公路线形设计是公路设计的核心,其设计应保证车辆行驶的安全舒适,驾驶员的视觉和心理反应,引导驾驶员的视线,保持线形的连续性,使驾驶员有足够的舒适感和安全感。公路线形质量的好坏,直接影响公路运营的安全、经济、舒适、快捷功能的发挥。目前我国公路路线设计采用中华人民共和国行业标准jtg d20-2006公路路线设计规范、jtg b01-2003公路工程技术标准所规定的各等级公路的线形设计标准值,采用设计车速为基础设计参数规定的最低设计标准,其他的设计指标根据设计车速相应取定。提高道路运输的能力和服务水平,达到线形设计最优经济性,建立合理、科学、完善的公路路线设计方案比选评价方法是科研和设计人员共同面临的挑战。
       公路的路线定线是公路设计中最为关键的一步,因为路线线形是一条公路的骨架,线形是否合理,将直接影响到公路的桥隧、人工构造物、路基、路面等的设计,也是控制工程造价的主要因素,同时在公路建成后,如果再要改变线形,一般也是非常困难的。尤其是高等级公路的路线,一经建成将长期制约着公路的经济和社会效益的发挥。所以,有的国家提出公路路线是公路的生命,它对汽车行驶的舒适、安全、经济和道路的通行能力,都起着决定性的作用和影响。
      1 公路线形设计
       (1)纵断线形标准不高。新建公路的平面线形设计标准大部分取上限,这样考虑非常好,其优点在公路改(扩)建过程中得到充分的证实。相反纵断线形的设计几乎完全受填挖方量控制,从而导致纵断线形设计竖曲线半径过小,竖曲线短。建议今后在线形设计上考虑公路的综合服务水平,适当提高纵断线形标准。做到平、纵、横的合理搭配。
      (2)改建和扩建工程设计时,往往受利用旧路减少占地的思想所限,导致平面线形标准偏低,比较方案思想放不开,可能有好的方案落选。如果摆脱利用旧路的思维局限,新线取直后即可提高新形指标又缩短了平面距离。因此建议新建公路以发展的观点确定路线平面线形标准,对于旧路改建工程设计思维要尽量摆脱利用旧路的限制。
      (3)以往设计文件提供的工程占地基本准确,这为工程管理部门前期拆迁提供了依据,但也有个别设计文件提供的占地不准或量不够,同样给工程管理部门带来极大麻烦。希望在今后的设计中更加重视。
      2 公路路线设计的原则
      2.1 质量为本的原则
      百年大计,质量为本。公路路线设计要严格按照既有的规范和标准来,设计的好坏直接关系到后续施工的质量和效果,平原地区线形设计属于常规设计,按照常规设计规范把握好设计质量即可。山区线形比平原地区复杂,除了要控制常规设计质量外,还要注意平面线形、超高的设置、纵面线形设计及爬坡车道和视距等问题。
     2.2 整体与局部相结合原则
      一般情况,路线大的走向在路网规划时就已确定。因此,路线选择需要从路网全局出发,根据路网整体情况觉得其中某条道路的走向,以使得整体路网的结构最佳,效益最大化。同时,局部道路的线路选择需要进一步细化,进行多方案必选。
      2.3 多方案比选原则
      公路线路设计往往穿越地形复杂。不同路段地质条件,施工条件和难度有所差别,尤其是山区道路,路线设计和选择需要考虑因素更多,设计要求、施工条件和造价、工期、技术角度、经济性角度等综合取舍,选定局部最佳方案。
      3 公路路线设计现状及存在的问题及解决方法
      (1)国外发达国家关于公路路线设计的理论已经从单纯考虑汽车的动力学要求,逐渐注重考虑驾驶员的生理心理特征,提倡以人为本的设计理念,注重线形设计后使用上的舒适性,并在开展设计的安全性、连续性、一致性、经济性等方面进行了研究。我国的路线方案基本上是采取传统的经济评价、财务评价以及工程技术方面比较方案优劣,存在的主要问题是忽视了环境、社会等方面的影响,不能全面反映线路的科学性和合理性,经济上最优的方案未必是最优方案。
      (2)直线设计是最经济的方法,不但可以减少工程建设所需要的材料,还可以开课司机的视野,减少视线盲区,在一定程度上可以降低交通事故的发生,但并非是一味的将直线设计为公路线形。研究表明,长久设置直线又将导致司乘人员因线型单一,沿线景观单调而引起疲劳,故公路线形设计不能无限制的设计长直线。
      (3)直线过长,在平原地区,由于路线选择受地形限制很小或基本不受限制,为了节约成本和缩短工期,在路线设计往往会设计过长的直线段。
      (4)缓和曲线长度不满足总和要求,部分公路在路线设计师只满足和曲线的最小长度,而没有综合考虑到路线线形,这样就会出现缓和曲线的长度不符合线形和超更高要求。
      (5)超高横坡度及超高过渡段位置不合适,公路经过居民区的路段,车辆必须限速,同时车辆必须受到当地交通的管制,这样的情况下适当的减小超高横向坡度是有利的,但是往往在设计时只考虑横坡设计,设计相同的双向横坡,这样就不能保证有足够的超高横坡,造成车辆在弯道出转弯困难进而引发交通事故。
      4 公路路线分析方法
      公路路线优化问题具有设计目标不可公度性和目标间的矛盾性两大特点,设计目标的不可公度性是指各个目标没有统一的度量标准,很难加以比较。线性设计目标间的矛盾性是指如果采用某种方案去改进或改变某一目标值,可能会使另一目标的最优值变好或变坏。
      5 可靠性研究分析
      可靠度理论在公路线形设计中的应用很早就已经开始研究,而我国将可靠度理论应用在公路路线设计方面研究还未全面开展。可靠度理论在一些领域特别是结构工程和岩土工程学中应用较广泛,同时在运输工程学领域也有研究,如公路排水管道设计、交通信号灯间隔时间可靠性分析,信号配时设计等。可靠度理论是以概率论为基础的极限状态设计,用概率来描述工程结构可靠性的问题。
      《公路路线设计规范》中明确规定:公路路线设计应对公路的平、纵、横三个面进行综合设计,做到平面顺适、纵面均衡、横面合理;公路路线设计规范是公路设计的依据,也是评价公路路线设计可靠性质量的标准,其表现为一系列规范条文,这些规范条文既有原则性的。也有针对各个细部的,所有规范条文构成一个系统现状数据,包括路线设计成果及公路环境约束的数据。公路设计成果数据为主要技术经济指标采用值,环境约束状况则包括地形、地质、水文情况等。将公路设计现状与评价标准进行比对,将公路环境约束与设计现状比对,分析路线设计的合理性,论证需要加以改进的,基本合理但仍有改进余地的,基本达到技术要求而不满足经济要求的,满足经济要求而实际技术指标不太理想的;对公路分析评价中发现的问题进行合并、归类,找出重点.提出科学合理的优化方法,并付诸实施,同时对公路优化后的成果数据进行再分析与优化。
      6 结论
      当前的公路线路设计中还存在着问题,从公路路线设计工作中存在的问题出发,提出了一些解决方法。这样做才能省工、省时还能有效节约资源,降低建设费用,因此设计工作着应该从多方面角度考虑,合理设计路线方案,为交通车辆提供安全,希望本文提出的方法能对公路路线设计更为安全和经济起到作用。