兼具城市道路功能的公路技术经济指标选定分析

张维建 杜鹏飞

(国家林业局昆明勘察设计院，云南昆明 650000)

兼具城市道路功能的公路技术经济指标选定分析

张维建 杜鹏飞

(国家林业局昆明勘察设计院，云南昆明 650000)

以云南省富源县某公路工程为例，依据支持向量回归机的基本原理，分析计算了公路的交通量，并对该道路服务水平等级、抗震设计以及技术指标进行了研究探讨，指出该工程项目的建设可以完善路网功能，改善投资环境，促进富源县的城镇化发展进程。

公路工程，道路，交通量，技术指标

0 引言

工程作为人类的一项创造性的实践活动，结合了当时人们的主观能动性，并根据当时对自然规律的理解再结合智慧，在劳动中不断积累、创造的过程［1］。具体表现在土木工程技术人员工作实践过程中，是运用工程技术和工程思维甚至是哲学思维解决工程实际问题。

1 概述

近年来，随着我国城镇化步伐加快，以及区域经济的蓬勃发展，城市周边地区、中心城市与卫星城之间以及城市群之间的公路大量涌现。这些公路的功能明显不同，除机动车交通量以外，行人和自行车等非机动车交通量也很大。目前各地在公路建设中，都采取预留或设置非机动车道和人行车道的方式解决这一需求。根据我国经济发展现状和工程实践，在非机动车、行人密集路段，可根据具体情况设置非机动车道和人行车道［2］。

确定路线走廊带考虑带内各种运输体系及不同层次路网间的分工与配合，据以统筹规划、近远期结合、合理布局、充分发挥和提高公路总体综合效益。公路可以具有城市道路路网的功能，例如兼具主干路的交通、集散功能连接城市各主要分区［3］。

2 案例分析

2.1 城市发展概况

云南省富源县是曲靖市辖区的一个大县，位于云南省和贵州省的交界处，地处东经103°58'～104°49'，北纬25°02'～25°58'。富源县人民政府所在地中安镇，距省会昆明198 km，距曲靖市政府所在地麒麟区63 km。东至贵阳413 km，南至南宁市580 km。对于与沪昆高速只有一个交通出口的富源县城中安镇来说，进出中安镇将出现异常拥堵的现象，建设从沪昆高速进入中安镇的第二快速通道，就尤为迫切。

根据《富源县城近期建设规划(2011—2015)》，富源县政府所在地的中安镇的城市性质定位为:云南省“东大门”，滇中城市群重要的矿产业服务基地，宜居、生态的特色山地城市。就目前县城中安镇与外界公路的快速交通出口看，只有老县城与沪昆高速唯一一个互通式立交通道，由于城区功能高度聚集、给城区中心区带来难以承受的交通压力。造成富源城区交通呈“内堵外拥”的局面，已严重制约富源县社会经济的健康可持续发展。

2.2 交通量预测

2.2.1 支持向量回归机的基本原理

SVM本身是针对经典的二分类问题提出的，支持向量回归机(Support Vector Regression，SVR)是支持向量在函数回归领域的应用。SVR与SVM分类有以下不同:SVM回归的样本点只有一类，所寻求的最优超平面不是使两类样本点分得“最开”，而是使所有样本点离超平面的“总偏差”最小，此时样本点都在两条边界线之间，求最优回归超平面同样等价于求最大间隔。本文采用的支持向量机在回归分析中的一种算法ε-支持向量机(ε-SVR)。

ε-SVR的算法原理如下:

设训练集:

其中，xi∊Rn，yi∊Y，i=1，…，l，对于线性回归问题，主要是在Rn上寻找一个线性函数g(x)=(ωx)+b，以便用y=g(x)来计算任一输入x所对应的输出值y。对于非线性问题，我们则需要引进一个变换φ(x)将训练数据映射到一个高维空间，把原空间的非线性回归转换成高维空间的线性回归。这一变换主要通过核函数来实现。

目前，常用的核函数主要有以下几种:

1)多项式核函数。

2)径向基(RBF)函数。

3)Sigmiod核函数。

选取适当的核函数K(x，x')以及适当的精度ε＞0和惩罚参数C＞0，构造并求解凸二次规划问题。

如果选到的是ˉαj，则:

最后构造出决策函数:

损失函数采用ε-不敏感损失函数，对于ε-支持向量回归机，其预测精度受参数影响较大，因此需要选择合适的核函数类型及其参数组合。本文采用径向基函数(RBF)为核函数，所以需要确定的参数有惩罚系数C和不敏感损失函数宽度ε。由于传统的参数选取基本都是根据交叉验证法来选取参数，但是这种方法选取的时间较长并且无法保证取得最优参数值。为了提高参数的选择效率，需要采用合适的智能优化算法搜寻支持向量回归机参数的最优组合，从而获得具有较好预测能力的预测模型［4］。

2.2.2 分析计算

根据JTG B01—2014公路工程技术标准，一级公路预测年限应为20年，并以20年远景交通量作为论证公路等级的依据之一。因本项目预计于2015年开工，2017年通车，全路段均预测至2037年。考虑到不确定因素，延长预测至2039年。

运用支持向量回归机的交通量预测模型，分析计算出远景年的交通量。得出交通量预测结果为:2017年线路起点回隆收费站至多乐现代物流片区段(K0+000～K2+731.367)交通量为10 993 pcu/d，多乐现代物流片区至玉顺街段(K2+731.367～K6+834.609)交通量为8 835 pcu/d。运 营 通 车 后 20 年 即2037年，线路起点回隆收费站至多乐现代物流片区段(K0+000～K2+731.367)交通量为24 584 pcu/d，多乐现代物流片区至玉顺街段(K2+731.367～K6+834.609)交通量为19 523 pcu/d。

2.3 服务水平及抗震设计

公路服务水平等级，主要反映一定运行条件下驾驶员的感受。一级公路用作集散公路，有长隧道时，设计服务水平可取四级。山区一级公路，受地形、地质条件限制，设计速度选用60 km/h。

抗震设计，根据GB 18306—2001中国地震动参数区划图，地震动峰值加速度系数介于0.05g～0.40g地区公路工程，要进行抗震设计。

2.4 技术指标

根据JTG B01—2014公路工程技术标准，依据1∶10 000地形图;路线平、纵面布置图，经实地进行了详细的调查，落实路线走向、控制点，并且结合勘察沿线地形、地质、水文、地震等等自然条件，综合分析整理计算调查资料，本项目路线主要技术标准如表1所示。

2.5 结论

本项目的建设，可以完善路网功能，改善投资环境，促进该区的经济发展，带动片区土地开发，加强城市外围区域间的交通联系。连接了两个距县城甚远的胜境关立交通道和回隆立交通道，改善这两个立交通道到达县城的道路等级、路线规划［5］，给居住在县城中的10多万居民出行带来更多实际的方便快捷，保证在突发情况下，县城内10多万人口的快速安全的紧急疏散。同时，加快实现富源县的城镇化的发展进程。

表1 路线主要技术指标

3 展望

结合实际案例，道路工程的技术经济指标将公路与城市道路两方面的工程技术标准进行综合和控制。把车、人与周围环境有机地联系起来，使道路交通运输达到安全、快捷、经济与和谐的要求。充分发挥工程技术人员的主观能动性，运用辩证的哲学思想［1］，实现道路工程中公路和城市道路规划、设计、建设、运营使用的和谐融合。

［1］ 殷瑞钰.工程哲学［M］.北京:高等教育出版社，2007:1-64.

［2］ 交通运输部公路局.公路工程技术标准［M］.北京:人民交通出版社，2014.

［3］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.城市道路工程设计规范［M］.北京:中国建筑工业出版社，2012.

［4］ 孙德山.支持向量机分类与回归方法研究［D］.长沙:中南大学博士学位论文，2004.

［5］ 张金水.道路勘测与设计［M］.上海:同济大学出版社，2009: 1-37.

Analysis of highway technology econom y index selection w ith urban road functions

Zhang Weijian Du Pengfei

(Kunming Survey＆Design Institute，National Bureau of Forestry，Kunming 650000，China)

Taking the highway engineering of Fuyuan county in Yunnan province as an example，according to basic principles of Support Vector Regression Machine(SVRM)，the thesis calculates highway traffic volume，explores its service level，seismic design and technical index，and points out that:the engineering project construction can improve the road network functions，improve investment environment，and promote urbanization development of Fuyuan county.

highway engineering，road，traffic volume，technical index

F502

A

1009-6825(2015)29-0164-02

2015-08-10

张维建(1987-)，男，硕士，助理工程师; 杜鹏飞(1969-)，男，高级工程师