公路超高

2024-08-27

公路超高（精选六篇）

公路超高篇1

1 项目背景

某项目全长7.54公里, 按城市次干道设计建设, 设计速度为30公里/小时, 路基宽度18米, 该项目K0+000~K5+300段目前已经建成并投入试运营。由于此段道路属于越岭线路, 为连续单向纵坡路段;路面工程建成投入试运营以来, 已发生多起事故。

2 现状公路技术指标分析

平面:本项目试运营段路线设平曲线16处, 平曲线最大半径600米, 最小半径60米/1处。其中平曲线半径小于600米14处。最小平曲线半径为60m/1处, 与之邻近的平曲线半径为100m/1处, 该段平面指标仅满足40公里/小时设计速度, 其他平面平曲线半径均在125m以上, 平面指标相对较高, 可满足60公里/小时设计速度。

纵面:原设计共设置变坡点21个, 最大纵坡为7.851%, 最小纵坡为0.9%, 纵坡大于6%的段落9处, 对纵面分析, 本段纵面适应的标准为设计速度为40公里/小时, 较大的纵坡主要影响上行重型车辆的速度, 考虑到本路段路基较宽, 为双向四车道, 重型车辆上行对快行的中小型车辆影响不大, 实际运营情况两方向车辆行驶车速也多在60公里/小时以上。

横坡:现状道路按原城市道路设计标准, 仅在半径小于150m的3处平曲线设置了2%的超高。其他路段为正常路拱横坡。

3 事故原因分析

对该路段发生事故的统计研究表明, 绝大部分事故均发生在本项目下坡方向一侧。经过对既有道路上的车辆运行速度调查, 车辆实际运行速度V85>60km/h, 远大于设计速度30km/h。汽车在曲线上行驶时, 除受到重力作用外, 还受到离心率的作用。作用在汽车上的离心力为:C=G*V^2/ (g*R)

其中C———离心力;

G——汽车重力;

V———行驶速度;

R———曲线半径;

g———重力加速度。

由于路面横坡的影响, 将在垂直于路面和平行于路面方向产生分力, 单位车重的横向力:μ=v^2/ (127*R) ±i (路拱横坡)

横向力系数μ可以表示汽车在曲线上行驶的横向稳定性, 车辆在曲线上稳定行驶的必要条件是横向力系数不能超过路面与轮胎之间的横向摩阻系数范围, 横向摩阻系数与车速、路面种类及潮湿状态、汽车轮胎等有关, 一般在干燥的路面上横向摩阻系数约为0.4—0.8, 在潮湿的沥青路面上汽车高速行驶时降低到0.25—0.4。横向力系数较大将会增加驾驶操作的困难同时也会影响行车的舒适性, 设计中采用的横向力系数不仅考虑了行车的安全性也考虑了行车中司乘人员的舒适感, 通常取值在0.15以下。

通过横向力系数分析, 当圆曲线半径为250米时, 现状横坡为正常路拱横坡2%, 运行速度取60公里/小时, 计算横向力系数为0.13, 行车尚平稳, 结合原设计, 本次重点对圆曲线半径小于250米的路段不同的运行速度进行横向力分析, 见表1。

经调查分析, 车辆运行速度与设计速度差值较大, 局部较小的平曲线半径及与实际运行速度不匹配的超高横坡是事故发生的主要原因。

4 改造方案的选取

对试运营路段平纵分析, 最小平曲线半径为60m/1处, , 最大纵坡为7.851%, 最小纵坡为0.9%, 平纵指标满足设计速度40公里/小时技术标准, 可按上述标准对既有道路进行改造。为解决道路存在的安全隐患, 同时保证道路通畅节约工程投资, 本次改善工程拟定对原有平、纵面不做改动, 仅对部分曲线处横坡超高与实际运行速度不匹配路段进行改善, 同时根据实际运营情况加强交安配套完善设计。

4.1 超高设计

4.1.1 超高值的选取。

结合项目区地理位置、气候条件及现有道路实际情况, 同时考虑降低改动规模等因素, 超高横坡值的选取根据平曲线半径和横向力系数综合确定, 本次改善采用的最大超高值按6%来控制。

4.1.2 超高旋转轴位置的选取。本项目改造包括全幅改造和半幅改造两种情况。

半幅改造:推荐超高旋转轴位于道路中线的方案, 该方案可以使改造路幅与利用路幅较好的衔接, 最大限度的利用现有道路资源。

全幅改造:

可采用的超高旋转轴位置包括以下三种:

一是超高旋转轴位于道路中线。该方案可以维持道路中线标高不动, 道路两侧填挖相对较小;对于超高较大的路段, 需要挖除原有路基, 以及挖除部分挡墙墙顶, 施工相对复杂。

二是超高旋转轴位于道路边线。该方案可以充分利用 (转下页) 道路既有挡墙等结构设施, 无需破除;改造中除挖除路面外, 基本不对路基产生影响。缺点是超高一侧填高较大, 水稳调平层较厚。

三是超高旋转轴位于各自行车道内边线。该种旋转方式减少了对原有路面的开挖, 整体填方量也较绕边线旋转小;但该旋转方式道路中心形成错台, 需设置隔离墩确保双向行使安全, 隔离设施易侵占建筑限界;同时该旋转方式还存在中央分隔带排水不畅等问题, 需要设置纵向盲沟及横向排水管, 新增改造规模。

综合分析, 超高旋转轴位置半幅改造采用中线、全幅改造采用边线的方案可以充分利用既有挡墙等构造物, 对路基挖除较少, 整体工程规模适中, 造价优势明显, 本次改造推荐该方案。

4.1.3 超高改善段落。

本项目平曲线半径小于250米的9处超高横坡需改善, 改造后可以较好的解决现有道路超高设置不足的问题。 (表2)

4.2 配套工程设计

结合项目特点按照规范要求, 设置完善的交通标志 (包括警告标志、禁令标志、指路标志等) 、标线, 引导驾驶人安全文明行驶。对于特殊线形段落, 包括长大下坡段以及圆曲线半径小于100米且转角大于或等于45度的段落, 进行特殊的交通安全设施设计。主要包括:设置必要的减速标线, 结合警告标志设置建议车速标志、限速禁令标志, 视现场视距情况设置凸面镜, 设置必要的轮廓标以保障夜间行驶。对两侧路堤填土高度高于3.5m的段落设置波形梁护栏, 以减轻交通事故对驾驶人造成的伤害并防止车辆冲出路面造成二次事故。

结束语

公路设施是国家交通基础设施的重要组成部分, 它直接关系到国民经济的正常运转和人民群众的生命财产安全。道路工作者应该在公路设计环节中切实履行自己的职责, 强化安全意识, 规避设计风险, 提高道路的安全使用性能。

摘要：通过具体案例, 提出了针对既有公路因为超高设置不完善而引发交通事故的解决方案, 对公路改造设计进行了深入探讨。

关键词：既有公路,超高,公路改造

参考文献

[1]公路项目安全性评价指南 (JTC/T B05-2004) [S].北京:人民交通出版社, 2004.

[2]杨少伟.道路勘测设计[M].北京:人民交通出版社, 2004.

广乐高速公路最大超高取值的说明篇2

关于广乐高速公路最大超高取值的说明

广乐高速公路是京港澳高速公路粤境段的.复线,该项目重型车比例大,气候条件极为恶劣,本文通过对超高取值原则进行分析,确定该项目最大超高取值,并研究了超高取值与圆曲线半径的关系,以保证山区高速公路高设计速度下的行车安全.

作者：陈必程国想 CHEN Bi CHENG Guoxiang 作者单位：中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北,武汉,430056刊名：资源环境与工程英文刊名：RESOURCES ENVIRONMENT & ENGINEERING年，卷(期)：200923(z1)分类号：U412.36+6关键词：横向力系数圆曲线半径安全

超高效能超高性价比篇3

扩展方面，这款产品提供了一条PCI-E×16接口和两条PCI-E×1接口以及两条PCI接口，有效满足了主流用户的扩展需求。4条内存插槽支持DDR3 1066/1333/1600(超频状态)/1866(超频状态)/2133(超频状态)等多种双通道内存规格。虽然产品的配套附件显得较少，不过作为一款售价仅为599元的主板，七彩虹战斧C.P67 V20的整体硬件规格已经足以令主流用户心动。是的，精品绝不仅仅属于高端用户。

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推荐指数9.5

公路平曲线设计中的超高设计篇4

1 工程概况

本项目为旧路改造工程, 原有道路为县乡道路, 为三、四级公路, 路基宽度10m, 路面宽度7m, 改建后其技术标准为双向单车道二级公路, 设计速度采用80m/h, 路基宽度15m, 路面宽度12m, 路拱横坡为2%, 土路肩横坡为3%, 无中央分隔带。由于需要, 需在处设置超高, 超高值确定为4%, 圆曲线半径为800m。

2 超高值的确定

本项目路线按照二级路标准设计, 设计车速为80km/h, 路线设计时采用的圆曲线半径为800m, 小于规范规定的不设超高的最小半径2500m, 因此在此段需要设置超高。需要JD3采用的超高值按照下式计算确定。

式中:V为计算行车速度 (km/h) , 本文采用设计车速80km/h;

R为圆曲线半径 (m) , 本文采用800m;

µ为横向力系数。

公式中的V和R都好确定, 就不再做赘述。这里主要讲一下横向力系数μ的取值。影响μ取值的因素比较多, 不同教材上对其取值的计算方法也有多种, 不尽相同。本文兼顾计算的方便性和结果与规范的一致性, 决定利用规范给出的三组特征半径和μ的对应值进行拟合, 得到任意半径值下的μ的计算公式。

我国《公路路线设计规范》 (JTGD20—2006) 中规定的平曲线极限最小半径、一般最小半径和不设超高最小半径计算所采用的μ值见表1所列。

横向力系数μ值主要与平曲线半径有关, 则对于任意平曲线半径 (小于不设超高最小半径) 对应的横向力系数均可由表1中的三组数据拟合计算得到。μ与R的拟合计算公式模型采用 (2) 式

将三组数据代入上通式后可得到设计速度为80km/h时的拟合计算公式为:

由拟合计算公式计算的μ值取整后为0.03。将该值代入 (1) 式即可求得超高值, 计算结果取整后为4%。

3 超高过渡方式

由于本工程为不设中间带的双向单车道旧路改建工程, 故主要针对不设中间带的双向单车道道路的超高过渡方式进行讨论。

无中间带的道路行车道, 在直线段横断面是以中线为脊向两侧倾斜的路拱。路面要由双向倾斜的路拱形式过渡到具有超高的单向倾斜的超高形式, 外侧逐渐抬高。这一过程中, 行车道外侧是绕中线旋转的。当超高坡度大于路拱坡度时, 其过渡方式可以分为:以未加宽前的内侧车到边缘为轴旋转至超高横坡度、以道路中线为轴旋转至超高横坡度、绕外边轴旋转三种方式。其中绕内边轴旋转适用于新建路, 绕中轴旋转多用于改建路, 由于本工程为旧路改建工程。故超高方式采用绕中轴旋转的方式。绕中线旋转可保持中线标高不变, 且在超高坡度一定的情况下, 外侧边缘的抬高值较小。具体如图1所示。

4 超高缓和段长度

超高缓和段是考虑到保证行车舒适、路容的美观和排水通畅长度而设置的。路面由不设超高到设置最大超高的过渡就是在超高缓和段全长范围内完成的。对于本工程中的双向单车道公路, 其超高缓和段长度的计算公式为:

式中:Lc为超高缓和段长度 (m) ;

为旋转轴至行车道 (设路缘带时为路缘带) 外侧边缘的宽度 (m) ;

∆i为超高坡度与路拱坡度的代数差 (%) ;

P为超高渐变率, 即旋转轴线与行车道 (设路缘带时为路缘带) 外侧边线之间的相对坡度。

根据上式计算的缓和曲线长度Lc应凑成5m的整倍数, 并不小于10的长度。为安全起见应取大于计算值的凑成5的整倍数。

结合本项目实际情况, 对缓和曲线长度计算公式中各参数的具体取值进行说明。

4.1 β、∆i的值

由如图1可知, 对于绕道路中线旋转的情况, 旋转中为道路中线, 故β的取值为路面宽度的一般, 即。∆i的取值为∆i=ic-ih, 其中ci为超高坡度, ih路拱坡度的代数值。

具体到本项目, 路面宽度为12m, 路拱坡度为-2%, 超高坡度经计算确定为4%, 故有:

4.2 P值

设计认为, 在超高缓和段内各断面路面外侧边缘点的上升时按同一纵坡进行的。这一纵坡值时应超高之需而产生的, 并非路线的纵坡设计所需, 这一纵坡值我们称之为超高渐变率, 计为P。公式 (4) 中的超高渐变率P, 《规范》中对应设计速度仅给出一个定值。根据实际情况, 超高渐变率应该可以在一定范围内选定, 而非一定值。现在我们就来确定P的取值范围。

对于《规范》中给出的超高渐变率值可认为是一上限值, 即超高渐变率取值范围的最大值。P的取值都应小于该值。

对于超高渐变率的下限值我们可以从考虑路面排水方面着手。如果设计采用的回旋线较长时, 会出现超高渐变率过小, 致使路面滞水而影响行车安全。满足排水要求的的最小坡率应不小于0.3%, 因此横坡度由2%过渡到0%路段的超高渐变率不得小于0.3%, 即1/330。这一值可作为设计横坡由2%过渡到0%段超高渐变率取值的下限, P的取值都应大于该值。

通过上面的分析, 我们确定了超高渐变率取值范围的上下限值。运用到本项目, 我们确定的超高渐变率的取值范围为1/330≤P≤1/200。

4.3 Lc值

通过对P值的讨论, 我们得到了一个变化范围, 那么相应的缓和曲线长度也会有一个变化范围。

将超高渐变率的上下限值分别代入式 (4) 可得到本项目的超高缓和段的上下限为:

由计算结果可知, 计算得到的缓和曲线长的最大值和最小值均小于线形设计时采用的缓和曲线长度Ls 150m。这种情况下, 我们先取Lc=Ls=150 (m) 代入式 (4) 反算得到此时的超高渐变率, 并与1/330进行比较, 若反算得到的P≥1/330, 则取Lc=Ls, 否则需进一步进行调整。其调整方法有: (1) 超高过渡段仅在缓和曲线的某一区段内进行, 即超高过渡起点可从缓和曲线起点 (R=∞) 至缓和曲线上不设超高的最小半径之间的任一点开始, 至缓和曲线终点结束。 (2) 超高过渡在缓和曲线全长范围内按两种超高渐变率分段进行, 即第一段从缓和曲线起点由双向路拱坡度以超高渐变率1/330过渡到单向路拱横坡, 第二段由单向路拱横坡过渡到缓和曲线终点处的超高横坡。对于本项目有:

故需要进一步调整, 由于方法 (1) 相对简单, 所需数据可从HY点反推得到, 在此不再进行赘述。主要对第 (2) 种方法进行进一步的说明。

缓和曲线起点至单向路拱横坡这一段采用的采用的超高渐变率为1/330 (考虑排水要求) 。这一段的超高缓和段长度为:

对于第二段, 即由单项路拱横坡过渡到缓和曲线终点这一段, 其缓和曲线长度为:

此时该段的超高渐变率为:

整个变化过程如图2所示。

由以上数据即可得到所需的计算数据, 此处不再进行说明。

5 结语

设计是用来指导施工的, 因此设计过程中既要注意各种指标的运用, 又要兼顾施工的方便。一个好的超高设计应能从行车受力、路容美观、路而排水等方面综合考虑, 本文通过工程实例对公路平曲线设计中的超高计算问题进行了详细的论述, 希望对广大同行有所帮助。

摘要：本文结合商丘市内连接飞机场的二级公路改建工程, 对公路超高计算过程进行了详细的说明, 着重分析了超高值、超高缓和段长度及计算参数等的确定方法, 阐明了设计计算的过程。

关键词：超高,超高渐变率,超高缓和段

参考文献

[1]张雨化.道路勘测设计[M].北京:人民交通出版社, 1997.

[2]徐家钰, 程家驹.道路工程[M].上海:同济大学出版社, 2001.

[3]JTJB01-2003, 公路工程技术标准[S].

[4]JTJD20-2006, 公路路线设计规范[S].

[5]杨少伟.可能速度与公路线形方法设计.西安:长安大学博士学位论文, 2004.

公路超高篇5

关键词：激光测量仪,计算模型,几何尺寸,超限车辆,自动检测

目前,国内高速公路出口普遍采用计重设备采集车辆重量信息,以达到治理质量超限超载的问题,2006年12月治超前,高速公路质量超载车辆占全部货运车辆的26.8%,现在,质量超载率稳定在1%以下。

但是,关于几何尺寸超限运输的统计数字,至今未受到应有的重视,也无从得知其发展规律。可以确定的是,几何超限车辆,随着运输方式的转变、汽车保有量的增加,以及汽车运输业的迅速发展,其绝对数字和超限比率逐年增加。几何尺寸超限会改变车辆的设计参数和性能,给交通安全带来威胁。一些未经检测发现的超限车辆高速通过时,撞毁桥梁,致使预制力钢筋外露并断裂,以陕西为例,仅2009年,就发生碰撞事故10余起。但目前对于车辆几何尺寸超限却没有自动化的采集设备,通常是靠收费站工作人员目测或者使用长尺进行测量,测量结果不准确,存在严重的安全隐患。

因此,进一步加快人工治超到自动化治超的转变已经成为如今治超工作的发展趋势,这其中,必须要解决几何尺寸超限车辆自动检测问题。

1 超高(宽)车辆自动检测原理与实践

随着车辆超限检测中车辆重量超限率的稳步控制(在1%以下),高速公路入口超限检测的重心也渐渐地由车辆重量检测转移到了车辆尺寸(主要是车辆宽高)检测上来。由于现有车辆尺寸检测存在的问题,迫切的需要找到一种新的可以对车辆尺寸进行检测的方法。以下是摸索研究后可使用的几种检测方法:

1)标线法:在检测车辆通过的检测车道旁边,人为的划定一条高度标线(如4.5m),所有车辆经过时,检测员和标线进行比对。如果超过或接近标线,则车辆可能尺寸超限,检测员再通过长尺进行精确测量,完成对车辆的尺寸检测。该方法的主要特点是投入很少,相对简单。但是只能实现对车辆的高度检测,并且其中主要是人为进行测量,精确度较低。

2)红外测量法:在超限检测车道内,分别按照宽度方向和高度方向,架设两组红外对射装置,限定好车辆的行驶路径后,可同时实现车辆的宽度和高度超限检测。该方法的主要特点是能同时实现宽度和高度检测,精度较高。但是只能获取车辆超限与否的信息,不能获取车辆宽高的详细数据,并且对车辆的行驶路径有严格要求(主要受限于宽度测量)

3)激光测量法:在车辆的检测车道上方(一般高度6~7m),架设1台激光测量仪,即可实现对车辆宽度和高度的检测。该方法的主要特点是:适用于所有的检测车道(无论是否有独立场地);车辆在检测过程中可以较高的速度通过,并且和重量检测同步进行,效率较高,检测精度较高,可获取详细的车辆宽高信息(甚至可以描绘出宽高截面轮廓图)。但相对其他方法投入较高。

通过对几种方法的分析比较,可以看出,激光测量法无疑是精确性,可用度较高的一种,并且对使用环境无过多要求。国内外很多领域现在都开始使用激光测量仪进行测量,包括海关、轨道交通的宽高限位,结合国内外应用实践,以及高速公路实际测量车辆的自身特点,采集车辆几何尺寸可采用激光测量仪。

实现方法:使用两台激光测量仪,一台安装于车辆的正前方,平行于测量前进方向安装,测量车辆的长度,另一台安装于车的尾部,垂至于车辆的前进方向,测量车辆的宽度及高度。

1.1 该方案特点

1)采用红外激光,非接触式测量,高科技含量。

2)安全,对人体没有任何危害,完全绿色。

3)高精度,高可靠性,维护简单。

1.2 激光测量仪测量原理

通过旋转镜面将脉冲激光发射向各个方向,并由激光测量仪接受反射光线,通过计时器计算发射和接受之间的时间差就可以计算测量距离。使用波特率500k以上的高速通讯卡接口,激光测量仪可以实现所有检测数据的实时传送。通过接收激光扫描仪的反射信号,自动得到货车装载的实际断面尺寸,给出超限部位的超高、超宽二维坐标及超限车辆的其他信息。

2 计算模型的建立

激光测量仪的主要原理是从当前设备发射一组激光束,根据激光束的返回计算出与物体之间的距离,从而得出物体的有效高度,并进一步计算出物体的宽度。具体过程如下:

1)首先必须进行一次无车状态下的标准点扫描即初始化,得出设备到地面的有效高度,如图1所示:

得到设备到地面标高,记为H0。

2)标准点扫描完成后,就可进行车辆的宽高测量。要求车辆缓慢驶入,如图2所示。

车在缓慢行驶过程中,测量仪开始对车辆进行扫描,得出一组如下的车辆截面扫描图,如图3所示。

3)车辆扫描结束后,根据得到的扫描序列,可以开始对车辆的宽高进行分析,其中高度分析如图4所示。

对任意一束扫描点,扫描线与车辆之间的夹角a已知,由图4可以看出,扫描点与车辆之间的间距D和转换后的高度H有如下关系:

故每个扫描点的转化高度均可得出为:

其中:a为扫描线与车辆之间的夹角,H为每个扫描点的转化高度,D为扫描点与车辆之间的间距。

此时,根据测量结果,可以得出一组转化高度值序列(H1,H2,H3,H4……Hn)。

由于开始已经进行过标准扫描点的初始化,知道当前扫描点到地面的实际高度H0,所以用实际高度减去当前的转化高度,就可以得到车辆在扫描点的高度,由此得出一组车辆截面的扫描点高度,记为(HJ1,HJ2,HJ3……HJn),有如下关系:

此组高度必须进行有效性判断,大于一定值如6m或小于一定值如0.5m均视为无效,由此得到一组车辆截面的有效扫描点高度,选取该有效扫描点高度中的最大值作为该检测车辆的最终测量高度。

4)高度分析完成后,可再对宽度进行分析。

由于车辆表面可能高度不均,分析宽度时,将所有的扫描点按顺序两两相邻进行分析。如果两个相邻扫描点的车辆高度均为有效高度,则两点之间的宽度有效,最后对所有的有效宽度进行相加,得出车辆的实际宽度。

由图5可知,两扫描点之间车辆的有效宽度W应该为第一扫描点的宽度W1减去第二扫描点的宽度W2,由三角函数关系得出:

其中:W1为第一扫描点的宽度,D1为第一扫描点的长度,a为第一扫描线与车辆之间之间夹角,W2为第二扫描点的宽度,D2为第二扫描点的长度,b为第二扫描线与车辆之间之间夹角。

将所有有效的W相加,最终得出车辆的实际宽度。

按照国家相关规定,车宽是指平行于车辆纵向对称平面并分别抵靠车辆两侧固定突出部位的两平面之间的距离,简单地说就是汽车宽度方向两极端点间的距离。其中,汽车两侧固定突出部位不包含后视镜、侧面标志灯、示位灯、转向灯、挠性挡泥板、折叠式踏板、防滑链以及与地面接触变形部分等。

计算车辆有效高度时,应按照实际情况除去该部分数值,制定车辆宽度测量过程中的有效高度范围。例如,可确定最低有效高度为HD,最高有效高度为HG,有效高度为H,则HD≤H≤HG。

为使得结果更接近实际值,测量过程中应注意以下几点:

1)通过测量扫描线构成的三角分析,测量仪的高度在距离地面6 m左右较合适。在首次初始化的时候,必须精确对地面高度进行校准,并保证与地面垂直,否则可能造成误差过大。

2)车辆检测触发器(红外对射触发)应放置在检测仪前1m左右,保证给系统留出足够的检测预处理时间。

3)车辆检测必须依次按顺序进行,每次只能对一辆车进行检测,并保证检测仪下无其他物体干扰。

应用激光扫描测距传感器获取通过车辆外廓各点数据,经过合成算法,得到车辆装载高度和宽度,将其与载货汽车运输超限判定标准比较,确定是否超限。检测结果直观,可为高速公路运输管理部门提供便利。在公路货物运输中,因装载尺寸超限引发的交通事故时有发生,给国家财产造成极大的损失。随着科学技术的发展,激光检测将逐渐取代人工检测,成为高速公路车辆几何尺寸检测的主要手段。

3 自动检测技术参数设定

车辆行驶通过高(宽)检测器,检测器发射激光,开始对车辆高宽进行检测,超长报警。如果车辆行驶速度过快,则会导致高宽检测器采样数不足,导致无法精确分析车辆高度以及宽度,无法准确检测,失去超高宽车辆检测的意义。车辆高度可能存在凹凸不平的现象,如果采样数不足,有可能将凸起部分漏掉,这样就导致检测结果失败,没有起到合理阻止超高宽车辆进入高速公路的目的。

因此,按照理想状态,车速应该越慢越好,这样,检测器的采样数也会随着车速的放慢而增大,可以实现精确检测。然而,如果车辆行驶速度过慢,则会导致堵车等不利因素,造成检测站拥堵,不利于车辆顺利通行,因此,就存在寻找一个合适的车辆通行速度,既要保证车辆的检测采样数达到要求,又要保证车辆的正常行驶,这就需要进行一定的测算工作,以保证得到最优通过车速。

根据实际使用设备的型号以及技术参数,室外型测高测宽测量仪技术指标如下:

范围(最大值10%反射率):18~20m

扫描角度:Max:270°

角度分辨率:0.25°~0.5°可调

扫描频率:25~50Hz

响应时间:20~40ms

分辨率/系统误差:10mm/typ.±30mm

数据接口:Etherent

激光防护等级:1级(人眼安全)

工作温度/储存温度:-30~50℃/-30~70℃

防护等级:IP67

由光测量术语的解释可以知道,扫描频率是指单位时间(1s)内扫描的次数,扫描频率与角度分辨率成正比。设备扫描频率由如上技术指标可以确定为25 Hz,即每秒钟扫描25下。可作如下设定,假设车辆的采样帧数为Z,高宽检测器的扫描频率为P,车辆的通过速度为V,车长为L,则可以得到如下关系式:

根据此关系式可知,在扫描频率P不变的情况下,要保持Z在要求的最低帧数之上(建议大于30帧),则车辆通过速度V和车辆长度L有正比关系,和车辆的宽高没有直接关系。也就是说,长度较长的车辆,通过速度可以相对快些,长度较短的车辆,通过速度必须较低,此要求的目的就是保证车辆的通过时间足够,以确保激光扫描有足够的时间来采样数据帧。

因为扫描频率P已知,代入上述关系式可得:

按照相关规定,可知一般货车长度限制为12m,那么,以12 m为货车长度限值,可得如下关系:

车辆的扫描帧数,根据实际需要,一般不能低于30帧,代入上式,就可得如下关系:

最终得到V=10m/s。

其中:Z为车辆的采样帧数,P为高宽检测器的扫描频率,V为车辆通过速度,L为车长。

即在扫描帧数不能低于30帧,车长最大不超过12m的情况下,车辆的建议通行速度为10m/s。

因此,在一般车辆长度小于12m的情况下,车辆最大通过速度建议为10m/s及以下是适当的,通过速度过大则会直接导致采样帧数不够,使得分析结果出现较大误差。

除了考虑在被测车辆自身长度影响下的车速外,车速的快慢还将影响宽高检测器的检测准确性,假定车辆是以10m/s的速度通过检测设备。

车辆通过速度的快慢,会影响车辆检测器的采样帧数,导致采样数不够,影响精度;同时,车辆通过检测器速度的高低同样影响到激光采样射线是否在同一平面上,从而影响采样精度,下面分析在不同车速情况下,采样截面的偏离误差。

如图6所示,h1,h2在同一个采样平面内,如果车速过快,将会导致采样线到达h3的位置,h2与h3不在同一个平面内,导致采样出线误差。

下面对误差进行具体的测算

受车辆宽度的影响,采样激光射线不可能同时到达被测量车辆的表面,存在一定的时间差,由于存在时间差,就可能导致测量结果出现如图6的现象,即采样界面不在同一个平面上,假设车辆的宽度为w,那么到达车辆边缘的激光射线的距离为h1(以图6为例),可以得到如下关系:

θ的大小随着车辆宽度、高度以及检测器安装的高度变化而变化,对于同一辆车来言,车辆的宽度,高度是一定的,因此,对于同一辆车而言,只要检测器安装高度确定,则车辆的θ大小也随之确定,影响车辆扫描精度的就只有车速,c表示激光传送速度,s表示偏移距离,smax表示最大偏移距离,即检测激光射线到达车辆边缘时的偏移距离,因此,由图6可知,

因此,当宽度一定的时候,速度越高,偏移越大,但由于激光只是把光束聚集成单束光,本质还是光,所以和普通光速一样,因此c=300 000km/s,代入上述式子可得:

当以车速10m/s通过时,

其中:w为车辆的宽度,θ为扫描线与车辆之间夹角,h1为扫描线的长度,t为激光束到达车辆边缘所需时间,c为激光传送速度,s为偏移距离,smax为最大偏移距离,v为车速。

这个偏移量非常小,几乎可以忽略不计。

然而,在实际应用过程中,通过车速过低虽然可以得到精确的扫描帧数和精确高宽,但却是以牺牲收费站通过率为代价,容易造成收费站车辆拥堵,形成不利影响。

这就需要各收费站根据实际情况,权衡两者利弊,确定最大通过速度。

4 超高(宽)车辆自动检测平台设计

系统硬件设备布设如图7所示。

车辆几何尺寸物理超限检测系统由红外光幕车辆分离器、车辆宽高检测仪、红外对射触发器等组成。

车辆尺寸物理超限检测系统由红外光幕车辆分离器、车辆宽高检测仪、红外对射触发器等组成,车辆行驶通过车辆分离器红外光幕,车辆分离器红外光幕检测到有车,信号传送到高宽测量仪,高宽测量仪B开始进入工作状态,高宽测量仪计算出通过车辆的最高最宽尺寸,并进行记录。当红外光幕检测到车辆已经通过,检测过程中,红外线触发器C检测结果应一直无车,接下来对检测车辆高宽是否超限进行判断。若没有高宽超限,则结束此次检测,车辆正常放行;如果检测到车辆高宽超限,则继续返回进行判别,直到准确判断为止,结束此次检测过程。具体检测流程如图8所示:

5 结论

以往对车辆装载几何参数检测,主要采用人工检查,花费时间较长,且检测精度较低。本文通过对激光检测技术原理及实践方面的介绍,及计算模型的建立、自动检测平台设计等方面研究了如何利用自动检测技术对高速公路过收费站通行车辆进行超高超(宽)检测。但在实际应用中,如何更加有效地判断车辆检测过程中的有效高度,如何在实现超限尺寸检测功能的同时,还可与动态称量系统、车牌照识别系统互联,实现远程监控,一次性地动态检测通过车辆所有超限项目,这些问题还需要进一步的研究。

参考文献

[1]黄世玲.交通运输学[M].北京:人民交通出版社,1988.

[2]郭慧光.超载对沥青混凝土路面结构的影响及治理措施[J].中外公路,2004,(2):22-24.

[3]蔡建华.超限运输的成因及治理对策[J].中国公路学报,2006,(3):100-105.

[4]胡永举.基于图像的车辆外形尺寸识别技术[J].道路交通与安全,2007,7(2):33-35.

[5]于起峰.基于图像的精密测量与运动测量[M].北京:科学出版社,2002.

[6]郁宇.车辆图像边缘检测改进算法的实现[J].交通科技与经济,.2014,16(2):102-105.

[7]刘聪.某运营地铁结构病害检测与治理[J].交通科技与经济,2015,17(6):125-128.

公路超高篇6

随着高速公路的不断建成并开通, 新建输电线路在架线施工中经常会跨越高速公路, 而且这种跨越架线施工会越来越频繁。在220k V上寨至龙川双回送电线路工程跨越梅河高速架线施工中, 采用了在汽车车厢里立抱杆, 利用抱杆通过承托绳与对面抱杆相连, 然后在承托绳上封网的施工技术方法。这种跨越高速公路搭设跨越架的施工方法是一种既经济又安全的跨越施工方法。

二、现场跨越情况概述

由广东电网公司负责施工的220k V上寨至龙川双回送电线路工程, 在ZF24-ZF31架线区段中ZF28-ZF29档同时跨越梅河高速及东江, 跨越梅河高速的跨越点位置刚好是高架桥, 桥墩高度为19m, 桥墩离东江边距离也只有15m左右, 如果采用传统的搭设跨越架封网过导引绳架线的施工方法施工, 跨越架搭设高度30m才能保证封网后对高速路面的净距大于8m。然而, 梅河高速往河源方向靠近东江只有15m, 江边地形坡陡很大, 无法满足搭设30m高跨越架及打拉线所需的条件。

三、跨越施工技术

由于跨越梅河高速的特殊情况, 用传统的搭设跨越架来施工的方法存在不安全的因素。因此, 采用在高速公路上封住主车道及辅道, 限制车流及车速, 在两边相导线垂直投影底下高速公路两侧各摆设2部承载质量为8吨的大型运输车辆, 利用车辆的车厢起立两条7.5m的铝合金抱杆, 以保证封网后网绳对高速公路路面有8m的高度。车厢里抱杆底部用预先设置好的卡具卡住后焊牢在车厢, 抱杆顶部用钢管连接, 抱杆固定好后高速公路两侧的抱杆再用Φ15mm的钢丝绳相连做承托绳, 用专用的5m×10m网绳二张连接成5m×20m的大网, 在高速公路一边用锁扣扣在承托绳上, 另一边用拉尼龙绳将网绳拖至对面的抱杆顶的钢管上固定, 固定后将导引绳利用尼龙绳拖过网绳后连接, 连接后用牵引场牵引升空的方法进行跨越架线施工。

事先对两边相垂直投影测量后在高速公路上做记号, 此记号是跨越架的中点。

搭设跨越架所需的4部承载质量8吨的车辆需准备好, 为了加大跨越架的稳定性, 在每部车的车厢里放6盘总重量为5.4吨的导引绳。

事先在两边相垂直投影为中心各往左右两边2.5m处的高速公路两侧埋设1.6m地锚一个, 埋设深度1.7m。

所用的工器具全部经过检查, 不合格者做上记号, 不能运至现场使用。

施工方案事先需取得管理高速公路各部门的同意, 办理施工许可证等手续。

封路摆放车辆前先配合交警部门和路政部门在高速公路上的1600m、800m、400m处设置好施工标志、变道标志及限速标志等。

车辆开至两边相垂直投影预先做好的记号位置摆放好, 每部车的车轮两边用枕木塞死, 以防止受力不平衡时车辆滑动。

利用吊车将抱杆起吊后将抱杆脚用卡具焊死固定在车厢, 将受力的反方向拉线固定在预先埋设的地锚上, 再利用车厢固定好左右两侧的拉线。

每个车厢的抱杆固定好后用钢管将抱杆连接起立, 形成一个整体受力。配合交警封路后, 将承托绳拉过对面抱杆顶悬挂的3吨滑车后与预先埋设的地锚连接后收紧, 调整好承托绳的驰度。

用5m×10m的网绳二张连接后用专用的锁扣扣在承托绳上, 用尼龙绳将网拖过对面, 锁扣需每隔2m布置一个。

网绳拖过对面后调整对高速公路的净距不小于8m。

封好网后就可以用尼龙绳带导引绳过高速公路, 过完后使导引绳全线连接通后按照正常的架线方法进行施工。