公路纵断面之多目标智能优改研究

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1、公路纵断面之多目标智能优改研究第一章绪论1.1研究背景自新中国成立以来，我国的公路交通建设发生了重大的变化。取得了巨大的成绩：（1）公路基础建设投资额度逐年上升。根据我国交通部网站提供的数据，仅2011年1-11月，我国公路投资额度已经高达114092638万元，而2010年同期，我国公路投资为103958321万元，同比增加了10134317万元，同比增长8.88%。（2）公路总里程数量飞速增长。到2010年底，全国公路总里程突破400万公里，达到400.82万公里，比2009年末增加14.74万公里。而2011年我国新增公路通车里程为7.14万公里，达到了407.96

2、万公里，如图1-1所示，公路总里程呈现逐年递增。（3）等级公路所占比重明显提高。2010年，全国等级公路里程330.47万公里，比1998年增加223.55万公里。等级公路占公路总里程的82.4%，比2009年提高3.3个百分点，比十五末提高了18.5个百分点。（4）高速公路网络更加完善。2010年，全国高速公路已经达到7.41万公里，居世界第二位，比十一五规划目标增加9108公里。其中，国家高速公路5.77万公里，比2009年末增加0.54万公里。而2011年，我国高速公路比2010年增加了1.10万公里，截至2011年底我国高速公路总里程达8.5万公里。1.1.2公路

3、线形优化的重要性（1）公路线形优化的重要性分析公路的线形设计主要指的是公路的平面设计、纵断面设计、横断面设计及其空间组合方式。线形设计的好坏，与交通安全、行车舒适性、工程经济性、环境破坏程度、以及公路的可持续发展都具有直接的关系，因此对公路线形的优化设计具有重要的研究价值。主要表现在以下几个方面：1）公路线形与驾驶员的驾驶行为具有重要关系。研究发现，公路的平、纵线形会对驾驶员的心理以及生理反应有着重要的影响。随着汽车工业的飞速发展，汽车的行驶速度越来越快，汽车高速行驶时，驾驶员眼前的主要景物为公路的线形。汽车运动过程中，公路线形及沿线环境随着汽车的运动而逐步变化，因此驾驶

4、员的视野也随之变化。随着车速的加快，驾驶员视野变化也就越快，驾驶员的驾驶心理也就越来越紧张。在这种情况下，设计优良的公路线形能够让驾驶员有良好的驾驶心理。在车速增加的前提下，驾驶员能够清晰辨别物体的距离，达到行车安全；而设计不佳的线形及其组合，会引起驾驶员的视觉错觉，如公路支线长度设计不合理，平曲线半径及平纵组合设计不当等，对驾驶员驾驶操作均会产生负面影响。2）公路线形与行车速度具有重要的关系。公路的平面、纵断面设计完成后，即可以从数量上估算出沿线的行车速度。在德国，通过大量的野外测量和分析，确定了实际车速与平面线形、纵坡、路宽及其他线形特点间的数学关。通过实验，人们发现

5、，当路段纵坡坡度较小时，平曲线的曲率越大，可能达到的行车速度就越低，当纵坡超过3%时，行车速度随纵断面坡度的增大，明显降低。3）公路线形与行车安全具有重要关系。国外研究表明，良好的公路线形，在很大程度上减少了交通事故的发生；而设计不佳的公路线形会引发交通事故。前苏联专家O.A.季沃奇通过对大量的交通事故进行分析，发现道路线形条件是引发70%的交通事故的直或者间接原因。在我国，大量事故多发地点的存在，证实了公路线形与行车安全具有重要的关系。公路线形条件好，使得行车速度较高，驾驶员在驾驶时，会产生适当的心理紧张，可以帮助驾驶员注意力集中，使得驾驶更加安全。而对于线形条件差的公

6、路，在高速行驶下，由于线形不佳，导致行车视野受到限制，驾驶员心理会产生高度紧张，并且持续较长的时间，由此易产生疲劳，使行车不安全。4）公路线形与工程经济性具有重要的关系。公路的平、纵、横线形，直接关系着公路的填挖工程量，决定着工程造价。良好的公路线形可以充分利用地形、地势及地质特征，处理好平、纵、横三方面因素，实现平面短捷顺适，纵断面坡度平缓均衡，横断面稳定且工程量小，实现工程经济的同时，与当地环境相协调。5）公路线形与沿线生态环境具有重要的影响。不良的公路平、纵线形，对沿线易造成高填深挖，给沿线的地质灾害埋下隐患。良好的公路线形应对自然景观和沿线资源尽可能造成小的影响，

7、尽量实现少占地、少拆迁，实现公路对城镇布局、农田水利产生有利影响。良好的公路线形应尽可能减少噪声、汽车尾气对沿线生态环境及居民生活造成不利影响。第二章公路纵断面优化数学模型的建立2.1公路纵断面优化问题分析公路的路线设计主要包括路线平面线形设计和纵断面线形设计等方面，平面线形设计保证了汽车在公路上能安全、顺适的运行；纵断面设计与地形、地物、水文、地质等自然因素有着重要的关系，与公路建设的经济性有着密切的联系，直接影响着行车的安全和迅速、工程造价、运营费用以及乘客的舒适度。公路纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力性能、公路的等