车道设置

车道设置（精选四篇）

车道设置 篇1

在新建或改建公路上, 由于地形和位置的控制需要设置大段陡下坡是无法回避的客观现实。已建成通车的奎赛公路K521+000~K542+000段, 路线连续下坡, 平均纵坡达到-4.7%。大型货车在这些路段下坡行驶时, 由于连续高频率使用刹车装置, 极易出现刹车制动失灵的情况, 进而引发恶性交通安全事故。因而, 在存在长陡下坡的公路路段, 危及运行安全处设置避险车道, 是减少恶性交通事故、避免人员伤亡和财产损失的一种有效措施。

1 避险车道基本原理

车辆进入避险车道后, 总能量转化为势能、热能、材料的变形能等多种能量形式, 但是, 由于热能、变形能等形式的能量难以量化, 偏于安全计, 可将其忽略, 仅考虑车辆整体机械能的转化, 根据机械能守恒定律可得到公式1。

式中:m-汽车质量, 单位km;

v-汽车进入避险车道时的速度, 单位m/s;

f-避险车道的滚动阻力系数, 单位kg/1000kg车辆重量;

g-重力加速度, 单位m/s2;

Ii-避险车道第i段的纵坡;

Li-与第i段相对应的避险车道长度, 单位m;

L-车辆进入避险车道后的行驶距离, 单位m;

设i=1代入公式 (1) 可得:

可推出避险车道长度

式中:v-汽车进入避险车道时的速度, 单位km/h;

i-避险车道纵坡, 上坡为正下坡为负;

g-重力加速度, 9.8m/s2;

当避险车道为非单一纵坡时, 第一个坡度末端的车速v1为下阶段的初始速度, 以此类推。均采用如下同一公式:

由此可见, 紧急避难车道的基本工作原理是利用汽车上坡时的重力和/或轮胎与路面产生的滚动阻力来降低车速, 直至使失控车辆安全停止。空气阻力、汽车内力忽略不计。采用车辆合理的减速率, 是紧急避难车道设计时需考虑的一个因素。此值如太小将会增加紧急避难车道的长度和投资;此值如太大将会因货物的移动及其他外部原因导致驾驶员受伤及车辆毁坏。减速率一般采用0.2g~0.5g (g为重力加速度值) 。

2 避险车道设置

2.1 险车道设置地点。

在避险车道设置时, 对已建公路, 事故调查结果是设置紧急避难车道必要性、设置地点等的重要依据。对新建公路, 应综合分析地形、纵坡及其长度、可能车速、经济性及环境等因素。紧急避难车道一般设在长陡下坡坡底和/或坡中间, 失控车辆不能安全转弯的主线弯道之前以及修建在坡底人口稠密区之前, 以保证道路上其它车辆安全、失控车辆的司乘人员以及沿坡道位于坡底的居民安全。

2.2 避险车道设置类型。

避险车道类型基本存在四种类型。即:上坡砂坑型, 平坡砂坑型, 下坡砂坑型及砂堆型。四种紧急避难车道形式各有优缺点。上坡砂坑型, 因其可将一部分机械能转化为势能做功, 从而在短距离范围内即可使车辆安全停止, 节省了材料和造价;但如果公路主线地势为下坡, 则需大量填方, 且会与公路主线形成较大高差。下坡砂坑型和平坡砂坑型优点为可顺应地势、减小与主线的高差;缺点为增长了避难车道的长度, 加大了工程量和造价。砂堆型亦可使避难车道长度减小, 但其将大大增加避难车道的填筑材料。因此, 避难车道形式的选择应同时考虑地形、气候、造价、养护维修等因素。经多方面综合比较, 选取最经济合理的、最有效的形式。

2.3 避险车道几何特性。

2.3.1平面线形。紧急避难车道应设计成直线, 与行车道夹角3~5度为最佳。2.3.2纵面线形。紧急避难车道的纵面线形可以采用单坡, 也可采用多个坡度, 应根据地形条件和工程量情况综合考虑。纵面线形应保证紧急避难车道任一部分均在失控驾驶员视线之内。2.3.3宽度因为有时在短时间内会发生两辆或更多的车辆同时需要紧急避难车道, 车道宽度应足以容纳一辆以上的车辆。紧急避难车道宽度一般8~12m。为方便解救失控车辆, 维修养护紧急避难车道, 有必要毗邻紧急避难车道修建一条服务车道, 其宽度一般为3m, 适当铺筑路面, 并避免造成与紧急避难车道混用。也应每隔约50m, 设置一处锚基, 以便于使用卷扬机解救失控车辆。2.3.4长度。避险车道长度可按来计算;当避险车道采用不同坡度值来计算时, 可分段计算长度再累加。

表1列出了AASETID及其他资料中记录的不同材抖的滚动阻力值, 可参考。

3 材料及其它

3.1 材料。

避险车道所采用的材料必须无杂质、不易被压实并且具有较高的滚动阻力系数, 如采用集料, 其应是圆型、均质, 无细料。应用大的单一粒径的集料可减小由于潮湿和冰冻引起的问题, 也可减少当材料被压实后必须将其铲松所需的维护量。如采用粒径为3~4cm的豆砾石。

3.2 料坑深度。

为保证轮陷, 料坑深度一般为50~100cm。紧急避难车道始端30~60m内, 料坑深度由10cm过渡到全深。

3.3 排水。

由于在寒冷的季节, 冰冻可破坏紧急避难车道的作用及不适当的排水将导致细粒土堆积以至填充、污染材料缝隙, 因此紧急避难车道排水尤为重要。

紧急避难车道周围应做好排水沟, 不让车道外水进入车道。设一层15~30cm厚的大的碎石灰石集科 (直径至少为7.5cm) 可有效地将砂坑的水排出, 这些石头须通过金属框或用编制布覆盖来限制, 以将大的石头与砂砾石分开, 基层的横坡应向一边倾斜利用盲沟或路拱将水排出, 基层与材料间应置工织物或封层。

3.4 端部处理

当唯一可设置一个紧急避难车道的地点, 不能提供足够的长度和坡度以使一辆失控车辆完全停止时, 必须在避险车道终点处增设一合适的缓冲装置。比如砂桶、废轮胎护栏或高1.5m、坡度为1.51的与紧急避难车道材料相同的堆体。紧急避难车道分岔处应采用与主线相同路面, 且路面终端 (砂坑始端) 边缘与紧急避难车道纵向垂直, 以便失控车辆两前轮同时进入砂坑。

3.5 管理养护。

应设置完善的、足够的交通标志, 特别是预告标志、标线等沿线设施。每当处理完失撞车辆后, 应迅速恢复紧急避难车道原样。

结束语

避险车道的设计在国内还属于刚刚起步阶段, 但通过多条公路设置的实践来看, 效果非常显著, 可使下坡路段失控车辆事故发生概率大大降低, 减少重大伤亡。体现了现代公路设计“以人为本”的设计理念, 是实施交通部倡导的以“消除隐患、珍视生命”为主题的安保工程的具体体现, 其所起到的安全保障作用, 已得到社会各界的一致好评。因此, 避险车道的设置在山区高速公路建设中值得大力推广和应用。

参考文献

[1]陈永耀.公路路线设计规范 (送审稿) [M].北京:人民交通出版社, 2004.

山区公路避险车道设置方案研究 篇2

2004年开始在全国国省干线上公路上实施以“消除隐患、珍视生命”为主题的公路安全保障工程, 本着坚持“以人为本、以车为本”, 突出功能性、服务性, 努力创造一个安全、畅通、便捷的公路交通网络。主要技术措施有设置紧急避险车道、设置防撞护栏、增设标志牌、反光标线、设置公路线形诱导标志等。其中, 避险车道为较常见的措施之一。

由于受地形限制, 山岭重丘区公路在线形设计上通常会存在长陡下坡路段, 重载汽车驾驶员为了控制车速, 长时间踩刹车以致制动装置发热炭化, 失控的大型车辆冲出路基造成重大事故的案例经常发生。解决这一问题较好的工程措施就是设置避险车道。我国2004年新版的《公路工程技术标准》也明确提出在山岭区连续长坡路段应设置避险车道。

2 避险车道设置位置的确定

在确定修建避险车道后, 就需要对下坡路段进行研究, 来选取合适的位置设置避险车道, 避险车道的位置在选取的时候要考虑多种因素的影响。

AASHTO[1]指出避险车道的设置位置要考虑地形、坡度和坡长、运行速度、经济、环境因素和事故率等因素。避险车道应建在事故数量最多的位置, 比如下坡路段的坡底或下坡路段中间的某个位置。NCHRP[2]提出从地形、线形和坡长三个方面来确定避险车道的设置位置, 这一结论被AASHTO[1]采用。Bowman[3]提出了坡度严重度分级系统, 其核心内容是依据货车的重量和纵坡度计算货车在该纵坡下的制动器温度曲线, 并结合制动器的临界温度进行判断设置避险车道的位置, 在研究了下坡路段货车刹车的温度之后, 得出了刹车温度的极限值为260℃, 超过了这一温度, 刹车的效果将会大幅度的降低。对下坡路段每0.8km计算一次货车的刹车温度, 当刹车温度超过极限值的位置就认为是潜在的事故隐患。

综合以上因素来看, 地形、线形、坡长是确定避险车道位置的时候需要考虑的因素, 另外Bowman提出的刹车温度的方法也是一种手段, 在美国避险车道的设计中得到了应用。

3 避险车道的组成及技术参数

一条完善的避险车道应当由避险车道的引道、避险车道、服务车道及其他附属设施组成[4]。

3.1 避险车道引道

引道起着连接主线与避险车道的作用, 可以给失控车辆驾驶员提供充分的反应时间、足够的空间沿着引道安全的驶入避险车道, 减少因车辆失控给驾驶员带来的极度恐慌, 而不致失去正常的判断能力。根据美国多年的研究, 多车道的避险车道引道的长度不应少于310m。

避险车道的引道的终点应设计成方形, 如此可以在减速前更有效的控制失控车辆。这样的设置可以使车辆的前轮同时进入避险车道, 保证车辆前轴两轮保持同样的减速度, 否则会造成车辆前轴两轮左右受力不均匀而导致车辆侧翻, 在避险车道入口即发生事故。引道终点的设置易在避险车道入口的后方, 使避险车道与主线分隔开并保持一定距离, 保证车辆进入避险车道后, 不会有石子蹦到车道外部, 特别是主车道上, 干扰正常行驶的车辆。

3.2 避险车道的线形

避险车道的线形无论是平面还是纵面均应设置成直线 (直坡) , 使出角尽可能小, 使失控车辆更容易的驶入避险车道。美国相关的资料表明, 各州的避险车道的设置角度一般均小于100, 以50以下居多。如果用地受到限制, 可以使线形尽可能与主线平行, 这样可以减少用地。

3.4 避险车道的宽度

失控车辆在避险车道上行驶时比正常车辆需要有更大的空间, 而且有时会发生不止一辆汽车同时需要紧急避险的情况, 因此避险车道应具有足够的宽度容纳失控车辆。在美国, 避险车道的宽度应保证一辆以上的车辆进入避险车道, 理想的避险车道的宽度应该是30~40ft (9.1~12.2m) 之间。在短时间内, 两辆或更多车辆使用同一避险车道的机率很小。在一些困难地区, 26ft (8.0m) 宽的避险车道可满足要求。

3.5 避险车道各组成部分设置

3.5.1料坑。为使失控车辆猛然受阻且不受过大的损伤, 并得到一定的安全有效的保护, 避险车道的料坑应具有足够的深度与合适的填料。参照大货车轮胎高度, 料坑深度应在50cm以上, 考虑到失控车辆从硬质路面突然进入柔性料坑时, 可能造成翻车的危险, 因此避险车道料坑前端宜逐渐过渡到全深。料坑填料须无杂质、不易被压实且具有较高的滚动阻力系数, 才能起到较好的减速效果, 因此大粒径的单一集料如碎石可作为料坑填料。料坑的深度是保证材料完全发挥其滚动阻力的必要条件。制动砂床的材料深度不应小于46cm, 一般来说深度范围在46~76cm。但是为了使司机有一个对减速度的适应过程, 沿着避险车道入口至前方30m处, 材料的深度应由浅至深过渡, 有7cm过渡至正常深度 (46~76cm) 。3.5.2端部处理。车辆若完全在行驶阻力作用下自由停止需要较长距离, 但是在实际中, 地形及经济条件不容易满足这样的要求, 因此通常需要对避险车道端部进行处理。尤其在避险车道长度设置较短时, 更须加强端部防撞设施的设置, 端部处理时可充分利用周围的地形。如在挖方路段, 可使失控车辆经过料坑减速后直接撞击前方山体, 山体前设置防撞物以保证车辆安全。当无山体可利用且没有设置防撞墙的条件时通常采用防撞墙作端部处理, 并设置防撞物。3.5.3服务车道。滚动阻力的特性对于载重汽车来说是安全的, 但对于车辆驶离避险车道来说又成了障碍。因此一些服务设施如服务车道、地锚等应当是避险车道必要的一部分。从安全的角度, 服务车道不宜离避险车道过近, 否则会导致驾驶员误将服务车道作为避险车道, 特别是在夜间, 这种误会更容易发生。

服务车道的宽度应允许一辆拖车行驶, 美国一般采用12~14ft (3.6~4.3m) 。服务车道允许拖车进入, 将失控车辆拖出, 因此它应由坚硬的表面层。并且为了便于拖车, 以及在一定程度上避免拖车过程中发生移动对服务车道路面的破坏, 地锚应沿着避险车道150ft (46m) 的间距设置。并且在砂床起点前方150ft处开始设置, 以便于拖出进入砂床的失控车辆。

结束语

避险车道的研究尚处于起步阶段, 其总体及各组成部分设置仍无统一的标准和参数, 还有待于进一步的探索和研究。在具体设置时平、纵面线形、长度、宽度、料坑、端部处理等均应以地形、环境和经济条件为依据, 经认真比较和全面考虑后选择合适的参数, 其中长度以行驶阻力下车辆由进入速度至停止的距离为理论依据确定。目前避险车道多使用在高速公路上, 其他等级公路设置时可根据实际情况将防撞墙、防撞物和护栏等作相应的简化处理。总之, 避险车道设置的原则是结合实际情况, 以人为本, 以车为本, 真正体现公路设计安全第一的人性化思想。

摘要：根据避险车道工作原理和各地在避险车道实际设计与建设中的经验, 力求为不同地形条件下、不同等级公路的避险车道总体及各组成部分设置提供全面的设计方法与理论依据。提出在无统一标准的情况下, 避险车道各部分在具体设置时均应以地形、经济条件为依据, 选取相应的参数;一般公路设置避险车道时可参照高速公路上的使用情况, 结合实际将防撞墙、防撞物和护栏等作相应的简化处理。

关键词：山区公路,避险车道,料坑,防撞物

参考文献

[1]A Policy on Geometric Design of Highway and Streets.AASHTO.Washington D.C.2001

[2]NCHRP Synthesis178Truck Escape Ramp A Synthesis of Highway Practice[R], May1992

[3]赵恩棠, 刘唏柏.《道路交通安全》[M].北京:人民交通出版社, 1998.

[4]陈胜营等主编.《公路设计指南》[M].北京:人民交通出版社, 2000.

车道设置 篇3

随着我国城市化进程的快速发展,受城市规划布局和中心区土地价值升高的影响,形成了工作单位集中在城市中心区域,而居住地主要集中在外围区域的格局,从而出现了明显的早高峰大量机动车进城,晚高峰大量机动车出城的潮汐式交通特点,交通分布极不平衡。

潮汐车道是指根据早晚高峰交通流量不同情况,对有条件的道路开辟潮汐车道,通过车道灯的指示方向变化,控制主干道车道行驶方向,来调整车道数。潮汐车道的应用,对提高道路通行能力、缓解交通拥堵有重要意义,而且可以在较低资金投入下,充分挖掘和利用即有城市道路资源。

1 国内外潮汐车道应用现状

在美国,华盛顿市几条快速公路汇合的罗斯福大桥上,专门有一台工程车,每天早晚用于移动中间水泥隔离墩调整进出城车道的设置,见图1。6车道的主要入城干道早高峰调整变动只留1个出城车道,其他5个车道全部改为进城车道;晚高峰则相反,灵活而有效地缓解了高峰时期的交通压力。美国旧金山金门大桥,通过使用交通设施调整早晚高峰车道数量,桥上双向6车道,上午中间隔离护栏向左移1车道,形成4进2出模式;下午则反之[1]。

国内深圳的梅林关也对潮汐车道的应用进行了实地试验,在早高峰时段梅观路出关方向2.8km长的快车道上,用锥桶独立出来1个车道,使得由西往东方向增加为3个车道,反方向减少为1个车道,以此缓解早高峰时的进关车流量压力,见图1[2]。重庆市渝中区CBD重要干道棉花街,改造后为1条363m长的3车道双向通行路段,根据早晚高峰潮汐交通现象,通过车道红绿灯的变化实现对中间车道通行方向的控制,早高峰进城车辆多,棉花街采取上行2车道、下行1车道方案,晚高峰则反之[3]。此外,南京、广州、大连、贵阳等城市也都在尝试或试验潮汐车道。

2 潮汐交通流特性分析

选择北京市具有潮汐交通特征的立汤路和朝阳路为研究对象,立汤路是联系北京北部地区特别是天通苑、回龙观等大型居住区的主要通道,朝阳路是联系北京东部地区特别是通州的主要通道,因此,该两条路潮汐交通特性较为典型。先后于2011年1月10日~12日组织人员对其高峰时段进行交通调查,以掌握流向和分布特征,分析潮汐交通流的特性。

2.1 立汤路交通流特性

分别对立汤路早、晚高峰交通流量进行调查,早高峰调查时间为08:00~09:00,晚高峰调查时间为17:00~18:00,调查地点为丽水桥地铁站靠近天通苑的路段,现场调查情况见图2,调查统计结果见表1。

表1中的方向分布系数计算公式如下:

式中:Kd为Q1流向方向分布系数,Q1为道路某一流向(进城或出城)断面交通流量;Q2为道路另一流向(出城或进城)断面交通流量。

立汤路出城和进城方向交通流量分析结果见图3,早高峰时段进城方向车辆数明显大于出城方向,特别是小客车,进城方向交通流量占总流量比例为62%;晚高峰则相反,出城方向交通流量占总流量的57%,潮汐交通特性明显。

2.2 朝阳路交通流特性

受调查人员及时间所限,朝阳路主要调查晚高峰时段,时间为17:00~18:00,调查地点为三环与四环之间的路段,朝阳路现场调查情况见图4,调查统计结果见表2。

朝阳路出城和进城方向交通流量分析结果见图5所示,结果表明,晚高峰时段朝阳路出城方向车辆数明显大于进城方向,出城方向交通流量占总流量比例达到62%,潮汐交通现象也非常显著。

3 潮汐车道设置方案

潮汐车道的设置与车道条件、流量流向条件、通行能力条件和道路条件密切相关,只有在满足上述条件的情况下,才可以进行设置潮汐车道。潮汐车道的设置主要包括道路设施改造、交通标志标线设置和信号控制三方面。

3.1 设置条件

根据美国交通工程师协会(institute of transportation engineers,ITE)推荐的潮汐车道设置条件,理论上需要满足以下4个方面[4,5]:

1)车道条件。道路上机动车车道数为双向3车道以上。

2)流向条件。重交通流的流量方向分布系数最低为2/3。

3)通行能力条件。重交通流方向在使用潮汐车道,轻交通方向在去掉潮汐车道后,通行能力应能满足各自交通需求。

4)道路条件。道路上不存在中央分隔带或路面电车轨道。

根据现场调研,立汤路路段上双向共有10条机动车车道,其中主路双向6车道,辅路双向4车道,主辅路之间有绿化带隔离,主路中央有不宽的隔离带,见图6。交通流量分布不平衡,早高峰时段进城机动车是出城机动车的1.61倍,进城方向交通流量分布系数接近2/3,具备设置潮汐车道的条件。

朝阳路路段上双向也共有10条机动车车道,其中主路双向4车道,靠近两侧的为快速公交(bus rapid transit,BRT)专用车道,辅路双向6车道,主辅路之间有绿化带隔离,主路中央由护栏隔离,见图7;晚高峰时段出城机动车是进城机动车的1.65倍,出城方向交通流量分布系数也接近2/3,因此,也具备设置潮汐车道条件。

3.2 设置方案

针对交通调查实际情况,制定潮汐车道设置方案,主要步骤包括:

1)道路设施改造。移除现有中央隔离设施,将中间车道改造为潮汐车道。

2)标志标线设置。重新设置路段标志标线,引导和指示车辆进入潮汐车道。

3)控制方案制定。增设车道指示灯,控制车道的开闭,制定车道控制的时间、车道数、车道方向的方案,指引车辆在潮汐车道的行进。

4)组织方案设计。设计车辆进入潮汐车道的过渡段组织、潮汐车道开启前的车辆清场、潮汐车道开启后的车辆入场和潮汐车道关闭时的车辆退场方案[6]。

根据上述方案步骤,分别制定立汤路和朝阳路潮汐车道设置方案。立汤路晚高峰没有早高峰潮汐现象明显,与下班时间没有上班时间集中有关。

以早高峰为例制定方案:

1)在移除中央隔离带的情况下,将主路2个方向的最内侧车道作为潮汐车道使用,用双黄虚线将潮汐车道与其他车道分开,并在车道上用文字标注“潮汐车道”。

2)在潮汐车道开始处设置“注意潮汐车道”的警告标志,将潮汐车道起止时间标注在警告标志牌上,为保证行车安全设置限速标志。

3)采用龙门架方式设置车道指示灯,车道指示灯采用绿箭头和红叉2种信号灯形式,面向2个不同车流方向双面显示,由于早高峰进城方向交通流量大,主路车道控制方案为“四进两出”。

4)为保证安全利用对向车道,在早高峰来临前,提前3min所有车道指示灯闪烁,给在潮汐车道上车辆提醒,请其尽快并入右侧车道;在早高峰即将结束前3min,车道指示灯变为闪烁状态,以提醒驾驶员尽快驶出潮汐车道,之后指示灯恢复为“三进三出”方式。如图8所示。

为保证驾驶员对潮汐车道的适应性,在潮汐车道设置前,需要利用各种方式(广播电视、网络、手机短信等)进行宣传;在潮汐车道进出口设置一定的警力保障,每隔一定距离重复设置潮汐车道标志、限速标志和车道指示灯;潮汐车道开始运行阶段利用锥桶进行分隔,待驾驶员习惯后再移除,以指挥和引导车辆安全行驶。同时,在潮汐车道上方设置视频监控,对违法行驶车辆予以处罚。

朝阳路潮汐车道设置方案与立汤路基本一致,在撤离主路中央的隔离护栏后,将主路两个方向最内侧车道施划为潮汐车道,主路两侧的BRT专用车道保持不变,晚高峰由于出城方向车辆多,车道控制方案为“三出一进”,待晚高峰过后,恢复为“两出两进”的方式,标志标线设置方式见图9。

4 设置效果仿真评价

在对现状道路几何条件、交通流量、交通组成和车辆特性调查的基础上,本文采用Vissim 5.20软件对潮汐车道设置效果进行仿真,为潮汐车道方案实施提供测试和验证。立汤路对早高峰时段进行仿真,朝阳路对晚高峰时段进行仿真,时间均为1h,采集时长为每5min(即300s)采集一组数据,评价指标为断面交通流量和平均每车延误。

对于立汤路和朝阳路,潮汐车道的作用主要是解决一个方向交通流量的饱和问题,而且保证次要交通流量不会受到较大影响。仿真结果也表明,潮汐车道的设置对于次要交通流量方向影响并不明显,远未达到饱和状态。因此,立汤路早高峰时段对进城方向数据进行采集,朝阳路晚高峰时段对出城方向数据进行采集,立汤路和朝阳路潮汐车道实施前后数据对比结果分别见图10、图11。

仿真结果表明,潮汐车道设置后,主要交通流向通行能力获得较大提高,延误水平有较大的下降:立汤路早高峰进城方向的通行能力由4 091辆/h提高到4 770辆/h,提高了16.6%;平均延误由设置前的27.4s下降到15.2s,降低了44.5%。朝阳路晚高峰出城方向的通行能力由1 920辆/h提高到2 422辆/h,提高了26.1%;平均延误由设置前的15.1s下降到3s,降低了80.1%。

5 结论

1)立汤路早高峰进城方向交通流量分布系数为0.62,进城机动车是出城机动车的1.61倍;朝阳路晚高峰出城方向交通流量分布系数为0.62,出城机动车是进城机动车的1.65倍,符合设置潮汐车道的流量条件。

2)潮汐车道设置主要有3个步骤,(1)改造道路设施,移除现有中央隔离设施;(2)重新设置标志标线和交通信号灯,引导和指示车辆进入潮汐车道;(3)潮汐车道进出交通组织,以保证车辆安全行驶。

3)潮汐车道的设置可以提高主要交通流向的通行能力,降低车辆延误水平,从而使日益紧张的道路资源得到充分利用。

4)为保证潮汐车道的充分利用和运行安全,在潮汐车道实施之前,交通管理部门应当充分利用广播电视、网络、手机短信等方式进行广泛宣传。

本文仅对城市道路路段上的潮汐车道交通流特性和设置方案进行了初步探讨,下一步还要对路段和交叉口进行综合考虑,研究潮汐车道的优先控制方案。

摘要：为缓解当前城市道路资源紧张、交通拥堵日益加剧的问题,在阐述国内外潮汐车道应用现状基础上,针对北京市潮汐交通现象明显的立汤路和朝阳路,进行了高峰时段交通调查,分析了潮汐车道交通流特性,论证了设置潮汐车道的可行性。根据路段现状设施、交通流量和流向特征,提出了潮汐车道设置方案,并采用Vissim仿真方法,对潮汐车道设置效果进行了评价。结果表明,潮汐车道对提高路段主要交通流向通行能力和降低延误有着重要作用,而且对次要交通流向通行能力影响不大。

关键词：潮汐车道,交通流特性,设置方案,仿真评价

参考文献

[1]The Corradino Group.Reversible floe lane study[R].Miami-Dade County,Florida:The CoradinoGroup,2007:69-72.

[2]沈小妮.梅林关昨试“潮汐车道”[N].深圳商报,2010-11-23(A17).

[3]新华网重庆频道.重庆首条智能交通道路——棉花街下周实行“潮汐车道”通行模式[EB/OL].[2010-6-4].http://www.cq.xinhuanet.com/news/2010-06/04.htm.

[4]NCHRP.Convertible Roadways and Lanes[R].Washington,D.C:Transportation Research Boardof the National Academies,2004:13-15.

[5]崔妍,刘东.北京市朝阳路可变车道交通组织研究[J].道路交通与安全,2006,9(6):21-24.

车道设置 篇4

1 避险车道位置设置要素研究

1.1 避险车道设置位置影响因素分析

历史统计数据表明, 我国山区高速公路避险车道设置位置的主要影响因素有: (1) 事故率和事故分布; (2) 纵坡坡度和坡长; (3) 车辆刹车片温度, 温度过高会导刹车失效; (4) 长大下坡平面线形, 主要分析弯道的影响; (5) 避险车道设计防护速度; (6) 长大下坡路段路侧地形条件, 直接影响能否设置避险车道。

1.2 避险车道设置基本要求

(1) 长大下坡路段的坡度大于3%时, 当危险指标:坡长L (米) ×平均坡度i (%) 超过130时, 就需要设置避险车道。

(2) 陡坡路段接小曲线半径处, 应顺势沿曲线切线设置避险车道。

(3) 长大下坡范围内有高架桥、互通立交, 收费站、服务区、隧道等, 在这些特殊构造物前方应设置避险车道。

1.3 避险车道设置位置方法对比

(1) 工程经验法:根据多年来的工程实践经验来确定避险车道的设置位置的, 这种方法的人为主观性比较大。

(2) 事故频率法:统计山区高速公路长大下坡路段的事故频率和原因等, 一般将避险车道设置在事故频率高的路段来避免事故的再次发生, 这种方法具有滞后性。

(3) 理论计算法:通过建立避险车道设置位置的模型, 应用时将相关具体参数值输入模型就可计算出避险车道的设置位置的方法。这种方法确定的避险车道设置位置更加准确, 既可修正己有避险车道的位置, 又可用于确定新修避险车道位置, 本文也将重点研究该方法。

2 长大下坡路段避险车道设置位置试验

2.1 试验过程

(1) 试验车辆选择

根据山区高速公路的货车轴数构成现状, 可将试验货车选型归为三类:两轴货车、三四轴货车、五六轴半挂货车。

根据山区高速公路货车构成比例及事故率的统计数据可知:两轴货车数量多, 因此将其选为试验车型;三轴货车事故率高于四轴货车, 六轴货车事故率高于五轴货车, 故将三轴货车、六轴货车选为试验车型。

(2) 试验路段选择

本次试验主要选取了雅西高速公路拖乌山北坡51 km的长大下坡路段, 该路段的基本情况为:平均纵坡度为2.97%;雪线以上长度为16.7 km。

(3) 试验检测项目

检测项目包括:各轴型货车制动临界失效时制动鼓的极限温度;各轴型货车制动效能衰退至临界点时所处的位置。

(4) 试验检测方法

通过两轴、三轴、六轴货车在拖乌山北坡以不同工况组合的多次试验, 采用在线式制动鼓温度检测仪和汽车行驶记录仪, 实时记录货车下坡过程中的制动鼓温度、车速、位置, 整理得到试验数据。

2.2 试验结果分析

通过前面对两轴、三轴、六轴货车在雅西高速公路上进行的实车试验, 得到货车制动鼓温度—距离的变化曲线, 并由此分析各轴型货车在长大下坡路段的潜在风险区间分布, 如图1所示。

2.3 货车制动鼓温度变化模型

利用前面实车试验的试验数据, 使用Matlab对长大下坡纵坡度、高差变化率与制动鼓温度三要素进行回归分析, 并进行数据拟合, 拟合结果如表1所示。

注:表中, x为纵坡度 (%) ;y为高差变化率 (m/s) ;Z为制动鼓温度 (℃) 。

通过表1中四种类型的拟合曲线指标对比, 可见完全二次的拟合度最高。同时, 根据道路线性纵坡度、行车时的高差变化率的边界条件, 形成长大下坡路段坡度、高差变化率与温度的回归模型:

3 基于试验的避险车道设置位置建模

3.1 下坡第一处避险车道位置模型

根据调查研究, 第一处避险车道设置位置的选择主要依据刹车片温度的极限承受值来确定。根据国标GB12676-1999中关于制动系统性能要求的相关规定:当制动器温度达到3 000℃以上时, 制动器开始失效。因此, 本文将刹车片失效的温度界限值确定为3 000℃。将预测的制动器失效位置作为第一处避险车道设置的极限位置。

由前文的避险车道设置条件可知, 避险车道设置在坡度大于3%的长大下坡路段, 因此在确定避险车道的设置位置时, 公式 (1) 中的制动鼓温度变化模型为:

式中, i为纵坡度 (%) ;y为高差变化率 (m/s) ;Z为制动鼓温度 (℃) 。

取货车制动鼓的极限承受温度为3000C, 将其带入到式 (2) , 得高差变化率公式为:

设货车在坡度为i的长大下坡路段的行驶速度为V (单位m/s) , 得到公式:

将式 (4) 代入到式 (3) , 得到公式:

利用公式 (5) 可以计算货车在长大下坡上行驶时刹车临界失效时的最高车速, 避险车道需要设置在货车达到这个速度的位置的前方。表2是不同下坡坡度对应的制动鼓最大承受速度。

3.2 下坡后续避险车道设置间距模型

假设车辆在前一处避险车道处开始刹车失灵, 且没有使用前一处避险车道, 则可根据下面的分析计算确定下一处避险车道设置位置:

(1) 长大下坡避险车道设置间距模型

避险车道设计防护速度Vm:是指避险车道能够防护的车辆冲入最大速度设计值, 可依据此速度和其它因素综合确定避险车道的设置间距。

设计原则是失控车辆驶入避险车道的初速度不能大于避险车道设计防护速度的0.95倍 (考虑到安全预留) 。根据汽车行驶理论推导出最大设置间距值公式为:

式中, S为避险车道设置间距 (m) , 即从刹车失灵点 (前一处避险车道位置) 至本处避险车道设置位置的长度;Vm为避险车道设计防护速度 (km/h) ;V初为车辆刹车失灵前的速度;i0为长大下坡路段的纵坡坡度 (%) ;u为长大下坡路段的车轮滚动阻力系数;g为重力加速度 (m/s2) ;M为汽车的总质量 (kg) ;FW为空气阻力 (N) 。

根据《汽车理论》第五版中对空气阻力的分析, 得到空气阻力FW的公式为:

式中, FW为空气阻力 (N) ;A为车辆迎风面积 (m2) ;Va为汽车行驶速度 (km/h) ;CD为空气阻力系数。

3.3 下坡范围内的弯道影响模型

长大下坡弯道处的避险车道能否起到避险作用, 除了失控车辆进入避险车道的速度要低于避险车道设计防护速度外, 还要考虑失控车辆能否安全过弯。失控车辆过弯速度过高会发生侧翻, 这种情况需将避险车道设置在弯道前方。

(1) 车辆安全过弯条件。如图2所示, 地面提供的摩擦力Ff要不小于车辆的离心力Fr, 即:Ff≥Fr。

(2) 车辆的离心力Fr计算。

式中, Ff为地面提供的侧向摩擦力;Fr为车辆在弯道上行驶时所需的向心力;M为车辆总质量;v为车辆在弯道上运行的速度。

(3) 车辆过弯向心力计算。考虑弯道的超高设计, 车辆驶经弯道的纵断面受力情况如图3。可知车辆在弯道上行驶时, 弯道提供的最大向心力为:

式中, G为车辆所受的重力G=Mg;α为弯道路面与水平面的夹角;N为车辆在路面上受到的垂直反力N=G·cosα·f;f为道路与车轮的摩察系数, 计算时取路面附着系数最大值;g为重力加速度常数。

整理式 (9) 得:

(4) 车辆顺利过弯速度模型。综上, 车辆安全驶过弯道进入避险车道的条件为:

整理得:

因此, 如果失控车辆驶入弯道的速度大于等于式 (12) 的最高限速时, 需将避险车道设置在弯道前方, 避免失控车辆侧翻于弯道处。

3.4 长大下坡避险车道设置位置综合确定方法

综合进行分析可知, 在实际应用中要综合这三个模型 (式 (3) 、式 (4) 、式 (10) ) 点来确定避险车道的设置位置, 综合选取其中的设置位置或设置间距的最小值。

4 结语

本文首先对比了确定避险车道设置位置的3种方法, 确定了准确度更高的理论计算法为本文的研究内容;然后通过货车在山区高速公路上制动鼓温度变化实车试验, 建立了货车在山区高速公路长大下坡路段行驶时的制动鼓温度变化模型;最后在实车试验的基础上, 通过试验模型和相关的理论分析, 建立了一套适用于山区高速公路的避险车道设置位置的计算模型, 包括下坡第一处避险车道位置模型、下坡后续避险车道设置间距模型和下坡范围内的弯道影响模型等, 综合这些模型来确定避险车道的设置位置和设置间距。

摘要：本文在分析了避险车道现状问题和安全影响因素的基础上, 通过货车在雅西高速公路上的制动鼓温度变化实车试验, 建立货车在山区高速公路长大下坡路段行驶时的制动鼓温度变化模型, 然后在试验的基础上建立一套适用于山区高速公路的避险车道设置位置理论计算方法, 以此来确定避险车道的设置位置和设置间距。

关键词：山区高速公路,避险车道,设置位置,计算模型

参考文献

[1]李迎春.长大下坡路段避险车道设置方法探讨[J].道路工程, 2010, 38 (9) :17-31

[2]方喆.山区高速公路长陡坡路段避险车道设置位置研究[J].工程与建设, 2013, 27 (1) :36-38.

[3]杨江锋.山区高速公路长大下坡路段避险车道设置与安全措施的研究[D].昆明理工大学硕士论文, 2008.

[4]张建军.连续长大下坡路段避险车道设置原则研究[D].合肥工业大学硕士论文, 2005.

[5]GB12676-1999, 汽车制动系统结构、性能和试验方法[S].