关键词：道路设计；选线优化；研究
道路的选线设计是道路设计最基本的问题。道路的优化选线不仅会影响到道路本身，而且还和社会的经济效益有关。便利的交通是一个城市富裕和实现快速发展最基本的要求，想要求发展首先就要改进交通，所以一个具有优化设计的道路是便利交通必不可少的条件。本文将首先对道路选线的原则和方法做个简单的阐述，然后通过对这两者的结合，建立合理的道路选线优化模型，并做分析和研究，旨在选出一个合理的道路选线优化设计方案，为道路设计优化提供借鉴。
1 基于道路设计的道路选线原则
根据对国内外多年的道路设计经验的分析，笔者将道路的选线原则归纳为以下几点：（1）技术性。技术是道路设计的重点，所以在进行道路选线的时候，要充分利用现代先进的科学技术，对先前的道路选线方法进行分析和研究，保留其合理的部分，对不合理的地方进行完善和改进，从而提高选线的科学合理性。（2）安全性与舒适性。道路的选线首先要保证道路的安全性，因为安全性是道路最基本的要求，在保证道路安全性的要求之上，能够尽最大努力使得驾驶用户感到舒服。（3）少占农田。有些道路可能正好修建在农户田地周围，在设计道路的时候，要尽量减少对农田的占用，要对两者进行综合考虑，努力做到两者平衡，避免产生不必要的冲突。（4）综合考虑人文地质条件。地理环境对于道路设计的影响也是不可忽视的，在进行道路选线的时候，要避免道路经过沙漠、沼泽等不利于行走的地方，从根本上提高道路设计的科学性。（5）协调性。道路的选线设计也要符合人和自然的发展规律，不能违法自然规律，不仅要确保道路的设计能够满足环境要求，而且在建设过程中，对于道路周围的建筑文物，也要尽可能的保护，从而提高道路的协调性。
2 基于道路设计的道路选线方法
2.1全面布局
全面布局也可以说是综合布局。具体说来就是首先要初步确定好一条道路的起点和终点位置，然后根据两者之间的距离，对道路的基本走向进行确定。在确定好道路的走向之后，再进行确定道路的控制点，比如一些具有特点的建筑物或或者经过的城市。通过这样确定好起点和终点、道路走向、道路距离以及道路的控制点等，从而对道路进行综合布局。
2.2逐段安排
综合布局之后，就是分段布局。在确定后道路的控制点和走向之后，对相邻的两个控制点的道路进行细致布局，具体做法就是先将两个相邻控制点的道路距离，在结合道路等级以及道路周围的地理环境的基础之上，对这段距离进行细致规划，从而确定出最终的道路。
2.3具体定线
逐段安排好后，就是具体定线了。具体定线主要是对逐段安排过程中所确定的小段落进行具体落实，进行详细设计和规划，不仅要考虑道路自身的科学性和合理性，而且还要考虑道路周围的地理环境的影响，从而最终确定好整个路线的具体位置。
3 道路设计中的选线优化模型
能够建立合适的道路设计的选线优化模型，对道路的选线优化是非常重要的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆道路的选线优化模型实际是道路选线优化方案的一个具体展现，通过建立模型和经过实际考察，能够减少一定的选线风险。在综合分析道路选线原则之后，对于道路选线，有以下两种选线优化模型，下面笔者将详细介绍这两种模型：
3.1基于GIS技术的道路选线
GIS技术之上的道路选线模型分为两类，一是在单因素的基础之上，二是在多因素的基础之上。基于单因素分析的GIS技术的选线方法，主要是为了尽可能减少人为误差和自然环境所造成的影响，将整条道路建设的地形以及道路周边的地理图建立成数字化图像，使用GIS技术对这几个因素建立空间关系，然后进行分析找出他们之间的联系，从而确定出他们各自对于道路的影响力度。
建立道路选线的多因素分析模型，顾名思义需要考虑的因素变成了多因素，则模型也相应的变得更加复杂。简单说来就是建立一个缓冲区模型，使用地理信息系统和GIS技术综合分析道路的影响因素。第一步，对影响道路选线的所有因素进行个简单的相加，然后系统分析缓冲区模型，第二步，单因素选线模型和缓冲区模型叠加，相同的地方保留，不同的地方经过计算保留合理的设计，最终确定各个因素对于道路的影响。比如农户的田地可能会对道路的宽度产生影响，因为如果农田就在道路的周围，为了保持道路建设和环境的协调性，不能大幅度扩展道路。再比如如果道路周围出现大型建筑物，造成道路又要增加道路长度等。在综合考虑这些因素后，选取最符合当前道路选线方案的特征信息。最后，将这些特征信息存储，并在充分分析道路周围地形地貌特征的基础上，建立公路带状数字高程模型。此外，对于道路的设计还要考虑变坡点位置、坡度、转弯半径等等。
GIS技术对于影响道路设计的因素输出有很强的灵活性，是建立良好选线模型的重要技术，它使用电子手段将结果用图表的形式表达，从而最终描绘出影响道路的选线设计的影响要素图。
3.2基于多目标非线性的道路选线优化模型
道路优化设计不仅依靠先进的技术，而且还与其周围的地理环境息息相关。虽然使用GIS技术可以计算多因素对道路设计的影响程度，但若能够在道路设计中配合使用多目标的非线性函数，建立道路选线优化模型，则更能提高道路选线设计的科学性。
使用多目标非线性函数，首先就是建立备选方案，也就是一种使用网络图进行描述的方案。而网络图的建立公式为D=（V,A,W,U），公式中的V主要是指顶点，A指的是弧，而弧长度又称为弧权，顶点的长度又称为顶权，而弧权和顶权分别使用W,U表示，v1是道路起点，vn是道路终点，两者的有向线路使用D表示。使用该公式，可找出该道路的所有备选方案。其次，就是建立选线优化模型。使用的目标函数公式为：minF(x) = (f1(x),f2(x),……fp(x))。公式中的fj(x)表示目标函数中的第j个函数，与这个函数成对应关系的影响道路选线的技术、环境等因素。而公式中的P指的是目标函数的个数，x是弧权集矩阵A的维列向量。使用该公式可以建立道路选线的优化模型，并且能够对影响道路选线的多种因素进行综合分析，从而设计出最佳的选线方案。
4 结语
综上所述，对于道路选线的优化设计，可以通过建立优化模型来实现。首先就是了解道路选线原则，即安全性、技术性等，然后就是选线的方法，主要有全面布局、逐段安排、具体定线等，最后再将这两者结合，通过分析和研究，可以建立以下两种道路选线优化模型，也就是GIS选线模型和多目标非线性函数模型。通过对这两种模型的分析和阐述后，可知道路的选线不仅要充分使用现代科学技术，而且还要保证道路的设计合理，能够最大化的产生社会和经济效益。
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论文作者:张昌达
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/28
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