公路三维线形设计及约束建模

公路线形设计作为公路建设的重要环节,其设计质量的好坏直接影响到行车安全和舒适.为了改善现行平、纵分离式路线设计方法存在的不足,文中从公路中心线是一条空间曲线的本质出发,采用曲率和挠率作为设计参数,建立了一种新的公路三维线形设计方法.在此基础上,分别从几何连续性、车辆稳定性和行车舒适性3个方面对公路三维线形应满足的工程约束条件进行了研究分析,并建立了相应的约束模型.在借鉴现有设计规范和经验的基础上,结合已建立的约束模型,最终确定了不同设计速度下三维线形指标应满足的设计约束值.新的线形设计方法可以避免传统方法中平、纵线形组合无法量化分析,以及组合线形空间连续性衰减等问题,为提高公路线形设计的安全性提供了新的思路.     

基于高速公路线形综合指标的安全评价模型

为全面地研究公路线形指标与道路安全的关系,以曲率、曲率变化率、曲线转角、纵坡度、车道宽度、车道数、左右路肩宽度等设计指标为依据在国内首次提出了公路线形综合指标的概念.在此基础上构建了公路线形综合指标评价模型,评价模型为公路线形的量化分析提供了理论评价方法.通过回归得到事故率与线形综合指标累计值的关系,回归结果证明公路线形综合指标可以作为公路线形质量评价和道路安全评价的评价指标,并且综合指标累计值与事故率具有较好的相关性,得到了事故率与综合指标累计值的关系模型.并根据算例制定了安全性评价标准.     

公路空间几何特性对汽车运动影响

从三维的角度采用曲率、挠率代替传统平、纵线形设计参数对公路中心线的空间几何特性进行描述,并在Frenet标架的基础上,将汽车视为刚体,从微观角度建立了以三维线形指标曲率、挠率为控制量的汽车空间运动模型.结合已有设计资料,对公路线形的空间几何特性对汽车运动的影响进行了详细分析.研究发现曲率的设置对汽车行驶起主导作用,挠率的影响相对较小;传统路线设计方法忽略了平、纵线形的耦合使得组合线形的曲率、挠率的连续性存在不同程度的衰减,直接影响到行车运动状态的平稳变化和行车舒适性水平.     

公路空间曲率连续性衰退与事故频数影响关联模型

为分析高速公路线形空间参数对交通安全的影响,对美国华盛顿州5条州际高速公路的线形数据和公路上2011年至2018年发生的事故数据进行收集和统计处理,以百米为定长将公路进行分段,并计算出各路段的平均空间曲率、与前相邻路段曲率差绝对值、与后相邻路段曲率差绝对值作为描述变量,路段事故频数作为被描述变量,分别采用传统负二项模型...     

基于可能速度的公路线形评价标准

为了提高公路安全水平和公路线形设计质量,分析了公路线形设计的连续性和应用可能速度的公路线形评价方法,提出采用速差作为评价线形连续性的标准,速差量作为度量速差的指标,并根据可能速度计算公式求出了各设计速度的速差量,建立了速差量与平曲线半径的关系.计算结果表明:当设计速度为120、100、80 km/h时,可能速度评价指标为20 km/h;设计速度为60、40、30、20 km/h时,可能速度评价指标分别为18、15、12、12 km/h.     

基于运行速度的公路线形协调性评价

不能较好地符合车辆行驶特征的道路线形指标设计是造成交通事故的主要原因之一.由此,在参考国内外研究的基础上,结合我国交通部现行的公路项目安全性评价指南和设计速度为80km/h的公路典型路段的划分方法,对车辆在实际运行环境中的运行速度进行了修正,重新提出了典型路段下运行速度的预测模型,并总结了基于运行速度的公路线形协调性和连续性评价标准.最后,根据鹤大高速杏复段的线形设计数据,对K39到K49路段进行了运行速度的预测及修正,对该路段典型路段的线形协调性予以评价,找出线形协调性不良路段,提出安全性调整方案.     

基于高速公路空间几何特性的线形协调性设计评价

为对高速公路线形协调性设计进行有效的评价和指导,利用驾驶模拟和实车试验获取车辆运行数据,提出一种基于线形空间几何特性参数拟合的协调性设计评价模型,并给出了指标选用及优化措施。首先,分析了优先进行线形协调性设计的特征指标,以曲率k和挠率τ作为描述高速公路线形空间几何特性的的特征参数。其次,结合驾驶模拟实验和实车试验,通过多元非线性拟合建立一般路段线形设计协调性与曲率差Δk、挠率差Δτ的二元多项式评价模型,并通过调整横断面和安全设施信息对模型进行修正。结果表明,该模型能较好地反映线形指标、横断面信息、交通安全设施与车辆运行状态间的作用关系,为高速公路线形协调性设计和应用研究提供指导。最后,通过反推Δk、Δτ取值范围,提出了指标选取的依据和优化措施。     

悬臂拼装施工的连续梁桥制造与施工预拱度的确定

以孙口黄河公路大桥为例,探讨采用悬臂拼装施工的大跨度预应力混凝土连续梁桥的制造预拱度与施T预拱度的计算问题.采用Midas/Civil程序建立了桥梁的空间有限元计算模型,对该桥进行了施工过程的模拟计算,得到了各节梁段的制造与施工安装高程,所得结果可用于指导该桥梁的梁段预制与施工,同时也为采用悬臂拼装施工桥梁的线形控制提供参考.     

基于运行车速的公路线形设计质量评价

速度因素在公路交通事故中占有相当的比重 ,而线形是决定车辆实际运行车速的基础 .通过对车辆运行特征的实地观察和运行车速的现场观测 ,标定了车辆运行车速和加速度与公路线形之间的关系模型 .从行车安全的角度出发 ,将线形单元间运行车速和加速度的变化量作为线形质量的评价标准 ,建立了线形质量评价模型 ,用以进行公路线形设计质量的定量评价 .     

隧道出入口平面线形一致性

针对现行公路隧道设计规范对隧道进出口处平面线形一致性缺乏明确判别标准,提出了方向盘冻结3s导致的行车轨迹同原有路线的偏移值作为线形一致性的控制性指标,控制阈值取0.2m.对3种不同设计条件下的隧道线形一致性进行分析,发现缓和曲线参数是影响平面线形一致性的重要指标.通过理论推导给出不同设计条件下隧道进出口平面线形一致性的判别标准,使设计者能在保证线形安全的前提下对隧道进出口平面线形进行灵活设计和评价.应用该研究成果对龙庆高速公路某隧道洞口的线形一致性进行了分析,提出了相应的改进建议.