高速公路如何設計線路？

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平時看到高速公路都是很平直的，很少穿過山洞，怎麼在兩個城市之間選取一條這樣的線路呢，設計的時候考慮哪方面的因素比較大？
謝謝~

如何設計高速公路已更新完【此答案僅僅是紙上談兵，為其他專業好奇的小夥伴初級科普】。

讓我們省去各種前期準備工作。從把地質地形圖拿到手開始。
目標：設計速度120km/h的高速公路，雙向四車道。路基寬度26m.其他指標先不提。
我們拿到的圖一般是要修路區域的帶狀地形圖。比如我手裡圖是這樣的。【只截了2公里】

【1】平曲線設計。

[註：雖然只是課程設計的地形圖，也沒有簽保密協議，不過怕涉密，模糊處理地形圖]

[註：雖然只是課程設計的地形圖，也沒有簽保密協議，不過怕涉密，模糊處理地形圖]
然後就開始選線，我們的路線大致就是從西南角到東北角啦。選線的原則就是盡量順著地形走，別翻山越嶺、跨河跨谷、經過不良地質地區（比如溶洞、斷層破碎帶等）、少佔農田等等。
比如我們大致選定了走向：

白線是大致走向，然後進行平曲線設計（就是具體定下這個彎怎麼過，比如我們經過計算定出了紅線）一般的路是拐來拐去的，比如：

上面的地形圖中的彎就只是路線中的一個彎道而已。

上面的地形圖中的彎就只是路線中的一個彎道而已。
介紹一下彎道的一般構成：

一般由直線、緩和曲線、圓曲線構成。什麼叫緩和曲線呢？是一個曲率連續變化的曲線，此例中是連接直線與圓曲線之間的過渡曲線。這樣就能逐漸入彎和出彎道啦。【Ls段就是緩和曲線段】

一般由直線、緩和曲線、圓曲線構成。什麼叫緩和曲線呢？是一個曲率連續變化的曲線，此例中是連接直線與圓曲線之間的過渡曲線。這樣就能逐漸入彎和出彎道啦。【Ls段就是緩和曲線段】
規範對於不同設計速度的道路對半徑，緩和曲線長度，兩者的比值都有規定。Ls:L":Ls為1：1：1--1:2:1為宜。對直線最大最小長度，各曲線之間的直線等都有要求不再贅述。

【2】縱斷面設計
地形是複雜而起伏不定的，那麼我們選的路線上坡下坡是在哪兒呢？整個道路起伏是怎麼樣的呢？通過電子地形圖中的高程線與路線可以看出來。

白線是路線中線的高程起伏情況，那麼我們一定是想填土和挖土都少一點吧？於是我們考慮縱斷面的填挖平衡且盡量就近平衡。看圖中填挖基本平衡，就近也基本平衡。這裡紅線就是我們定下的路線高度位置。圖下面是各種高度數據，填挖土高度數據。平面和縱面要協調設計，有時候發現縱斷面圖形太奇葩，那麼平面設計要調整。平縱組合也有原則。後面的橫斷面設計也是會發現前面工作要改的。
縱坡也是有要求的，比如為了排水便利，坡不能完全水平，至少有0.3%的坡度。為了車輛安全有效上下坡，對於最大縱坡也有要求，而且坡的長度也應該控制在一定範圍。數據就不貼了。

上面的縱斷面不好，理由是上坡對於大車而言壓力大，坡陡又長，開鍋怎麼辦？爬不上怎麼辦，慢悠悠走，勢必影響交通效率。下坡要頻繁剎車，不安全。

上面的縱斷面不好，理由是上坡對於大車而言壓力大，坡陡又長，開鍋怎麼辦？爬不上怎麼辦，慢悠悠走，勢必影響交通效率。下坡要頻繁剎車，不安全。
下面的也不好，起起伏伏都成駝峰了。對車也不利。

這裡就可以看出哪裡可能要做橋，做涵洞，做隧道了。這裡就不說了。說一下變坡點處的設計。

我們的路不可能是藍色線那樣上下坡，肯定要順滑紅線的爬坡啦。這裡用的是二次拋物線。

我們的路不可能是藍色線那樣上下坡，肯定要順滑紅線的爬坡啦。這裡用的是二次拋物線。
接下來就是橫斷面設計了~
【3】橫斷面設計
平面縱面都確定了，那麼道路中線的空間位置就確定了。那麼把左右50m左右的高程都讀出來。那麼一條路就基本呈現出來。

每隔20米取一個橫斷面看看。看看有什麼奇葩斷面，看看邊坡的情況。【取四個代表性截面】
白色是地麵線，紅色是路基頂面和邊坡。

A截面我們比較喜歡，畢竟橫向就能填挖基本平衡，填方挖方邊坡也短小，路基不高，基本和原地面平齊。
B截面就全是挖方段，要把土挖走運到別的地方。
C截面值得注意的是左邊原地麵線比較陡，怕邊坡日後滑動，失穩等，把原地麵線挖成台階再填土做路基。右邊避免山上的雨水直接流入道路，設置了截水溝，又叫天溝。
D截面是一個高填路基，是我這個道路最高路基截面。所以之前做了穩定性分析，不穩定，所以設置了重力式擋土牆。擋土牆的尺寸大小等都要計算。這兩個都不講了。

高速公路是全封閉，分向行駛的，所以還有護欄，中間帶設計；排水設計也是比較大的一塊，最基本的邊溝設多大，在哪裡把邊溝的水排出去；還有邊坡的綠化，加固；彎道處的超高加寬設計（這個我有答題有興趣戳這裡為什麼公路急轉彎處不修成向內的斜坡，以抵消部分離心力？ - 土木工程）等等。不作介紹了。至於哪些地方可能有山洞（隧道）有興趣戳這裡在群山之中，修建高速公路，隧道的排布有什麼規律，以秦嶺為例? - 李小亮的回答

至此我們的路基設計工作基本完成，我們來看一下成果。

再看局部效果。白色是3維地形。

喜歡大家都能看明白~歡迎討論和點贊。

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下面開始就是路面設計了。就開一個頭，說一下普通人沒分清的幾個概念。

這下應該搞清楚基層是屬於路面結構了吧~

這下應該搞清楚基層是屬於路面結構了吧~
不說了，歡迎點贊~我們的目標是用最簡單的話讓大家都明白一點道路知識。我們不是僅僅是修路的搬磚的，道路也是高科技呀~。【上面所有回答只是我本科畢業設計的一小部分而已，實際設計樓上樓下的很多前輩的回答更地道準確】

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感謝大家的支持，特別感謝日報推薦大神！有些評論就不一一回復啦。寫在這裡。
軟體用的是CAD支持下的數模版緯地道路，最後的效果圖就是[緯地數模]的效果，可以百度關鍵詞[緯地數模]。另外有些人想看看不用軟體的時候是怎樣設計公路的。其實也差不多，只是圖紙要手繪了，修改方案也跟麻煩而已，如果大家感興趣我可以自問自答一個新題目，比如[沒有設計軟體如何手工設計公路]，題主目前是天天錘土做路基凍脹性實驗累成狗了，有時間就自問自答。
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知乎上有很多道路工程科研前輩，我答的都只是一些基本的道路知識，感謝補充指正~

其實，高速公路包括一般的公路，或者是城市道路，線路設計是非常複雜的事情， @李小亮同學只是介紹了確定線路後，如何使用緯地軟體，道路設計時如何選擇技術參數介紹了一下。
線路設計時，真正要考慮的東西太多了。最簡單的問題，一條道路，從A到B，有無數條路線可以走，為什麼最後選擇這條，而不是那條。線路的設計，尤其是公路的選線，往往是一個項目成敗的關鍵，山區道路主要是地質地貌的控制因素較多，而我們華東地區設計道路時，規劃、用地、各種管線的限制、構造物的選擇，被交路的交叉形式……

簡單貼一點，我們院的初步設計的流程：

一條道路從無到有，要經歷那麼多關卡，這個還是我們內部的流程，外部還有各種審查會，各種溝通協調會，下面是我們設計前，要收集的一部分資料，和需要走訪的一部分單位。

需要走訪的單位

基本都拜訪過一遍後，才能進入真正的設計階段，著手開始選線工作。

拿個，我自己負責的一個項目吧，目前進入初設階段了。
一條城市快速路，兼顧一級公路的功能，等級和高速公路有一拼，這項目跨越航道，與鐵路立交，穿越水網密布的江南地區，還要避開農業園區內的重要設施，避讓骨幹高壓塔，要考慮當地村民的通行需求等等，還有讓開人家的祖墳。。。。。都是非常合理，而且必須考慮的因素，一旦哪個因素考慮不到位，後面的施工會有大問題，最終的功能無法實現，那浪費是巨大的，都是以億計的投資。

這些都選定了，才是後面的線路設計，當然各種等級道路的設計指標，圓曲線半徑，超高設置等，在前期方案時，也是重要的因素，這些東西定基本確定了，然後，再回到 @李小亮同學那裡，開始緯地的道路設計，平縱橫，接著是路基路面、橋樑、排水、交通工程、電氣等等。

所以，道路的設計還是非常嚴謹的，大家走的每一條道路，甚至是小支路，往往也是要經過這些步驟，可能等級低一點的道路，沒有這麼多論證的反覆，但是，基本的專業都是需要的。
另外，兩個重要的專業，橋樑和排水，也是直接決定工程造價和項目功能的關鍵。說說也可以寫一大堆東西的。不過，這些也都是經過嚴格計算和論證的，所以，真正設計導致的安全問題比較少，比如之前哈爾濱陽明灘大橋坍塌可能由哪些技術原因導致？ - 建築，就是超載導致的，儘管，設計有欠考慮。
排水專業，經過這幾年全國城市看海的遭遇後，也大幅度提高排水重現期的標準了，說白了，就是提高標準，考慮更高級別的降雨，讓水排的更快，更暢。

作為一名交通市政工程的參與人員，讓每個道路使用者，每個城市的使用者，都能安全、便捷的使用公路市政設施，是我們不斷追求的目標。

簡單的講一下，一條公路在項目前期的工作包括項目建議書，工程可行性研究，初步設計，施工圖設計後進入施工階段。
下面說說一條高速公路的非典型誕生過程。
某天某省某個新到任的交通廳主官閑來無事，發覺對面牆上掛著的全省高速路網圖某個角落路網稀疏，間距比較大。拿起電話叫來公路局規劃處幾人，說這地方我看要這樣這樣，重重的在圖上划了一道線。
公路局領命回去，翻翻規劃，貌似沒有。但沒關係，叫來省院領導和總工，一起開個短會，傳達一下領導意圖。當下決定委託省院進行線位論證研究，實際操作中因為領導要求時間短，來不及，所以是先做工程可行性研究報告。另一邊趕緊調整規劃，或者納入下一個五年計劃初稿編製內。
半年後，攻克編製的七七八八了，從理論上回答了為什麼需要建設這條路，和大概會遇到什麼困難，大概要花多少錢這些問題。提出了幾個可行的方案，並推薦了其中一個。然後公路局組織審查，組成一個專家組一起開會形成一個意見。同時規劃層面的上層建築也基本上搭設完畢了。
然後反過來將工可簡化弄一個項目建議書，補個程序。
接下去省廳報給發改委等批複，另外各項環評水保安評社會風險等都開始平行進行。設計院的項目負責人把地形圖丟給@李小亮同學開始初步設計……，施工圖。然後招標，施工，通車。

回到題主的問題，路線設計線位是怎麼定下來的？很多時候是根據規劃或者交通部門工作計劃要求A到B修一條路，然後技術人員把A到B可能的走廊帶找出來，把可能的方案都想一遍，找出幾個最可行的方案，在工可和初步設計階段進行技術與經濟的比選，得出最佳的方案。最終路線走向是各方面因素綜合的結果。

設計院里一般有資歷的人才拉平麵線形，大概就是對著地形圖（業主會給，一般而且電子檔是機密的），在上面用直線圓曲線和緩和曲線拼成一條線路，考慮的因素嘛，除了規範的死規定，還有業主的要求比如路線要通過什麼避開什麼，考慮地質情況比如避開舊河道改造的地方，考慮填挖方，當然每個人拉的線路都不一樣，最終因素還是經驗。
修改增加：其實有資歷一說有點歧義，狹義點說，拉線純粹是軟體用鍵鼠輸入，但廣義上，拉線要考慮各專業，比如隧道的洞口位置（做隧道的會根據線路的總體位置給出洞口建議，一般會服從線路，但地質太差或者旁邊有斷層水庫啥的，能避開盡量避開，這就要具備點隧道知識），比如大橋特大橋的位置（對橋不是很懂，過水橋還好，但高架橋的話，有時設計到征地拆遷等問題較多，而且橋造價高啊，如果有合適的路基通過，為什麼要用橋呢），比如周邊路網的銜接（高速不是孤立的，雖然它所高等級路，但也要和低等級和同等級路對接，這樣才能發揮它的作用，怎麼做到路線一路下來儘可能的發揮出交通的作用又能簡潔明快），比如。。。。這樣一來，拉線的人頭就大了，基本上各專業的都來摻和一嘴，然後業主啊各政府部門啊比如規劃啊高指（高指這玩意現在是稀有物種了貌似）。。。拉線會有推薦方案和比較方案，這下頭就更大了。。。。總體路線定好了，接下來就是細節的修修補補，這個半徑打大一點避開那什麼什麼那個直線延長點什麼什麼的。。。

新時代公路設計，純三維。所有圖片，版權所有，禁止盜圖、轉載！
1.建立三維地形模型

疊加衛星圖片

疊加高清航拍圖

2.平曲線設計

3.縱斷面設計

遇山開隧道

遇深谷架橋

遇深谷架橋
4.橫斷面設計

道路橫斷面

邊坡自適應測試

隧道橫斷面設計

橋樑上部結構

動態橫斷面，所見即所得。

動態橫斷面，所見即所得。
5.平縱橫設計完成後，就可以得到路面、隧道、橋樑模型

6.隧道

7.橋樑

8.橋隧結合

9.生成工程量

10.可視化

附一個最終完成的視頻，這個項目是國外做的，效果非常棒：I90_SnoqualmiePassEast_24fps

路線的規劃要考慮很多因素，歸結到最後就是時間和經濟。地形環境，地質條件，兩地的人口分布，經濟水平，環境保護。以及還要考慮司機的疲勞駕駛。

高速設計分幾個階段。先是路網規劃，設計院先在大比例地形圖上10萬20萬把可能的路網設計出來。然後省里會根據輕重緩急分期實施建設。等準備建設某一段高速後會經歷工可階段及勘察設計階段。先說工可階段，全名工程可行性研究報告。這一階段最主要目的是找出走廊帶，就是說能不能在兩個目的地之間找出能夠行的通的路線。這一階段用到1萬比例地形圖，工程師根據地形圖選定幾條線路然後根據工程造價及對沿線影響綜合考慮選定推薦線位。注意這個階段推薦線不是說最終的線位，選線才剛剛開始。這條線作為下個階段的開始。工可完成後就開始下個階段勘察設計階段，這個階段開始就是測量地形圖，這就用到了工可階段的成果，把工可推薦線左右側各1公里的範圍作為選線範圍測量2000比例地形圖。地形圖測量出來勘察設計就開始了，勘察設計分兩個階段初步設計及施工圖階段，初步設計階段會在走廊帶範圍大量設計可行的通的線路，然後比較所有線路造價結合對周圍影響選定推薦線。然後會在評審會接受各級專家審查討論。經過評審會後設計院根據專家意見整理最終線位。到這裡選線就完成了，到了最後階段施工圖階段了。這個階段就像是年到初六，各個專業就開始各忙其事。我總結下選線過程有點像那種套娃，大娃娃套小娃娃。整個漫長枯燥的過程就是為了找到哪條最省錢。不會說那座山的秋色比較濃，那片湖在夕陽下會讓你想起家，在每公里平均8000萬的造價下這一切都不在考慮的範圍。

在下不才，在這首評，作為一個公路設計人員，且為大中型項目選線人員，總結如下
1，地形選線
2，地質選線
3，工點選線
三者相互統一
選線又分現場選線，紙上定線，前者適用於低等級公路，後者適用於高等級。
對於設計過程中的前期階段地形圖的確來源於政府，大多比例尺為1萬與5萬。在此基礎上選定走廊帶，往下進行到初設或施設階段即需實測地形，精度為2千或1千更甚5百。
ps：最近給保密局端了…shit………

路線選線主要考慮的因素有：工程造價、社會影響，環境保護、水文地質情況等。

中國的交通規劃不過是政治博弈罷了

先選好兩座城市的起點和終點，然後選出中間必經過的點，先紙上定線，然後根據工程地質條件即可

0、處理地形圖（構建地形數模，大概先看一下地形）