高速公路超高过渡段几何线形对小型客车滑水速度的影响

为了揭示高速公路不同超高过渡段线形指标下小型客车滑水速度变化规律,考虑小型客车滑水过程轮胎受力特征,分析了滑水速度与水膜厚度和超高过渡段几何线形的作用关系;应用多元线性回归和流体力学仿真建立了高速公路超高过渡段小型客车滑水速度量化模型,计算了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率等多变量组合下的小型客车临界滑水速度;以典型双向四车道高速公路超高过渡段为例,分析了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率对小型客车滑水速度的影响规律,并给出了超高过渡段小型客车限制速度建议值。研究结果表明:小型客车滑水速度最大值出现在纵坡坡度为0.3%、超高渐变率为1/200、降雨强度为20 mm·h-1组合工况下,为115.5 km·h-1,滑水速度最小值出现在纵坡坡度为3.0%、超高渐变率为1/330、降雨强度为80 mm·h-1组合工况下,为99.3 km·h-1;在降雨强度和超高渐变率一定的情况下,随着纵坡坡度增大,滑水速度逐渐减小,当纵坡坡度由0.3%增加到3.0%时,滑水速度减小2.68%;在降雨强度和纵坡坡度一定条件下,随着超高渐变率增大,滑水速度逐渐增大,当超高渐变率从1/330增加到1/200时,滑水速度上升了2.25%;增加纵坡坡度会降低滑水速度,但当降雨强度增加到一定程度,纵坡坡度、超高渐变率对滑水速度的影响趋于平缓;当降雨强度为20~80 mm·h-1时,双向四车道高速公路限速建议值为95.0~115.0 km·h-1,但不应大于其设计速度。      

排水沥青路面处治超高渐变段路面积水问题的应用研究

针对超高外侧路面容易积水造成车辆侧滑的安全问题,开展了采用排水沥青路面处治超高渐变段路面积水的研究.进行了排水沥青混合料PA-13的配合比设计,确定了其合理级配和最佳沥青用量4.6％,设计空隙率为21％.依托南岳高速公路项目,对积水路段进行了试验路铺筑,优化了适用于PA-13沥青混合料的拌和及碾压工艺,提出了针对现有路面改造的排水路面铣刨加铺方案.结果表明:排水沥青路面在解决南岳高速公路超高渐变段路面积水问题中取得了良好的应用效果,可为养护工程处治积水路段提供参考.     

多车道高速公路路拱形式及超高设计方法分析

结合国内相关工程实践,针对多车道高速公路路拱形式、横坡值,从新建和改扩建角度进行分析,并对多车道高速公路不同超高过渡方式和形式进行比较。结果表明:应根据新建高速公路和改扩建高速公路的特点,灵活应用双向路拱、折线型路拱和单向路拱;对于超高过渡方式,有中间带的公路均可采用绕中央分隔带边缘旋转的方式,不设路拱线适用于降雨量不大的地区,设一条路拱线可减小汇水面积和坡面汇流长度,改善路面排水,超高形式能较好地适应多车道高速公路特性。     

基于排水计算的多车道高速公路路拱研究

针对高速公路改扩建工程中出现的多车道设计需求,结合国内相关改扩建项目,探讨了多车道高速公路路拱形式和横坡值,并通过计算坡面汇流历时以及设计积水宽度,从改善排水的角度对其进行研究。此外,还对临界路面横坡值、路面纵坡值的影响等因素进行了分析。结果表明:十车道高速公路可采用单幅单向路拱形式,采用2%横坡值时,一般情况下设计积水宽度小于硬路肩宽度,能够满足规范要求,但对于小纵坡的路段,须采取针对性措施。     

基于Civil 3D的路面排水分析方法

在传统道路设计中，超高渐变段等特殊路段路面排水设计问题往往比较复杂且容易出错。基于欧特克公司开发的BIM软件Civil 3D的曲面分析功能，结合国内主流的道路辅助设计软件，探讨利用Civil 3D曲面分析功能分析排水坡度与坡向，校核路面排水设施布置合理性的方法。     

基于二维浅水方程的直线段沥青路面径流特性

基于二维浅水方程的水动力学方法建立了直线段沥青路面径流的数值模型, 根据实际降雨条件下沥青路面径流变化过程的监测结果验证了模型参数, 研究了路面宽度、组合坡度等几何参数与路侧排水方式对路面径流时空分布特性的影响。研究结果表明: 设计降雨条件下, 路面径流在空间分布上呈较强的二维特性, 沥青路面径流深度变化依次经历增加、稳态径流与退水3个过程; 漫排水条件下, 路面宽度分别为11、15、20、25、30 m时, 路面径流最大深度分别为11.87、14.39、17.08、19.69、21.98 mm, 退水时间分别为1.4、1.4、2.4、2.9、3.4 min; 路面径流深度增幅随路面宽度的增加而降低, 退水时间随路面宽度的增加而增加; 相比于行车道, 硬路肩路面径流的退水时间延长约20%;较大的坡度组合(横坡为3%, 纵坡为2%) 有利于排水; 当采用集中排水时, 路缘石的阻拦使路侧产生壅水, 壅水区宽度为6~8 m, 壅水区范围占路面宽度的比例随路面宽度的增加而逐渐缩小, 非壅水区内的路面径流深度变化与漫排水条件下基本相同; 为保证行车安全, 可通过改变路面坡度来减少路面径流的汇流时间; 路缘石对路面径流的阻拦效应明显, 在排水设计中应合理设置路缘石高度与开口间隔, 避免行车道出现壅水现象。      

高速公路超高设计方法的研究

研究了高速公路缓和曲线长度的确定方法,并研究了超高过渡段内不同的旋转阶段、不同硬路肩宽度和坡度情况下超高值的计算公式,并给出了最终的应用公式。     

浅谈衬砌拱的合理设计方法

针对现行高速公路边坡防护大多采用衬砌拱进行集中排水的型式,对衬砌拱的流水槽宽度、间距等进行了分析计算,推导了简易的计算公式,特别指出衬砌拱的流水槽宽度与其间距应具有一定的比例关系,且都以降雨强度及路面宽度以及路面径流系数成正比,衬砌拱的设计应结合高速公路各路段的降雨强度以及路面宽度等实际状况,不应任意设计,并给出了部分计算结果表,可供实际工程设计参考。     

基于合成坡度的超高缓和段的研究

通过对超高缓和段合成坡度的分析,提出了在最小超高渐变率的条件下部分超高缓和段长度的确定方法。通过分析计算超高缓和段合成坡度(<0.5%)的面积,阐述了以其为设计控制指标的合理性,对1/330的限制及不同旋转方式进了分析。     

考虑水流路径长度的S型曲线超高段纵坡研究

雨天公路S型曲线超高缓和路段易形成积水,影响行车安全.以力学为基础,运用有限差分,建立了超高渐变段的水流路径长度与纵坡的关系模型;考虑车辆发生滑水的危险状态,得到水流路径控制长度.以公路单路拱S型曲线为研究对象,对3组不同车道数和7种不同纵坡工况下的±2％超高渐变段的水流路径长度进行分析.结果表明:纵坡由0.5％增加到6％,水流路径长度平均增大2.83倍,纵坡越大,水流路径越长;当纵坡大于4％时,不同车道的水流路径都超过了限定值.以水流路径长度为控制指标,给出了不同车道数S型曲线平缓超高路段最大纵坡建议值.     

我国多车道高速公路交通事故特性分析

以国内多条八车道高速公路为研究对象,收集交通事故数据,分析多车道高速公路的事故率、事故形态、车道分布特性,并对比分析扩建前后的安全水平变化。以典型事故多发路段为切入点,从道路线形设计方面查找诱导事故多发的原因,最后为多车道高速公路的设计提出合理建议。     

三次曲线在超高过渡设计中的应用

线性超高过渡设计采用直线顺坡,在超高过渡段的起、终点都有一个折角,使纵坡发生突变,影响行车的稳定性和舒适性,并导致路面受力发生显著变化．通过对线性超高过渡设计方法缺陷的分析,借鉴理想缓和曲线须满足的条件,提出了超高过渡设计的理想条件,并通过数学推导得出满足理想条件的三次曲线．分析了三次曲线超高过渡可能引起的过渡段附加纵坡过大和横向排水不畅的问题．研究结果表明：采用三次曲线超高过渡,在过渡段长度相同时,附加纵坡最大值为线性过渡的1．5倍,须对超高过渡段最小长度进行重新计算;在超高横坡不大于6％时,横向排水不畅的缓坡路段长度有所缩短,更有利于横向排水．最后,阐述了各种情况下三次曲线超高过渡的设计计算方法．     

不同功能城市道路的车辆横向分布特征

针对城市道路路面设计中车道横向分布系数的使用情况,对交通性干道、综合性干道和商业性干遭这三种类剐的干道分别进行交通调查,并提出四车道、六车道城市道路的车道分布系数,有利于更科学合理地进行城市道路的路面设计。     

多车道高速公路出口开口段安全特性分析

为研究不同断面形式下的多车道高速公路出口影响区开口长度及流量与交通安全的关系，针对2种断面形式的高速公路出口，分别设计了3种不同的开口长度，结合3种不同流量条件设计了18个不同的驾驶模拟场景。实验招募30名被试者开展模拟驾驶实验，提取不同开口长度及流量条件下各断面形式高速公路出口的车辆行驶轨迹、换道间隙的选择、减速度、最小 TTC (Time to Collision)等驾驶行为特性参数，综合分析基于驾驶行为数据对不同开口长度的行车风险。结果表明：两种断面形式下，开口长度对于车辆在开口段上的换道点选择存在显著影响；两种断面形式下，1500 m的开口长度能够满足绝大多数驾驶人的换道需求；在换道间隙选择中，大都集中在5~6 s，分离式断面下的开口长度对于低于临界间隙的换道间隙出现的频次具有显著影响；流量及开口长度对于最大减速度及TTC最小值和分布位置均不存在显著性影响，但分离式断面下的最大减速度和最小TTC相较于整体式断面更小；此外，整体式断面中内侧3车道的行车风险低于分离式断面，分离式断面中外侧车道的行车风险低于整体式断面。     

降雨条件下非饱和土质公路边坡稳定性分析

基于降雨入渗对边坡稳定性影响机理的分析,采用SLOPE/W软件和SEEP/W软件,模拟了降雨强度为50mm/h和80 mm/h条件下边坡土体渗流场的变化。算例分析表明:相同降雨强度条件下,边坡土体孔隙水压力随着降雨时间的推移而逐渐增大。相同降雨历时条件下,降雨强度越大边坡内的饱和区域越大,孔隙水压力也越大;降雨持续时间对边坡稳定的影响程度与降雨强度大小有关。     

城市快速路匝道合流区与基本路段交通流特征对比

基于快速路实测数据和微观仿真数据,从交通流基本图、交通流状态空间传播、匝道与主线流量关系和车道横向分布特征4个方面对比了匝道合流区与基本路段的交通流特征.结论表明:由于匝道车辆汇入的影响,匝道合流区与基本路段的交通流特征存在较大的差别,在城市快速路的规划、设计、管理和控制中都应该区别对待.     

沪宁高速公路江苏段改扩建工程分车道路面设计探讨

高速公路扩建车道数的增加,为实现车辆分车道运行管理提供了条件,为实现充分利用原路与提高路面耐久性的路面设计理念提供了前提．针对沪宁高速公路江苏段原路4车道改扩建为整体8车道的高速公路进行了分车道路面设计,并通过对改扩建后道路实际运行状态的统计分析,就相关设计技术参数的选择进行了验证．验证结果表明多车道高速公路路面分车道设计是经济、可行、合理的,且具有推广价值．     

道路表面水膜厚度预测模型

针对道路表面的坡面水流受降雨和坡面粗糙程度的影响，是一个高度非线性空间分布的过程，一般模型很难精确描述。建立了基于人工神经网络的道路表面水膜厚度预测模型，以降雨强度、坡度、坡长和坡面的粗糙程度为输入层，水膜厚度为输出层，隐含层为6个神经元，通过试验数据的训练，确定了网络的权重和阈值。应用结果表明该模型预测的水膜厚度与测量值的相关系数为0．98，误差平方和为3．08，这说明该模型用于道路表面水膜厚度预估是可行的。     

公路客车横向加速度实验研究

为提供不同类型公路几何线形参数的计算依据,在12条不同地形环境、不同等级的公路上采集了小客车和大客车的横向加速度、行驶速度和轨迹曲率半径数据,评估了试验公路的行驶舒适性,给出了六车道、四车道、双车道3类公路的横向加速度特征分位值,针对不同公路类型和车型,建立了横向加速度-曲率半径和横向加速度-速度的均值模型、极限值模型和85分位值模型.研究结果表明:（1）车道数越少,行驶舒适性越差,设计速度低于30 km/h的双车道公路部分路段的行驶舒适性极差;（2）横向加速度累计频率曲线的拐点在第90~92分位,双车道公路的横向加速度最大值大于8 m/s2;（3）行驶轨迹越缓和、车道数越多,横向加速度分布越集中,且大客车的横向加速度分布要比小客车集中;（4）第85分位值模型可用于公路几何参数的最大值与最小值控制,均值模型可用于几何参数的一般值控制.