道路设计中的选线优化设计分析

李小飞

（甘肃天成道桥勘察设计有限公司，甘肃 兰州 730070）

近些年来，经济和城市化建设的发展日益加快，各地区间贸易往来也越加密切，而交通道路是承接这一切的重要基石，道路建设需要合理的选线设计、规划与优化路径作支撑。因此，进行城市道路设计时，需要遵循科学的步骤，道路选线的基本原则为导向，采用最佳的道路设计选线方法，以规划出交通道路的最优路线。

1 道路选线的原则

城市建设与经济水平息息相关，基础设施的建设水平又制约着经济发展的速度和规模。针对道路选线的设计和优化，需遵循以下几点主要原则：

（1）技术性原则。在国家积极鼓励创新的大环境下，研发出了多种先进型的技术手段。在进行道路选线设计工作时，需充分利用科技进步带来的便利与优势，在设计过程中，要求参照类似案例及其经验，进一步分析不同因素对于道路施工的影响，然后在此基础之上，根据不同等级的道路分类，因地制宜地选择最适合的线路方案。一旦编制出针对性的道路选线方案，就要实时予以优化，如此一来，才能够有效提高道路设计的选线优化成效及品质，大幅度提升道路选线方案的可行性及科学性

（2）安全性原则。在设计道路选线方案的过程中，设计工作者需要综合地考量所在区域的地理地质条件，把道路施工的安全性因素置于首要地位。在选线的过程中，设计工作者还需要密切关注施工建设的安全，尽可能缩小工程量，也要对区域内的可能影响施工及车辆驾驶的状况予以处置，从而确保建设工作安全高效地进行。最后，在确保安全性的同时，选线设计工作应从人性化的角度出发，将乘客乘车时的舒适度、噪音、采光等条件也考虑在内，以提升道路选线的实用性和舒适性。

（3）关联性原则。万事万物之间都存在着或内在或外在的联系，在设计时，收集全面当地的资料，着重了解地方的风俗习惯和文物古迹，对关联因素做通盘的思考，避开客观存在的、不利的地理条件和其他客观条件，以免耽误工程进度。保证路线顺畅无阻，确保选线优化设计的科学性及合理性。

（4）少占田地原则。要保护好农田以免遭受侵占与破坏。道路选线的重要原则之一是尽可能少占用或不占用耕地及农田，从生态保护和人与自然和谐共生的角度出发，不能打破道路与耕地间的平衡性；同时也要保护好农民百姓的财产免招侵害，控制好企业或政府在道路建设中的投入比重，尽可能地减少道路施工在资金上的压力，从而实现道路建设与环境保护和谐统一。

（5）全面分析原则。在建设道路的过程中，还需要仔细地分析，道路施工现场的基本情况，比如说施工现场的地质条件、地貌情况、水文条件、人文情况等等，在选线过程中，要尽可能地绕开沙漠、戈壁或荒滩等条件恶劣的地点，不仅大大减小了施工难度，也为车辆的方便运行提供了便利条件。

（6）协调性原则。在进行选线优化设计时，应秉承着道路建设与环境和谐发展的观念，遵循以人为本、尊重自然、人与自然的协调发展的选线原则，这不但要求进一步协调好所管辖政府单位、相关部门及承建企业等基本关系，同时还需要充分地考量当地交通条件、排水条件等等，确保建设工作安全、如期的竣工。道路建设的过程中应采取相应措施对道路沿线周围的历史文物与遗迹加以妥善保护，追求经济效益的同时也不能以破坏物质文化遗产为代价。

2 道路设计的选线方法

规划出合适的线路会带来很多的优势与便利，上升到理念的层面，不仅在大方向上与国家城市化发展建设的宏观目标高度一致；落实到实用性的层面，可使行车畅通无阻，提高乘车时的舒适度和安全性，对自然资源与历史遗迹不进行破坏，在不降低施工质量的前提下整个修路工程的总成本投入也会得到有效的控制，要达到此目标，需要结合客观条件进行周全的逐段设计、构建数学模型有助于进行仿真模拟，从理论上设计出最优路线。

（1）全面布局。道路选线的优化设计中，整体布局的成败对最终结果起着决定性作用，合理线路的布局可以提升道路的施工质量、提高乘客乘车时的安全性和舒适度，保护好生态自然资源，减少建设过程中的经济成本。在规划道路选线的整体布局时，需要先确定好道路的主体框架，即包括起始、结束以及中间转折的关键点，重点部署好主要路线的各个控制节点，筛选出每条路线上的关键或带有某些特征特色的点，在保证路线整体走向的大趋势科学合理的前提下，完成整体路线的全面布局。

（2）逐段规划路线。在系统布局完路线之后，还要求进一步明晰道路的基本路线方向，此时可基于此对相邻各道路上的关键或特殊节点进行精确的划分，区分出不同的区域，逐区逐段细化设计任务。以区段为基准点结合实际的地质地貌、人文气候、道路使用要求及沿路控制点等来进行逐段规划与设计，以为道路筛选出最优路径。

（3）设计具体路线。道路路线确定下来后，需根据施工时的实际工况编制实施大纲，保证道路中线的位置明确清晰，定线过程的实施和开展需要全面考虑技术协议，标准规范，自然环境，平、纵、横等三个层面等多种因素。针对已设计完成的路线，需全面复盘及通盘考虑施工过程中可能发生的种种意外工况，反复审核校准及调整优化，确保道路的选址及走向准确无误。

（4）建立单因素模型。若需对选线设计深入优化，可采用相关专业软件进行单因素建模试验，结合模型中模拟出的问题及缺陷来进行针对性改进，以此来分析哪些因素对道路选线优化设计的影响显著。就当前来说主要影响道路选线的因素可以归为两类，其一，文化、社会、经济和技术等在内的非实体性因素 ；其二即项目地质、水文天气、气候土壤、地理地形、控制点等客观存在的实体性因素。若要保证道路选线的科学及可行性，需综合全面分析出两类因素所起到的作用及占比多少，这就是建立道路选线分析的单因素模型的价值所在，将地质地形图、路线平面图等信息转化为数学模型，通过建模筛选出各因素之间的内在联系的关键部分。

3 道路选线优化设计中现存问题分析

承建单位在优化设计道路的过程中，要确保和我国发展建设的宏观大目标保持统一，充分考量工程施工所在地的基本条件，选择出最为合宜的路线，大幅度提升车辆运行的安全可靠性，推动我国经济发展。道路的选线优化设计是一项复杂的系统工程，设计过程中也受到多方面因素的影响，因这在一定程度上会影响到设计的最终呈现效果。

（1）工作人员未进行全面的分析。在设计初期，设计工作者并没有仔细分析与合理利用施工条件，制定的技术标准定会与实际工况出现矛盾。从所在地的地质水文条件来考虑，为保证道路施工任务保质保量的如期完成，设计方案时应尽可能地避开地质条件较差的地点，大大降低开发难度的同时也确保道路行车的安全。但若设计工作人员从未亲自到过现场仔细地勘察，很难对施工区域是否适合开发道路作出精准的预判。这样设计出的建设路线，会导致其与工程项目的周边环境不相协调，严重者还会破坏周围的自然环境。

（2）对工程项目建设用地的复杂性认识不足。在选线优化的进行过程中，有些设计人员由于缺乏经验及主观能动性等种种原因，对道路工程项目建设用地的田地以及路网情况不了解，且并未准确预估出路桥施工对周围环境带来的变化，甚至施工路段的选择会与农耕田地发生冲突，不仅消耗了大量不必要的经济成本，更严重的是侵犯了广大农民群众的利益，给农民造成了损失。

（3）对道路运营与经济因素考虑不周全。在规划道路选线时，为了保证道路工程如期保质的竣工，务必要确保项目运营管理部门和施工单位沟通顺畅，紧密配合。但在实际的设计过程中，有时设计人员未能及时掌握先进技术的发展走向，也就很难设计出最经济可行且便于施工实施的作品，更有甚者会出现较大的设计失误，严重阻碍了项目工程的进度。

4 道路设计中的选线优化设计策略

针对道路设计选线优化中出现的种种问题与弊端，承建单位要充分借助科学技术的力量去解决并对设计工作做有效管控，使设计的最终方案切实可行且安全可靠，为道路现场施工奠定基础。

（1）全面提升设计人员的素质。为进一步提高设计工作者在道路选线优化设计中所发挥的作用，企业要建立完善成熟的人才培养培训制度与体系。

首先，招聘环节即严格筛选，挑选出具备过硬的专业知识与技术、良好的职业素养、正规的专业训练经验的员工。充分调动起员工的主观能动性，发挥自己的才华做出出色的设计，实现自我成长与个人价值的突破。

其次，建立完善的人才培训制度。科学与专业技术层出不穷，道路设计中的选线优化设计方法也在不断更新，此时设计工作者要保有持续学习的能力，增强业务能力，部分人员很难能及时了解并学习到新知识和新技术，长此以往，对设计师业务水平的提升大大不利。因此，企业要为员工的学习成长提供平台，采用培训等措施让专业的人才及时学习到国内外领先的技术，并安排好培训后的考核工作，及时广泛地收集培训效果的反馈情况，不断完善培训体系的架构与流程，对设计工作的开展也起到了良性的促进作用。

（2）构建多目标线性模型。在开展道路设计选线优化工作时，若想在多目标非线性设计的方向上有所突破，不仅应在应用技术上下苦功进行钻研，还需要采用更先进更智能的算法构建出多目标线性模型，且要运用多目标线性模型来优选道路路线，对环保要求、施工现场的环境及其周边的地理情况等多因素进行精准分析，提高道路选线设计的科学性。充分利用函数公式进行计算，如此一来相关企业就能够形象化地认知到道路设计的最终呈现效果，充分考量各个内外方面的因素，优化道路选线设计的同时也可帮助承建单位避免一些设计的疏漏。

（3）强化地理信息系统技术。地理信息系统技术，英文缩写为GIS 技术，是近几年发展非常迅速的空间信息分析技术。作为技术先导，能综合管理各类资源环境信息，基于此信息建立起科学的评价标准。目前，GIS 作为基础技术广泛运用在道路选线的设计中，大大提升了设计工作的效率的同时，也间接为可持续发展和资源环境的循环再利用贡献了一份力量。地理信息系统技术的应用有其复杂性和特殊性，将GIS 技术融入进选型模型中，并结合特征数据根据理论算法对可能影响选线结果的因素进行科学的分析，通过调整影响路线数据的因素，确保选线方案的合理性和准确性，同时要及时储存及传输模拟的数据信息。在地理信息系统输出相关结果的过程中，可以依据描绘出的道路断面图选择最优路线。具体的工作流程如图1 所示。技术人员在设计时若能熟练应用GIS 技术，不仅能清晰判断出各影响因素间的联系，建立起最优的道路选线模型，还可大大提升信息管理的效率。

图1 地理信息系统

地理信息系统技术的另一大优势是能借助于立体模型，把较为复杂的地质状况，通过形象化的三维图呈现出来，从而提升它的可视化程度，这对于最优路线选择的最终决策起到了指导的作用。

5 结束语

综上所述，路线是道路的最基本也最重要的骨架，是否能筛选出最优路线与道路自身以及多种因素相关。道路的选线优化设计不仅要考虑到自然因素，还需将社会、政策、人员、科学技术、承建单位的管理制度等多重信息加以综合分析评估与妥善处理，建立起最优的数学模型，才能筛选出最优的路线选线优化方案，使其发挥最佳的功用。实现多方共赢的同时也可创收巨大的经济效益，更具有深远的社会意义。