长大下坡路段避险车道安全评价研究

为评价避险车道的安全性,根据避险车道自身的参数,选取引道长度、与主线交角、视距条件、制动床长度、坡度、集料类型、集料深度等9个指标,应用集值统计法确定各指标权值。结合各指标实际值与相对安全值的差值,确定评价标准,评价避险车道的安全性。结果表明:各评价指标对避险车道安全性的影响程度由大到小排序依次为制动床长度、集料深度、视距条件、制动床坡度、集料类型、端头防护、交角、引道长度和其他,根据各指标的实际取值即可评价实际避险车道设计的安全性;避险车道的安全性可通过优化制动床长度、集料深度等参数的取值等方法来提升。

避险车道末端消能桶不同组合方式下的拦截性能

针对避险车道末端消能桶布置方案不规范的问题,运用LS-DYNA软件进行了车辆撞击消能桶的动力学仿真试验,研究避险车道末端消能桶在不同组合方式下对失控车辆的拦截性能。首先,建立失控车辆-消能桶有限元模型并进行验证;然后,分析并确定消能桶的布置方案;最后,进行车辆撞击消能桶的仿真试验,并对试验结果进行讨论。结果表明:15个消能桶“矩形”组合、19个消能桶“箭头形”组合、20个消能桶“梯形”组合、25个消能桶“矩形”组合方式下,消能桶可拦截的车辆速度范围分别为0~7.0、0~8.3、0~9.7、0~8.3 m/s;消能桶布置数量大于4排时,拦截性能有所下降,因此消能桶的布置方案宜采用4排布置。

基于三维轮胎-集料离散元的避险车道失控车辆停车过程分析

为了提高避险车道失控车辆停车距离的估算精度,并分析车轮沉陷变形作用下砾石粒径、坡度、车辆速度、载重等对停车距离的影响,开展了基于三维轮胎-集料离散元的避险车道失控车辆停车过程分析。首先构建集料-车轮三维离散元模型;其次通过真实试验数据标定模型中的集料、车轮离散元的微观参数;最后进行不同砾石粒径、不同车轮载重、不同驶入速度、不同坡度的数值模拟试验。结果发现:集料粒径、坡度、失控车辆初始速度、载重对停车过程有显著影响;推荐了集料的配比方法、制动床铺设厚度、避险车道铺设长度等信息。

失控车辆撞击下避险车道末端挡墙的动力响应与损伤特征分析

研究失控车辆撞击下避险车道末端挡墙的动力响应与损伤特征可以为避险车道末端挡墙的应用和完善提供理论依据。首先基于LS-DYNA软件建立了车辆-钢筋混凝土挡墙有限元模型,并且通过已有的落锤冲击钢筋混凝土梁试验的结果,对建立的有限元模型进行验证。然后采用正交试验方法对钢筋混凝土挡墙的参数进行了设计。最后进行车辆撞击钢筋混凝土挡墙的非线性有限元仿真,研究车辆的速度、撞击位置、撞击角度以及车辆前保险杠的刚度对钢筋混凝土挡墙的动力响应和损伤特征的影响。结果表明:车辆的速度、撞击角度、保险杠的刚度对于挡墙的动力学响应以及损伤程度均有显著影响,随着车速、撞击角度和保险杠刚度的增加,挡墙的损伤逐渐加剧;挡墙的损伤区域主要分为撞击区域和墙角区域,其中撞击区域的损伤较为严重,破坏形式为冲剪破坏,墙角区域的损伤较轻,破坏形式为剪切破坏。

失控车辆在避险车道制动床上减速过程的三维离散元模拟

由于中国避险车道设计规范或指南不完善,存在设计缺陷的避险车道易诱发失控车辆冲出避险车道末端或在制动床上侧翻等事故,严重威胁驾驶员生命。以往研究还不能体现车轮沉陷变形对失控车辆减速作用的影响。为此,从颗粒层面入手采用离散元方法,分别构建集料离散元和车轮离散元,在PFC3D(particle flow code in 3 dimensions)软件平台建立集料-车轮三维离散元模型;采用模拟静力三轴压缩试验标定集料离散元颗粒微观参数;采用实车足尺试验数据标定车轮离散元颗粒微观参数。利用标定后模型对失控车辆在避险车道制动床上的减速过程进行数值模拟,设计4组数值模拟试验分析失控车辆载重和驶入初速度对车轮沉陷深度、停车距离的变化规律。研究成果为避险车道制动床长度设计和集料铺筑厚度设计提供了理论依据,对避险车道设计规范或指南的完善具有指导意义。

避险车道偏角设置方法探讨

截止目前,我国避险车道的发展已达14 a,但在设计中,避险车道的偏角仍然没有可靠的理论设置方法,设计者多根据经验通过主观判断确定避险车道的偏角设置,造成偏角设置不合理,降低避险车道的防护安全性。根据失控车辆从主线偏转进入避险车道过程中的行驶安全特点分析,提出了合理的避险车道偏角设置方法,为避险车道偏角的设计提供理论依据。

山区高速公路长大下坡避险车道选址研究

阐述了重型货车行驶在长大下坡路段的制动失效机理以及美国开发的坡度严重度分级系统原理(GSRS),提出应用GSRS模型原理对避险车道进行规划选址研究。使用纵向加速度模拟汽车在纵坡路段上沿路线方向行驶的运动行为,求得重型货车在长大下坡段的运行速度,根据制动器温升模型计算得制动器的温升曲线,即可确定避险车道的规划选址位置,并依托贵州仁赤高速公路进行了实例计算。

基于轮胎-颗粒流动力学模型的避险车道参数匹配方案研究

为了优化山区公路避险车道参数设计方案,基于离散元基本理论与方法,建立轮胎与避险车道集料颗粒流模型。利用自主研发的轮胎性能测试系统对货车轮胎垂直特性进行了室内台架试验研究,通过检测不同输入条件下的响应,标定了轮胎颗粒流模型细观参数。采用漏斗法测量了避险车道集料休止角,结合离散元颗粒流仿真方法,对集料颗粒流模型表面摩擦因数进行了标定。基于所建立的轮胎与避险车道的集料颗粒流模型,仿真分析了轮胎在避险车道中的行驶过程,模拟了车辆在运行过程中的行驶距离、行驶速度与轮胎转速的变化趋势。在甘肃S308省道K209+400处避险车道进行了实车道路试验,试验结果验证了该仿真方法的正确性。通过所建立的轮胎-颗粒流模型对比分析了不同铺设厚度,不同集料大小下的仿真结果。综合考虑减速效果和施工成本,确立了避险车道铺设厚度、铺设长度、颗粒材料等设计技术参数。研究结果表明:离散元法能够很好地模拟车辆在避险车道中的行驶过程;考虑到颗粒固结等因素,建议避险车道铺设厚度不小于0.8 m;针对行驶速度大于90 km·h^(-1)的载货汽车,避险车道设计长度建议大于130 m;避险车道集料方面,建议选用粒径为1～3 cm且圆度较高的砾石作为路床材料。

特长隧道斜井反井法综合施工技术研究

二郎山隧道全长约13.4 km,是雅安至康定高速公路全线控制性工程。原设计斜井采用倒坡施工,通过方案优化,斜井采用反井法施工方案。文章结合二郎山隧道康定端斜井工程实例,介绍了斜井反井法施工过程开挖爆破、通风降尘、车辆行驶安全、二衬施工的关键施工技术。该技术的采用,不仅保障了斜井施工进度与安全,同时节约了便道修建、临建施工及抽水费用,还极大的保护了二郎山脆弱的生态环境,为类似工程施工提供了新思路。