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路人@行者

一个散漫的路人,欣赏一路的风景; 一个匆匆的行者,收罗行走的乐趣......

 
 
 

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[原创] 超长连续纵坡行车安全关键技术(上24P)  

2014-08-14 19:39:24|  分类: 09其他收藏 |  标签: |举报 |字号 订阅

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[原创] 超长连续纵坡行车安全关键技术(上24P) - 路人@行者 - 路人@行者
  最近十年,路人长期关注着湖南吉茶高速公路四川雅西高速公路,究其原因,很重要的一点就是心忧国内外长大纵坡公路普遍存在的交通事故频发难题。其中四川省雅安至西昌高速公路位于国家第一、二级阶梯交界处,形成了连续51.2公里爬升1518米的“世界高速公路第一超长连续纵坡”,其中控制性工程有干海子-铁寨子双螺旋隧道;而湖南省吉首至茶洞高速公路位于国家第二、三级阶梯交界处,存在连续15公里平均纵坡达3%的长大纵坡,其中控制性工程有矮寨特大悬索桥。目前,两条高速公路均已通车两年有余,所幸其交通伤亡事故率远远低于国内类似项目通车初期的安全水平,特将十年的思考和成果稍作整理,盼望更多高人给予点拨、指导,路人感激不尽!
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  本成果分《上24P》《下24P》两集,其中《上24P》简要介绍项目背景和创新技术、《下24P》简要介绍行业评价与社会意义。至于吉茶高速公路(含矮寨悬索桥)的更多介绍,欢迎大家阅读《[组图] 古道边城吉茶路 缈缈仙境峰峦中(32P)》、《[原创] 高山深谷飞虹出 斜弯漂移矮寨桥(29P)》、《[原创] 古道 边城 新高速》等博文;关于雅西高速公路(含双螺旋隧道)的更多介绍,欢迎大家阅读《[原创] 惊闻芦山强震日 尤忆雅西酣战时(20P)》、《[原创] 暴雨时节访雅西 云天高速雾海里(18P)》、《[视频] 一路美景一生快乐 路人畅谈雅西高速》等博文。

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  我国交通事故率一直居高不下,直到2008年才将冠军宝座让给印度。值得关注的是, 2003年国家公布的29处危险路段中有16处与长大纵坡有关。
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  2013年公安部再次公布全国十大危险路段,又有七处与长大纵坡有关。为何长大纵坡路段始终是重大交通事故高发路段?如何有效改善其安全性能?这是一个令人棘手的世界难题!
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  横断山脉深处,京昆国家高速公路的成都至雅安、西昌至攀枝花段相继通车,而雅安至西昌之间,横亘着泥巴山和托乌山,尤其大渡河谷到菩萨岗路段,不到40公里的直线距离需要克服2000多米的自然高差,高速公路能否建设、如何建设,备受瞩目。
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  面对世界第一超长连续纵坡,五家参研单位历时七年联合攻关,自举投入了大量的研究经费同时先后获交通运输部、四川省交通厅和湖南省交通厅等大力资助。
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  研究工作从线形质量评价、沥青路面设计、行车安全对策、安全设施研发和螺旋隧道安全控制等五个方向展开,直面山区高速公路超长连续纵坡行车安全关键技术,在设计理论、工程技术、设备装备和示范工程建设等四个方面取得了一系列创新成果。
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  有关成果的技术内容、主要参数及经济指标如下。
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  理论创新方面,我们首先基于汽车动力性能,构建了坡长、坡度与行驶速度关系模型,形成了不同纵坡条件下的汽车上坡等速线,为其纵断面设计奠定了理论基础。
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  现行公路规范以汽车行驶理论为基础,但交通事故大多与驾驶员操作不当有关。为此,项目组利用模拟驾驶舱建立了基于驾驶员心率增量、视觉运动频率的平曲线临界半径模型,为其平面设计提供了依据。
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  同时,我们还通过实车试验,采集了驾驶员的皮温、皮电、脉搏等生理指标,建立了连续下坡路段驾驶员负荷度关系模型。
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  下坡方向汽车制动失灵事故经常发生,但公路受地形制约无法提供充足的避险场所。为此,项目组基于网索式避险车道设想,首次制订了综合考虑人、车、路三者需求的安全评价标准。
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  为改善行车条件,项目组提出了双螺旋隧道展线设想,但其营运通风和火灾救援,国内外均无人研究,为此我们应用动网格技术探明了不同半径螺旋隧道交通风变化规律,建立了小半径螺旋隧道通风理论。
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  在攻克了小半径螺旋隧道展线、通风理论后,项目组又发明了停车视距确定及断面加宽方法,形成了双螺旋隧道展线成套技术,作为一种全新的越岭展线方法,螺旋展线较传统的回头展线更为安全、经济。
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  高速公路超长连续纵坡路段如何开展安全评价,国内外很少研究,项目组在驾驶员负荷度理论研究基础上,构建了一种新的安全评价指标体系,为科学评估设计指标的安全性和防护措施的合理性提供了技术支撑。
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  长期以来,设计规范基于非机动车爬坡考虑,一直要求在长大纵坡中间设置缓坡段,但这必然导致陡坡段行车条件恶化。为此,项目组基于制动器温升变化规律,提出高速公路应取消缓坡段,实践表明,这一技术明显改善了公路安全性能。
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  要保证交通安全,离不开科学管理。项目组提出的超长连续下坡路段安全等级与管理区段划分方法和分区综合安全保障技术,为运营期安全管理提供了技术支撑。
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  为克服标准车辙试验和抗滑试验难以模拟长大纵坡路段行车条件的缺陷,项目组通过改变试验轮载速度,提出了一种全新路面设计方法,提高了路面上坡抗车辙和下坡抗滑性能。
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  面对世界首例高速公路双螺旋隧道可能存在的安全风险,项目组基于心理学和人机工学研究,提出了行车安全预防控制措施、交通安全风险评估指标及评估方法。
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  在装备创新方面,为实现网索式避险车道设想和安全评价标准要求,我们通过仿真模拟与实车碰撞试验,研制了盘式制动阻尼器并开发了可重复使用的新型网索系统,使地形受限地段设置避险车道成为可能。
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  项目组还将钢管变形吸能原理应用到公路护栏中,首次开发了一种具有防撞和减速双重功能的新型护栏,明显降低了事故的严重度。
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  项目第一依托工程——四川省雅安至西昌高速公路于2012年4月建成,目前已成为交通运输部的科技示范项目和勘察设计典型示范工程。
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  项目第二依托工程——湖南省吉首至茶洞高速公路于2012年3月建成,该项目是交通运输部首批勘察设计典型示范工程。
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  本成果分《上24P》《下24P》两集,其中《上24P》简要介绍项目背景和创新技术、《下24P》简要介绍行业评价与社会意义。欢迎继续阅读下集
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