公路線形設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)的核心,其設(shè)計(jì)應(yīng)保證車輛行駛的安全舒適,駕駛員的視覺和心理反應(yīng),引導(dǎo)駕駛員的視線,保持線形的連續(xù)性,使駕駛員有足夠的舒適感和安全感。公路線形質(zhì)量的好壞,直接影響公路運(yùn)營的安全、經(jīng)濟(jì)、舒適、快捷功能的發(fā)揮。目前我國公路路線設(shè)計(jì)采用中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jtg d20-2006公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范、jtg b01-2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的各等級(jí)公路的線形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值,采用設(shè)計(jì)車速為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)規(guī)定的最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),其他的設(shè)計(jì)指標(biāo)根據(jù)設(shè)計(jì)車速相應(yīng)取定。提高道路運(yùn)輸?shù)哪芰头?wù)水平,達(dá)到線形設(shè)計(jì)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性,建立合理、科學(xué)、完善的公路路線設(shè)計(jì)方案比選評(píng)價(jià)方法是科研和設(shè)計(jì)人員共同面臨的挑戰(zhàn)。
       公路的路線定線是公路設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的一步,因?yàn)槁肪€線形是一條公路的骨架,線形是否合理,將直接影響到公路的橋隧、人工構(gòu)造物、路基、路面等的設(shè)計(jì),也是控制工程造價(jià)的主要因素,同時(shí)在公路建成后,如果再要改變線形,一般也是非常困難的。尤其是高等級(jí)公路的路線,一經(jīng)建成將長期制約著公路的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的發(fā)揮。所以,有的國家提出公路路線是公路的生命,它對汽車行駛的舒適、安全、經(jīng)濟(jì)和道路的通行能力,都起著決定性的作用和影響。
      1 公路線形設(shè)計(jì)
       (1)縱斷線形標(biāo)準(zhǔn)不高。新建公路的平面線形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大部分取上限,這樣考慮非常好,其優(yōu)點(diǎn)在公路改(擴(kuò))建過程中得到充分的證實(shí)。相反縱斷線形的設(shè)計(jì)幾乎完全受填挖方量控制,從而導(dǎo)致縱斷線形設(shè)計(jì)豎曲線半徑過小,豎曲線短。建議今后在線形設(shè)計(jì)上考慮公路的綜合服務(wù)水平,適當(dāng)提高縱斷線形標(biāo)準(zhǔn)。做到平、縱、橫的合理搭配。
      (2)改建和擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)時(shí),往往受利用舊路減少占地的思想所限,導(dǎo)致平面線形標(biāo)準(zhǔn)偏低,比較方案思想放不開,可能有好的方案落選。如果擺脫利用舊路的思維局限,新線取直后即可提高新形指標(biāo)又縮短了平面距離。因此建議新建公路以發(fā)展的觀點(diǎn)確定路線平面線形標(biāo)準(zhǔn),對于舊路改建工程設(shè)計(jì)思維要盡量擺脫利用舊路的限制。
      (3)以往設(shè)計(jì)文件提供的工程占地基本準(zhǔn)確,這為工程管理部門前期拆遷提供了依據(jù),但也有個(gè)別設(shè)計(jì)文件提供的占地不準(zhǔn)或量不夠,同樣給工程管理部門帶來極大麻煩。希望在今后的設(shè)計(jì)中更加重視。
      2 公路路線設(shè)計(jì)的原則
      2.1 質(zhì)量為本的原則
      百年大計(jì),質(zhì)量為本。公路路線設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照既有的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來,設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到后續(xù)施工的質(zhì)量和效果,平原地區(qū)線形設(shè)計(jì)屬于常規(guī)設(shè)計(jì),按照常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范把握好設(shè)計(jì)質(zhì)量即可。山區(qū)線形比平原地區(qū)復(fù)雜,除了要控制常規(guī)設(shè)計(jì)質(zhì)量外,還要注意平面線形、超高的設(shè)置、縱面線形設(shè)計(jì)及爬坡車道和視距等問題。
     2.2 整體與局部相結(jié)合原則
      一般情況,路線大的走向在路網(wǎng)規(guī)劃時(shí)就已確定。因此,路線選擇需要從路網(wǎng)全局出發(fā),根據(jù)路網(wǎng)整體情況覺得其中某條道路的走向,以使得整體路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)最佳,效益最大化。同時(shí),局部道路的線路選擇需要進(jìn)一步細(xì)化,進(jìn)行多方案必選。
      2.3 多方案比選原則
      公路線路設(shè)計(jì)往往穿越地形復(fù)雜。不同路段地質(zhì)條件,施工條件和難度有所差別,尤其是山區(qū)道路,路線設(shè)計(jì)和選擇需要考慮因素更多,設(shè)計(jì)要求、施工條件和造價(jià)、工期、技術(shù)角度、經(jīng)濟(jì)性角度等綜合取舍,選定局部最佳方案。
      3 公路路線設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及存在的問題及解決方法
      (1)國外發(fā)達(dá)國家關(guān)于公路路線設(shè)計(jì)的理論已經(jīng)從單純考慮汽車的動(dòng)力學(xué)要求,逐漸注重考慮駕駛員的生理心理特征,提倡以人為本的設(shè)計(jì)理念,注重線形設(shè)計(jì)后使用上的舒適性,并在開展設(shè)計(jì)的安全性、連續(xù)性、一致性、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行了研究。我國的路線方案基本上是采取傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)以及工程技術(shù)方面比較方案優(yōu)劣,存在的主要問題是忽視了環(huán)境、社會(huì)等方面的影響,不能全面反映線路的科學(xué)性和合理性,經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)的方案未必是最優(yōu)方案。
      (2)直線設(shè)計(jì)是最經(jīng)濟(jì)的方法,不但可以減少工程建設(shè)所需要的材料,還可以開課司機(jī)的視野,減少視線盲區(qū),在一定程度上可以降低交通事故的發(fā)生,但并非是一味的將直線設(shè)計(jì)為公路線形。研究表明,長久設(shè)置直線又將導(dǎo)致司乘人員因線型單一,沿線景觀單調(diào)而引起疲勞,故公路線形設(shè)計(jì)不能無限制的設(shè)計(jì)長直線。
      (3)直線過長,在平原地區(qū),由于路線選擇受地形限制很小或基本不受限制,為了節(jié)約成本和縮短工期,在路線設(shè)計(jì)往往會(huì)設(shè)計(jì)過長的直線段。
      (4)緩和曲線長度不滿足總和要求,部分公路在路線設(shè)計(jì)師只滿足和曲線的最小長度,而沒有綜合考慮到路線線形,這樣就會(huì)出現(xiàn)緩和曲線的長度不符合線形和超更高要求。
      (5)超高橫坡度及超高過渡段位置不合適,公路經(jīng)過居民區(qū)的路段,車輛必須限速,同時(shí)車輛必須受到當(dāng)?shù)亟煌ǖ墓苤?這樣的情況下適當(dāng)?shù)臏p小超高橫向坡度是有利的,但是往往在設(shè)計(jì)時(shí)只考慮橫坡設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)相同的雙向橫坡,這樣就不能保證有足夠的超高橫坡,造成車輛在彎道出轉(zhuǎn)彎困難進(jìn)而引發(fā)交通事故。
      4 公路路線分析方法
      公路路線優(yōu)化問題具有設(shè)計(jì)目標(biāo)不可公度性和目標(biāo)間的矛盾性兩大特點(diǎn),設(shè)計(jì)目標(biāo)的不可公度性是指各個(gè)目標(biāo)沒有統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn),很難加以比較。線性設(shè)計(jì)目標(biāo)間的矛盾性是指如果采用某種方案去改進(jìn)或改變某一目標(biāo)值,可能會(huì)使另一目標(biāo)的最優(yōu)值變好或變壞。
      5 可靠性研究分析
      可靠度理論在公路線形設(shè)計(jì)中的應(yīng)用很早就已經(jīng)開始研究,而我國將可靠度理論應(yīng)用在公路路線設(shè)計(jì)方面研究還未全面開展。可靠度理論在一些領(lǐng)域特別是結(jié)構(gòu)工程和巖土工程學(xué)中應(yīng)用較廣泛,同時(shí)在運(yùn)輸工程學(xué)領(lǐng)域也有研究,如公路排水管道設(shè)計(jì)、交通信號(hào)燈間隔時(shí)間可靠性分析,信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)等。可靠度理論是以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì),用概率來描述工程結(jié)構(gòu)可靠性的問題。
      《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確規(guī)定:公路路線設(shè)計(jì)應(yīng)對公路的平、縱、橫三個(gè)面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì),做到平面順適、縱面均衡、橫面合理;公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范是公路設(shè)計(jì)的依據(jù),也是評(píng)價(jià)公路路線設(shè)計(jì)可靠性質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),其表現(xiàn)為一系列規(guī)范條文,這些規(guī)范條文既有原則性的。也有針對各個(gè)細(xì)部的,所有規(guī)范條文構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)現(xiàn)狀數(shù)據(jù),包括路線設(shè)計(jì)成果及公路環(huán)境約束的數(shù)據(jù)。公路設(shè)計(jì)成果數(shù)據(jù)為主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)采用值,環(huán)境約束狀況則包括地形、地質(zhì)、水文情況等。將公路設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對,將公路環(huán)境約束與設(shè)計(jì)現(xiàn)狀比對,分析路線設(shè)計(jì)的合理性,論證需要加以改進(jìn)的,基本合理但仍有改進(jìn)余地的,基本達(dá)到技術(shù)要求而不滿足經(jīng)濟(jì)要求的,滿足經(jīng)濟(jì)要求而實(shí)際技術(shù)指標(biāo)不太理想的;對公路分析評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行合并、歸類,找出重點(diǎn).提出科學(xué)合理的優(yōu)化方法,并付諸實(shí)施,同時(shí)對公路優(yōu)化后的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行再分析與優(yōu)化。
      6 結(jié)論
      當(dāng)前的公路線路設(shè)計(jì)中還存在著問題,從公路路線設(shè)計(jì)工作中存在的問題出發(fā),提出了一些解決方法。這樣做才能省工、省時(shí)還能有效節(jié)約資源,降低建設(shè)費(fèi)用,因此設(shè)計(jì)工作著應(yīng)該從多方面角度考慮,合理設(shè)計(jì)路線方案,為交通車輛提供安全,希望本文提出的方法能對公路路線設(shè)計(jì)更為安全和經(jīng)濟(jì)起到作用。