【word】 采用道路横向力系数对安宁-楚雄高速公路的安全评价

【word】 采用道路横向力系数对安宁-楚雄高速公路的安全评价 采用道路横向力系数对安宁-楚雄高速公路 的安全评价 Technology&EconomyinAreasofCommunications 采用道路横向力系数对安宁一楚雄高速公路的安全评价 周君,梁坤 (淮阴工学院交通工程系,江苏淮安223003) 摘要:简要介绍了横向力系数对交通安全的意义,建立了横向力系数 安全评价平台,利用平台对道路进行安全评 价.平台主要是对运行车速下的横向力系数,最大横向力系数和设计 车速下的横向力系数三者进行对比分析,然后 以安宁一楚雄高速公路为例找出事故多发的弯道.最后基于横向力 系数对道路进行了安全评价. 关键词:交通安全;安全评价;横向力系数;交通仿真 中图分类号:U298.1文献标识码:A文章编 号:1008—5696(2007)05—0090—02 Onthesimulationplatformofthesidefrictioncoefficientonexpressway ZHOUJun.LIANGkun (Dept.ofTransportationEngineering,HuaiyinInstituteofTechnology,Huai dn223003,Jiangsu,China) Abstract:Thesignificanceofthesidefrictioncoefficientontrafficsafetyisbri eflyintroduced,andthentheeval— uationplatformofsidefrictioncoefficientisestablishedinordertoevaluatethesafetyoftheroad.Theplatform iSusedtocomparethesidefrictioncoefficient.themaximalsidefrictioncoefficientandthesidefrictioncoeffi— cientofdesignvelocity.Onthebasisoftheexpressway(Arming—Chuxiong) ,itfindsoutthecurvesthathave manyaccidents.AtlastdiscussioniSmadeonthesimulationplatformofthesid efrictioncoefficientonexpress— way. Keywords:trafficsafety;safeevaluation;sidefrictioncoefficient;trafficsimulation 车辆行驶所需的摩擦力直接影响到车辆的行驶安全. 随着道路交通的不断发展,车辆高速运行,也带来了在弯道 上行驶时可能产生的跑偏,侧滑等恶性事故的发生.为了保 证车辆的安全行驶有必要通过对横向力系数的研究来进行 道路交通安全的评价.高速公路横向力系数是影响交通安 全的一个重要因素. 1横向力系数及模型 汽车在曲线上行驶时,必然产生离心力,其计算公式为 F=.(1) 离心力作用点在汽车重心,方向水平背离圆心.为了减 少曲线道路的离心力作用,常把路面的外侧增高形成所谓的 道路超高i.汽车行驶在具有超高的曲线上,可利用车重的 水平分力抵消一部分离心力作用,其剩余部分由路面与轮胎 之间的摩阻力与之平衡,因此汽车作用在道路上的横向力为 Y=Fcosd—Gsind.(2) 式中:a为路面横向倾角,a一般很小,可V?70kHl/h时,最大横向力系数变化范围为0.15, 0.40;当运行速度为30kn?h时,横向力系数为0.21;运行速 度为40或50kHl/h时,横向力系数为0.18;运行速度为55 kHl/h时,横向力系数为0.15.美国宾夕法尼亚州研究表明, 横向力系数在高速情况下随速度增加而下降,当速度大于或 等于110kHl/h时,横向力系数不超过0.10,如图1所示. O.5O 0.45 0.40 O-35 O-3O O.25 O.2O Ol5 O.1O O.O5 第5期周君,等:采用道路横向力系数对安宁一楚雄高速公路的安全评价?91? 3)设计车速下的横向力系数.设计车速下的横向力系 数计算公式与运行车速下的横向力系数计算公式相同,将式 (4)中的v用设计车速代人即可.以安宁一楚雄高速公路 为例,整条道路所提供的设计车速为100km/h,将100km/h 代人式(4). 2横向力系数仿真平台的建立 仿真平台利用VB6.0软件进行开发,基础数据库采用 MicrosoftAccess.道路特征数据库中包括道路形式桩 号,标注桩号,道路中桩坐标,半径,曲率,超高,转角和高程 等数据.标注桩号分别以字段ZHK,HYK,YHK,HZK,HZ = ZHK等开头.一条完整的曲线应该包括ZHK,HYK, YHK,HZK或ZHK,HYK,YHK,HZ=ZHK.ZHK表示曲线 的开始,HZK表示曲线的结束,直线的开始,HZ=ZHK表示 上一曲线的结束,下一曲线的开始.计算过程如图2所示. 渎入道路特征数据库 U l按字段ZHK,HZK,HZ=ZHK l提取道路半径,超高及理论运行车速 _.【L 将道路数据读入动态数据结构 上 运行车速l最大横向I设计车速横 向力系I力系数计算l横向力系数 计算Il数设计 图2道路线形数据库分析模块的流程 3数据分析 利用所搭建的平台可以进行道路安全分析,如果理论运 行车速下的横向力系数大于最大横向力系数,说明此弯道危 险,这种情况会导致车辆侧滑,发生交通事故.而设计车速 下的横向力系数是一个参考值,其值小于理论运行车速下的 横向力系数.因为理论运行车速一般要高于设计车速,下面 就以安宁一楚雄高速公路(以下简称安楚路)为例来进行分 析.图3为安楚公路各种车速下的横向力系数图. 从图3中可以看出安楚公路K38,K60段共有25个弯 道,其中有15个弯道理论运行车速下的横向力系数已大于 最大横向力系数.从横坐标可以找到它们所对应的桩号 (横坐标值加上38000,因为此段高速公路是从这个桩号 开始)分别是40030.93,40495.35,43015.80,44605.82, 46401,31,47197.62,49427,84,50661.07,51481.43, 51886.47,54777.14,56382.50,56876.26,58134,22, 59560,35开始的弯道.它们所对应的半径为506,753ITI, 851.902ITI,710,820ITI,1000ITI,1100ITI,900ITI,750ITI, 560ITI,453.821ITI,700m,405,79ITI,420ITI,570ITI,950ITI. 从这些半径值可以看出事故危险地点大都在小半径弯道,而 大半径弯道理论运行车速下的横向力系数都基本没有超过 图3半径与各种横向力系数 最大横向力系数.这是因为在这些小半径弯道上的理论运 行车速都要比设计车速高10km/h,单从速度一致性方面考 虑就会发觉不合理.这里的危险弯道包括前面所讲的理论 运行车速下的横向力系数大于0.2的小半径弯道. 4基于横向力系数的评价 车辆在弯道上行驶时,道路所能提供的最大侧向摩擦力 系数与车辆所需要的侧向摩擦力系数相比较.分段 点?分别以好,中,差3种水平来衡量.这种评价方法是 基于用车速评价道路线形一致性的标准上,对事故率进行分 析得出的.的计算参照AASHTO在1984年出版的绿皮 书,这里的是按美国标准给出,与设计车速有关,他们之 间的关系通过回归拟合而得出,即 = 0.25—2.04×10一V+0.63×10V.(5) 其中:安楚公路的设计车速为100km/h,代人上述公式得 =0.109.在书中也有的计算标准,即前面所提到的公式 =一i.(6)一?(6) 侧向摩擦力系数与车辆所需要的侧向摩擦力系数用 数学公式表示为 =一:f()一f(V85,R,i).(7) 这里厂(尺)有2个分段点,一个为+0.01,另一个为一0.04. 再把安楚公路的各个弯道进行评价,如图4所示. - o.o6]糍糍o8} ii 从评价图可以看出,半径为595.366ITI,506.753ITI, 560m,453,821m,420ITI,570ITI,450ITI,500ITI,465.718ITI评 价的结果为中,而半径为405.79m评价的结果为差,这些评 价出来的结果刚好与平台中运行车速下横向力系数与最大 横向力系数的危险弯道吻合.证明用运行横向力系数与最 大横向力系数也可以评价道路安全. (下转第94页) ? 94?交通科技与经济第9卷 挤,疏导交通流;鼓励相同线路,相同时间,相同空间范围内 的居民进行合乘,缓解交通压力;对于不同地点的停车场,收 费道路进行差别收费,鼓励在城市中心区选择公共交通,以 促进人们利用大容量快速公共交通,保持各种运输方式宏观 上的供需平衡. 3)发展城市交通基础设施,保障交通出行的顺利进行. 虽然从长期看,仅仅从交通供给方面着手是无法从根本上解 决交通问题的,但是并不等于否认发展城市道路基础设施在 解决交通问题上的作用.在路网结构设计上,我们要努力将 过去以基础设施数量上的扩张为代表的粗放型发展模式,转 变为以提高交通系统自身的运转效率为主要目标的集约型 发展方式.大力发展城市快速公交系统,在技术上加快公交 出行速度;建设便捷的快速换乘系统,提高人们的出行效率 (如:在城市外围建设若干个停车换乘点,在客流量大的站点 建立公交枢纽站,增加港湾式公交站点的数量等);采取设立 路外停车泊位,增加停车设施数量(尽量将市内的路内停车 泊位撤离,建立路外停车泊位,缓解道路交通拥堵);加大城 市道路网的建设力度,旧道路的宽度改造工程,改善市内单 行线,完成环线交通的有效衔接(允许公交车在单行线上逆 向行驶);加速城市立交化的交通系统建设,进行有效的道路 环线分流.总之,城市出行活动顺利进行的基本前提是交通 设施的完善,因此加快城市交通基础设施建设显得尤其重 要. 4)采用先进的智能交通技术,提高城市交通的管理效 率.发展智能交通运输系统(主要包括:智能化指挥调度系 统,停车诱导系统,信号控制系统,车辆运行定位监控管理系 统,车辆自动导航系统,电子收费系统及应急管理系统等), 提高交通管理效率是发展城市交通的的一项重要内容.在 车辆运行管理中,采用车辆调度系统等先进的科技管理手 段,不断改造和加强车辆的时实监控,提升服务和管理水平; 利用现代通信手段,建立一支疏导交通的机动队伍,随时高 效的处理交通拥堵;采用,合理分流城市客流,缓解城市交通 压力;积极探索创新的科学管理体制,提高城市交通的综合 管理效率. 4结论 城市交通是城市的动脉,要保持畅通和高效运转,就需 要对其进行科学的规划,设计和管理,完善路网结构,更新管 理设备,提高管理水平.政府管理部门,交通研究人员应当 不懈努力,运用城市交通与运输需求的相关理论,深人研究, 积极思考,共同探索出能够适应西安经济发展,满足急剧增 长的交通需求,缓解交通供给与需求矛盾的创新型管理模 式.可见,在西安城市交通中实施TDM策略值得深人借鉴 和思考,是完善和加快西安城市交通可持续发展的必然选择 和重要途径. 参考文献 [1]杨冰,程玲.运输需求管理(TDM)和中国春运[J].科技导报,2000 (1). [2]西安城市规划设计院.西安城市交通发展概要[R].西安:设计研 究院,2000. [3]蔡乾博.西安市城市交通拥堵的原因及对策[J].城市公用事业, 2002(8). [4]王秋平,李峰交通需求管理与缓解西安市交通压力的策略选择 [J].西安建筑科技大学(社会科学版),2003(1). [5]骆彬,钱璞.我国城市交通的机动化及应对策略[J].海淀走读大 学,2004(增刊). [6]王秋平西安市交通拥堵分析及对策探讨[J].西安建筑科技大学 ,2002(4). [7]陆化普.城市交通现代化管理[M].北京:人民交通出版社,1999 [责任编辑:王欣] (上接第91页) 5结束语 随着公路交通事业的不断发展,公路交通的安全问题已 越来越受到人们的重视,而合理的线形设计正是保证公路行 车安全的重要条件之一.通过建立横行力系数安全评价平 台,以安宁一楚雄高速公路为例,对运行车速下的横向力系 数,最大横向力系数对比分析路段行车安全,从分析数据中 找出一些危险性弯道,如半径为506.753ITI,851.902m, 710m,820m,1000m,I100,900m,750m,560ITI, 453.821m,700m,405.79m,420m,570m,950m的弯道,从 这些半径值可以看出事故危险地点基本发生在小半径弯道, 而大半径弯道理论运行车速下的横向力系数都基本没有超 过最大横向力系数.最后对公路线形设计质量进行定量评 价,将评价标准与设计车速时的横向力系数和运行车速时的 横向力系数相结合,既能充分保证公路的安全性,同时又进 一 步贯彻落实了设计标准,还可以使线形设计成果不断得到 优化. 参考文献 [1]张维全,周亦唐,李松青.道路勘测设计[M].重庆:重庆大学出版 社.2002. [2]刘运通道路交通安全指南[M].北京:人民交通出版社.2004. [3]郭风香.道路线形安全分析与评价研究[D].昆明:昆明理工大学, 2005. [4]韦勇球.论道路条件对交通安全的影响[D].北京:北京工业大 学,2003 [5]高建平,郭忠印.基于运行车速的公路线形设计质量评价[J].同 济大学(自然科学版),2004,7(32):906—911 [6]庄继德汽车轮胎学[M].北京:北京理工大学出版社,1996. [责任编辑:王欣]