灰色聚类法在沥青路面性能评价中的应用研究

旧沥青路面性能评价对养护方案制定尤为重要,准确地评价旧路面状况才能采取合适的养护措施,充分利用有限的养护资金,取得最佳养护效果。总结了灰色聚类的一般步骤,然后将其应用到路面性能评价中。通过实例,验证了此法在旧路面性能评价中的可行性。

我国公路养护行业现状及发展前景展望

随着我国国家主干公路网的逐渐形成,新建公路的里程将逐年减少,而路面的养护维修将成为公路工作者关注的热点。首先从五个方面分析了目前我国公路养护行业的现状,并根据交通运输部公路水路交通运输行业统计公报中的相关内容,分析了未来我国公路养护行业的前景,沥青路面养护主要集中在二级及以上等级公路路面,水泥路面养护主要集中在二级及以下等级公路路面,最后介绍了我国未来养护行业发展的五个方向。

试论温拌沥青混合料发展前景

为了论述温拌沥青混合料的发展前景,以我国目前沥青混合料使用状况为基础数据,并结合我国部分城市的年均气温数据,通过Arcgis插值,分析了温拌沥青混合料的优点及存在问题。结果表明:温拌沥青混合料在我国的应用前景广阔,主要适用于城市道路、长大隧道、薄层罩面和寒冷季节的路面施工。

东北冻土地区标准冻深分布模型研究

通过对东北冻土地区90多个气象站点1971年～2000年三十年的气温、降水、蒸发及冻深等资料的分析,以ArcGIS软件为基础平台,采用多元回归分析方法建立标准冻深与冻结指数、潮湿系数相关关系的数学模型,通过"回归方程计算+空间残差"的方法进行标准冻深的栅格计算,得到东北地区标准冻深栅格图,并验证了模型的精确性。

山区农村公路路侧安全保障技术

为了研究山区农村公路路侧安全影响因素、安全评价方法及安全保障措施,对陕西咸阳地区农村公路进行了实地调查,并结合专家意见,应用层次分析法和灰色理论进行了相关分析。结果表明:影响山区农村公路路侧安全的因素有交通量、交通组成、路侧特征及线形特征;适用于山区农村公路路侧安全评价的10个指标为平曲线变量、竖曲线变量、白天平均小时交通量、摩托车比重、路侧事故数、路侧伤亡事故数、路侧净区满足率、路侧深度、离散危险物密度及横向距离;山区农村公路路侧危险度宜划分为3个等级:Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级,且不同危险度等级应采用不同的安全防护对策。

沥青路面养护路段划分指标合理性研究

目前中国公路养护规范中关于路段划分指标及标准的内容尚不完善,为了在沥青路面养护时科学合理地划分路段,笔者进行了相关研究。该文结合佛山一环沥青路面预防性养护规划工程,对路面损坏状况指数PCI、结构强度指数PSSI、行驶质量指数RQI、抗滑性能指数SRI、车辙深度指数RDI共5项主要划分指标的合理性进行了分析。结果表明:应增加剩余寿命RL指标来消除PSSI和PCI相关性不好的状况;建议提高RQI标准并作为路段划分的辅助指标;不同道路等级、设计车速,养护标准应设定不同的横向力系数SFC值;应设计专门针对RDI的养护标准值。

气温升高对多年冻土地区路基稳定性影响

为了分析在气温升高的状况下冻土退化对东北多年冻土地区路基稳定性的影响,假设气温年增长率为0.05℃,通过ANSYS有限元软件计算了不同地表状况和不同含冰量情况下,多年冻土最大季节融化深度变化,根据不同土质、不同含冰量的融沉系数,计算得到不同含冰量冻土的沉降量。结果表明:在气温逐年升高的状况下,含冰量大的土层沉降量大于含冰量小的土层;天然草皮泥炭对多年冻土的退化有一定的保护作用;人为活动的影响会使沉降量增加,从而对公路及铁路工程路基稳定性产生严重影响。

复杂大型机场枢纽站前区进出交通组织研究

为了研究复杂大型机场枢纽进出区域车行交通组织方案,以长沙黄花机场西航站区站前区域道路为研究对象,通过对站前区域进出交通量调查分析,采用灰色理论进行建模及预测,考虑机场站前区进出交通特性,提出有针对性的两种改造方案。基于重要节点优化思路,从微观节点运行层面对两种方案进行对比,采用VISSIM仿真软件建立交通仿真模型,通过对交通流、车辆类型、运行时间等仿真参数设置,得到不同方案的平均排队长度、总延误、平均停车次数、平均停车时间这4项评价指标值。结果表明,在目前交通量状况下,3个交织区的方案二平均排队长度、总延误、平均停车次数、平均停车时间比方案一分别最大降低0.09 m、8.9 s、0.07次、0.55 s。到2040年,3个交织区方案二将比方案一分别最大降低0.28 m、34.21 s、0.46次、2.16 s。方案二明显优于方案一,且这种优势随着交通量的增加更为明显。

考虑公路等级的沥青路面性能衰变预测方法

为了研究沥青路面使用性能的衰变规律,准确预测未来路面病害发展状况。根据沥青路面面层厚度、基层厚度的不同,将某省国省干线2011—2014年路面病害检测数据进行归类,分别采用4种路面性能衰变模型,以时间和累计当量轴次作为自变量进行回归分析,根据回归模型预测了2015年路面PCI(路面损坏状况指数)值,与实际检测值进行了对比。结果表明:在不同类别中,以累计当量轴次为自变量时,拟合的衰变曲线相关系数均高于以时间为自变量的模型;在2015年路面状况预测值与实际值的对比分析中,高速公路指数形模型的差值最小,其他等级公路S形模型相对较好,但整体情况劣于高速公路;因此,对于高速公路路面性能,推荐采用累计当量轴次为自变量的指数形模型进行预测;对于其他等级公路,推荐采用累计当量轴次为自变量的S形模型进行预测。

公路交通类本科生工程创新能力培养

为深化公路交通类本科生工程创新能力的培养,文章分析现阶段交通运输行业本科生工程创新能力发展需求,总结公路交通类本科生创新能力培养过程中存在的问题及不足,基于此提出提升公路交通类本科生创新能力措施。文章对高等院校构建本科生工程创新能力培养建设具备一定借鉴与指导意义。

路线走廊震害与环境基础因子关系研究

研究地震造成的路线走廊带灾害与环境因子的关系,减少滑坡、泥石流、崩塌等灾害的发生,降低地质灾害对道路的破坏。通过对5.12汶川地震重灾区内G 213、G 317道路路段的资料收集、实地调查,结合理论分析,以ArcGIS软件为基础平台,分析了断裂带距离、地质岩层、地表粗糙度、坡度、坡向、植被类型、道路影响区共7个因子与地质灾害产生的关系。结果表明:距断裂带越远,受到影响越小;地质岩层越古老,越易发生灾害,岩质坡体灾害少于土质坡体;地表粗糙程度为1.2～2时,灾害的密度比较大;坡度为30°～60°时,灾害密度最大;阴坡灾害多于阳坡;阔叶林地带灾害密度分布最大;道路左右0.5km区域灾害密度最大。

西北地区公路交通价值评估指标体系

针对目前中国公路交通价值评估体系研究不完善的现状,以西北地区为研究对象,分析公路交通综合价值,以凸显其除经济以外的其他具有区域特点的贡献。定义了公路交通价值,对西北地区公路交通价值进行了分类,构建了包含功利性价值和超功利性价值的西北地区公路交通价值评估指标体系;提出采用多层次模糊综合评判模型作为西北地区公路交通价值的评估方法,并以陕西省公路交通基础设施情况为例,对所建立的评估指标体系及方法进行验证。分析结果表明:西北地区公路交通价值宜分为功利性与超功利价值两大类,前者包括经济价值、社会价值、政治价值及军事价值,后者包括公平价值和扶贫价值;陕西省公路交通价值结果为社会价值极大,经济、军事及扶贫价值较大,政治、公平价值一般,综合评估效果较大;本指标体系对合理确定西北地区公路投资建设、路网规模、公路等级和技术标准具有指导性意义。

多聚磷酸改性沥青流变性能

为研究多聚磷酸(PPA)对沥青性能的影响规律与作用机理,采用四组分分析试验和沥青三大指标试验研究了PPA对不同基质沥青化学组分的影响,基于动态剪切流变仪(DSR)开展了沥青温度扫描试验与频率扫描试验,分析了不同配比的PPA改性沥青、PPA/SBS改性沥青与PPA/橡胶粉改性沥青在不同温度、不同动态频率加载条件下的流变性能变化趋势。分析结果表明:随着PPA含量(质量分数,后同)的增加,沥青质含量逐渐提高,油分(饱和分与芳香分)含量减小,沥青逐渐由溶胶结构转变成溶-凝胶结构,沥青高温性能逐渐增强;PPA改性沥青的高温性能与基质沥青的沥青质含量相关,沥青质含量大的基质沥青经PPA改性后其沥青质含量提升最大,针入度降低最多,具备更好的高温性能;基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青掺入PPA后,其抗车辙因子分别提高了1.0~8.2、0.8~13.9与2.9~19.7 kPa,表明PPA可有效改善基质沥青、SBS改性沥青和橡胶粉改性沥青的高温、感温及流变性能,增强沥青的弹性特征,提高其抵抗剪切变形能力;与单一改性沥青相比,PPA复合改性沥青的流变性能改善效果更为明显,PPA与聚合物改性沥青之间存在良好的相容性;随着PPA含量的增加,沥青10℃延度逐渐降低,当PPA含量为1.5%时,基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青10℃延度分别下降77%、64%与39%,表明PPA对沥青的低温性能存在一定负面作用,建议PPA含量不宜超过1.0%;PPA/SBS改性沥青最佳复配比为1.0%PPA复配3%SBS,PPA/橡胶粉改性沥青最佳复配比为0.75%PPA复配15%橡胶粉。

多聚磷酸及橡胶粉复合改性沥青性能

为研究多聚磷酸(PPA)与橡胶粉复合改性沥青的综合性能,以更好地确定其适用条件。分别采用常规试验及动态剪切流变试验,通过针入度、软化点、延度、针入度比、车辙因子、相位角、复数模量指数等指标,对不同橡胶粉含量及不同PPA掺量的改性沥青进行研究,详细评价PPA及橡胶粉复合改性后的高低温性能、感温性能及短期老化性能。结果表明:复合改性沥青高温性能得到很大提升,软化点提高,抗车辙因子较基质沥青提高了5～20倍;动态剪切流变试验中,在高温高频率条件下,复合改性沥青的储存模量随着频率增加而增大,在中国道路行驶的允许车速范围内,随着车速的增加,改性沥青的弹性性能表现更佳,利于沥青路面的抗车辙作用;掺入PPA及橡胶粉改性对沥青的延度并无改善,且掺量越多,对沥青延度降低幅度越大,低温抗裂性能下降;复合改性后,沥青复数模量指数(GTS)斜率变小,说明感温性能得到提升;对于老化性能来说,掺入PPA能提高沥青老化前后的抗车辙因子,相位角增加的范围也较小,PPA复配橡胶粉改性沥青老化前后高温抗变形能力优于橡胶粉单一改性沥青。综合看来,掺入PPA能有效改善橡胶粉改性沥青的高温性能、感温性能及短期老化性能,其中,掺量(质量分数,下同)1.5%PPA+15%橡胶粉复合改性沥青整体性能相对最佳。

驾驶人次任务转换特性研究

为探究驾驶人次任务完成后对速度判断的影响,以及次任务难度和任务间隔时间2个因素对任务转换代价的具体影响,利用E-Prime软件设计了典型的包含主次任务的试验场景,其中替代型主任务为判断车速,替代型次任务为判断箭头方向。共有87位被试者参与了试验,根据要求做出判断并按键反应;试验将次任务的难度和任务间隔时间作为2个因变量,每个因变量取2种水平,共设计了4组试验,每组试验还包括连续执行主任务和执行次任务之后再执行主任务2种情况。研究结果表明:由次任务转换到主任务后的平均反应时间比持续执行主任务情况下的平均反应时间更长,且二者有显著性差异(p<0.01);次任务难度对驾驶人的反应时间有显著影响(p=0.003);任务间隔时间对驾驶人反应时间的影响不显著,并且次任务难度和任务间隔2个因素没有显著的交互作用;驾驶人在次任务结束之后执行主任务时仍然会受到影响,此外性别、年龄等因素对反应时间也有显著影响。研究结论可用于车载信息系统的优化设计。

考虑多因素的高速公路养护区交通组织

为了提高双向八车道高速公路在养护期间通行能力及安全性,结合实际工程,采用VISSIM软件建立宁沪(南京—上海)高速公路养护施工作业区交通仿真模型,对宁沪高速全线不同断面交通量、封闭车道数、限速、工作区长度4个主要影响交通组织的因素进行综合分析,计算不同变量组合条件下共72种工况的交通延误及交通冲突数指标,并建立特定交通量条件下,交通延误、交通冲突数与封闭车道数、限速、工作区长度的预测模型。研究结果表明:交通量、封闭车道数、工作区长度对交通延误有显著性影响,封闭1车道时,交通量为1 100 veh/(车道·h)是显著分界点,小于该值时,每个区间增长率为20%~30%,大于该值时,增长率达到100%;封闭2车道时,650 veh/(车道·h)的交通量是分界点。交通量和封闭车道数对交通冲突数有显著影响,其规律与交通延误类似,但影响幅度更大。宁沪高速交通量小于500 veh/(车道·h)的断面,推荐封闭2车道、限速80 km/h、工作区长度4 km的交通组织;交通量为500~800 veh/(车道·h)的断面,封闭1车道,其他措施不变;交通量为800~1 100 veh/(车道·h)的断面,推荐封闭1车道、限速60 km/h、工作区长度2 km的交通组织;交通量大于1 100 veh/(车道·h)的断面,不建议进行全天候封闭施工,可根据小时交通量系数进行合理的交通组织。考虑宁沪高速不同断面的平纵线形、路面平整度等因素的仿真分析结果更符合现场实际状况。