公路線形設計是公路設計的核心,其設計應保證車輛行駛的安全舒適,駕駛員的視覺和心理反應,引導駕駛員的視線,保持線形的連續(xù)性,使駕駛員有足夠的舒適感和安全感。公路線形質量的好壞,直接影響公路運營的安全、經濟、舒適、快捷功能的發(fā)揮。目前我國公路路線設計采用中華人民共和國行業(yè)標準jtg d20-2006公路路線設計規(guī)范、jtg b01-2003公路工程技術標準所規(guī)定的各等級公路的線形設計標準值,采用設計車速為基礎設計參數規(guī)定的最低設計標準,其他的設計指標根據設計車速相應取定。提高道路運輸的能力和服務水平,達到線形設計最優(yōu)經濟性,建立合理、科學、完善的公路路線設計方案比選評價方法是科研和設計人員共同面臨的挑戰(zhàn)。
       公路的路線定線是公路設計中最為關鍵的一步,因為路線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、人工構造物、路基、路面等的設計,也是控制工程造價的主要因素,同時在公路建成后,如果再要改變線形,一般也是非常困難的。尤其是高等級公路的路線,一經建成將長期制約著公路的經濟和社會效益的發(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、經濟和道路的通行能力,都起著決定性的作用和影響。
      1 公路線形設計
       (1)縱斷線形標準不高。新建公路的平面線形設計標準大部分取上限,這樣考慮非常好,其優(yōu)點在公路改(擴)建過程中得到充分的證實。相反縱斷線形的設計幾乎完全受填挖方量控制,從而導致縱斷線形設計豎曲線半徑過小,豎曲線短。建議今后在線形設計上考慮公路的綜合服務水平,適當提高縱斷線形標準。做到平、縱、橫的合理搭配。
      (2)改建和擴建工程設計時,往往受利用舊路減少占地的思想所限,導致平面線形標準偏低,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又縮短了平面距離。因此建議新建公路以發(fā)展的觀點確定路線平面線形標準,對于舊路改建工程設計思維要盡量擺脫利用舊路的限制。
      (3)以往設計文件提供的工程占地基本準確,這為工程管理部門前期拆遷提供了依據,但也有個別設計文件提供的占地不準或量不夠,同樣給工程管理部門帶來極大麻煩。希望在今后的設計中更加重視。
      2 公路路線設計的原則
      2.1 質量為本的原則
      百年大計,質量為本。公路路線設計要嚴格按照既有的規(guī)范和標準來,設計的好壞直接關系到后續(xù)施工的質量和效果,平原地區(qū)線形設計屬于常規(guī)設計,按照常規(guī)設計規(guī)范把握好設計質量即可。山區(qū)線形比平原地區(qū)復雜,除了要控制常規(guī)設計質量外,還要注意平面線形、超高的設置、縱面線形設計及爬坡車道和視距等問題。
     2.2 整體與局部相結合原則
      一般情況,路線大的走向在路網規(guī)劃時就已確定。因此,路線選擇需要從路網全局出發(fā),根據路網整體情況覺得其中某條道路的走向,以使得整體路網的結構最佳,效益最大化。同時,局部道路的線路選擇需要進一步細化,進行多方案必選。
      2.3 多方案比選原則
      公路線路設計往往穿越地形復雜。不同路段地質條件,施工條件和難度有所差別,尤其是山區(qū)道路,路線設計和選擇需要考慮因素更多,設計要求、施工條件和造價、工期、技術角度、經濟性角度等綜合取舍,選定局部最佳方案。
      3 公路路線設計現狀及存在的問題及解決方法
      (1)國外發(fā)達國家關于公路路線設計的理論已經從單純考慮汽車的動力學要求,逐漸注重考慮駕駛員的生理心理特征,提倡以人為本的設計理念,注重線形設計后使用上的舒適性,并在開展設計的安全性、連續(xù)性、一致性、經濟性等方面進行了研究。我國的路線方案基本上是采取傳統(tǒng)的經濟評價、財務評價以及工程技術方面比較方案優(yōu)劣,存在的主要問題是忽視了環(huán)境、社會等方面的影響,不能全面反映線路的科學性和合理性,經濟上最優(yōu)的方案未必是最優(yōu)方案。
      (2)直線設計是最經濟的方法,不但可以減少工程建設所需要的材料,還可以開課司機的視野,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計為公路線形。研究表明,長久設置直線又將導致司乘人員因線型單一,沿線景觀單調而引起疲勞,故公路線形設計不能無限制的設計長直線。
      (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,在路線設計往往會設計過長的直線段。
      (4)緩和曲線長度不滿足總和要求,部分公路在路線設計師只滿足和曲線的最小長度,而沒有綜合考慮到路線線形,這樣就會出現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,公路經過居民區(qū)的路段,車輛必須限速,同時車輛必須受到當地交通的管制,這樣的情況下適當的減小超高橫向坡度是有利的,但是往往在設計時只考慮橫坡設計,設計相同的雙向橫坡,這樣就不能保證有足夠的超高橫坡,造成車輛在彎道出轉彎困難進而引發(fā)交通事故。
      4 公路路線分析方法
      公路路線優(yōu)化問題具有設計目標不可公度性和目標間的矛盾性兩大特點,設計目標的不可公度性是指各個目標沒有統(tǒng)一的度量標準,很難加以比較。線性設計目標間的矛盾性是指如果采用某種方案去改進或改變某一目標值,可能會使另一目標的最優(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計中的應用很早就已經開始研究,而我國將可靠度理論應用在公路路線設計方面研究還未全面開展。可靠度理論在一些領域特別是結構工程和巖土工程學中應用較廣泛,同時在運輸工程學領域也有研究,如公路排水管道設計、交通信號燈間隔時間可靠性分析,信號配時設計等。可靠度理論是以概率論為基礎的極限狀態(tài)設計,用概率來描述工程結構可靠性的問題。
      《公路路線設計規(guī)范》中明確規(guī)定:公路路線設計應對公路的平、縱、橫三個面進行綜合設計,做到平面順適、縱面均衡、橫面合理;公路路線設計規(guī)范是公路設計的依據,也是評價公路路線設計可靠性質量的標準,其表現為一系列規(guī)范條文,這些規(guī)范條文既有原則性的。也有針對各個細部的,所有規(guī)范條文構成一個系統(tǒng)現狀數據,包括路線設計成果及公路環(huán)境約束的數據。公路設計成果數據為主要技術經濟指標采用值,環(huán)境約束狀況則包括地形、地質、水文情況等。將公路設計現狀與評價標準進行比對,將公路環(huán)境約束與設計現狀比對,分析路線設計的合理性,論證需要加以改進的,基本合理但仍有改進余地的,基本達到技術要求而不滿足經濟要求的,滿足經濟要求而實際技術指標不太理想的;對公路分析評價中發(fā)現的問題進行合并、歸類,找出重點.提出科學合理的優(yōu)化方法,并付諸實施,同時對公路優(yōu)化后的成果數據進行再分析與優(yōu)化。
      6 結論
      當前的公路線路設計中還存在著問題,從公路路線設計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、省時還能有效節(jié)約資源,降低建設費用,因此設計工作著應該從多方面角度考慮,合理設計路線方案,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計更為安全和經濟起到作用。