基于轮迹分布与标线平移的路面使用寿命决策模型

为延长路面总体寿命和提高路面利用效率,从减缓路面主轮迹带破坏的角度,提出通过平移车道标线位置均衡轴载分布的方法。实地调查了津晋高速行车道上15条条带的交通组成及流量,运用高斯拟合得到车型频率分布函数,得到综合车型轮迹分布和累计标准轴次分布系数计算方法;依据平移前/后平移量与累计轮迹分布的函数关系,提出判定可能平移量的面积法和解析法,并考虑道路横断面的布置要求确定平移量;依据平移前/后主轮迹带与非主轮迹带的叠加作用效果同时达到极限破坏状态,建立基于轮迹带累计标准轴次的车道标线平移模型,可推导满足指标下限的平移时机和路面使用寿命。实例表明,当平移量为25 cm、50 cm时,路面使用寿命可分别延长20%、50%以上。车道标线平移可均衡路面荷载分布,可提高路面利用效率,为高速公路路面养护管理提供参考。     

道路交通荷载横向分布特性分析

在中国不同省份收集了20个道路断面的计重收费数据,并在25条道路上进行现场交通摄像与数据读取,分析道路的方向分布系数、车道分布系数及其影响因素.结果表明,方向分布系数一般为50%～60%,而重交通方向当量轴载作用次数在总作用次数中所占的比例为50%～85%.当两个方向交通荷载特性存在明显区别时,应对两个方向的路面结构分别进行设计.交通行驶方式对车道分布系数有明显的影响.对于双向两车道道路,高速公路的车道分布系数较大;而对于双向三车道道路,非高速公路的车道分布系数较大.分别对高速公路和其他公路提出了车道分布系数的推荐值,供路面结构分析和设计之用.     

沥青路面轮迹横向分布系数的实测与分析

利用现场交通摄像的方法,在我国不同省份的多条沥青路面上实测了轮迹横向分布系数,并对其影响因素进行了分析.结果表明,随着车辙的增加,轮迹横向分布更为集中.由于交通行驶方式的不同,高速公路和其他道路的轮迹横向分布特性有明显区别.高速公路的轮迹横向分布比其他道路更为集中,而其他道路的轮迹横向分布整体偏向内侧.分别为高速公路和其他道路提出了轮迹横向分布系数的典型值,可供路面结构分析和设计使用.     

考虑轮迹横向分布的钢箱梁桥面板U肋处受力与疲劳分析

为研究轮迹横向分布对钢桥面板受力与疲劳性能的影响,本研究基于有限元理论建立悬索桥钢桥面板有限元模型,得到不同轮载作用下、不同参数构造的钢桥面板细节的等效应力,并计算其疲劳损伤度;通过数学方法建立车辆轮迹分布模型,确定轮迹在车道不同位置的分布概率,从而提出一种考虑轮迹横向分布的疲劳损伤计算方法。结果表明:U肋与横隔板连接处的应力幅受轮迹横向分布的影响范围较小,约为1.5 m,不必考虑多车效应;U肋与横隔板厚度的增加能改善研究部位的受力性能;U肋腹板处的损伤相对较小,靠近顶板部位、腹板与底板连接部位的损伤较为严重;考虑车辆轮迹分布后的疲劳损伤度下降了74%,因此考虑车辆轮迹的位置可以提高疲劳损伤评估的精确度。     

排水性沥青路面的横向空隙分布特性

为了研究排水性沥青路面的横向空隙分布特性,对宁杭高速公路排水路面某横断面不同位置的芯样进行了切割处理,采用数字图像处理技术,分析了排水性沥青混凝土在不同界面的空隙组成.研究结果表明:降雨过程中,污染物的沉淀是排水路面空隙堵塞的主要原因,深截面堵塞较浅截面更为严重,且沿着水流方向,空隙的堵塞越来越严重;内侧车道的轮迹带浅界面的空隙堵塞比小于非轮迹带;由于车辆荷载的作用,导致排水路面在使用过程中出现了二次压密,轮迹带和重车道空隙率相对较小;采用设置双层排水面层、设计内低外高横坡的方案可以缓解排水路面的空隙堵塞病害.     

智慧高速公路收费站潮汐车道的开放数量研究

为解决智慧高速公路收费广场交通分布不均衡、拥堵的问题，在空间资源一定的前提下，提出开放潮汐车道的措施，探讨最佳开放数量。首先，以京雄智慧高速雄安北主线收费站为研究对象，分析车道的潮汐交通流特性，论证设置潮汐车道的可行性；其次，选定潮汐系数分别为0.6,0.7,0.8,0.9,将交通量划分为A-F共6个等级，建立VISSIM收费站仿真模型；最后，以收费站工作日早高峰为例，分析各方案的交通量等仿真结果，确定不同交通流状态下潮汐车道的开放数量。结果表明，收费站出口为主要车流方向时，潮汐系数为0.7且交通量为C-F级，以及潮汐系数为0.9且交通量为B级时，宜开放1条潮汐车道；潮汐系数为0.8和0.9时，C-F级交通量下分别开放2条、3条潮汐车道；其他情况下不开放潮汐车道。依托具有通勤功能的京雄智慧高速公路雄安北主线收费站，研究潮汐车道的最佳开放数量，可为智慧高速公路出入口车道的调控提供参考，对提高高速公路通行能力和通行效率具有现实意义。     

基于WIM的江苏省高速公路桥梁汽车荷载模型

基于江苏全省高速公路桥梁逾5.4×10~7辆汽车荷载数据,统计全省高速公路桥梁汽车荷载特性,包括车型、车身质量、车间距、轴质量、轴间距等,建立全省高速公路汽车荷载特性的概率分布模型.然后,采用与国家规范制定相似的流程和方法,建立江苏省高速公路桥梁汽车荷载模型,并计算模型的相关系数.结果表明,江苏省高速公路桥梁两轴车和六轴车比例分别约为76%和15%,平均超载率为7%.江苏省高速公路桥梁的实际运行汽车荷载为规范中公路-Ⅰ级汽车荷载中车道荷载的1.46倍.根据实测汽车荷载数据,计算得到一车道、二车道、三车道、四车道、五车道、六车道的横向折减系数分别为1.20、1.00、0.85、0.72、0.60、0.47.研究结果可为江苏省高速公路桥梁汽车荷载标准的制定及既有桥梁加固维修提供参考.     

双向四车道高速公路防眩板设置高度研究

通过对绝大多数资料中防眩板设置高度计算公式的研究,分析了设置高度计算公式的推导过程;根据防眩板设置高度的计算图示,推导了在计算防眩板设置高度时的车道组合原则;根据车辆的前灯高度与驾驶员视线高度的建议值、一般情况下的中央分隔带宽度、车道宽度和防眩板的抗风载能力等因素,确定了在双向四车道高速公路上防眩板的合理设置高度应为1.60～1.70 m;最后,根据防眩板设置高度为1.60 m或1.70 m时,得出了双向四车道高速公路上中央分隔带宽度应大于等于3.75 m或2 m。     

基于足尺ALF车辙试验的车辙等效轴载换算

为了确定沥青路面的车辙等效轴载换算系数,对3种路面结构进行了足尺ALF (Accelerated Load Facility)加速加载车辙试验,并进行理论分析.根据车辙等效原则建立了轴载换算系数的方法;以3种路面结构在3种工况下的车辙数据为基础,得出车辙深度与轴载作用次数的关系,进而求解不同结构的车辙等效系数和车辙等效轴载换算系数.研究结果表明:3种路面结构的车辙等效轴载换算系数分别为4.56、4.90和2.71;改性沥青混合料比基质沥青混合料具有更小的轴载换算系数,说明其具有更低的轴载敏感性;推荐改性沥青混合料的车辙等效轴载换算系数为2.7,基质沥青混合料的为4.9.     

基于数理统计的高速公路MTC收费车道通行能力——以上海高速公路为例

在高速公路收费站MTC车道向ETC车道转变过程中,改造时序方案的研究需要对MTC车道、ETC车道的通行能力进行准确、合理的分析取值.然而,目前国内的规范标准中,给出的MTC车道服务时间参考值普遍比上海市各高速公路收费站的实际情况偏小.将高速公路收费站入口、出口MTC车道区别对待,尝试采用概率论中数理统计的数学分析方法来确定MTC车道服务时间值的分布特性及最大似然估计值,进而确定MTC收费车道的通行能力,并通过案例应用进一步验证数值的可信性.     

高速公路分车道荷载差异及其响应特性

为研究我国高速公路各车型分车道行驶的交通规则对分车道荷载及其响应的影响,选取实测的单向两车道、三车道和四车道的动态称重(WIM)数据,首先统计了各车型对车道的选择概率;然后,对比了分车道交通流量及荷载分布的差异;最后从车重极值、荷载响应极值、荷载响应损伤累积三方面研究了分车道行驶对桥面结构局部设计、桥梁整体设计和桥梁疲劳设计的影响.研究表明,各车型对车道具有特定的选择概率,分车道在车型组成、交通流量及荷载分布上显著差别.不同车道数时,分车道的外推车重极值存在差别,桥面结构局部设计用车辆荷载模型应据此进行车道修正.分车道荷载响应极值的比值及等效应力幅的比值均不为1,说明分车道最不利荷载响应及疲劳损伤累积效应都不相同,桥梁的整体设计和疲劳设计应该考虑这些特性.     

交通事故影响下事发路段交通流量变化分析

以交通事故这种异常事件为例,分别对高速公路基本路段内交通事故影响时间、车辆排队长度、事故影响下不同时间段内不同路段断面流量变化进行了分析。采用交通波理论给出了该事故路段内不同时间段内不同阻塞行车道宽度的车辆排队长度,并对流量变化分析进行了仿真验证。     

公路桥梁长加载区间的多车道车辆荷载概念模型

高速公路多车道荷载及其响应的差异一直是桥梁设计与研究关注的重点,目前的多车道荷载模型对这种差异表述不合理,特别是长加载区间效应.选取2009~2013年实测的2车道和4车道28d自由通行的WIM(Weigh-in-motion)数据,研究车辆的车道选择和荷载的空间分布特性,分析长加载区间的多车道荷载响应,提出了考虑多车道荷载模型的新思路,并校核了该概念模型的系数取值.研究表明,应选用至少3周以上数据进行车辆及荷载分析才具有统计意义,多车道中各分车道的车辆及荷载分布具有显著差异,我国规范基于车道荷载同分布的假定不成立.车道荷载分位值差别显著,而最大值却大致相同,说明多车道荷载模型无法兼顾不同加载区间的修正要求.长加载区间上分车道荷载响应之间的比值趋于稳定数量关系,表明各车道不仅不能达到相同水平极值,且不能同时达到.推荐的多车道概念模型能科学考虑长加载区间上分车道及总车道响应极值的关系,更具工程意义,校核的系数表明推荐模型合理可用.     

某八车道高速公路车流特性及荷载效应

以某高速公路扩建前后的实测车辆荷载数据为基础,对不同车道车流的分布及荷载组成进行了统计,归纳车流及荷载的空间分布规律,并据此探讨沥青路面及桥梁结构对车流横向差异的敏感性.结果表明,车辆的车道选择差异显著,70%以上的二轴车倾向于在内侧两个车道行驶,90%以上的多轴车选择在外侧两个车道行驶;内侧车道交通分布密集,但是车辆荷载水平较低,外侧车道车辆荷载水平远在内侧车道之上;车辆荷载下十年内超车道路面仍然满足使用性能要求,而其余各车道路面损坏程度很大,必须进行维护;单向四车道桥梁行车道2上车辆荷载弯矩效应极值远大于其他车道,在不同加载长度下,各车道实测效应极值基本大于规范值,说明目前规范车辆荷载模型已无法满足实际的结构设计评估要求,建议修正.     

分车道限速相关问题研究

速度管理是道路交通管理的重点工作之一,其目标是保障交通安全,改善交通环境,提高道路运输效率。速度管理包括法律法规、执法和工程措施等方面复杂内容。我国相关工作开展较为浅显,设置方法及管理手段简单,速度管理工作还存在一些不科学,不合理的问题。分车道限速作为速度管理中的一种,在很多城市快速路及高速公路上已得到运用。首先介绍车道变换行为对速度及安全的影响,分车道限速的一些优缺点,再根据分车道限速的影响因素,在车速限制标准的基础上,进行限速方案优化,给出一套分车道限速的合理流程及限速值的确定办法。     

高速公路收费站车道功能及方向优化模型

为解决临近城区的高速公路收费站节假日潮汐拥堵问题,通过动态调整收费车道使用功能和切换车道收费方向,提出了收费站车道类型及收费方向控制方法,并给出了相应的收费车道配置流程。结合排队论,考虑车道控制约束,以收费站运营成本、用户延误成本和收费站免费放行损失成本之和最小为目标,构建车道功能及收费方向优化模型。研究结果表明：双向收费车道需设置在收费广场中间,收费站拥堵免费放行位置以在用车道平均排队车辆数5～10辆为判定标准;与不可切换收费方向的传统方案相比,车道控制方案通过平衡出入口交通需求,动态调整车道方向,提升了收费站通行效率;系统成本随电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)使用率的增加、交通需求的降低而减少;车道控制方案的系统成本不大于传统方案,且存在潮汐车流时,车道控制方案效益提升更加明显。所提出的车道控制方法能适应不同流量场景,对收费站车道开放和“潮汐车道”设置具有指导意义。     

桥头跳车处理技术研究

桥头跳车常导致公路交通运输功能无法得到满足,诱发、加重桥梁病害、缩短交通工具使用寿命,并影响交通安全。长期以来高等级公路桥头跳车问题已成为国际公认的公路交通技术难题。一方面桥台地基和基础形式与高填方路基形式不同,导致桥头紧邻两部分的荷载和承载方式不同,易于产生不均匀沉降变形;另一方面桥台部分与高填方路基的基层结构形式不同,在行车荷载作用下,桥头高填方路基基层整体性较差,交通荷载下易产生沉降变形,而桥台部分整体性好,使桥台产生的沉降变形显著减小。本文从减小桥头高填方路基的绝对沉降变形和桥台和填方区路基相对沉降差两方面入手,探讨了高速公路桥头跳车的处理技术,对目前我国高等级公路建设过程中的桥头跳车问题的缓解具有一定的工程参考价值。     

微观交通仿真研究不同流量条件下的车道利用率

车道利用率反映的是单一方向路段交通量在不同车道上的分布情况，它影响交通流的稳定性，是道路通行能力和交通安全的重要影响因素．针对不同流量条件下车道利用率的不确定性和难以通过实验采获等特点，应用车辆跟驰、车道变换等微观交通流仿真模型在一体化仿真环境下进行模拟研究，得到双车道和三车道路段流量一换道次数以及流量—车道利用率关系的基本规律。     

基于跟驰理论的车速离散度定义及特性

基于车辆跟驰理论提出了能够反映交通流动态特性的车速离散度平均速差(ASD)的定义.应用统计学方法和交通流理论分析了新定义平均速差ASD与传统定义车速标准差SD之间的关系,发现自由流状态下车速离散度ASD的均值约为SD均值的1.13倍,拥挤状态下车速离散度ASD值小于SD值,并用实测交通流数据验证了理论分析结果.车速离散度与交通流密度相关关系的回归分析结果表明,与传统车速离散度定义SD相比,新定义ASD与交通流密度之间的负相关性更为显著.     

基于修正因子的雾天可变限速交通流模型

分析雾天可变限速控制作用下高速公路的特性,提出基于雾天修正因子的在线自调整可变限速交通流模型。雾天修正因子通过T-S模型根据高速公路实时能见度与曲面半径在线自我调整,进而实现雾天可变限速交通流模型自我调整。采用灰狼算法对交通流模型参数及T-S模型参数进行优化调整。采用速度与密度的平均绝对百分比误差对模型性能进行评价。使用VISSIM与MATLAB进行仿真研究,仿真结果表明：相比于一般可变限速交通流模型,本文提出的交通流模型在速度和密度的辨识精度方面分别提升了41. 5%和10.5%,可以更加准确反映出雾天可变限速作用下高速公路的特性。