感知，不同的景點通過流水式的常規(guī)咆哮操作的排列性組合，形成一道美麗的風(fēng)景線。設(shè)計人員根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的理念進(jìn)行全方位對比分析可選的路線。因此，公路景觀尤其是高等級道路應(yīng)更加重視其動態(tài)性和空間性之間的平衡性，以做到提高整體觀賞性的公路線路。

2.3 基于處理好關(guān)鍵地區(qū)選線問題的設(shè)計方法

公路選線的設(shè)計之思路，隨不同地區(qū)而不同，要特別注意山區(qū)各方面之公路選線設(shè)計工作，應(yīng)遵循“安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)?！钡幕痉▌t，進(jìn)行實地考察選線工作的進(jìn)行。對于山區(qū)的選線設(shè)計的影響的因素進(jìn)行綜合批判加以論證，其山區(qū)之自然、人文之景觀間，兩者的關(guān)系協(xié)調(diào)好相處，同時也要將技術(shù)之指標(biāo)，注重公路工程的能效和安全的提高，地形之條件間的關(guān)系協(xié)調(diào)好的；設(shè)計人員根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的理念進(jìn)行全方位對比分析可選的路線。對于比較平的平原地區(qū)的選線設(shè)計，注重公路工程的能效和安全的提高，則需盡量將地勢比較平的平原地區(qū)的農(nóng)田區(qū)，尤其是對于高產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)價值高，比較肥沃之良田地區(qū)考慮到位，遵循避免破壞農(nóng)田的基本原則。

2.4 基于GIS技術(shù)公路選線的設(shè)計方法

針對公路服務(wù)水平和空間功能的不同等級，運(yùn)用 GIS的空間智能一體化功能進(jìn)行分析研究，將相應(yīng)公路選線的緩沖區(qū)分析模型構(gòu)建出來。通過意見的公路帶緩沖區(qū)及單因素分析兩個三維模型，可將各個關(guān)系的影響分析處理來，從中獲取有加載的價值信息。

3 公路選線的注意事項

3.1 平、縱線形的協(xié)調(diào)

以下從五個方面來詳述公路平、縱線形相協(xié)調(diào)需注意的事項[3]：

（1）平曲線宜與豎曲線之間相互對應(yīng)，從而達(dá)到平縱的協(xié)調(diào)配合；

（2）合成坡度控制應(yīng)與線形組合的設(shè)計相結(jié)合，從而達(dá)到設(shè)計的合理性；

（3）平、縱面線形組合設(shè)計應(yīng)加強(qiáng)對與自然環(huán)境和景觀的配合與協(xié)調(diào)的注意。

3.2 公路平面設(shè)計需注意的事項

以下從四個方面來詳述公路平面設(shè)計中需注意的事項：

（1）在設(shè)計公路平面線形的平曲線時，長度不易過長，通常采用選擇曲線半徑時之大于最小半徑的數(shù)值即可；

（2）對公路平面線形進(jìn)行設(shè)計時，通常優(yōu)先對路段的地形優(yōu)質(zhì)的進(jìn)行選取。若比較惡劣的道路條件，此時為提高公路的安全性能，有必要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整曲線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

（3）在設(shè)計公路平面線形時，為提高公路的安全性能，必須及時調(diào)整根據(jù)現(xiàn)場的實際情況及時反饋，不僅要確保不影響周圍環(huán)境，同時，還必須防止由于存在長直線設(shè)計帶來的引起的通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整曲線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可解決的對司機(jī)造成的視覺疲勞問題；

（4）在設(shè)計公路平面線形時，有必要為提高公路的安全性能，將公路相關(guān)的安全設(shè)施考慮在內(nèi)。

3.3 公路縱斷面設(shè)計需注意的事項

為有效改善公路縱斷面的環(huán)境保護(hù)和行人安全線形設(shè)計，以下從三個方面來詳述公路縱斷面設(shè)計中需注意的事項：

（1）在設(shè)計公路縱面線形時，必須按照高等級公路設(shè)計速度對應(yīng)的相關(guān)規(guī)范指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計。

（2）在設(shè)計公路縱面線形時，除非不得已采用極限值時，一般不建議使用極限值

（3）若此時采用極限值，切記勿忘需在路面旁邊上坡段長度、警示標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)記，同時設(shè)置緊急停車帶在公路兩旁，防止交通事故的發(fā)生；

（4）對于長而陡峭的下坡路段，必須在加強(qiáng)沿線的安全設(shè)施。

4 結(jié)語

本文從三個方面闡述了公路的基本選線原則，從四個方面全面詳細(xì)論述了公路選線的設(shè)計方法，最后探討了公路選線設(shè)計中應(yīng)引起特別注意的關(guān)鍵點。本文可為相關(guān)路線設(shè)計人員提供有益參考，可大大提高公路選線設(shè)計的工作效率，攜手共同提高公路選線設(shè)計水平。