公路路线优化要点及设计方案

徐肖飞

徐肖飞

浙江省交通规划设计研究院有限公司浙江杭州310006

摘要：在公路建设中，公路建设项目质量的好坏、投资的多少、运营效益的高低，主要取决于路线方案的优劣。线形设计是公路路线选定的依据，而路线选定的质量又关系到线形设计的优劣，因而规范要求线形设计与路线选定应视为一个整体来考虑，尽量做到线形连续、视觉良好、景观协调、安全舒适。随着计算机技术的发展和应用数学的日趋成熟，利用最优化理论和计算机寻找工程中最优设计方案，一直是研究者们孜孜以求的研究课题。

关键词：公路线路；要点；设计方案

1公路路线设计的基本原则

1．1以安全性为基础，提升线路设计安全效益

公路路线设计的合理性对其施工质量及安全性方面具有最直接的影响。不合理、不科学的设计路线不仅会降低公路的使用价值，严重时还可能造成交通事故及人身财产安全损失。因此安全性原则是公路路线设计应遵循的第一原则，设计人员应以国家规范、标准为依据对公路路线内容进行合理设置，适当选取公路直线与曲线路段，促使公路的安全效益得到保证。设计人员应把握公路路线设计中的坡度与弯度问题，以安全性指标为指导对其进行相应控制，将弯坡度值控制在合理范围之内，最大程度降低其对车辆通行的影响。据相关调查资料显示，公路弯坡值越低，通行车辆的方向越明确，对提高行车安全性具有十分明显的作用。

1．2以环保性为重点，提升线路设计环保效益

近年以来,随着我国经济不断发展的,人民生活水平的不断提高,对自然环境的保护意识也在不断的提升，国家高度重视环境保护问题，习主席强调要牢固树立保护生态环境就是保护生产力、改善生态环境就是发展生产力的理念。环境保护必须将绿色发展、生态发展、可持续发展的理念贯彻到各个行业中,对各行业的发展有着极为深远的意义。交通运输部为深入贯彻党的指导精神，提出“关于实施绿色公路建设的指导意见”（交办公路〔2016〕93号），公路设计尤其是路线设计应以环境保护为重点，提升路线设计的环保效益。

2公路路线设计优化的要点

公路设计应根据公路功能、使用任务及其在公路网中的作用，综合考虑铁路、水路、航空、管道等多种运输方式，以及公路同城镇、农田规划的关系，贯彻综合交通发展要求，合理论证并确定路线走向、走廊带。路线方案应在选定的走廊带与重要控制点基础上，进行总体设计。公路路线设计优化的重点在平、纵、横的优化设计。

2.1路线平面

第一，在平面设计时要最大限度地掌握路线规划与施工方面的要求，然后根据相关标准进行路线设计；第二，需要认真分析公路工程周边经济情况与人们的出行需求，同时其线性设计必须与附近环境相统一，避免出现不协调的问题，并且在高填方路段进行直线或缓弯线性设计时，要提高路线的安全性，防止线形设计太过繁琐。另外公路工程的路线设计需要与横纵断面的设计结合、统筹规划，设计时应尽可能优先采用大半径曲线，使其发挥一定的缓和作用，从而使得线形中各个区段相互协调。

2.2纵断面

①纵坡设计需要有较高的平顺性，并要保障其在竣工后通车的安全性，同时还要与相关标准保持一致。②认真考虑水文地质状况，如遇到地下水位较高的状况，应当在设计时将路基高度提高，防止竣工交付投入使用时出现积水现象，同时设计者需要着眼于路线的长远发展与运用，不要单纯追求短期利益，同时还应注重公路工程整体规划，以为今后公路路线发展打下基础。除此之外，公路工程受到地形条件等特殊情况限制时，最大纵坡可以增加1%，非汽车交通较大的路段，坡度应适当放缓；平原、微丘区不大于2%-3%，山岭重丘区不大于4%~5%；其次最小坡长应主要考虑汽车行驶的平顺性、路容美观、相邻竖曲线的设置。最大坡长限制，即控制汽车爬坡时车速下降到不低于限定的最低时速时所能行驶的距离，等级高的公路路线主要是小车与载重汽车因速度不同相互干扰，等级低的公路路线是为防止车速显著下降而导致汽车爬坡无力出现熄火现象。

2.3横断面设计要点

在公路路线中横截面的设计标准主要是从道路的通行承受能力、行驶运行速度以及车辆离心率横向偏移等方面因素进行考虑。我国规定高等级道路一般车行道的宽度为3.75m，路缘宽度不小于0.5m，硬路肩宽度一般为3.0m。通常来说道路横断面主要是审查路基横断面宽度、爬坡车道、紧急停车带及避险车道等设计要件。首先对于爬坡车道的设计，需要考虑是否有必要设置，在考虑这一要素之前应该先行判断行驶速率和通行能力的关系。如果出现导致车速过低或者通行能力降低的情况，就要考虑设置爬坡车道。其次是紧急停车带的设计标准，它的设计选择标准与爬坡车道是两种不同的概念，是否设计紧急停车带主要是依据高速公路硬路肩的宽度，如果宽度小于2.5m就要设置紧急停车带，并且停车带设置位置上也有一定的要求。紧急停车带一般设置在爬坡车道上，所以对紧急停车带的审查应主要审查紧急停车带的之间的距离以及紧急停车带的渐变段、宽度等。最后是对于避险车道的设置，通常来说为了能够提高高速公路的安全行驶，在大型货车的制动器温度超过260℃的极限温度时或者因地形限制使连续纵坡路段从设计上无法避免时，应选择合适位置设置大型货车避险车道。

2.4平纵横组合

线形组合优化设计主要是指平曲线和竖曲线相结合，使之具有良好的视觉效果的过程。通常来说，拥有良好的线形组合对于驾驶者来说可以通过视觉美减轻驾驶的疲劳感。首先平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线稍长与竖曲线，具体体为使平曲线的中点与竖曲线的顶(底)点尽可能重合，从而保证视觉上连续性的线形，否之无法给驾驶员一个滑顺的视线诱导。其次平面线与竖曲线的大小应保持均衡，否则不仅造成工费浪费，视觉上也会失掉均衡。再次应选择组合适当的合成坡度。越岭地区纵坡较陡而选择较小平曲线时，合成坡度过大对驾驶安全不利;反之平坦地区坡度平缓平曲线地段合成坡度小，造成排水不利。

3设计方案

第一个方面的内容是做好公路总体的设计工作,保证线路总体设计的科学性,在公路线总体设计过程中,要不断加大对设计路线的所处环境及条件的调查力度,增强设计人员对设计地形、线路的掌握情况,然后根据具体情况综合考虑线路及其周边的自然环境、社会人文环境带来的影响,在路线的选取上,应因地制宜,选择符合当地环境的公路路线,合理的设计公路的线性,确保路线的合理科学。

第二个方面的内容是合理地选择公路断面形式,公路的断面形式对于公路的安全性具有重要意义,地形环境的差异决定了断面形式选择的区别,一般来说,地形较好、坡度较小、地形较平稳的地段采用一般的路基形式,而对于复杂情况下的公路线路,则适宜采用路基和桥梁两种形式的断面形式,在某些具体的路段,比如隧道工程量大的路段,可以采用分离式的断面设计形式,这样的断面设计形式不仅可以有效避免高填深挖情况的出现,而且还能减从一定程度上减少隧道的工程量。

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。这是当今及今后公路路线设计中应予充分考虑的一个主要问题。

参考文献：

[1]班玉英.公路路线优化策略及设计方案[J].江西建材，2016(14):154+161.

[2]冯春强，祁海云，陈培聪.山区公路路线多目标优化设计[J].交通标准化，2014，42(11):55-57+61.

[3]杨宏志，卢瑜.公路路线智能优化方法研究[J].交通信息与安全，2009，27(05):77-80+84.

[4]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.