基于道路设计的选线优化分析

张海波

（滨州市公路勘察设计院，山东 滨州 256603）

城市道路的设计关系着城市未来发展的高度和程度，影响着城市的综合发展，因此合理设计城市道路选线路径以及城市道路网，有助于城市经济的快速发展。而以往的城市道路选线方式和道路选线途径，已经不能满足城市日益增长的经济需求和道路使用需求。为此，在城市道路设计规划中，要结合城市的地形特点、地质、水文等环境因素，再配合城市发展战略目标，设计出一条最优的选线方式和道路轨迹。只有更为科学的选线设计和道路轨迹，才能够满足城市不断增长的使用需求，从而更好地带动城市未来的发展，承担起城市经济发展的责任。

1 城市道路选线的基本原则

1.1 地势影响原则

根据不同的地势造成的道路施工难度，选择是否在此地进行施工。在道路选线施工考察时，应根据实际的水文地质勘测报告，选择合适的施工地点，合理地避开一些不适合施工或难以施工的地段，避免造成资源的浪费和成本的增加。例如，湖泊、冻土等不良地理环境需要避开，另外历史文物建筑区也要合理避开，避免造成文化建筑物的损伤[1]。除此之外，还要注意与周围环境的和谐发展，不能因城市道路的建设，对环境造成重大的破坏，导致城市在经济上得以进步，在环境上出现纰漏。

1.2 少占用耕地原则

对于道路选线要注意减少对耕地农田的占用，同时还要实现道路的平衡性，提高道路施工的便利性和安全性[2]。在道路建设时，一定要考虑与周围环境的和谐相处，与周围居民的和谐相处，为了防止出现良田毁坏、农作物减少的现象。

1.3 成本控制原则

成本控制是城市道路选线中的重要原则，需要综合考虑道路施工成本和后期的运营成本，选择合适的指标来分析其经济成本支出与后期维护成本的情况，从而做到在节约成本的情况下确保道路施工质量和确保后期运营成本的经济性[3]。避免资源的浪费也是城市道路建设过程中的一个重要原则，符合资源节约型、环境友好型一直都是城市道路选线追求的目标。

1.4 最小工程量原则

最佳道路选线方案需要选用最小工程量原则，通过减小工程量来降低建设成本开支，同时可以减少施工时间，减少对交通的影响，以此来满足行车的安全和满足驾驶员的行车舒适性[4]。最小工程量的目的就是以最小的资源消耗，完成最优的道路方案设计，实现城市交通科学合理的设计。

1.5 可持续发展原则

人与环境、人与自然、人与社会之间的可持续发展，是所有经济发展、项目建设、国家发展之间都需要遵从的原则之一，这要求不仅要满足当前的生活所需，还要满足以后的城市或国家发展的需求，为人类以后的生活提供持续动力，提供支撑基础[5]。基于我国国情，可持续发展战略是一个重要缓解需求与资源之间紧张问题的重要举措，城市道路规划设计也需要参照国情和国家发展战略目标，实现城市道路可持续发展。

2 城市道路选线的步骤与方法

城市道路设计的合理性和科学性，能够有效提升规划布局，带动城市内需发展，符合国家可持续发展战略目标。在城市道路选线过程中，可以根据一定的选线步骤进行设计，从而提升线路的科学性，增加交通的科学合理配置，为城市发展战略全局提供重要支撑。城市道路选线过程主要从全局、逐段、定线、最终优化分析等进行方面进行，下文具体介绍选线的步骤与内容。

2.1 全面布局

全面布局需要结合城市地理位置、地质文化、水文化等，在整个道路设计上找到几个重要的点，根据可控点的设计，确定路线的基本走向和城市道路的基本结构，以达到全面控制道路选线的目的。

2.2 逐段设计

在全局设计的基础上，根据可控点之间的关系，进行分段设计，逐一设计，从细节上选择设计出最优的轨迹路线，结合整体布局，实现道路最优选线设计。

2.3 定线设计

定线设计就是在已经完成线路设计的基础上，对细节进行推敲，对其中有问题的地方进行修改，最终完成城市道路选线的设计，同时配合施工进行确定。

3 城市道路选线模型的优化

3.1 道路智能化选线影响因素分析与选取

影响道路选线的因素有很多，可以概括为三个方面。（1）影响道路设计的因素。在道路设计中的主要影响因素是道路的使用安全性，也就是道路在承受行驶车辆的负荷力作用下，能够最大程度地呈现一定的弹性变化量。（2）影响城市道路位置的因素。这与城市的地质环境、地形特征、社会环境分布等都有一定的关系，能够左右城市道路地理分布位置。（3）影响城市道路长度的因素。主要是资金的投入，资金的投入可以很大程度上左右城市道路的设计长度。资金不仅包含施工阶段的资金，还包括竣工验收运行阶段的成本资金。

3.2 基于GIS系统的单因素影响模型

利用科学技术设计城市道路选线模型，有助于优化道路选线。文章选取GIS系统技术进行城市道路选线设计，分为四步：（1）确定选线系统。将影响城市道路设计的因素导入GIS系统中，进行数据整理分析，全面控制城市道路选线设计；（2）结合数字化信息技术，整理并归纳数据，制定出一个选择最优路线的网格线，将各因素纳入其中，形成一个数字模型，等待变量的输入，从而确定最终的路线；（3）将所需费用数据输入其中，分类型、分属性；（4）输入路线选择变量，利用GIS系统技术，做出最优的路线选择，形成最优的路线途径，供项目施工参考[6]。

3.3 基于栅格数据的最优路径选择

通过ArcGIS软件进行最优路径分析，数据源是建立好的格栅数据，每个格栅表现为影响因子，数值表示为路线经过需要缴纳的费用，这样可以用格栅来优化选线路径，最终得到最优路径分析结果[7]。

3.4 科学合理的规划

项目决策阶段的设计优化也需要纳入城市道路选线优化设计中。项目决策阶段主要需要做到的就是科学合理规划城市道路，不仅需要满足一般道路的使用要求，还要在此基础上不断提升、优化道路使用性能。这就要求设计人员在具体设计时，一方面要满足国家对城市大陆发展规划的要求，另一方面还要规避可能出现的风险，考虑资本市场的变化，包括材料、人力成本的变化，将项目建设中的预算支出控制在一个合理的范围内，设计出符合城市发展和需求的道路选线设计[8]。

3.5 可持续性的设计

城市道路设计阶段的优化也是城市道路选线优化的一个重要保障措施，城市道路选线是否能够满足城市发展战略要求，在项目设计阶段的科学合理设计是非常重要的。为了实现设计阶段的可持续性，需从两点出发：一是基于抗灾性能的设计，全面提升城市道路的抗灾性能，提升其使用寿命；二是确保符合可持续发展战略布局，以应对城市在发展过程中的不同时期的不同需求，合理控制项目的施工造价，优化设计方案，确保施工的合理、科学。

3.6 将施工因素纳入道路设计中

线路选择完成之后，便是具体施工过程。在整个城市道路建设过程中，项目施工是成本费用的主要产出阶段，这个阶段的不良影响也可以降低城市道路设计的最终效果，因此施工阶段的影响因素也需要并入城市道路选线优化中来。为避免施工阶段的不良因素影响城市道路选线设计的最终效果，可以从两方面来优化设计。一方面，在保证城市道路建设质量的基础上，优化施工材料，遵从绿色可持续发展原则，选择绿色型、清洁型道路施工材料，减少不必要的资源浪费和环境破坏；另一方面，优化道路施工方案，不断提升施工项目的质量和施工效率，同时优化并选择合适的施工技术，减少道路返修的次数或避免道路返修，从而缩短施工周期。

4 结束语

综上所述，城市道路选线设计是城市道路整体布局的一个重要的基础设计，能够影响城市道路的走向以及整体感官。在道路选线过程中，要根据实际国情，遵从可持续发展、成本控制等原则，综合、全面考虑城市发展需求，将道路选线设计提升到战略层次，根据城市未来发展的战略定位，从细节上实现城市整体布局的优化，从经济发展的角度，完善道路选线的设计优化，进而促进城市的可持续发展。