凯里经济开发区西部交通勘察设计院有限公司贵州省凯里市556000
摘要：公路路线的设计是否合理将对该区域以后的发展起着重要的影响。而对于改扩建公路，路线设计是在原有公路基础上进行的，在设计中既不能完全脱离原有公路，也不能完全依赖于原有公路，不仅仅是完成对原有公路的拓宽设计，而是认真调查，结合实际，制定出经济、合理的路线设计方案。如何利用技术手段将改扩建公路的设计工作做好，是我们每一个设计人员要重视的事情。
关键词：国省干线；改扩建；工程路线设计
引言
国民经济的发展促使交通运输业的发展，而原来一些城市的公路等级不够、通畅能力不足已经给交通运输业带来极大的瓶颈。为了满足社会发展经济发展的需求，这些旧的公路的扩建项目已经迫在眉睫、摆在议事日程上；利用既有的低等级公路进行改建，提高其服务水平，以满足经济发展及其对交通运输的要求，与新建道路相比可以节约大量建设资金，不失为一种较经济合理的选择。但旧公路的改扩建的设计与新建公路存在有明显的差异，他们的设计方法和考虑的问题的角度是不同的。
1.国省干线改扩建工程路线设计重要性
公路改造和扩建主要是随着公路的使用功能提升和使用寿命的延长而进行的。公路扩建和公路改造都是在原有公路的基础上进行的，进一步满足了人们的需求，使公路的使用更加安全。同时，在公路改建扩建过程中，既要尽量不影响周边居民的出行，又要节约投资，提高建设效率，优化公路改造扩建工程。为了达到上述目的，路线设计应该是科学的。只有设计图纸科学可行，才能顺利完成公路改建扩建工作。
2.改扩建项目路线设计方法
2.1数字化勘测技术
长线测量可以利用全数字化航空摄影测量技术，在工程范围内快速完成地形数据采集和数据处理，以获得准确、高质量的数字地面高程。数字地形图和真彩色航空正射图。为三维仿真环境的建立、公路改造的线形设计、方案的优化和工程方案的定性分析奠定了基础。同时，利用GPS和RTK综合技术进行全线控制测量和线路桩布置，高精度、高效率地获得现有公路在桩的三维坐标下，为平面纵向平面线形拟合、路基和路面拓宽，桥梁拼接等工程设计提供第一手实地调查的基本数据.
在公路三维仿真环境中可得到3种视距：公路路线设计规范（JTGD20-2017）规定的设计速度要求保证的停车视距，根据公路上不同类型车型实时点的实际运行速度，按小客车、大货车两种车型可得到运行速度对应要求的视距值；对于改造后公路，车辆在其三维的立体几何模型上行驶，视点与前方行车道中心线上物体最远通视距离所得的路线几何视距一致。
将3种视距绘成曲线图，通过判断分析道路上各桩号3种视距的对应关系，发现运行速度视距不足或视距不连续的路段，即不安全路段。再找出引起视距不足的原因，提出改善措施和综合处理方法。该项技术主要用于隧道、大型桥梁、互通立交等大型施工工点的安全性检测。
2.2平纵线形拟合技术
平面和纵面线形拟合是旧路改造和扩建设计中最基本的数据准备。由于各种原因，现有公路的平面和纵面线形与原设计不完全一致，因此有必要对现有道路进行详细的测量和数字化处理。建立了数学模型，采用线性拟合技术，最大限度地利用了旧路。将先进的GPS测量技术应用于老公路纵横面的数据采集，采用航空遥感与CAD的集成技术，解决了测量中的关键问题。利用GPS测量技术采集平面坐标，水准仪采集高程，每个断面采集4个点（中央分隔带两侧边缘标线上的两个点、硬路肩与土路肩之间白线上的两个点）。
采用CARD1、WIFT、EICAD等设计软件进行线性拟合。考虑到不同软件的不同功能，也可以采用多种软件组合方法进行拟合。例如，利用CARD1中最小二乘法的函数，根据散射分布点（每段被测黄线的两个点的中点）确定基本单元，然后将各单元连接成一个整体。最小二乘法的原理是根据每个散乱分布点到单元的最小平方距离和确定一个基本单元。然后采用纬地智能布线方法，将CARD1拟合的线路位置恢复到数据文件中，再用纬地进行优化修改，使拟合线与被测点之间的偏差降至最小。在具体的操作过程中，根据施工图文件和变更设计文件中的直线位置和测量的一些特殊点，确定单元曲线的起点和终点。同时，利用施工图和变更设计文件中的数据来检验拟合数据的准确性。
纵面采用基于遗传算法的纵面线形拟合技术，根据中桩外业实测数据，在计算机中再现地面高程点：根据既有公路的设计速度、线形标准和拟合点距地面高程点的精度要求，即可随机产生有序列的设计线形方案组群；根据一定的评价体系评价线形方案中各个体的优劣性，其评价条件是必要的高程控制点和不同等级公路的线形要求等因素；根据一定方法选择线形方案群中的一个设计方案变坡点序列作为变坡点坐标、半径的操作对象，其中某个设计方案被选择的可能性与该个体的相对优劣性能密切相关；对选择的纵面设计线方案的变坡点序列对象进行交叉、变异等基因操作，得到更优组的设计方案变坡点序列；直到满足规定精度的要求，即为最终的拟合方案。
2.3基于运行速度的公路改扩建路线设计方法
旧的路线设计方法以设计速度为基础指标，设计速度一旦选定，公路的所有相关要素如平曲线半径、纵坡、竖曲线半径、视距和超高等指标均与之相匹配。然而，经过多年的实践，发现该设计方法本身存在一些缺陷，不能保证线性标准的一致性。实际行驶速度随着道路线形、车辆动态性能和驾驶员特性的变化而变化。只要条件允许，司机就会使用更高的速度。从公路使用者安全的角度出发，在公路线路设计中必须从动态的角度考虑车辆的行驶速度，以提高公路行车的安全性。针对设计速度法存在的主要问题，许多发达国家广泛采用基于运行速度的路线设计方法，我国的许多工程设计也认识到，为了有效解决线路设计指标与实际车速所要求的线性指标不一致的问题，路线的所有相关要素，确定了平面曲线半径、纵坡半径和垂直曲线半径。为了使视觉距离和超高速与设计速度相匹配，应采用基于运行速度的线性设计方法。新版本的“公路路线设计规范是（JTGD20-2017）也引用了运行速度的概念。
2.4连续性纵坡
对于一些公路改扩建工程而言，进行路线横纵坡的设计，仅仅对局部坡长以及缓坡路段进行控制，设计人员并没有考虑到工程整体内容，分析路段连续通向平均纵坡，从而导致其发生超限情况。这种情况下，公路投入使用，容易导致恶性交通事故发生。针对这一情况，相关设计人员一定要提高重视力度，对这一内容进行具体设计过程中，对于一些较大较长的纵坡路段，平均纵坡已经满足标准要求，则需要从实际角度出发，在相对合适位置为其设置紧急避险车道，在开始设计的时候，就要考虑到降低意外事故的发生。
3.国省干线改改扩建设计中应当注意的其他问题
在设计路线时，设计人员应考虑改造和扩建工程对原线路的影响，尽量减少影响。同时，在施工过程中，设计了一个很好的保畅方案，通过实施的方式保证公路的畅通。随着城镇化的快速发展，国省干线的改造和扩展已成为必然趋势，过境段的建设也在不断增加。在设计时，必须增加车道或预留车道的数量。改造和扩建路线的设计，要统一规划，综合考虑，在主干道相互交叉的地区，给交通发展留出一定的空间，而在现实中，没有经济能力建设。可以先设置平面交叉口，但要科学规划，预留建设用地。
4.结束语
对于省级主干道改造扩建工程，是经济发展的需要。线路设计属于改建扩建工程的核心内容。一方面，设计人员应从技术角度出发，确保工程建设的基本质量。此外，设计师还应分析基本国情，考虑公路周围的环境和社会因素，并设计路线，以确保原公路畅通，并减少施工对沿线人民群众的出行的影响。
参考文献：
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