对公路设计应注意问题的探讨与分析

摘要：公路建设事业是影响我国国民经济发展的重要因素，但由于大型车辆数量的激增以及交通事故大量的增加，导致公路被车辆破坏的现象越来越多，甚至有些修建好的公路，都已经开始进行局部维修，部分公路更是进行了多次维修。因此，为了确保车辆的正常通行，首先要不断优化公路设计，本文主要对公路设计中应注意的有关问题进行简要分析，并从不同角度对公路设计提出相应的建议。

关键词：公路设计；问题；优化

中图分类号： U412 文献标识码： A

随着国家对公路建设的重视及大量投入，勘察设计行业不断采取新的设计理论与技术、新的设计手段与方法，以此来提高公路设计的质量、缩短设计周期，降低设计成本。但是，就我国目前的公路工程设计而言，仍存在设计周期长、质量与成本控制难的问题。例如，我国的公路勘察设计普遍采用了计算机辅助设计技术、数据库管理系统或办公自动化系统，而设计周期与设计成本的问题依然显著，这说明设计过程已成为制约设计水平进一步提升的瓶颈问题。

一、公路设计应注意问题

在公路的设计当中如果出现了错误和漏洞等现象的发生，如果对区域地质没有进行充分调查，就会在开工后出现一些变更，导致工期延误，增加投资成本。因此，为了可以进一步地研究分析其主要原因，总结经验，并吸取教训，在公路的设计中就必须要从公路的平、纵线形设计和对路基软基的处理等设计方面进行全面的考虑，并且针对问题进行研究分析，从而有效的提高公路设计的水平。

（一）、公路平、竖线形设计问题

1、平面线形设计

在设计公路的平面线形时，设计者必须注意一下几个问题：一是尽量选用不设超高的平面线半径，避免因处理单向排水而增加工程费用，还要保证公路的通行安全性和舒适度；二是处理好路堤挡土墙之类的结构物；三是尽量避开人口密集的地区，减少对人行通道的破坏，降低施工难度；四是避免横坡较陡的半填半挖五是避开大型的农用水利设施，如水塘、水库等。

2、竖面线形设计

公路竖面线形设计应注意一下几个问题：一是尽量减少零填挖地段；二是将路线走高一些，避免采用明涵结构，有条件的涵洞要明涵暗做；三是尽量用人行通道涵代替人行天桥的功能；四是在紧接互通式立交桥连接线处，要避免出现凸形竖曲线；五是严格控制高填方，控制好软基地带的高填方。

（二）、公路路基设计问题

对于软基地段的公路路基设计而言，必须选择既经济，又便于施工的方案。关于处理路基的水稳定性问题时，应注意两个方面的内容：第一，处理路基低、水位高、水稳定性差的零填挖路基，要采用换填或原状土处理压实的办法，尽可能的降低地下水及隔断地下水源；第二，通常情况下，往往误认挖方地段的路基基础好，路面不易破坏，但其路面在使用中容易出现开裂，特别是降水量大的时候，路面的破坏程度更为严重。因此，对于挖方地段的公路路基，应采用水沟底下设盲沟，阻断外来水源的设计方案。

二、公路设计过程建模

（一）、DSM建模方法

DSM建模方法是Steward于1981年提出的一种产品开发过程建模方法，得到了广泛的认可和发展。改建模方法是对传统顺序型建模方法的一种突破，反映了产品开发过程中任务间的信息联系，可以有效地描述并行、迭代等复杂任务关系。图1是一个典型的设计结构矩阵。

图1设计结构矩阵图

1、DSM建模方法的特点

第一，以信息处理理论为基础，用信息联系描述任务关系。第二，如果所有上游任务的输入具备，并且所有需要的资源具备，便可以马上开始任务，任务一旦开始就不会中断，，直到该任务结束。

2、DSM建模方法的应用

DSM建模方法的应用主要表现在以下三个方面：一是最优任务排序，DSM模型是过程评价模型，通过改变任务顺序可以得到更合理的任务排序；二是设置恰当的完工时间和缓冲时间，可通过选择置信度来计算出恰当的完工时间，估计出项目进度的风险，如果风险过高，就要增加资源、并发任务、减少返工或加速返工等方法来改进过程；三是通过调整任务参数进行过程改进；四是可将过程的真实进展数据作为仿真的输入进行仿真，从而评价进度风险并进行风险的主动管理。持续风险评价:如任务时间，并行工作量、返工参数和影响。

（二）、Petri网建模方法

Petri网是1962年由Carl Adam Petri作为一种过程建模和分析工具而提出的，是一种采用图形化描述过程的强有力工具。与其他许多图表技术不同，Petri网是完全形式化的建模方法，可准确的描述和分析模型。

截至目前，针对Petri网的分析技术和工具在制造系统建模中得到了广泛应用。一个企业中可能有多个产品开发项目同时进行，而每个产品开发项目又由多个设计活动组成，因此产品开发过程可用设计活动网络来描述。但在产品开发过程中，的短缺，有可能发生故障。但每个设计活动有多种状态，其中：可施行或不可施行、正常设计或修改设计、结束或未结束、人力资源与设备资源是否短缺，都可用Petri网库内的令牌来描述，状态的变化可用变迁来描述，如（图2）所示。以Petri网为基础建立设计活动网络模型的特点在于将设计活动作为研究的主要对象，把设计活动的关系归纳为时间上的串、并行关系，通过设计活动网络描述开发过程。

图2产品开发过程的Petri网模型

（三）、面向组织的设计过程模型

公路工程设计于其他工程设计相同，其设计主体是保证公路施工质量的关键因素。为了准确、合理地描述整个产品开发过程，从主体行为的角度进行仿真建模是研究的关键。这一领域的主要研究有：Levitt等人基于组织突变理论和协同工作原理，对“虚拟设计团队”VDT(Virtual Design Team，VDT)的工作组织过程进行了建模和仿真研究;德国的卡厄斯鲁尔工业大学人因与工业工程研究所的Zuelich等人，对设计主体在复杂制造环境中的行为表现进行的仿真研究。

三、公路工程设计过程调度设计

过程调度指的是对公路设计项目中的人员、任务、资源进行合理的规划与安排，可分为针对计划阶段的静态调度和执行阶段的动态调度，两者的调度内容与方法各不相同。

（一）、静态任务调度方

法静态调度内容主要包括在设计项目开始之前的进度安排、任务分配、人员安排、资源计划等。

1、网络计划技术方法

网络计划技术方法产生于上世纪50年代末，是典型的基于任务逻辑关系与执行时间的网络计划方法。它把项目分解成多个任务，在认真估算每个任务的基础上积极寻找他们之间的相互关系，并形成任务网络。它通过对关键路径上的任务进行时间――成本均衡分析来尽可能地对关键任务增加资源投入，以缩短关键任务的完成时间来加快项目的完成；后者可以清晰地反映特定复杂过程中活动间的信息依赖关系和次序，它认为每个任务的关系式确定的，但每项任务持续的时间变数很大，所以一般采用加权估算的方法计算项目完工的概率。

2、基于0-1规划的任务指派方法

虽然网络计划技术容易理解掌握，被广泛应用，但其侧重点是工程进度，对资源分配能否实现最优则难以保证。为此，在项目计划阶段还可以通过建立“0-1规划数学模型”对资源、时间进行合理配置。

（二）、动态任务调度方法

在执行计划时，新任务、新项目的引入以及资源的变动，都会对计划进行重新调整，也就是任务的动态调度。目前任务动态调度方法可分为全局策略和局部调整策略。其中:全局策略指的是当项目执行的环境发生变化时，就要利用各种静态调度方法对所有任务和资源进行重新调度，从而生成新的最优任务分配方案。局部调整策略则是对变化所涉及的任务和资源进行重新分配，其方法主要有优先级策略和冲突消解策略，优先级驱动策略是按照任务优先级的高低确定任务的执行顺序。

四、公路设计的过程优化框架

公路设计过程的优化是一个持续的循环过程，优化目标、优化方法体系、影响因素体系的建立都基于对当前大量优化策略的提炼，反之，又会促使新的优化策略的提出。因此，每过一段时间或在环境发生重要变化时，都需要重新建立和审视过程模型，重新对过程进行诊断和再设计，从而不断提升过程的绩效，保持公路设计的竞争力维持在最佳水平。路工程设计过程的优化框架如图3所示：

图3路工程设计过程的优化框架图

结束语：

公路建设对促进国民经济的发展、生产力的合理布局、区域间的合作、国土资源的开发、交通出行的消费、投资环境的改善、生活水平的提升等诸多方面都具有重要影响。而公路设计是一个复杂多变的过程，具有典型的分布性、协同性和动态性，这就要求，在对公路工程进行设计时，必须针对公路设计应注意的问题进行分析处理，并在此基础上不断优化设计过程中的建模方式、调度方法和施工框架，以此来提高我国公路工程的设计水平。

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