线路设计法论文篇（1）

【关键词】线路设计工程造价控制措施

一、前言

随着社会用电量的高速增长,电力工程项目建设投资规模也在不断增加。特别是近几年来,拟建和在建的送电线路很多,无论是发电厂的配套工程还是输变电系统的网络建设项目,都在某种程度上存在着忽视工程造价控制和管理的现象,造成项目建设的“三超”现象较为普遍。架空送电线路工程由于影响工程造价的不确定因素较多,造成控制难度进一步加大。这些问题已经引起了各级主管部门的重视,对于存在的问题,如何采取有效措施,使工程造价控制走向规范化、系统化、法制化轨道,已是当务之急。本文就设计阶段当前存在的影响项目投资效益的一些问题及控制措施展开论述。

二、设计阶段造价控制中存在的一些问题

根据有关资料的反映和初步调查研究的结果,我们认为目前在设计阶段造价控制中存在如下一些主要问题。

1.设计深度不够使工程造价得不到有效控制

近几年来,电力工程的建设项目多、进度要求快,各级电力勘察设计单位承担的设计任务也大幅增加。一些设计单位在遇到设计任务重、时间紧的时候,往往无法做到深入细致的调查研究,工作敷衍了事,未按国家标准进行设计,对具体设计方案缺乏比较,以及设计水平不高,审查制度不严等,最终造成项目设计深度不够、套用图纸不适等导致设计变更增多,使工程造价得不到有效控制。

2.工程设计和投资控制联系不够紧密也是工程造价得不到有效控制的一种表现

在实际工作中,由于送电工程专业技术性强的特点,一般都是勘测设计人员根据设计委托进行现场调查、勘测和方案比较,分阶段提供条件给造价人员编制估算或概预算。但是长期以来,技术人员由于缺乏经济观念,往往无法提供编制概预算所需的全部条件;而从事概预算编制的人员不熟悉工程设计和施工的工艺,无法吃透相关定额、标准的内涵,不能主动收集或向技术人员索取所需的全部条件,导致编制的概预算存在缺项、漏项或重复计算、高估冒算的情况,难以真实反映施工现场费用,有效地控制造价。

3.缺乏信息反馈和项目后评价程序使造价控制工作的质量得不到进一步提高

项目完成后由于缺乏造价成本信息反馈和缺少项目的后评价程序使设计单位缺少机会了解实际发生的工程成本,无法进行事后分析,在以后工作当中又有可能将问题带入下一个项目中,不能进一步提高造价控制工作的质量。

三、设计阶段造价控制的措施

造价控制是一个全过程的控制,同时,又是一个动态的控制。在设计阶段的造价控制,体现了事前控制的思想。设计阶段是项目即将实施而未实施的阶段,为了避免施工阶段不必要的修改,减少设计变更造成的工程造价的增加,应把设计做细、做深入。一旦设计阶段造价失控,就必将给施工阶段的造价控制带来很大的负面影响。为了纠正上述存在问题,根据上级有关文件的精神和行业技术标准,参照国内部分省市的先进经验,我们认为,在设计阶段应该从如下几个方面进行造价控制。

1.健全设计单位经济责任制,严格控制工程成本,提高竞争意识

设计单位和主管部门对于设计节约和浪费应制定明确的奖罚标准:对因设计原因而造成的工程浪费、工期延误及超出投资限额的损失,要追究设计人员责任;对科学合理、经济的方案予与奖励。促使设计人员增强主观能动性,提高自身素质和相互间竞争的能力,增强为业主控制投资成本,提高竞争意识。

2.推行限额设计,全面推广工程典型造价运用工作,加强技术和经济的有机结合

所谓限额设计,就是按照批准的可行性研究报告和投资估算,在保证质量、功能要求的前提下,控制初步设计;按照批准的初步设计编制概算,控制施工图设计和预算;同时,各专业要按分配的投资额来控制设计。限额设计必须贯穿于勘察设计的全过程。

推行限额设计有利于强化设计人员对工程全过程的造价意识,有利于经济管理人员及时进行造价计算,为设计人员提供信息,使勘测设计小组内部形成有机整体,克服设计深度不够及勘测设计相互脱节的现象,改变设计过程不算账、设计完成见分晓的现象,使投资达到动态控制的目的。同时,推行限额设计还可以促使设计和造价人员进行项目全寿命费用的分析,使他们不仅要考虑项目一次性的投资,还要考虑施工阶段和运行后的经济费用。比如:在输电线路工程项目设计过程中对于线路选线定位以及在雷区的防雷、冰区的避冰、抗冰、防冰、融冰等对运行成本影响较大设计方案的优化时,就有利于设计人员进行全面分析、仔细考虑、认真权衡,最大限度降低工程成本,在投资限额内控制好工程造价。

送电线路工程典型造价是国家电网公司加强工程造价管理,降低工程造价,提高投资效益的重要手段。在送电线路典型设计的基础上,按照各模块的使用条件,通过对大量实际工程的统计、分析,合理确定典型工程断面,再结合各地区各电压等级线路的特点,科学设定设计所需的边界条件,形成典型方案。然后,典型造价在典型方案的基础上编制完成。典型造价成果体现了科学性,先进性,合理性和适用性。在实际工程设计中,必须按照典型造价进行严格把关,若工程主要条件与典型方案有差异而产生造价费用偏差,应对各项技术经济指标进行严格认真的分析比较,直至该设计方案的造价指标在合理范围内。推广典型造价,有利于科学建立工程造价标准,合理评价工程技术经济指标水平,有效控制工程投资,努力降低电网工程建设成本。

中国电力顾问集团公司按年度编制了《电网工程限额设计控制指标》,该指标一般作为220～750kV架空送电线路工程设计阶段的限额控制参考指标。国家电网公司于2007年出版了送电线路典型造价,丰富了110KV～500kV送电线路的造价指标。限额设计和典型造价都是在大量实际工程统计分析的基础上形成的,编制原则是一致的,在运用中可以相互补充,相互借鉴。不论是限额设计或是典型造价,出发点都是要求在设计阶段把技术与经济紧密结合在一起。在工程建设过程中,设计人员与造价编制人员通过相互学习,密切配合,才能将技术与经济有机地结合起来。为此,设计人员必须提高素质、熟悉本专业的概算、预算和费用定额,熟悉建筑材料预算价格,树立强烈的工程造价控制意识,精心设计,大胆采用新工艺、新材料,把技术与经济统一起来。通过经济分析、技术比较及效果评价,正确处理二者之间的对立统一关系,力求达到在技术先进条件下的经济合理,在经济合理基础上的技术先进。技经人员应当努力提高自身的政治和业务素质,深入实际,多方掌握有关造价信息,密切注视在我们这个领域里新工艺、新材料、新设备的出现,建立相应的资源库,力求提高工作效率和准确率,为工程造价的有效控制提供合理的依据。

3.优化设计方案,有效控制工程造价

设计是工程建设的灵魂,设计成果的好坏对造价影响很大,因此必须尽可能地优化设计成果。根据国家发展和改革委员会2007年的《电网工程建设预算编制与计算标准》的规定,架空送电线路工程静态投资主要由四个方面构成:即本体工程费、辅助设施工程费、编制年价差和其他费用。本体工程费一般占65%～75%左右,辅助设施工程费一般占0.3%左右,编制年价差正常情况一般占5%～10%左右;其他费用一般占15%～30%左右。从投资构成上看,编制年价差虽然也占一定的投资比例,但它的高低主要受人工、材料、机械要素的市场价格波动影响,对投资主体来说为不可控因素,故对架空送电线路工程造价控制的重点应该是对本体工程费用控制和其他费用控制。本体工程由六项单位工程构成:工地运输、土石方工程、基础工程、杆塔工程、架线工程、附件工程。按静态投资对各个因素的敏感程度来排序,较高的是杆塔指标、人力运距、基础混凝土。因此,在设计阶段对本体工程的控制重点应主要控制这三个技术指标。

其他费用从构成上主要包括:建设场地征用及清理费,项目建设管理费、项目建设技术服务费、整套启动试运费、生产准备费、辅助施工费、基本预备费等。除建设场地征用及清理费用外,其它各项费用一般有较明确的开支项目和费用标准,概预算编制也有规定的费率计取标准,管理和控制较容易,工程实践中这些项目很少出现超支问题。因此,对其他费用的控制重点是在建设场地征用及清理费的控制。

(1)优化线路路径

对送电线路来说,路径优化是设计工作的第一步,也是控制工程造价的重要措施。路径的选择影响本体工程的多个单位工程,是影响整个工程造价的主要因素。设计人员在设计前,要十分重视沿线气象条件、地形、地质、水文、污秽等级、现有可利用交通条件、重要交叉跨越、重大障碍物拆迁等资料的收集工作。不能片面追求路径最短化,而必须在满足所属地区规划部门要求及避让通信、军事等设施前提下,考虑安全运行、方便施工、降低造价、经济运行、障碍物处理及大跨越情况基础上,对线路路径的多方案进行综合比选,选择技术经济最优的方案,例如:拆除建筑物和居民住房,砍伐经济林木或防护林,跨越采石厂等都会增加拆迁补偿费用,影响到其他费用中的建设场地征用及清理费的控制;不良地质会增加基础建设投入;而不良地形更会增加工程的总体造价。

(2)合理选择导线、地线

导线截面的选择应综合考虑线路的输送目的地负荷容量及负荷增长情况、导线制造、架线施工、运行维护等多方面因素,进行技术、经济的综合比较。发挥地线在防雷保护、通信等方面的综合作用,合理配置OPGW、良导体及普通地线,使选择的导线、地线既要满足技术上的要求,又要保证工程投资的经济合理。

(3)合理规划塔型

影响线路投资最敏感的因素就是塔材量,不同的杆塔型式在造价、占地、施工、运输和运行安全等方面均不相同。减少每公里塔材的耗钢量是降低造价的最有效途径。如每公里减少1吨的塔材,那么每公里可减少材料费及施工费用等各项投资约1万元。虽然每公里塔材的耗钢量不可能无限制地减少,但从以往工程统计分析看,不同的线路在标准相差不多的条件下,每公里塔材耗钢量可相差几吨。因此,在设计阶段,必须根据工程地形地貌条件,精心规划工程需要的各种塔型,在满足使用条件下选用耗钢量较少的杆型;同时,降低线路曲折系数,增加直线杆塔使用比例,以降低杆塔耗钢指标,从而控制工程造价。还可以结合近、远景规划,使用双回路或多回路铁塔,这样目前工程的造价虽然会高了点,但为以后的工程建设项目预留下线路走廊,避免或减少了下个工程的工地运输、土石方工程、基础工程、杆塔工程的施工工程量及建设场地清理费,从总体上讲还是会大大降低工程造价。

(4)优化杆塔基础形式

杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分,它的造价、工期和劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重。其施工工期约占整个工期一半时间,运输量约占整个工程的60%,费用约占整个工程的20%～35%,基础选型、设计及施工的优劣直接影响着线路工程的建设。在基础设计方面,根据每基杆塔的基础作用力和地形地质条件,优先采用掏挖、嵌固、岩石基础等原状土基础,并积极采用技术先进的基础型式和杆塔全方位高低腿、不等高基础等,可大大减少工程中土石方量和混凝土量,同时也减少了对自然环境和地面植被的破坏,有效地减少建设场地清理费,节约工程的投资。

4.加强设计变更的管理

在项目建设过程中,不可避免会发生设计变更。设计变更有业主的功能性变更与设计的技术变更,设计变更管理主要是针对设计的技术变更管理。技术变更又分施工图设计变更与施工中的设计变更,施工中的变更主要是材料设备采购变更和现场施工变更;施工图设计变更会产生基础或结构局部变更,从而影响工程的造价;再者,设计变更管理还涉及到变更所处的时间段的问题,对非发生不可的变更,设计人员应主动深入了解情况,争取把设计变更控制在最小范围:在设计阶段发生变更,只修改设计图,损失就少;在采购阶段发生变更,不仅要修改图纸,还得要采购新的材料和设备;若是在施工阶段发生变更,不但是设计图和材料设备的变更,而且会造成返工、拆除、重做,势必产生重大变更损失,造成浪费。总之,要严格控制设计变更,变更前要算好账,论证其合理性、必要性再变更,严格履行变更程序,加强设计变更管理,使变更控制在限额内,达到有效地控制工程造价。

5.形成跟踪制度

设计部门应形成跟踪制度,主动跟踪工程项目的建设过程直至工程财务决算。对发生“三超”的工程项目,设计部门应及时总结发生问题的主、次方面原因,区分对待。属于因设计阶段造成的,应针对其发生的原因,制定对应的规范、规定,保证同类型的问题在今后的工程中不再发生。同时,应加强与兄弟设计单位的横向联系,借鉴其优点与不足之处。

四、结束语

工程造价控制是基本建设的重要课题。设计阶段的造价控制主要是通过控制工程的估算、概算、预算,达到提高设计质量,降低工程造价,取得真正意义上的控制造价。因此,控制造价的关键在设计阶段。只要能够依据各项参考指标,严格执行规程制度,采用科学的方法,合理确定目标,就一定能使设计阶段的造价得到很好的控制,真正达到投资省、进度快、质量好的效果。

参考文献:

线路设计法论文篇（2）

与分析横梁方法类似，如图2所示，取最不利位置，两组道岔处区域，纵梁平行于线路作用在挖孔桩上，假设两列列车同时过桥，纵梁以上荷载有:两列车所产生的中-活载(乘以相应的折减系数)、横梁恒载、小纵梁恒载、3-5-3型吊轨恒载、枕木以及钢轨恒载。拟选取H428×407×20×35型钢纵梁，纵梁与桩之间采用连续梁结构进行模拟。经计算，输出结果为:纵梁变形形状，最大位移1mm，纵梁梁最大弯曲应力57033．6kN/m2=57．0MPa，纵梁最大剪切应力52447kN/m2=52．4MPa，均满足规范。纵梁采用H428×407×20×35型钢。

2线路防护及顶进施工步骤

2．1线路防护施工步骤

新建下穿铁路框架桥位于车站咽喉区，框架桥采用宽翼缘大刚度的H型钢纵横抬梁加固铁路线路。线路防护施工可大体分以下几个步骤［4-6］:第一步:抽换枕木(砼枕换木枕)，木枕尺寸为280cm×16cm×24cm，道岔影响范围内岔枕尺寸应根据实际调整，确保符合轨道施工要求。第二步:对各股线分别设“3-5-3”P43吊轨，道岔区设“3-3”P43吊轨;并在轨底枕木下设置小纵梁，并将一股线路下小纵梁通过横向连接成整体。第三步:施工线间及线路两侧挖孔桩及端部钻孔桩及盖梁。第四步:安装H428×407×20×35型纵梁。第五步:横穿H428×407×20×35横梁及H498×432×45×70横梁。

2．2顶进施工步骤

第一步:箱体浇筑完毕，中继间顶进至箱体前端距第一排桩边缘1．0m处，将横梁稳定支撑于箱体上。第二步:箱体顶进至第一排桩边缘最小距离0．3m处，横梁稳定支承于箱体后，拆除箱体范围内第一排排桩及H428×407×20×35型纵梁，继续顶进。第三步:箱体陆续顶进离第二至八排桩边缘最小距离0．3m处，横梁稳定支承于箱体后，拆除箱体范围内第二至八排桩及H428×407×20×35型纵梁，继续顶进至设计位置。第四步:箱体两侧路桥过渡段回填级配碎石并注浆，确保铁路刚度平稳过度，最后拆除箱体范围外纵横梁及线路加固设施，恢复线路。

线路设计法论文篇（3）

二、110kV送电线路的施工管理

1加强施工人员培训管理

在送电线路施工中，施工人员的综合素质与施工水平有着密切关系。目前，很多施工人员都是农民工，综合素质水平较低，严重影响了施工质量。因此，我们必须加强对他们的教育培训工作。具体来讲，一方面我们要通过教育培训等方式不断增强施工人员的安全意识和质量意识，把安全和质量意识贯彻到具体的施工中去。另一方面，我们还要提高他们的专业技能，使他们熟练掌握各项施工工艺和技术，保证施工的顺利进行。

2做好送电线路施工组织工作

110kV送电线路施工是一项复杂的系统工程，比如，送电线路的施工距离比较长，施工中涉及到的施工人员和施工材料比较多，施工作业点比较繁琐等。因此，在110kV送电线路施工之前，管理人员要做好施工组织工作，具体分为以下方面：第一，对施工现场进行勘察。在施工之前，相关工作人员要对施工现场进行勘察，熟悉施工环境，从而为施工管理工作的顺利开展做好准备。第二，对施工图纸进行研究。在送电线路施工开始之前，管理人员要组织一些相关人员对施工图纸进行研究，从而熟悉施工流程，以便从整体上把握施工全局。第三，对施工设备和材料进行管理。施工设备和材料是110kV送电线路施工中必不可少的内容。因此，在送电线路施工之前，管理人员要合理分配施工机械设备，做好设备的检查工作，保证机械设备在施工中的正常运转。同时，还要对施工材料进行严格把关，避免一些劣质材料进入到施工现场。

3强化送电线路施工安全管理工作

安全是各项工程施工管理中的必不可少的一部分，110kV送电线路施工也不例外。在送电线路施工中，我们需要做好两个方面的工作以提高安全管理水平。第一，实行安全责任制。在送电线路施工中，管理人员要推行安全责任制，把施工中各个部分的安全责任落实到小组和个人，从而确保安全管理工作得到贯彻落实。第二，加强安全监督检查。在送电线路施工中，相关管理人员还要加强对施工过程中的安全监督检查工作，以便及时发现施工中存在的各种安全隐患，把各种安全问题消灭在萌芽状态，降低安全事故发生的几率。

线路设计法论文篇（4）

2、本文图层制作探讨

2.1MapInfo与GoogleEarth相互支撑

本文采用MapInfo作为基本制图软件（MapInfo地图基础数据由中国移动建设单位提供），MapInfo矢量图中含有城区建筑物、道路、郊县地理信息等大量基础数据，利用点、线、区域等多种图形元素，可详尽、直观、形象地完成路由总图及规划图层的绘制[4]。带坐标信息的AutoCAD也可以直接运用于MapInfo当中，MapInfo的精华是其分析查询功能，即它能够精确地在屏幕上查询、分析与其相应的地理数据库信息，方便快速完成传送网资源统计[1]。MapInfo提供了良好的经纬度控制显示技术，运用GeoCode功能使传输网相关资源能实时地、准确地显示在MapInfo中，本文以新疆阿拉尔市郊县及农村为例进行说明。由于MapInfo中的基础数据为一次性提供，无法实时更新，随着城区的发展，部分地区的相关信息已经发生了变化，无法做到准确规划设计。为此将GoogleEarth地图网络在线加载到MapInfo中，以GoogleEarth为底图进行传输资源和地理信息的校正和补充建设[2]，完成汇聚机房、光缆路由、光交等传输资源的绘制，贴近实际物理位置及传输路由，将传统的Auto-CAD逻辑路由图转变为带经纬度坐标的实际光缆物理路由图。在构建传输光缆网路由总图的同时可进行总体规划，具体思路如下：郊县末端接入层光缆通达所有行政村、兵团连队、厂矿、较大自然村（≥50户），接入层主路由一步规划形成实际光缆物理环路，提高传输网络安全性及承载能力；骨干/接入汇聚层光缆覆盖全面、安全稳健，覆盖所有县城、重点乡镇团场、行政区。按照目标传送网规划逐步完善郊县末端接入及主路由光缆覆盖，补充优化骨干层光缆，按照规划期分年度逐步实施实现目标传送光缆网。

2.2MapInfo转化为PDF开关图层

采用GoogleEarth底图作为参照，提高了传输网路由图的准确性和规划指导性，但随着传输网结构的日益复杂和传输资源的不断增多，MapInfo按照点、线、面进行图层划分也随之增多，开关图层展示光缆路由时操作较为复杂，本文将MapInfo传输光缆网资源转换为PDF进行展示，如图5所示。由上图可以得出，MapInfo中的图层转换成PDF开关图层时，图层并未减少，只是提高了操作的便捷性，本文进一步采用AdobeAcrobatXPro对导出的传输资源的点、线、面、文字图层进行合并、裁剪，使路由总图展示更加清晰、操作更为方便，规划成果输出直观更具指导性，通过PDF阅读器就能清晰实现光缆路由图的分层展示。

线路设计法论文篇（5）

Abstract: This paper focused on line plane, longitudinal and cross-sectional survey design process, design theory and method of calculation in the road route design, introduced some specific treatment for the problems in highway route design. It focuses on the basic theory of the highway route design, the basic approach, as well as computer-aided design program developed processes and algorithms ideas.Key words: highway routes; computer; design system

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：

1概述

本文的研究目的，在于针对工程实际，对公路路线设计中有关问题的设计理论和实用算法进行一些基础应用方面的研究，同时从实用角度出发，开发具有自主版权、功能相对齐全、实用的公路路线辅助设计程序。在程序开发过程中，借鉴了目前国内一些新的关于设计理论和计算方法的研究成果，结合作者在多年公路勘测设计第一线工作实践中对公路路线设计理论与方法研究的结果和实践经验的总结与体会，应用计算机技术，解决路线设计中平面、纵断面、横断面设计计算、工程数量计算、设计图表绘制等具体问题。

所开发的应用程序，可直接应用于公路工程设计，特别适合中小型设计单位采用常规设计方法进行公路路线设计，本程序可完成较复杂的平面线形设计，提高计算精度，一定程度上提高线形设计质量、缩短设计周期，为设计单位提供一套实用的设计工具。同时，本程序也可用于大中专院校有关课程的教学过程，通过教学演示，直观地展示路线设计的步骤和方法、以及路线设计的主要成果。

本文着重讨论在公路路线勘测设计过程中有关路线平面、纵断面和横断面的设计理论和计算方法，介绍了在公路路线设计中一些具体问题的处理方法。在总结、引用相关算法的基础上，编制实用的公路路线辅助设计程序。对于计算机软件工程方面的问题，如系统结构、编程技术与技巧、数据结构与数据传输等问题未作更深入的探讨和介绍，程序设计的指导思想亦将能够实现预期的计算、绘图功能作为基本要求，因此，从软件工程角度来看，尚不够完善和成熟。

2程序流程及算法

2.1程序整体工作流程

在公路路线辅助设计程序的编制过程中，为了与用户的设计习惯相吻合，应用的步骤基本与常规的勘测设计过程相一致，程序整体工作流程如图1所示。

图1程序整体工作流程

2.2平面设计

根据测设阶段和数据采集方式的不同，平面设计可分为实地定线和纸上定线两种方法。采用实地定线时，路线导线和各种线形要素―直线、圆曲线、缓和曲线已通过外业测量敷设于实地，各设计参数均已确定，因此，平面设计系统的任务只需将有关数据输入计算机，验算各线形要素和控制点位置。采用纸上定线时，平面设计系统的任务是:路线导线计算，人机交互设计线形要素，推算控制点桩号。不论采用何种方法，定线都是前提工作，也是最关键和最复杂的工作，需要由工程师根据规划意图，结合实际地形、地物、地质、水文等自然条件和其它社会经济条件综合协调，最后确定路线位置。定线所涉及的因素多且复杂，需要由工程师来做出决策，即由人工完成。目前平面线形智能化设计和优化以及采用三维空间线形设计的方法尚处于研究开发和完善阶段，因此，目前公路平面计算机辅助设计的任务主要还是利用计算机快速计算来取代人工繁重的计算与绘图工作，本文中程序设计也是以此为出发点的。

平面设计的流程与工作方法有直接的关系因此其流程也可分为实地定线和纸上定线两种情况，两者主要区别在于数据收集的方式不同，反映在程序系统中则为输入数据的不同，而后续的计算内容基本上是相同的，平面设计的工作流程见图2。

图2平面设计流程

2.3纵断面设计

目前，国内多数CAD系统仍采用人工方法设计纵断面，通常是由计算机将输入的纵断面地面高程资料处理后，在屏幕上显示或由绘图仪绘制纵断面地面线图，由工程师设计纵坡，设置竖曲线计算参数，并将有关设计参数输入计算机，由计算机程序完成纵坡计算、竖曲线计算以及设计高程、填挖高度计算等内容，输出设计图表。本文亦采用这种方法，考虑到在屏幕上显示纵断面地面线不如以图纸方式输出直观，因而在程序中设置了输出《外业纵断面图》的模块，供设计人员试坡使用。

本程序中纵断面设计流程见图3。

图3纵断面设计流程

2.4横断面设计

与纵断面地面数据的采集方法相似，横断面地面线数据亦可通过现场实测、在地形图上人工读取或通过DTM自动产生。不论采用什么方式，横断面地面线都被描述为一条折线，为便于计算机存储和处理，其数据以各折点坐标的方式输入，坐标原点定义在中桩位置，并且将中桩左、右两侧分别建立直角坐标系。上述坐标数据如果由人工键盘输入，工作量非常大，而且容易出错，对于传统的数据采集方法，利用数字化仪将实测横断面图转化为坐标数据是一种较好的解决办法。

图4 横断面设计流程

基于导线的平面设计模型

中线设计是公路平面设计的核心问题，其设计模型应与生产实践紧密结合，同时涉及到系统的易用性、数据管理的统一性和人机交互实现的可能性，因此中线设计模型也是公路CAD系统研究的一个重要问题。目前己在设计中应用的方法有:基于导线的设计、基于曲线的设计和基于基本元素的设计等方法。其中第一种方法属于直线型设计方法，也称为“导线法’，是我国传统的平面线形设计方法，后两种方法属于曲线型定线方法，适用于复杂地形条件下的道路线形设计以及互通立交匝道的线形设计，目前已逐步得到应用并不断发展、完善。

“导线法”设计模型由于简单易行、便于掌握，仍被很多设计部门和工程技术人员所采用。它首先定出一系列直线组成的折线，作为公路中心线导线，然后对每一个转折点配以适当的曲线，形成道路中心线。平面线形组成的基本元素为直线、圆曲线和缓和曲线，在公路设计中常用的缓和曲线形式主要是回旋线。采用“导线法”进行平面线形设计时，由于先定直线，后定曲线，容易造成曲线与直线的匹配不够合理，在受地形地物限制的情况下需要布设比较复杂的线形组合时，采用“导线法”也往往显得不够灵活。本文着重讨论采用“导线法”布线时，几种常见线形组合形式在算法上的一些改进和处理方法，以提高采用这一方法时的灵活性，并进一步提高计算精度。

结论

本文主要讨论了公路路线设计的基本理论、基本方法，以及计算机辅助设计程序开发的主要流程和算法思路。其主要内容仍以公路路线常规设计理论为基础，在此基础上，引入了作者对线形设计理论研究探讨的成果，特别在平面线形设计理论方面，着重研究了采用“导线法”布设平面线形时，卵形曲线线形设计的数学模型和计算方法以及放样坐标的计算方法，在分析过程中，以非对称基本型曲线的计算方法为依据，较好地解决了卵形曲线等复杂线形设计、放样的实际问题，并且借助适当的计算机算法，可以实现高精度的计算。

本文提出的卵形曲线计算模型，有着较高的灵活性和适应性，由于从基本型曲线的算法出发，因而其设计概念较清晰、数学模型也较简单，而且在线形组合方面涵盖了复曲线的组合形式，与本文所述的其它的曲线形式相配合，从而使得在“导线法”布设平面线形的情况下完成各种复杂线形组合的设计成为可能。从这个意义上讲，在平面线形设计中，传统的“导线法”和曲线型设计方法并无本质上的差别，其主要的区别在于控制曲线线位的约束条件不同，根据约束条件确定曲线参数时的操作手法不同，而曲线的线形实质并未变化。在实际应用中，“导线法”和曲线型设计方法各有所长，有各自的适用条件，要根据具体情况选用。这一点对于采用常规方法设计、放样的基层设计、施工单位以及低等级公路建设项目来说，有着较为重要的现实意义。

在平面线形设计理论的探讨中，有一个很重要的特点，就是对于由直线、圆曲线、回旋线三要素组成的平面线形，直线和圆曲线的线形较简单，处理起来较为方便，而回旋线的应用以及与直线或圆曲线的配合则是主要矛盾，因此不论是何种形式的线形组合，都要基于对回旋线几何特性的深刻理解和认识，本文在讨论卵形曲线计算时，也是从这一点出发，并且借鉴了曲线型设计方法中“模式法”的有关数学模型进行处理。在本文中，各种曲线形式的计算和处理方法，最终都是以非对称基本形曲线的算法为基础，这样使得线形设计的概念较为清晰，而且也为程序系统的设计提供了方便。

参考文献：

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[4] 公路工程基本建设项目设计文件编制办法

[5] 公路工程基本建设项目设计文件图表示例[M].北京:人民交通出版社，1997.

[6] 公路设计手册一路线[M].北京:人民交通出版社1979

线路设计法论文篇（6）

引 言：公路线形设计是公路设计的核心，其设计应保证车辆行驶的安全舒适，驾驶员的视觉和心理反应，引导驾驶员的视线，保持线形的连续性，使驾驶员有足够的舒适感和安全感。公路线形质量的好坏，直接影响公路运营的安全、经济、舒适、快捷以及正常功能的发挥。

公路的路线定线是公路设计中最为关键的一步，因为路线线形是一条公路的骨架，线形是否合理，将直接影响到公路的桥隧、人工构造物、路基、路面等的设计，也是控制工程造价的主要因素，同时在公路建成后，如果再要改变线形，一般也是非常困难的。尤其是高等级公路的路线，一经建成将长期制约着公路的经济和社会效益的发挥。所以，有的国家提出公路路线是公路的生命，它对汽车行驶的舒适、安全、经济和道路的通行能力，都起着决定性的作用和影响。

1 公路路线设计现状及存在的问题

国外发达国家关于公路路线设计的理论已经从单纯考虑汽车的动力学要求，逐渐注重考虑驾驶员的生理心理特征，提倡以人为本的设计理念，注重线形设计后使用上的舒适性，并在开展设计的安全性、连续性、一致性、经济性等方面进行了研究。我国的路线方案基本上是采取传统的经济评价、财务评价以及工程技术方面比较方案优劣，存在的主要问题是忽视了环境、社会等方面的影响，不能全面反映线路的科学性和合理性，经济上最优的方案未必是最优方案。

2 公路路线分析方法

公路路线优化问题具有设计目标不可公度性和目标间的矛盾性两大特点，设计目标的不可公度性是指各个目标没有统一的度量标准，很难加以比较。线性设计目标间的矛盾性是指如果采用某种方案去改进或改变某一目标值，可能会使另一目标的最优值变好或变坏。

2.1 可靠性研究分析

可靠度理论在公路线形设计中的应用很早就已经开始研究，而我国将可靠度理论应用在公路路线设计方面研究还未全面开展。可靠度理论在一些领域特别是结构工程和岩土工程学中应用较广泛，同时在运输工程学领域也有研究，如公路排水管道设计、交通信号灯间隔时间可靠性分析，信号配时设计等。可靠度理论是以概率论为基础的极限状态设计，用概率来描述工程结构可靠性的问题。

公路路线设计可靠性分析中，主要目的是根据路线设计极限状态下功能函数计算可靠指标β、失效概率Pf等。路线设计功能函数是用公路供给值和驾驶期望值来表示。假定公路供给设计参数随机变量为S，驾驶期望设计参数随机变量为D，其相应的概率密度函数为f S（s）和fD（d），且S与D相互独立，则功能函数Z表示为：

Z=g（S，D）=S-D

对于路线设计的各个极限状态方程：当 Z=0时，该路线设计参数处于极限状态；当Z>0时，该路线设计参数满足功能要求；当Z

假定随机变量S和D均服从正态分布，其平均值和标准差分别为US，UD和O-S，O-D，则功能函数Z=S―D也服从正态分布：其平均值和标准差分别为UZ=US-UD及和 ，失效概率：

对其进行标准正态变换 ，令，可得 ：

式中，为标准正态分布函数，现引入符号β，并令，则得：，式中：β为一量纲的系数，称为可靠指标，可靠指标β的表达式为：

2.2 系统分析法

将路线设计成果进行系统分析，可以对设计成果及环境约束情况作出定量或定性的评价，指出存在的问题和改进的方案，从而达到最优化设计。系统分析法包括五个要素：目标、评价标准、现状数据、分析评价、优化决策。

《公路路线设计规范》中明确规定：公路路线设计应对公路的平、纵、横三个面进行综合设计，做到平面顺适、纵面均衡、横面合理；公路路线设计规范是公路设计的依据，也是评价公路路线设计可靠性质量的标准，其表现为一系列规范条文，这些规范条文既有原则性的。也有针对各个细部的，所有规范条文构成一个系统现状数据，包括路线设计成果及公路环境约束的数据。公路设计成果数据为主要技术经济指标采用值，环境约束状况则包括地形、地质、水文情况等。将公路设计现状与评价标准进行比对，将公路环境约束与设计现状比对，分析路线设计的合理性，论证需要加以改进的，基本合理但仍有改进余地的，基本达到技术要求而不满足经济要求的，满足经济要求而实际技术指标不太理想的；对公路分析评价中发现的问题进行合并、归类，找出重点.提出科学合理的优化方法，并付诸实施，同时对公路优化后的成果数据进行再分析与优化。

系统分析法的要点包括：系统与定量，系统分析法的形式可以多种多样，按系统与定量的原则来要求，系统要求全面、清晰，定量要求书面化的数据成果。系统分析法评价公路线形设计质量，工作量相对较小，且定量分析的结果清晰明了。利用计算机辅助设计情况下，在路线设计中推广系统分析法。有效地提高路线设计质量，合理地减少工程量，具有良好的推广应用前景。

2.3 路线智能优化法

智能优化法是基于空间数据挖掘技术和多目标遗传算法求解路线方案Pareto最优解集的公路路线智能优化模型，获得协调各设计目标的路线方案，作为交互式公路路线CAD系统初始设计方案，从而提高公路路线计算机辅助设计能力水平和设计层次，提高公路路线设计智能辅助决策能力。

公路路线设计优化过程必须从公路原始空间数据库中真实及时地提取、分析与公路路线相关的空间数据，为公路路线目标函数计算提供数据资料依据；按所需空间数据的属性和查询方法，路线设计空间数据挖掘方法可分为点数据挖掘、线数据挖掘、面数据挖掘。公路是敷设于自然界的人工构造物。所经区域的地面高程决定了路线的位置、工程量等因素，是公路路线设计的关键信息。通过GIS的空间分析模块，利用数字高程模型（digital elevation model，DEM）可获得路线地区任一点的地面高程，由于公路路线设计需要纵断面地面线和横断面地面线，所以必须将公路路线设计领域知识与GIS空间分析相结合，以获得所需地理地质和公路区域的有效信息。公路路线在布设时，不可避免地要与其他公路、铁路、河流等相交，通过GIS的拓扑关系查询，获取公路与线状构造物的拓扑关系，合理地确定立体交叉或平面交叉的类型。而通过分析路线所交河流的宽度、流量等信息，则可以合理确定拟建桥涵的跨径，从而为公路路线方案优化提供充分的信息。面数据挖掘方式，为公路路线挖掘面域信息，为路线设计提供依据。

建立公路路线智能优化系统模型，有利于解决路线优化过程中模糊性、不确定性问题，为公路路线的设计提供科学和有效的依据。

3 结束语

从公路路线设计工作中存在的问题出发，提出了一些解决方法。这样做才能省工、省时还能有效节约资源，降低建设费用，希望本文提出的方法能对以后的公路路线设计起到一定的作用。

线路设计法论文篇（7）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）14-0277-02

《道路勘测与设计》是测绘工程专业的一门重要的专业课，是一门综合性和实践性很强的课程，因此单纯的理论教学是不合适的，必须注重实践性教学。测绘工程专业不同于道路桥梁专业，该专业的学生没有学过交通工程，路基工程、路面工程、城市道路设计等课程，且课时只有32学时，没有专门的毕业设计和实践教学实习，他们更注重测绘、测设等方面的实践技能。目前教师一般都采用传统的教学模式，以讲解基础知识为目标，以教师为主体，以应试为基础，把注意力都放在如何传授、积累知识上。事实证明，这种传统的教学模式对培养学生的独立思考能力和实践能力是不利的，要达到真正培养学生专业技术应用能力的目标，必须改变目前传统的教学模式及考核方式。因此，基于学校应用型人才办学定位及测绘工程专业特点，必须进行《道路勘测与设计》教学内容、实践实习教学、教学模式和考核方法的改革。

一、教学内容的改革

经过调查研究相关高校对于本课程的理论和实践教学情况，深入了解掌握相应最新规范和课程发展的最新理论和成果，根据我校基于应用型人才的办学定位、测绘工程专业的培养目标及课程体系特点，笔者认为，我们应删减整合教学内容，详略得当，重点突出，自成体系。笔者把“道路勘测设计”的课程内容归纳为以三个基本分支为主构成的基本体系，即：汽车的行驶理论、道路的线形设计理论方法和道路的选线、定线。考虑课程内容的相互联系以及基于应用型人才的培养目标的测绘工程专业特点及有限的课时，在认真研究分析课程体系后，考虑不再对《汽车行驶理论》一章进行单独讲授，而是穿插到相应道路平、纵、横设计三章中，相互融合，相得益彰。道路的选线、定线过程并不是截然分开的，而是你中有我，我中有你，因此考虑两章合并，不再照搬全书，而是删减很多枯燥的条条框框，以一具有典型意义的山岭重丘区的纸上选线、定线的实例穿针引线，引导学生分析应用涉及到的相应原则、步骤、方法、理论。

二、实践实习教学的改革

为了更好地培养学生独立使用工具书、查找资料、正确使用新规范和标准图集及自主学习、协作探究、沟通交流的实践能力，需要设置实践实习教学，使学生把课堂上所学的理论知识真正应用到实践中去，做到理论教学与实践教学的结合，突出在理论教学中渗透实践的内容，强调对实践过程的理论总结。本课程实践实习教学包括室内设计的实践教学和野外的实习教学。考虑到测绘工程专业的特点及有限的课时，室内设计的实践教学争取在课堂教学中完成。如在讲授道路平面线形设计时，在黑板上画出路线交点图，让学生分组讨论设计，然后让设计较好的组把成果画到黑板上，引导学生分析他们成果好的原因，应用到的理论，方法、公式。利用学生争强好胜的心理，激发他们的兴趣和积极主动性。同样在讲道路纵断面设计和横断面设计中也采用这种方式。以课程的选定线内容为线索，以一具有典型意义的山岭重丘区的纸上选线、定线为实例，用4次课左右时间教学、指导学生，3人1组分组设计，相互讨论切磋，引导学生把前面的平、纵、横设计联系起来，掌握道路路线设计的一般方法、步骤，做到路线线形平面顺适、纵面均横、横面合理，计算有理有据、图纸表达清楚准确，深化学生对课程内容的理解掌握。通过对二年级临城实习基地的踏勘、调研，选定合适的实习区域，把《道路勘测与设计》课程的野外实践实习教学内容（现场选定线、中桩测设、纵断面测量、横断面测量、带状地形图测绘），融入到学生的专业测量实习中，提高实践技能。通过实践教学，力求将道路勘测的基本概念、道路的平面、纵断面和横断面设计与测设、施工等内容有机地融为一体，使学生对道路工程各个方面知识有个全面、系统的了解，具备从事道路工程的勘察、测绘、设计、测设、施工的知识和能力。

三、教学模式的改革

打破“讲深、讲透、讲全、讲细”的观念，注意培养学生主动学习的意识与能力。由于很多前期课程没有学，测绘工程专业学生普遍反映该门课比较难学。因此教师在讲授的过程中，要抓住重点，应用有效的方法手段，突破难点。针对学生缺乏工程经验现状，采用板书和多媒体模式教学相结合，多联系实际，将大量的工程实例穿插到教学的课件中，激发学生兴趣和思考。这种教学方式更形象、直观、生动、高效，更符合道路工程的特点。同时可采用启发式和讨论式教学等。先提出一些思考题，让学生自学，让他们自己去得到解决的方法，带着问题去思考，带着需要去学习，充分调动他们的积极主动性和协调配合能力。同时安排学生做一定数量的练习和设计，避免眼高手低。注重素质教育，勘察、测绘、设计、测设并重、简化理论推导，强化能力培养，努力提高教学质量。

四、考核方法的改革

基于应用型人才培养的《道路勘测与设计》课程教学，必然要对考试形式和内容进行改革，重在加强对于学习过程的考查。从考试形式上来说，除了传统的闭卷考试外，尝试小型设计、案例答辩等多种形式；从考核内容上来说，把包括课堂讨论、作业、实践教学成果等纳入到考核范围中来，合理确定各部分成果占课程总成绩的比例，使得学生对课程学习的目标与要求有更加明确的认识。

对教学内容、实践实习教学、教学模式和考核方法方面的改革，符合我校应用型人才办学定位、测绘工程专业人才培养目标和《道路勘测与设计》课程体系特点，对其他专业以应用型人才为培养目标的《道路勘测与设计》课程教学，有一定借鉴意义。

参考文献：

[1]黄文雄，张系斌，谭利英.道路勘测设计课程教学改革的研究[J].高教论坛，2007，（01）：100-101，104.

[2]赵韩涛，罗丽君.道路勘测设计教学改革与实践[J].价值工程，2012，（16）：269.

[3]肖念婷.《道路勘测设计》教学改革研究与实践[J].教育教学论坛，2012，（21）：136-137.

[4]钟栋青，李玉华.《道路勘测设计》课程实践教学改革与评价机制[J].教育教学论坛，2012，（S4）：53-54.

[5]文建华.道路勘测设计课程教学时效性研究[J].大学教育，2013，（12）：50-51.

线路设计法论文篇（8）

中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：

现今我国高等级公路建设发展迅速，为满足高速公路线形要求，高填方涵洞的应用越来越多。现行《公路桥涵设计手册》对于拱顶垂直土压力采用的是土柱压力法,即垂直土压力与填土高度成线性关系,设计人员为了保证涵洞不被压裂甚至压坏,不惜加大安全系数,加大结构尺寸,这就造成了工程上的极大浪费。故本文针对高填方涵洞上土压力的复杂性，综合理论及工程实例分析拱效应理论、太沙基理论、规范土柱法及非线性土压力计算公式在高填方涵洞上土压力计算中的应用，供理论研究和设计参考．

一．高填方涵洞土压力计算典型理论分析

1．卸载拱法

“卸载拱法”又称拱效应理论，以普氏卸载拱理论为基础，普氏认为，岩体中存在许多纵横交错的节理裂隙和各种弱面，并将岩体切割成尺寸不等、形状各异、整体性完全破坏的小块岩体。由于岩体间相互楔入与镶嵌，可将其视为具有一定内聚力的松散体。开控后由于应力重分布，使洞室围岩发生破坏，首先引起顶部岩体塌落，但这种塌落是有限的，当岩休塌落到一定程度后，岩体进入新平衡状态，而这种平衡状态就是形成了一个自然平衡拱，也称其为压力拱。

由普氏理论得到的作用于洞室上的土压力为：

2．太沙基（K.Terzaqhi）地压理论

同普氏理论，在太沙基理论中，也视地层岩体为具有一定内聚力的松散体，便是，对引起地下洞室的压力原因与普氏理论完全不同。太沙基理论认为，地下洞室的压力由地层的应力传递所引起。其计算公式如下：

3．规范土柱法

即土压力大小与涵顶填土高度成正比，

4．非线性土压力理论

杨锡武教授将模型试验数据回归分析，得出高填方涵洞的非线性土压力计算公式，即所谓高填方涵洞的非线性土压力计算方法是以试验结果为依据，根据涵顶土压力随填土高度变化的规律，通过统计分析，找出土压力与填土高度间的统计关系。

模型试验和数值模拟（ansys软件）计算得到的涵顶土压力随填土高度变化的关系曲线表明：在填土较低（0~18m）时，涵顶填土的土压力增长较快，涵顶土压力与填土高度的关系近似成线性变化，在较高填土时则成曲线关系变化。产生这种变化关系的原因是在较低填土条件下，涵洞上方的拱效应不明显，土压力随填土高度的增加成线性增加；当填土较高（>18m）时，涵顶上方的拱效应越来越明显，但由于高填高涵洞上方卸载荷拱具有不稳定性的特点，当涵顶填土高度增加时，仍有部分土压力传递到涵顶，使得土压力不随填土高度增加成线性关系增长。基于这种变化关系，提出采用以下数学模型用于计算高填高涵洞的土压力，从而进行结构设计：

进而考虑诸如不同跨径、不同填料容重、不同结构形式、不同设涵位置等边界条件，以及与其他土压力计算理论和方法的对比，并考虑实际的施工条件，经过回归分析得出具体高填方涵洞的非线性土压力计算公式：

狭窄沟谷沟心设涵：

宽坦沟谷沟心设涵：、

二．设计算例

1．设计资料：

某工程高填土涵洞涵顶填土高度40m，且涵洞位于宽坦地形，涵洞结构形式为盖板涵，跨径为3m，涵台高度为3m，填料为碎石土，内磨擦角，黏聚力，填土容重。

2．应用以上四种理论计算涵洞的涵顶土压力

1）卸载拱法

2）太沙基（K.Terzaqhi）地压理论

3）规范土柱法

4）非线性土压力理论

三．结合理论及算例结果对比分析土压力计算方法

1．在四种方法中，规范土柱法计算所得土压力最大，过于保守，所以在我国《公路桥涵设计通用规范》中的线性土压力计算理论未能全面反映高填方下涵洞的受力机理，造成结构断面尺寸过大。

2．卸载拱理论计算所得土压力明显小于规范土柱法，但仍需强调的是，由于填料是与岩石不同的散粒体，而前述的填土密实要达到稳定的程度也需要相当长的时间。因此，从某种程度上计，高填方涵洞设计按卸载拱理论是不安全的。

3．从算例明显看出，太沙基理论计算所得土压力最小，但通过工程实例分析，填土达到一定高度时压力并不是不再传递，而是以另外一种规律的方式传递，即不再是规范法中的线性传递。

4．非线性土压力计算方法是一种介于普氏卸载拱理论和太沙基地压理论之间的一种深埋式地下洞室的土压力计算理论和方法。其特点是通过计算简单的参数，根据公式求得高填土的土压力，既考虑了“卸载拱法”中的拱效应，又兼顾了其不稳定性的特点，避免了对拱效应过高或者过低的估计，导致涵洞结构设计土压力过大过小，即可以合理确定涵洞结构尺寸，将安全性与经济性综合考虑，达到“安全、经济”的设计原则。因此，考虑了拱效应的非线性土压力计算方法是较合理的高填方土压力计算的理论和方法。

四．对比工程实例分析采用非线性土压力计算方法与公路《桥涵设计规范》方法计算所得涵洞结构设计

某工程高填土涵洞涵顶填土高度：H=23.3m，涵洞结构形式为石拱涵，设计荷载：公路Ⅰ级；

土的容重：，土的内摩擦角；材料容重：圬工采用，拱背填料；建筑材料：拱圈采用M10浆砌40#块石，；涵台及基础采用M7.5浆砌40#块石，。

采用公路《桥涵设计规范》方法

1）计算土压力：

2）涵洞结构设计尺寸如下：（结构形式如图a）

净跨径：2.0m，净矢高：，拱圈厚t=0.9m，净矢跨比：

涵台顶宽a=2.2m,涵台高为2.0m ,基础高t=1.5m.

3）计算所得内力如下：

拱顶弯矩，拱顶剪力；

拱脚弯矩，拱脚剪力，

涵台最大弯压应力，基底最大应力

2．采用非线性方法：

1）计算土压力：

2）所得涵洞结构设计尺寸如下：（结构形式如图b）

净跨径：2.0m，净矢高：，拱圈厚t=0.4m，净矢跨比： ，涵台顶宽a=1.5m,涵台高为1.0m，基础高t=0.6m.

3）计算所得内力如下：

拱顶弯矩，拱顶剪力，

拱脚弯矩，拱脚剪力，

涵台最大弯压应力，基底最大应力

3．结论

通过上述计算及图a,b可以看出，非线性土压力计算方法及规范土柱法计算所得结构设计存在较大差异，由于非线性土压力计算更接近工程实际，而规范土柱法过于保守，因此采用非线性理论更经济合理。

五．结语

结合卸载拱法、太沙基地压理论、规范土柱法和非线性土压力理论四种典型高填方涵洞土压力方法的理论及算例分析，总结得出非线性土压力计算方法是一种较合理的方法。但仅是一种建立于模拟试验之上的理论计算方法，因此仍有待进一步的实验研究和工程实例来佐证，以便更好的应用于结构设计和理论研究中。

参考文献：

[1]孙家驷．公路小桥涵勘测设计．人民交通出版社，2004．

[2]熊启钧．涵洞．中国水利水电出版社，2006．

线路设计法论文篇（9）

 

1 引言

目前，公交换乘算法大多是以“空间距离”最短作为第一考虑要素，如Dijkstra算法，遗传算法，A*算法和燃烧算法等算法，这些算法不适合公交网络的特点和人们在选择公交乘车方案时往往把公交换乘次数最为第一考虑要素的实际情况，本论文在分析和总结公交站点、公交线路等公交数据的特点基础之上，采用了了基于n次公交换乘的算法，使系统更方便，更好的满足了生活中人们的实际需求和提高了查询的效率。

2 公交乘换数据分析与抽象

2.1 公交数据的分析

数据是GIS的核心部分，数据的组合结构的设计决定了系统功能实现的程度。

①公交数据的种类.公交数据简单的可以分为两类：公交数据主要有公交站点、公交线路、以及公交路段等数据组成。论文参考，最优路径。

②公交站点、线路分析.这里为了讨论方便，对公交站点、线路都做简单的处理。默认公交站点唯一，并不存在站点同名等。默认公交线路为完全的单向线路，不存在双线，单双线结合，单环行线和双环行线等。

2.2 公交数据的抽象

同一公交线路两个方向上的同名站点的抽象在同一公交线路上的同一个站点，还有其他的一些较复杂的情况都抽象成简单的情况。

3 公交乘换算法设计

对于公交换乘的算法，很多学者都进行了一些研究，得出了最优的路线查询，但对于最优路线有着不同的理解：基于最短路径的（如:Dijkstra算法、遗传算法、A*算法和燃烧算法等），还有部分算法是基于换乘时间最少，所用费用最少，换乘次数等。论文参考，最优路径。论文参考，最优路径。但对公交乘客的心理调查表明:在公交换乘方案的选取上，首先要考虑的因素是到达目的地的换乘次数要最少，其次才是要求路径最短。因此，基于最短路径的的公交换乘算法并不能满足实际的需要。在目前的公交换乘算法中，基于换乘次数最少的最优路径算法——n次公交换乘算法是比较符合人们出门时选择公交线路时的实际要求的。

根据人们的出行习惯以换乘次数最少为约束条件进行设计基于换乘次数最少的最优路径算法­——n次公交换乘算法描述。

整个最少换乘算法的思想是一个递归的过程，从搜索经过起点站或目的站点的线路开始,由线路查找该线路经过的所有站点,再从这些站点查找经过它们的所有线路,不断迭代,直至找到终点站为止。算法的描述如下:

步骤1 输入乘车的起始站点和目的站点；

步骤2 对起始站点A进行站点所在公交线路搜索，得到线路集合LA, 同时对目的站点所在公交线路进行搜索，得到线路集合LB；

步骤3 判断交集Result=LA∩LB：如果Result! =null，则Result即为从A站点到B站点的直达线路，输出结果并结束运算；

步骤4 如果Result==null，将LA中各线路中A站点以后所有站点不重复地加入集合UA，将集合内每个站点作为起始站点，B作为目的站点，重新按照步骤2、3进行搜索；

步骤5 如果Result!=null，则得到一次换乘的方案，输出结果并结束运算；

步骤6 如果Result==null，则重复步骤4，依次进行。设定换乘次数的上界N，然后以不大于N次换乘的方案得到可行路径。当换乘次数超过N时，Result仍然为null，则表示从站点A没有可到达目的站点B的公交方案，算法结束。论文参考，最优路径。本算法的主要思想可由图1表达：

图1 公交换乘算法流程图

4 公交乘换算法的实现

本公交换乘算法的实现过程为：输入所要查询的起始站点A和结束站点B，首先，查询站点A和站点B之间是是否有直达线路，如有则返回直达线路并退出查询；如过A、B之间没有直达线路，返回站点A能够直达的站点集合S，接着判断集合S中是否有站点C能够直达B，如存在站点C能够直达B则返回站点C并退出查询，如果不存在站点能够直达B，接着查询集合S中的站点C能够直达的站点集合S1，依次递归，直到存在换乘方案使站点A能够到达站点B或达到最大换乘次数是退出查询。论文参考，最优路径。

5 结语

本算法从分析，设计到实现的过程中，是以到达目的地的换乘次数要最少为第一原则，路径最短为第二原则，利用n次公交换乘，进行算法的描述和设计，全面阐述了公交乘换算法的原理、特点，以及公交乘换的研究现状，同时结合人们的出行习惯，总结了公交乘换算法的研究方式，实现了n次公交乘换算法。论文参考，最优路径。本文研究了简化情况下的公交乘换算法，在现实复杂其情况下的公交乘换算法则更加复杂，例如考虑单双线问题等，尚有很多问题值得我们去探索和研究。

参考文献

[1]尹志华,罗小龙,刘少华.荆州电子地图公交查询算法与分析[J]，测绘与空间地理信息,2008,31(1):141-143.

线路设计法论文篇（10）

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

1引言

公路选线设计要根据项目需求并且综合考虑生态、环境、经济等各个方面，从大面积着手，由面到带、由带到线，逐步细化、逼近，确定线路空间位置、协调布设各种建筑物。选线设计过程受到地形、地质、水文、土地利用以及各种技术规范和需满足的运输要求约束，资料种类繁多，有数值的、字符的、图形的、图像的，而且还要考虑各种定性、定量、确定性和不确定的因素，另外主观需要和评价指标具有不可公度性和不一致性，使得设计决策过程异常复杂，难以建立涉及各种因素的统一决策数学模型。

虽然多种计算机辅助设计在选线设计中发挥了一定作用，基本实现了勘测设计一体化，但是还存在方案有限、决策周期长、评价指标单一、设计劳动强度大以对采用方案的科学性缺乏有效论证等问题。这些问题得从公路路线优化，引入人工智能的角度加以解决。

2 国内外研究现状

2.1国外研究现状

人工智能的普遍发展，引发了在铁路和公路领域应用的热潮，尤其是在智能交通系统和运输管理方面。但是人工智能在选线方面的应用却不多，近年来，其应用主要体现知识工程和把遗传算法引入平、纵断面优化中，以增加优化方法的实用性、易用性和准确性。

（1）知识工程的应用

1986 年苏格兰Strathclyde大学的Milne,P.H研究开发曲线半径选择和设计集成系统RODEOS，根据输入的现场地物约束和设计要求，利用规则知识选择、设计平面曲线或缓和曲线，并能协调处理平、竖曲线的重合问题。

1988年哥伦比亚大不列颠大学的学者和发表了题为《公路选线产生式系统》的文章，对不确定信息处理、空间数据的结构描述和常规评价与启发式原理的结合进行了探索。

1994年哥伦比亚大学的Khan,Sarosh I.等人在《Journal of Transportation Engineering》介绍了他们开发的集成数据库管理的公路维修专家系统4RSCOPE，该系统根据室内或现场数据来决定工程措施。

2004年西班牙Lawrence Mandow等联合西班牙工程公司开发的用于辅助公路初步设计的智能系统Sindi，已经在西班牙工程公司安装，用于辅助设计人员快速产生方案和进行方案评价。

（2）遗传算法的应用

线路优化技术能否成功的关键是：良好的搜索算法和总费用准确有效算法，遗传算法可以处理离散、连续或联合型目标函数或约束，其进化算子的遍历性使其能有效检索到全局最优解，且能通过与应用领域的启发规则杂交有效解决应用领域的具体问题，其基本原理是：首先自动生成连接起、终点的大量方案组成方案集合，然后对各方案进行费用和约束满足情况评价，从方案集合中选出较优的方案进行杂交以产生下一代方案集合，如此反复计算，直到评价指标没有较大改进为止。

1998年美国马里兰大学的Jyh-Chemg Jong在其博士论文中,在分析了现有优化方法的不足之处后，引入了遗传算法。

在2001年IEEE智能交通会议上，波兰格但斯克理工大学的WladyslawKoc提出了一种平面线形计算的新方法，他研究了用遗传算法计算考虑地形障碍时铁路反向曲线间非标准连接曲线的计算方法，这样设计出的线形不仅能合理处理地形障碍，而且有更好的动力特性，但距现场实用还有很长的距离。

2.2国内研究现状

1987年国家自然科学基金重大项目“工程建设中智能辅助决策系统”应用研究中的“公路路线设计方案生成专家系统”子课题开始了人工智能在公路选线中应用。该系统属工程设计型专家系统，系统针对公路选线设计的特点，将整个设计过程分成若干阶段，采用循环反复的控制流程，知识表示以框架和产生式规则为主，在约束控制下利用深度优先搜索策略成线路路径，然后利用评价模块对方案进行评价，在生成与判断之间合理地分配知识并对知识进行分块和分类处理。

1988年，北方交通大学主持研究“单线铁路技术改造方案决策专家系统”开始研究，用于模拟专家的思维过程进行单线铁路技术改造方案拟定，并对各可行方案进行综合评估、工程数量和造价计算。之后其在1992年进行铁路平面选线专家系统研究。1993～1996年采用黑板结构和产生式规则知识表示方法，用扩充与或图的深度优先搜索算法和不精确推理，以Turbo Prolog语言实现铁路中间站选址智能辅助决策系统；1994年，用Turbo Prolog和Turbo C语言实现，具有数据处理与分析、判别与评价、对策建议与决策支持的黄土地区铁路工程地质评价系统；基于专家系统的铁路工程造价估测系统；1994年，用Turbo Prolog语言编制、在COMPAQ386微机及兼容机上实现，采用谓词逻辑和产生式规则表示知识的铁路工程地质选线咨询系统；1998年，采用面向对象知识表示方法，运用包括模糊规则推理、约束满足推理、数据库的查询与数值计算等推理方法的国防交通铁路工程保障指挥决策专家系统。由于铁路选线本身的复杂性，以上的研究都尚未达到实用的目的。

3 研究现状分析

知识工程在线路领域应用的研究已经有了几十年的历史，从单独的曲线半径选择发展到了考虑多目标的初步设计智能助手，初始方案的生成以及综合性评价等离不开知识工程。但是公路选线设计考虑因素众多，虽然做了一些理论研究和方法探索，并尝试开发一些实用性系统，但是在实用性上远远没有达到“智能”要求，还要依赖设计人员。

遗传算法具有自适应，全局寻优，高度并行性等优点在数值处理方面发挥了很大作用，但是公路选线不仅仅需要数值处理，它还需要处理图形、图像，决策过程需要知识，经验的综合。遗传算法只有与GIS系统结合后才有效兼顾了地理、地质、水文等方面的信息以及选线知识，为选线交互设计提供了初始优化方案。从研究现状资料可以看出，遗传算法在平纵面的优化中得到应用，其与GIS系统结合的研究已经取得一定成效。目前遗传算法应用存在的难点是算法的设计和处理上如何更好地构造合适的适应度函数并有效地处理约束条件问题以及设计合适的遗传算子，从而得到更好的优化结果。

4 结语

本文对国内外知识工程，遗传算法等智能方面的研究进行分析发现：知识工程还远未取得实质性成果，在实际应用方面存在明显不足，应当随着计算机技术的不断发展进行进一步的研究；现今的优化算法虽然考虑了路线的多目标问题，但是在本质上还是单目标优化，人工智能的研究还有很大的空间。

参考文献：

[1]韩春华，易思蓉，吕希奎．人工智能在选线领域的研究现状分析[J]．计算机工程与应用．2005；29：229~232

[2]周宁，王富年．公路选线专家系统[C] ．1991年度论文集.北京:中国建筑工业出版社．1996；9(4) ：23~28