公路路线设计的可靠性论述

陈琪++却瑞锋

【摘 要】公路路线设计，是公路建设的核心，用于确保公路运营的安全性。公路路线设计中，要保障舒适与合理，确保公路路线的质量，以免影响公路的行车安全。公路路线设计非常注重可靠性，完善设计的过程，最主要的是实现路线设计的合理与科学。本文主要探讨公路路线设计可靠性相关的内容。

【关键词】公路 路线 可靠性

公路建设事业的快速发展，增加了公路设计的压力，为了保障公路的性能与质量，需规范设计公路路线，注重可靠性运用，以此来提高公路路线设计的水平，避免影响公路的安全通行。公路路线设计中，应充分考虑多项因素，包括环境、成本、地形等，优化公路路线的设计方案及实施环境，从根本上提高公路路线的设计水平。

1 公路路线设计的可靠性

1.1 可靠度、失效概率

可靠度β与失效概率Pf，是公路路线设计可靠性中的关键因素，目的是反馈路线设计的状态，在极限的状态下，利用函数计算的方法，得出可靠度和失效概率的数据[1]。可靠度、失效概率中的功能函数，可直接应用到公路路线设计以及驾驶期望值内。根据公路路线的可靠度与失效概率要求，选择随机变量，计算出概率密度函数，保持随机变量与参数之间的独立性，表达路线设计的极限方程。例如：公式Z=g（S，D）=S-D，式中，Z=功能函数、S=随机变量、D=驾驶期望参数，S与D独立，其可分为三类表述，即（1）Z=0，公路路线设计为极限状态；（2）Z>0，公路路线设计达到功能需求；（3）Z<0，公路路线设计未达到功能标准，也就是设计处于失效的状态。可靠度与失效概率，存在一定的关系，表述了公路路线设计表征破坏的概率，如下图1所示，其为可靠度与失效概率的关系，其中阴面的面积越小，表示失效概率越小，阴面的面积越大，表示失效概率越大，可靠性越小。

1.2 可靠度计算

公路路线设计中的可靠度计算，采用一次二阶矩法、蒙特卡罗模拟法和直接积分法[2]。以一次二阶矩法为例，分析其在可靠度计算上的运用。一次二阶矩法在可靠度计算中，可以不考虑基本变量的影响，将基本变量实行统计、分析，通过基本变量的平均值、标准值进行统计，把极限函数设计在平均值位置，采取线性化处理，得出最终的可靠度数据。例如：城市平面全无控制的交叉口，车辆在交叉口的位置，驾驶员需要在距离冲突点合适的距离位置，采取驾驶决策，而驾驶员的决策，基本是根据交叉口视距判断的，所以在公路线路设计时，需要保证良好的交叉口视距，可在交叉口位置，规划出潜在障碍物的范围，计算视距良好状态下，车辆的行驶以及刹车反应，防止车辆在公路路线行驶中发生冲突，该案例中涉及到停车视距的可靠度，用于推算出视距的可靠指标。

2 公路路线设计的内容

2.1 平面设计

公路路线的平面设计，主要用在穿越区域内，重点规划好路线的铺面。公路路线平面设计，要保持连续性，根据不同等级的公路，设计好曲线转角并敷设，可控制在8～30°，相邻的曲线之间，还要实行转角的控制，专门规划出连接曲线的直线段，调整曲线的S型，平面的立体交叉口位置，采用规范的技术指标。

2.2 纵断面设计

纵断面是指直线、竖曲线两类，直线设计代表了公路路线断面的上下坡的高度，公路路线的坡度转折位置，就需要用竖曲线代表，如：圆曲线、抛物线。纵断面设计，要着重考虑竖曲线的运用，把控好坡度起伏、填挖平衡和低洼区域，以免影响纵断面的设计效果。

2.3 横断面设计

横断面设计时，要按照公路设计的标准进行，综合设计公路限速和基本的等级，保持路面的宽度。横断面上设计出交通指标、环境因素等，保障公路横断面的安全与效益。公路的横断面设计，需要在最大限度上，减少路堤的高度，促使公路路线与周围环境能够和谐。横断面设计中的因素很多，包括排水体系、工程地质、整体路基等，都要达到规范设计的标准。

2.4 初步设计

公路路线初步设计内，拟定出选线的方式，确定路线的范围。分析初步设计的原则，如：了解公路路线周围的环境，尤其是城镇布局与经济规划，最大限度的提高周围经济的发展能力，权衡公路的整体效益，一方面科学的设计公路路线的初步方案，另一方面保护线路周围的环境。

2.5 技术设计

公路路线的技术设计，是指对公路路线的进一步设计，规划出公路的重点与难点内容，控制好公路路线的选址，勘察水文、地质等情况，针对有隧道、桥梁的地方，实行加固处理，预先了解后，才能规划公路路线的设计过程，掌握路线的设计关键，改善特殊地区的路线设计，注重相关技术的应用。

3 公路路线设计的注意事项

分析公路路线设计的注意事项，如：（1）公路路线设计注重质量控制，实施规范、标准的设计方法，保障公路路线的质量，在地形比较复杂的地方，注意平面、线性和超高等设计，维护公路路线设计的可靠性；（2）整体与局部的注意事项，站在全局的角度上，规范出局部的细节，确保整体与局部结构的最佳状态，由此才能提高公路路线设计的可靠度，规避潜在的缺陷；（3）注意多项方案的比较与应用，公路路线设计，不能仅仅依靠一种方案，而是要采取多方案比选的方法，找出公路路线的最佳设计方案，用于提高公路路线的经济性和可靠度，完善公路路线的运行环境，保证方案与设计项目的相符性，杜绝设计与方案出现矛盾。

4 结语

公路路线设计中的因素比较多，做好可靠性的设计方法，规范设计的内容，注意好相关的事项，满足公路路线的运用。公路路线设计要采取灵活的设计方法，以便实现可靠性，确保路线设计的经济性和安全度，体现出公路路线设计可靠性的优势，强化公路路线设计的控制力度，发挥路线设计可靠性的优势与价值。

参考文献：

[1]罗华松，李兵.公路路线设计可靠性研究[J].建筑知识，2010，20：1-2.

[2]赵庆平.公路路线设计及应注意的问题[J].科技视界，2015，16：267+295.