Abstract

Highway design consistency is one of the important criteria in selecting the geometric features of proposed or existing alignments of two-lane rural highways. Operating-speed (OS) profile models have been used to evaluate design consistency by trial and error. For a proposed new highway, however, there may be geometric and physical constraints, and selection of these elements by trial and error to achieve optimal design consistency would be difficult, if not impossible. This paper presents an optimization model that establishes highway horizontal alignment to achieve maximum design consistency based on the OS profile. The decision variables of the model include radius of horizontal curves, spiral curve lengths, length of speed-change (SC) segments, and acceleration and deceleration rates. The objective function of the model minimizes the mean OS difference or the maximum OS difference for successive geometric features along the highway section. Application examples and sensitivity analysis are presented to illustrate the capabilities of the model in evaluating improvement strategies and to ensure that the model produces sound optimum alignments. The proposed model, which complements existing optimization models that mainly address highway construction cost, should be of interest to highway practitioners and engineers.Key words: design consistency, highway, geometric, horizontal alignment, optimization modeling, speed profile.La constance dans la conception des autoroutes est l’un des critères importants pour la sélection des caractéristiques géométriques d’alignements proposés ou existants de routes rurales à deux voies. Jusqu’à présent, des modèles de profil de la vitesse sur les routes sont utilisés pour évaluer la constante de conception par essais et erreurs. Pour une nouvelle route proposée, il peut y avoir des contraintes géométriques et physiques et la sélection de ces éléments par essais et erreur pour atteindre la constante de conception optimale pourrait donc être difficile, voire impossible. Cet article présente un modèle d’optimisation qui établit un alignement horizontal de l’autoroute afin d’obtenir la constante maximale de conception en se basant sur le profil de vitesse sur les routes. Les variables décisionnelles du modèle comprennent le rayon des courbes horizontales, les longueurs des courbes en spirales, la longueur des segments de changement de vitesse ainsi que les taux d’accélération et de ralentissement. La fonction objective du modèle minimise la différence moyenne ou maximale de la vitesse sur les routes pour des caractéristiques géométriques successives le long de la section de route. Des exemples et une analyse de sensibilité sont présentés pour illustrer les capacités du modèle à évaluer les stratégies d’amélioration et assurer que le modèle produit des alignements optimaux valides. Le modèle proposé, complémentant les modèles d’optimisation existants qui abordent principalement les coûts de construction des routes, devrait intéresser les praticiens et les ingénieurs en voirie.Mots-clés : constance de la conception, route, géométrique, alignement horizontal, modélisation de l’optimisation, profil de vitesse.[Traduit par la Rédaction]

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