基于道路設(shè)計與交通規(guī)劃的道路選線優(yōu)化模型

文/費佳 昆明市政工程設(shè)計科學(xué)研究院有限公司 云南昆明 650228

1、建立道路選線優(yōu)化模型的必要性及其重要作用

道路選線對于地區(qū)規(guī)劃和道路建設(shè)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的加強有著關(guān)鍵性的作用，對道路線路選線的分析和調(diào)整采用建立模型的方式有著一定的合理性，隨著我國道路工程技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，雖然在道路的建設(shè)中提高了工作效率，但在一定程度上也促進了建筑施工材料的價格上漲，在受到費用因素影響時，會對工程建設(shè)施工的進度產(chǎn)生一定的影響，在延誤了工期的同時，還提升了建設(shè)的成本。對道路設(shè)計及優(yōu)化選線進行建立模型，可以有效的對道路選線是否可行進行預(yù)測，通過建立模型還可以對工程建設(shè)中可能會遇到的突發(fā)情況進行預(yù)測及推算在遇到突發(fā)情況時所用到的資金問題，還可以對施工中材料的成本、對生態(tài)環(huán)境造成破壞后治理的成本進行預(yù)算，由此可見，工程建設(shè)中進行優(yōu)化模型主要目的是為了對總工程的成本費用進行合理的預(yù)算，通過優(yōu)化模型建設(shè)，使快速上漲的施工建設(shè)材料的成本得到一定的抑制，對工程造價提供了可靠的科學(xué)管控。在道路工程中實行優(yōu)化模型不但可以為工程的建設(shè)降低成本，還可以促進道路建設(shè)的工作效率，通過優(yōu)化模型更加了解整個道路選線上可能會出現(xiàn)的問題，大大節(jié)省了在施工過程中遇到突發(fā)問題的解決速度，所以，優(yōu)化模型建設(shè)會是未來我國道路工程中的主要發(fā)展趨勢[1]。

2、初始空間位置的生成

道路選線的規(guī)劃和設(shè)計是有較大的難度的，在進行道路選線過程中要注意用先進的科學(xué)技術(shù)對使用的選線方案進行分析，保障對方案進行有效的補充和完善，選線方案的主要目的就是實現(xiàn)工程量的不斷減小，確保道路上車輛行駛的安全，在設(shè)計道路選線方案時盡量不要占用農(nóng)田，使道路建設(shè)的同時不破壞環(huán)境，所選的路線盡量不要穿過沼澤、軟土和溶洞，以免發(fā)生突發(fā)狀況對行人造成身體傷害，要確保路線的使用的合理有效，在選線時，一定要實現(xiàn)人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，道路的建設(shè)盡可能的要滿足生態(tài)環(huán)境發(fā)展的需求，在施工時還要采取有效的措施防止對生態(tài)進行破壞，讓道路建設(shè)與生態(tài)環(huán)境共同實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[2]。

道路選線的規(guī)劃和設(shè)計要根據(jù)當?shù)氐貐^(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的實際情況進行的，道路的選線和規(guī)劃要和交通網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境和空間相適應(yīng)，才能確立最佳的空間方位，在對道路進行選線和規(guī)劃時主要是通過對控制節(jié)點和地形的勘察和測量進行的，在進行控制節(jié)點初步設(shè)定時應(yīng)該先對地區(qū)的自然環(huán)境和地理環(huán)境進行全方位的勘察，從而獲得該地形的準確信息數(shù)據(jù)，這些位置信息就是對模型優(yōu)化的基本信息，在對地形測量時，根據(jù)當?shù)氐貐^(qū)地面高程情況的數(shù)據(jù)模型進行數(shù)據(jù)高程模型的優(yōu)化，依據(jù)其自身存在的有序數(shù)值的陣列形成網(wǎng)格形狀，這種模型可用來表示當?shù)氐匦吻闆r的地面模型，具有準確的可靠性。在建立優(yōu)化模型時，地面高程模型的建立時，一定要注意數(shù)值、排列和網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成情況，確保合理的分析以及計算，這樣才能將復(fù)雜的程序準確落實，使當?shù)氐匦蔚玫綔蚀_表示和合理規(guī)劃，在進行道路規(guī)劃時，要注意對重要控制點設(shè)置為線路經(jīng)過的特定位置，同時，所有節(jié)點之間的線路走向要與當?shù)氐墓こ探ㄔO(shè)成本需求相符合。對道路進行優(yōu)化模型，可以使道路的建設(shè)更加的合理，而優(yōu)化模型的主要方式是通過計算機模擬技術(shù)設(shè)計的方案。

3、以DEM數(shù)字地形為基礎(chǔ)，詳細設(shè)計線形

優(yōu)化模型的建立主要是對道路選擇的合理性和造價的合理性的最佳優(yōu)化方案，而模型的建立過程也極為重要的，可以利用計算機模擬模式進行選擇遺傳算法，這是一種解決最佳優(yōu)化的搜索算法，遺傳算法主要是為了在候選方案中對所有方案的優(yōu)劣進行判斷選擇，是對空間位置產(chǎn)生的數(shù)字串進行選擇操作、交叉和變異從而獲得新的空間位置方案，對與線路的數(shù)字地形線形設(shè)計主要可以通過以下方式進行：

3.1 在GIS中實現(xiàn)平行曲線

在新建的道路線形中，所有的控制節(jié)點組都是有兩條線路與其相鄰的，取其中的線路比較短的線段的二分之一作為圓曲線的切長線，利用數(shù)學(xué)公式算出這個切長線和半徑存在的問題就可以確定圓曲線的半徑問題，使用圓曲線平滑新建道路中的折點，就可以使圓曲線和直線連接，形成要設(shè)計的線形。

3.2 在GIS中實現(xiàn)豎曲線

豎曲線的實現(xiàn)要根據(jù)豎曲線的設(shè)計原理進行，根據(jù)縱斷面上的每個控制點，在其相鄰長度的線路中將其中較短線路的三分之一處進行截取，取其截取的長度就是二次拋物線的切長線[3]。

結(jié)語：

在我國的交通道路工程中，在對道路選線問題進行研究時，主要是通過在道路工程的角度進行分析，通過建立優(yōu)化模型，使道路選線設(shè)計和規(guī)劃更加科學(xué)合理，同時，道路規(guī)劃和設(shè)計團隊想要制定合理有效地施工方案，就要與各方面人員進行有效的溝通，借助優(yōu)化模型對道路的設(shè)計要求進行方案的制定，從而控制工程的建設(shè)成本，對道路工程的施工效率也帶來了提升，因此，道路工程中優(yōu)化模型的建立是不可缺少的。