公路路線設計的可靠性論述

陳琪++卻瑞鋒

【摘 要】公路路線設計，是公路建設的核心，用于確保公路運營的安全性。公路路線設計中，要保障舒適與合理，確保公路路線的質量，以免影響公路的行車安全。公路路線設計非常注重可靠性，完善設計的過程，最主要的是實現路線設計的合理與科學。本文主要探討公路路線設計可靠性相關的內容。

【關鍵詞】公路 路線 可靠性

公路建設事業的快速發展，增加了公路設計的壓力，為了保障公路的性能與質量，需規范設計公路路線，注重可靠性運用，以此來提高公路路線設計的水平，避免影響公路的安全通行。公路路線設計中，應充分考慮多項因素，包括環境、成本、地形等，優化公路路線的設計方案及實施環境，從根本上提高公路路線的設計水平。

1 公路路線設計的可靠性

1.1 可靠度、失效概率

可靠度β與失效概率Pf，是公路路線設計可靠性中的關鍵因素，目的是反饋路線設計的狀態，在極限的狀態下，利用函數計算的方法，得出可靠度和失效概率的數據[1]。可靠度、失效概率中的功能函數，可直接應用到公路路線設計以及駕駛期望值內。根據公路路線的可靠度與失效概率要求，選擇隨機變量，計算出概率密度函數，保持隨機變量與參數之間的獨立性，表達路線設計的極限方程。例如：公式Z=g（S，D）=S-D，式中，Z=功能函數、S=隨機變量、D=駕駛期望參數，S與D獨立，其可分為三類表述，即（1）Z=0，公路路線設計為極限狀態；（2）Z>0，公路路線設計達到功能需求；（3）Z<0，公路路線設計未達到功能標準，也就是設計處于失效的狀態。可靠度與失效概率，存在一定的關系，表述了公路路線設計表征破壞的概率，如下圖1所示，其為可靠度與失效概率的關系，其中陰面的面積越小，表示失效概率越小，陰面的面積越大，表示失效概率越大，可靠性越小。

1.2 可靠度計算

公路路線設計中的可靠度計算，采用一次二階矩法、蒙特卡羅模擬法和直接積分法[2]。以一次二階矩法為例，分析其在可靠度計算上的運用。一次二階矩法在可靠度計算中，可以不考慮基本變量的影響，將基本變量實行統計、分析，通過基本變量的平均值、標準值進行統計，把極限函數設計在平均值位置，采取線性化處理，得出最終的可靠度數據。例如：城市平面全無控制的交叉口，車輛在交叉口的位置，駕駛員需要在距離沖突點合適的距離位置，采取駕駛決策，而駕駛員的決策，基本是根據交叉口視距判斷的，所以在公路線路設計時，需要保證良好的交叉口視距，可在交叉口位置，規劃出潛在障礙物的范圍，計算視距良好狀態下，車輛的行駛以及剎車反應，防止車輛在公路路線行駛中發生沖突，該案例中涉及到停車視距的可靠度，用于推算出視距的可靠指標。

2 公路路線設計的內容

2.1 平面設計

公路路線的平面設計，主要用在穿越區域內，重點規劃好路線的鋪面。公路路線平面設計，要保持連續性，根據不同等級的公路，設計好曲線轉角并敷設，可控制在8～30°，相鄰的曲線之間，還要實行轉角的控制，專門規劃出連接曲線的直線段，調整曲線的S型，平面的立體交叉口位置，采用規范的技術指標。

2.2 縱斷面設計

縱斷面是指直線、豎曲線兩類，直線設計代表了公路路線斷面的上下坡的高度，公路路線的坡度轉折位置，就需要用豎曲線代表，如：圓曲線、拋物線。縱斷面設計，要著重考慮豎曲線的運用，把控好坡度起伏、填挖平衡和低洼區域，以免影響縱斷面的設計效果。

2.3 橫斷面設計

橫斷面設計時，要按照公路設計的標準進行，綜合設計公路限速和基本的等級，保持路面的寬度。橫斷面上設計出交通指標、環境因素等，保障公路橫斷面的安全與效益。公路的橫斷面設計，需要在最大限度上，減少路堤的高度，促使公路路線與周圍環境能夠和諧。橫斷面設計中的因素很多，包括排水體系、工程地質、整體路基等，都要達到規范設計的標準。

2.4 初步設計

公路路線初步設計內，擬定出選線的方式，確定路線的范圍。分析初步設計的原則，如：了解公路路線周圍的環境，尤其是城鎮布局與經濟規劃，最大限度的提高周圍經濟的發展能力，權衡公路的整體效益，一方面科學的設計公路路線的初步方案，另一方面保護線路周圍的環境。

2.5 技術設計

公路路線的技術設計，是指對公路路線的進一步設計，規劃出公路的重點與難點內容，控制好公路路線的選址，勘察水文、地質等情況，針對有隧道、橋梁的地方，實行加固處理，預先了解后，才能規劃公路路線的設計過程，掌握路線的設計關鍵，改善特殊地區的路線設計，注重相關技術的應用。

3 公路路線設計的注意事項

分析公路路線設計的注意事項，如：（1）公路路線設計注重質量控制，實施規范、標準的設計方法，保障公路路線的質量，在地形比較復雜的地方，注意平面、線性和超高等設計，維護公路路線設計的可靠性；（2）整體與局部的注意事項，站在全局的角度上，規范出局部的細節，確保整體與局部結構的最佳狀態，由此才能提高公路路線設計的可靠度，規避潛在的缺陷；（3）注意多項方案的比較與應用，公路路線設計，不能僅僅依靠一種方案，而是要采取多方案比選的方法，找出公路路線的最佳設計方案，用于提高公路路線的經濟性和可靠度，完善公路路線的運行環境，保證方案與設計項目的相符性，杜絕設計與方案出現矛盾。

4 結語

公路路線設計中的因素比較多，做好可靠性的設計方法，規范設計的內容，注意好相關的事項，滿足公路路線的運用。公路路線設計要采取靈活的設計方法，以便實現可靠性，確保路線設計的經濟性和安全度，體現出公路路線設計可靠性的優勢，強化公路路線設計的控制力度，發揮路線設計可靠性的優勢與價值。

參考文獻：

[1]羅華松，李兵.公路路線設計可靠性研究[J].建筑知識，2010，20：1-2.

[2]趙慶平.公路路線設計及應注意的問題[J].科技視界，2015，16：267+295.