基于驾驶行为需求的长大纵坡界定

考虑到山区高速公路的设计中长大纵坡路段的设计,且现行路线设计规范中没有针对长大纵坡路段给出界定标准的问题.本文从驾驶需求出发,将车辆运行速度作为驾驶行为的宏观表现,对长大纵坡路段驾驶行为特性进行分析.采集20名大货车驾驶员在长大纵坡路段实车试验数据,分析得到驾驶员在长大纵坡路段运行速度与平均纵坡坡度和坡长之间的互动关系,建立了大货车运行速度预测模型.分析得到设计速度为60 km/h的山区高速公路在不同平均纵坡条件下最大坡长.      

山区高速公路沥青路面的抗车辙能力

针对山区高速公路陡坡多、车辙严重的问题，分析了超载（包括轮压与汽车轴载等）对山区高速公路路面沥青混合料的影响以及长大纵坡对沥青路面抗车辙能力的影响。认为山区高速公路产生车辙的主要原因是长大纵坡导致了车辆低速行驶，车辆低速行驶对沥青混合料动稳定度的影响超过夏季高温和超载的影响。研究结果表明，减小坡度和控制坡长是提高路面抗车辙能力的有效方法。     

山岭区高速公路坡长限制研究

探讨山岭区高速公路纵坡坡长限制的确定方法.以我国高等级公路上行驶的典型车型(EQ140)为研究对象,通过对3条正在运营的山岭区高速公路7个断面运行车速的调查、分析,建立了车辆第15%位车速与道路纵坡坡度之间的关系模型;以车辆的第15%位车速、第85%位车速为速度限制条件,提出了依据道路纵坡坡度值大小来确定容许车速的方法;利用汽车行驶理论,分析了车辆在纵坡上的减速距离;以分析结果为基础,提出了我国公路路线设计规范适当放宽坡长限制的建议,同时给出了山岭区高速公路纵坡坡长限制的修改建议值,以供设计人员在山岭区高速公路路线设计时参考.     

关于山区公路选线设计的探讨

结合笔者多年设计工作经验,针对山区的特点,在山区公路延河线选择、路线线形指标、纵坡坡长以及建设过程中环境保护几方面提出了自己的看法。     

基于重载车辆性能的高速公路长大纵坡临界坡长确定

针对由山区高速公路纵坡坡度和坡长组合设置不合理,导致长大纵坡路段交通事故频发的问题,通过分析重型车辆上下坡运行速度特性及受力情况,以陕汽生产的F3000重载汽车为例,通过理论推导构建重型车辆公路纵坡爬坡及下坡车速与坡长理论模型,模拟不同比功率重型车辆上、下坡运行速度与坡长的变化关系,并确定高速公路合理的上下坡临界坡长。研究中假设工况为高速公路坡度1%～6%,上坡车辆最高初速度和最低末速分别为80、50 km/h,下坡最低初速度和最高末速度为0、80 km/h。使用MATLAB模拟计算其坡度与车速的变化规律。研究结果表明:上坡过程中,以80 km/h的初速度为例,稳定车速为45～61 km/h;当坡度一定时,比功率越大的车型速度降低的越快,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长越长。下坡过程中,当坡度一定时比功率越大的车型,车速增大越多,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长就越短。在坡度为1%～3%时,无须设置爬坡车道;当坡度大于3%时,比功率较低的车型,爬坡性能较差,车速下降较快,需要设置爬坡车道。重型车辆在4%、5%、6%的坡度行驶时,设置避险车道的坡长阈值分别为5.5、4、3 km。研究成果可为山区公路线形的合理设计、道路的安全防护以及爬坡车道与避险车道的设置提供理论依据,从而提高山区高速公路重型车辆的行车安全。     

基于心生理反应的山区高速公路线形安全分析

山区高速公路受地理环境限制呈现地形高差大、线性组合多等特点,其复杂的线形使驾驶人的心生理发生变化,行车风险增大。为提高山区高速公路的行车安全性,选取16名驾驶员在典型山区高速公路纵坡路段、平曲线路段和弯坡路段进行驾驶试验,结合驾驶模拟技术和计算机仿真技术采集心率、速度等参数,探究心率增长率与坡度、平曲线半径、线形组合指标、速度差和交通量之间的关系。结果显示：纵坡路段坡度＞3%时,在下坡速度差大于17.6 km·h-1、上坡速度差大于18.5 km·h-1条件下驾驶员心率增长率均超过舒适阈值,处于紧张状态;平曲线路段平曲线半径>0.65 km时,心率增长率处于舒适阈值范围内,平曲线半径<0.65 km时,心率增长率处于紧张阈值范围内;弯坡路段上坡方向线性组合指标大于6、速度差大于14.8 km·h-1,下坡方向线性组合指标大于4.7、速度差大于16 km·h-1时,驾驶员均处于紧张状态。建立道路线形安全评价模型,并通过实测数据对模型进行验证,为山区高速公路的交通安全建设与管理提供了理论依据。     

山区高速公路长大下坡路段缓坡设计指标

为了明确中国山区高速公路长下坡缓坡设计指标，在汽车动力学理论的基础上，以六轴铰接列车为主要研究对象，剖析其以发动机辅助刹车方式长下坡时的货车加速特征与制动毂散热特征。首先，建立力学平衡方程，构建挡位-速度-临界坡度模型，求解不同速度和挡位条件下的缓坡临界坡度值。然后，进一步考虑中国高速公路设计控制条件与货车行驶特性，以12挡和11挡时对应的临界坡度作为高速公路缓坡设计控制指标，提出连续下坡缓坡设计指标与方法；最后，以进入缓坡速度70 km/h为例，对比基于降速及降温特性得到的缓坡坡长指标，并结合西南某山区高速公路进行方案设计优化及优化效果分析。研究结果表明：连续长下坡路段之间设置缓和坡段有助于制动毂降温，恢复货车制动性能；基于速度特性得出了速度折减值10和20 km/h不同缓坡坡度下的缓坡坡长值；基于降温特性求解的缓坡坡长以制动毂失效温度260℃为最不利条件，并得出了不同运行速度及温度折减值；基于降速特性得到的缓坡坡长值对纵坡设计具有指导意义，而基于降温特性得到的缓坡坡长值相对较大，不宜作为设计参考但可作评价研究，并整理得到连续长下坡缓坡设计-评价流程，以西南山区某高速公路为实例分析发...     

基于制动毂温升的连续下坡安全设计方法

为提升高速公路连续下坡行车安全水平,缓解中国长下坡路段车路协同矛盾,研究了基于货车制动毂温升的纵坡组合安全设计方法.选取六轴铰接列车为主导车型,采用理论分析法构建了制动毂温升模型,通过实车试验验证了模型准确性.收集了试验路段多年事故数据,基于对货车事故率与制动毂温升的相关性分析,选取温度达到200℃时下坡距离、坡底温度和温升速率作为纵坡组合安全性分析指标,对连续下坡纵坡组合设计方法进行了分析.结果表明:从制动毂温升层面考虑,连续下坡应从缓坡设置、坡度差控制和坡长组合三方面进行安全设计与优化,并辅以主、被动防护和交通管控措施;合理设置缓坡有利于缓解制动毂温升,但缓坡降温效果有限,坡度无限趋缓既无益于降低制动毂温度,也增加了路线长度,宜根据临界坡度指标合理控制缓坡取值;相邻坡段坡度差不宜过大,尽量以坡差较小的纵坡组合进行展线,宜根据平均纵坡以及最大坡度差回归方程控制坡差;同时应采用长缓坡和短陡坡的坡长组合形式.由此可最大限度避免连续下坡的货车制动毂超过200℃,提升货车下坡安全.     

山区高速公路长距离连续升坡路段纵坡设计研究

在总结山区长距离连续升坡路段纵断面线形特性的基础上,提出了由一个缓坡和一个陡坡组成的纵坡组合单元概念.针对纵坡组合单元,应用汽车行驶理论,建立了载重汽车在连续升坡路段上行驶时的速度、坡度及坡长间的理论模型和简化模型,并通过对两类模型的应用分析及陡坡上货车最低行驶速度的讨论,结合实例比较了简化模型的计算精度.通过对简化模型的应用分析,获得了纵坡组合单元纵坡设计指标的建议值,即:对于中型货车,在纵坡组合单元中当陡坡值id≤4.25%时,不管缓坡(3%)如何与它组合,都能以不低于50km·h-1的速度驶完陡坡段;对于重型货车,在纵坡组合单元中陡坡值不应大于3.0%,否则,不能保证最低车速50km·h-1.     

软土地基过渡段差异沉降控制标准

总结了现有差异沉降控制指标的研究成果,在容许路面纵坡坡差0.4%的基础上,研究过渡段路面纵坡坡差与地基差异沉降的关系,建立了软土地基过渡段差异沉降的计算模型,应用PLAXIS有限元软件进行计算,结合数值计算结果探讨了过渡段差异沉降与过渡段的路堤填筑高度、模量的关系,分析得到不同路堤高度时过渡段的路面纵坡坡差与地基差异沉降的关系式,提出软土地基过渡段的差异沉降控制标准.经与江苏省连盐高速公路过渡段实测沉降资料的对比表明,计算差异沉降控制指标是合理的、可靠的,对高速公路软土地基路段修筑过渡段具有实用价值.     

考虑坡度影响的车辆行驶动力学建模与仿真

考虑横向坡度、纵向坡度与合成坡度道路特征参数对车辆动力学与轮胎垂直载荷变化的影响,基于15自由度车辆动力学模型,建立横向坡度、纵向坡度与合成坡度车辆动力学与轮胎垂直载荷变化模型,联立转向系、制动系、动力传动系、车轮与悬架模型,构建整车行驶动力学仿真模型,并在不同横向、纵向、合成坡度以及车速下进行仿真分析比较。结果表明：横摆角速度受纵向坡度的变化影响很小,但随横向与合成坡度的增大而逐渐减小,且在相同坡度下,随着车速的增大,波动幅度增大,峰值增大;前轮侧偏角受纵向与合成坡度的变化影响很小,但随横向坡度的增大而增大;侧倾角速度随横向与合成坡度的增大而先减小后增大,且在相同纵向坡度下,随车速的增大,波动幅度增大,峰值增大。     

浅析公路边坡的防护

从分析公路边坡损坏原理入手，根据边坡损坏形式，总结了公路边坡防护的类型及适用条件，以及一些注意事项．提出了边坡防护设计原则。     

基于非饱和土理论的膨胀土边坡稳定性分析

应用非饱和土土力学的基本原理,在将膨胀土边坡抗剪强度考虑为分布变化场的情况下,对一实际膨胀土边坡进行了稳定性分析。从中找出滑面圆心位置与安全系数k的分布规律,验证了膨胀土边坡破坏的浅层性,进而总结出破坏规律,给出所分析边坡的合理坡率。     

山区高速公路边坡设计探讨

针对山区高速公路边坡设计的特殊性,提出其设计应遵循的原则,边坡稳定分析方法及主要设计内容,并通过一工程实例说明,山区公路边坡设计具有预测性、风险性和动态性等特点,应在综合运用各种定性定量分析方法对场地工程地质条件进行分析评价的基础上,选择合理的边坡形态、坡率和适用的加固防护措施.     

格梁锚索支护高边坡工程设计分析

基于萝岗车辆段高边坡地质特性。通过对典型断面设计进行分析．提出采刚格梁锚索为主、骨架护坡为辅的支护型式。根据高边坡工程特点拟定了断面型式，结合软件及工程经验分析计算边坡稳定性，对格粱锚索支护型式进行了设计．并结合现场实际施工情况进行动态设计，符合工程设计要求。     

铁路隧道建设理念和设计原则

铁路隧道的建设正处于前所未有的大发展时期,笔者在总结大量工程成功经验和失败教训的基础上提出了铁路隧道建设的基本理念：隧道必须建成遗产工程;隧道必须进行科学的风险评估;隧道建设必须合理工期、合理造价、合理合同、合理施工方案和设计原则;隧道必须进行信息化施工。提出了单双线隧道选择、隧道纵坡及辅助导洞设置、支护结构设计以及快速施工等隧道设计原则。隧道建设的理念和设计原则可指导今后铁路隧道的规划、设计和施工。     

高陡边坡整体与局部失稳的强度折减及安全度判别分析

为了实现从整体和局部都能较为准确地分析弧状高陡边坡安全稳定性,指导露天采矿高陡边坡设计,采用有限差分强度折减法分析边坡稳定性,获得边坡整体的安全系数。对每个计算单元引入安全度进行分析,获得边坡局部安全系数;将最大节点位移时步曲线收敛性作为边坡失稳的判定准则,弥补了采用其他准则时由于人为指定容差而引起的较大误差;以某铁矿西南边坡为例,运用FISH语言编制强度折减法、失稳准则和安全度相关程序进行计算。研究表明:有限差分强度折减法、基于最大节点位移时步曲线收敛性的失稳准则和计算单元安全度相结合的边坡稳定性分析方法适合于弧状边坡稳定性分析,研究为弧状高陡边坡设计提出了新的思路。     

聚能预裂爆破与边坡稳定性分析

某大型露天铁矿山开采已进入末期,在采场西部端帮已形成了近200 m高、平均边坡角50.5°、局部53°的高陡边坡。为回收端帮残存矿石,关键因素是防止边坡的坍塌破坏。文中在对边坡岩体性质和节理裂隙分析的基础上,利用极限平衡原理对边坡的稳定性与爆破振动的关系进行了分析,确定了边坡潜在的破坏模式。根据聚能射流原理,提出了通过大孔径聚能预裂爆破两阶段降低爆破地震效应,保证生产过程中边坡安全的方法。