兼具城市道路功能的公路技術經濟指標選定分析

張維建 杜鵬飛

(國家林業局昆明勘察設計院，云南昆明 650000)

兼具城市道路功能的公路技術經濟指標選定分析

張維建 杜鵬飛

(國家林業局昆明勘察設計院，云南昆明 650000)

以云南省富源縣某公路工程為例，依據支持向量回歸機的基本原理，分析計算了公路的交通量，并對該道路服務水平等級、抗震設計以及技術指標進行了研究探討，指出該工程項目的建設可以完善路網功能，改善投資環境，促進富源縣的城鎮化發展進程。

公路工程，道路，交通量，技術指標

0 引言

工程作為人類的一項創造性的實踐活動，結合了當時人們的主觀能動性，并根據當時對自然規律的理解再結合智慧，在勞動中不斷積累、創造的過程［1］。具體表現在土木工程技術人員工作實踐過程中，是運用工程技術和工程思維甚至是哲學思維解決工程實際問題。

1 概述

近年來，隨著我國城鎮化步伐加快，以及區域經濟的蓬勃發展，城市周邊地區、中心城市與衛星城之間以及城市群之間的公路大量涌現。這些公路的功能明顯不同，除機動車交通量以外，行人和自行車等非機動車交通量也很大。目前各地在公路建設中，都采取預留或設置非機動車道和人行車道的方式解決這一需求。根據我國經濟發展現狀和工程實踐，在非機動車、行人密集路段，可根據具體情況設置非機動車道和人行車道［2］。

確定路線走廊帶考慮帶內各種運輸體系及不同層次路網間的分工與配合，據以統籌規劃、近遠期結合、合理布局、充分發揮和提高公路總體綜合效益。公路可以具有城市道路路網的功能，例如兼具主干路的交通、集散功能連接城市各主要分區［3］。

2 案例分析

2.1 城市發展概況

云南省富源縣是曲靖市轄區的一個大縣，位于云南省和貴州省的交界處，地處東經103°58'～104°49'，北緯25°02'～25°58'。富源縣人民政府所在地中安鎮，距省會昆明198 km，距曲靖市政府所在地麒麟區63 km。東至貴陽413 km，南至南寧市580 km。對于與滬昆高速只有一個交通出口的富源縣城中安鎮來說，進出中安鎮將出現異常擁堵的現象，建設從滬昆高速進入中安鎮的第二快速通道，就尤為迫切。

根據《富源縣城近期建設規劃(2011—2015)》，富源縣政府所在地的中安鎮的城市性質定位為:云南省“東大門”，滇中城市群重要的礦產業服務基地，宜居、生態的特色山地城市。就目前縣城中安鎮與外界公路的快速交通出口看，只有老縣城與滬昆高速唯一一個互通式立交通道，由于城區功能高度聚集、給城區中心區帶來難以承受的交通壓力。造成富源城區交通呈“內堵外擁”的局面，已嚴重制約富源縣社會經濟的健康可持續發展。

2.2 交通量預測

2.2.1 支持向量回歸機的基本原理

SVM本身是針對經典的二分類問題提出的，支持向量回歸機(Support Vector Regression，SVR)是支持向量在函數回歸領域的應用。SVR與SVM分類有以下不同:SVM回歸的樣本點只有一類，所尋求的最優超平面不是使兩類樣本點分得“最開”，而是使所有樣本點離超平面的“總偏差”最小，此時樣本點都在兩條邊界線之間，求最優回歸超平面同樣等價于求最大間隔。本文采用的支持向量機在回歸分析中的一種算法ε-支持向量機(ε-SVR)。

ε-SVR的算法原理如下:

設訓練集:

其中，xi?Rn，yi?Y，i=1，…，l，對于線性回歸問題，主要是在Rn上尋找一個線性函數g(x)=(ωx)+b，以便用y=g(x)來計算任一輸入x所對應的輸出值y。對于非線性問題，我們則需要引進一個變換φ(x)將訓練數據映射到一個高維空間，把原空間的非線性回歸轉換成高維空間的線性回歸。這一變換主要通過核函數來實現。

目前，常用的核函數主要有以下幾種:

1)多項式核函數。

2)徑向基(RBF)函數。

3)Sigmiod核函數。

選取適當的核函數K(x，x')以及適當的精度ε＞0和懲罰參數C＞0，構造并求解凸二次規劃問題。

如果選到的是ˉαj，則:

最后構造出決策函數:

損失函數采用ε-不敏感損失函數，對于ε-支持向量回歸機，其預測精度受參數影響較大，因此需要選擇合適的核函數類型及其參數組合。本文采用徑向基函數(RBF)為核函數，所以需要確定的參數有懲罰系數C和不敏感損失函數寬度ε。由于傳統的參數選取基本都是根據交叉驗證法來選取參數，但是這種方法選取的時間較長并且無法保證取得最優參數值。為了提高參數的選擇效率，需要采用合適的智能優化算法搜尋支持向量回歸機參數的最優組合，從而獲得具有較好預測能力的預測模型［4］。

2.2.2 分析計算

根據JTG B01—2014公路工程技術標準，一級公路預測年限應為20年，并以20年遠景交通量作為論證公路等級的依據之一。因本項目預計于2015年開工，2017年通車，全路段均預測至2037年。考慮到不確定因素，延長預測至2039年。

運用支持向量回歸機的交通量預測模型，分析計算出遠景年的交通量。得出交通量預測結果為:2017年線路起點回隆收費站至多樂現代物流片區段(K0+000～K2+731.367)交通量為10 993 pcu/d，多樂現代物流片區至玉順街段(K2+731.367～K6+834.609)交通量為8 835 pcu/d。運 營 通 車 后 20 年 即2037年，線路起點回隆收費站至多樂現代物流片區段(K0+000～K2+731.367)交通量為24 584 pcu/d，多樂現代物流片區至玉順街段(K2+731.367～K6+834.609)交通量為19 523 pcu/d。

2.3 服務水平及抗震設計

公路服務水平等級，主要反映一定運行條件下駕駛員的感受。一級公路用作集散公路，有長隧道時，設計服務水平可取四級。山區一級公路，受地形、地質條件限制，設計速度選用60 km/h。

抗震設計，根據GB 18306—2001中國地震動參數區劃圖，地震動峰值加速度系數介于0.05g～0.40g地區公路工程，要進行抗震設計。

2.4 技術指標

根據JTG B01—2014公路工程技術標準，依據1∶10 000地形圖;路線平、縱面布置圖，經實地進行了詳細的調查，落實路線走向、控制點，并且結合勘察沿線地形、地質、水文、地震等等自然條件，綜合分析整理計算調查資料，本項目路線主要技術標準如表1所示。

2.5 結論

本項目的建設，可以完善路網功能，改善投資環境，促進該區的經濟發展，帶動片區土地開發，加強城市外圍區域間的交通聯系。連接了兩個距縣城甚遠的勝境關立交通道和回隆立交通道，改善這兩個立交通道到達縣城的道路等級、路線規劃［5］，給居住在縣城中的10多萬居民出行帶來更多實際的方便快捷，保證在突發情況下，縣城內10多萬人口的快速安全的緊急疏散。同時，加快實現富源縣的城鎮化的發展進程。

表1 路線主要技術指標

3 展望

結合實際案例，道路工程的技術經濟指標將公路與城市道路兩方面的工程技術標準進行綜合和控制。把車、人與周圍環境有機地聯系起來，使道路交通運輸達到安全、快捷、經濟與和諧的要求。充分發揮工程技術人員的主觀能動性，運用辯證的哲學思想［1］，實現道路工程中公路和城市道路規劃、設計、建設、運營使用的和諧融合。

［1］ 殷瑞鈺.工程哲學［M］.北京:高等教育出版社，2007:1-64.

［2］ 交通運輸部公路局.公路工程技術標準［M］.北京:人民交通出版社，2014.

［3］ 中華人民共和國住房和城鄉建設部.城市道路工程設計規范［M］.北京:中國建筑工業出版社，2012.

［4］ 孫德山.支持向量機分類與回歸方法研究［D］.長沙:中南大學博士學位論文，2004.

［5］ 張金水.道路勘測與設計［M］.上海:同濟大學出版社，2009: 1-37.

Analysis of highway technology econom y index selection w ith urban road functions

Zhang Weijian Du Pengfei

(Kunming Survey＆Design Institute，National Bureau of Forestry，Kunming 650000，China)

Taking the highway engineering of Fuyuan county in Yunnan province as an example，according to basic principles of Support Vector Regression Machine(SVRM)，the thesis calculates highway traffic volume，explores its service level，seismic design and technical index，and points out that:the engineering project construction can improve the road network functions，improve investment environment，and promote urbanization development of Fuyuan county.

highway engineering，road，traffic volume，technical index

F502

A

1009-6825(2015)29-0164-02

2015-08-10

張維建(1987-)，男，碩士，助理工程師; 杜鵬飛(1969-)，男，高級工程師