道路设计中的选线优化设计

邱 岳

(大同市政工程设计研究有限公司，山西 大同 037006)



道路设计中的选线优化设计

邱 岳

(大同市政工程设计研究有限公司，山西 大同 037006)

分析了道路选线的基本原则，研究了道路选线的步骤与方法，从基于 GIS 技术的道路选线与基于多目标非线性道路选线两方面，探讨了道路选线的优化模型，有利于优化道路设计，提高道路交通规划效益。

道路选线，GIS技术，优化模型

0 引言

道路选线一般是指根据道路性质、使用任务、控制点、沿线地形、气候、土壤、水文等情况，借助经济、技术、政治等各方面的研究分析，以选定合理路线的方法。道路选线作为道路勘察设计中的关键工程，对最大限度提高路线在道路网络中的重要作用大有裨益。所以，研究道路设计中的选线优化设计，阐述道路选线原则以及道路选线的步骤、方法，构建道路选线优化模型，对从整体上提高道路选线的科学性，提高道路效益具有重要的作用。

1 道路选线的基本原则

在进行道路选线时，需要在满足国家建设基本发展需求的前提条件下，根据具体的自然条件选择最佳路线，以保证交通稳定，行车安全。道路选线的基本原则如下：

1)在进行道路选线的过程中，充分利用具体的地形地势，在秉着不良地段回避的方法下运用正确的技术标准，通过仔细勘测道路区域工程地质以及水文地质，尽量绕开沙漠、软土、冻土以及沼泽等地区。当然，进行道路选线时，还需保证周围环境与道路选线的协调一致，尽量保护好道路周围的重要历史文物遗迹；2)综合考虑道路用地与山、水、田、林、路的治理，尽量做到少占耕田，以实现道路线形平衡性，快速提高道路交通安全、施工方便；3)在进行道路选线的时候，秉着运营经济与工程经济相结合原则，选择良好指标，促进道路使用质量快速提升。除此以外，选线还需要充分利用先进技术，在进行详细考虑以及科学研究的基础上确定最优化选择方案；4)道路路线的方案选择还需尽量缩小工程量，最大限度地促进行车安全以及满足驾驶舒适，提高最佳道路选线的社会与经济效益。与此同时，道路选线也需要尽可能采取高标准技术指标，延长道路选线使用寿命。

2 道路选线的步骤与方法

在进行道路选线时，首先需要进行道路选址，即根据所规划的路线，明确总体布局，在确定道路起终点之后，确定道路基本走向，在暂定的走向之间设置几个道路建设控制点。其次，确定最终道路线带，根据道路等级、道路地区地形以及地质条件，将相邻控制点划分为不同段落，以确定最终道路线带。最后，加密初步确定的路线，通过综合考虑，设计道路纵、平、横，并勘定路线有利地带，确定路线分段布局，完成道路定线。

3 道路选线的优化模型

目前，道路选线优化设计主要有两个可参考的模型，即基于GIS 技术的道路选线模型以及多目标非线性的道路选线模型。通过分析此两类模型不难得知，在道路设计的基础上进行选线优化，需要充分利用先进科学技术，实现驾驶安全与舒适、缩小工程量、促进道路设计的效益提升。

3.1 基于 GIS 技术的道路选线

GIS技术也称为地理信息系统技术，这是近几年迅速发展的一门空间信息分析技术，其不仅充分发挥了技术先导作用，而且可以有效管理各类资源环境信息，以合理制定科学的标准评价。目前，将GIS作为基础技术应用于道路选线的设计中，不仅可以提高选线设计的经济效益与工作效率，而且其为保障可持续发展以及解决资源环境问题提供了足够的技术支持。一般地，以GIS技术为基础的道路选线模型主要有以下两种：

1)在单因素条件下构建道路选线分析模型。为了避免道路建设会受到人为失误、自然条件等因素的影响，在进行道路选线前需要先将地形图、地质图等图形资料数字化，然后借助地理信息系统构建不同因素间的空间关系，在找出各部分联系后，进行各因素对选线影响的确定。2)在多因素条件下构建道路选线分析模型。多因素道路选线分析模型的构建不仅需要借助地理信息系统分析对道路选线方案有影响的多重因素，而且需要借助地理信息系统的空间分析功能，构建道路选线缓冲区模型。首先，在空间上叠加影响道路选线的多重因素，并系统分析道路缓冲区模型。其次，有效结合道路缓冲模型与单因素道路选线模型，并进行一定的叠加计算，以确定影响道路选线的各因素信息，为选定最佳道路选线方案奠定良好基础。最后，设计道路中变坡点位置以及含有的交点，统一确定坡度大小，通过计算出道路缓和曲线的最小半径，明确公路的填挖方向，为选线进行综合分析提供良好借鉴。

当然，如果要想构建良好并且完整的选线模型，需要融入必不可缺的GIS技术，通过充分利用特征数据的分析功能，修改道路选线各影响因素的数据文件，为确定合理选线方案做好充足的准备。除此以外，GIS技术还可以统计分析可能对道路选线产生影响的因素，通过得到一系列与选线分析相关的基础数据，为促进数据存储与传输提供条件。而且因为地理信息系统在输出相关因素结果过程中具有较强灵活性，所以，其还可以根据各因素，描绘出道路影响因素属性表、道路断面图等等，为确定最佳道路选线方案提供数据前提。

3.2 基于多目标非线性的道路选线优化模型

由于进行道路选线不仅仅关乎于应用技术，同时还和环境保护与地理、地貌等复杂因素相关。所以，在进行道路选线方案的确定时，如果能够设计多目标非线性优化函数，将为提高道路选线的科学与合理性提供条件。

1)构造备选方案。

一般地，备选方案是根据方案网络图设计的，通过选定路线方案，并且标记出道路的起点与终点，构建备选方案网络图。在网络图的构建过程中，需要如下的具体公式：

D=(V，A，W，U)。

其中，V为顶点集，V包括v1，v2，…，vn；A为弧集；W为弧权集；U为顶点权集。

借助该公式，道路设计过程中需要的所有备选方案均可以找到。

2)构建优化模型。

一般地，目标函数形式具体如下：

minf(x)=(f1(x)，f2(x)，…,fp(x))。

其中，minf(x)为所有因素中影响效果最小的指标；f1(x)，f2(x)，…,fp(x)分别为各因素与道路选线中经济、技术以及环境等相对应的指标。

基于多目标非线性的道路选线模型在实现我国道路选线优化选择方面具有重要现实意义。

4 结语

路线作为道路的基本骨架，路线选择的优劣与道路本身功能以及路网中是否能够充分发挥应有作用密切相关。正如文章中所叙述的，道路选线方案的确定不仅需要考虑自然条件，还需要将诸多社会因素进行分析，只有研究最佳的优化模型，综合分析考虑与道路选线方案相关的多种因素，并对其进行妥善处理，才能使其发挥最佳效用。

[1] 黄 雄.基于GIS空间分析的道路选线技术研究[D].长沙：长沙理工大学,2006.

[2] 杨忠振,贾 鹏,左 志.基于道路设计与交通规划的道路选线优化模型[J].公路交通科技,2006(2):56-60.

[3] 曹 健,何东坡,王森岭.GIS技术在道路选线中的应用[J].测绘与空间地理信息,2005(6):103-104.

[4] 张胜雨.选线优化在道路设计中的交通规划研究[J].科技创新与应用,2015(16):232.

On optimal design for route selection in road design

Qiu Yue

(DatongMunicipalEngineeringDesignandResearchInstituteCo.,Ltd,Datong037006,China)

The paper analyzes the basic principle for the road route selection, researches the steps and methods for the route selection, and explores the optimal model for the route selection from the route selection based on GIS technique and the selection based on multi-aim non-linear, so as to optimize the road design and improve the traffic planning efficiency.

route selection, GIS technique, optimal model

1009-6825(2016)05-0153-02

2015-12-02

邱 岳(1986- )，男，工程师

U212.32

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