淺談瀝青混凝土在城市道路縱坡方面的應(yīng)用研究分析

徐彩霞

【摘 要】道路縱坡是城市道路設(shè)計(jì)以及施工的重要指標(biāo)之一，在道路建設(shè)資金、交通安全以及道路通行方面都有著重要的影響。本文依托福建莆田近年來新修高速公路的現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)要求從以下幾個(gè)方面分析了瀝青混凝土路面在城市道路縱坡方面的研究重點(diǎn)。本文通過對(duì)縱坡影響方式以及效果進(jìn)行分析給出了路面縱坡的具體設(shè)計(jì)以及建議。主要有以下幾個(gè)方面：（1）路面縱坡對(duì)道路服務(wù)水平的影響方式以及實(shí)際效果。（2）路面縱坡對(duì)交通安全的具體影響。（3）從常用車輛動(dòng)力特性方面闡述路面縱坡指標(biāo)的影響及設(shè)計(jì)建議。特別是一些匝道處的縱坡設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】城市道路;瀝青混凝土路面;縱坡;設(shè)計(jì)以及施工;指標(biāo)

0 概述

縱坡坡長(zhǎng)是城市道路的關(guān)鍵因素之一，對(duì)城市道路的建造成本、通行安全以及通行狀況有著極其重要的影響。合理的縱坡長(zhǎng)度設(shè)計(jì)不但大量節(jié)約成本還可以保證城市道路的通行質(zhì)量以及通行安全。我國(guó)現(xiàn)有的城市道路一般都是按照規(guī)范規(guī)定來設(shè)計(jì)城市道路縱坡長(zhǎng)度。對(duì)于包括線性銜接、占地面積等方面更是強(qiáng)制執(zhí)行規(guī)范規(guī)定。但是由于我國(guó)疆域遼闊、氣候條件復(fù)雜、地形以及各地社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r差異性巨大等原因，嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定有時(shí)不能滿足當(dāng)?shù)鼐唧w施工以及設(shè)計(jì)條件。所以需要按照具體施工條件來合理設(shè)定路面縱坡暢讀十分重要。特別是對(duì)于一些北方城市，一旦進(jìn)入冬季便進(jìn)入冰雪期，必須根據(jù)冰雪期的具體情況設(shè)定城市道路縱坡長(zhǎng)度。

國(guó)外其他一些國(guó)家對(duì)縱坡指標(biāo)研究要早于我國(guó)。早在20世紀(jì)80年代左右國(guó)外一些科學(xué)家就已經(jīng)開始對(duì)縱坡指標(biāo)進(jìn)行了實(shí)際的實(shí)驗(yàn)與分析。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的研究與分析，國(guó)外科學(xué)家掌握了大量路面縱坡指標(biāo)對(duì)城市道路投資數(shù)量、城市道路通行能力以及城市道路交通安全等方面的影響因素以及影響方式。取得了較大的成果。

近些年來我國(guó)大量的研究機(jī)構(gòu)對(duì)路面縱坡進(jìn)行了研究。其中2003年周榮貴[1]等通過具體實(shí)驗(yàn)，采集了關(guān)于小型客車在不同縱坡條件下的運(yùn)行速度，并通過對(duì)數(shù)據(jù)的處理與分析得到了車輛速度與縱坡坡度的關(guān)系曲線。2008年長(zhǎng)安大學(xué)[2]對(duì)縱坡與大型貨車的運(yùn)行速度的課題進(jìn)行了研究與分析，得到了縱坡對(duì)大型貨車的運(yùn)行速度以及運(yùn)行情況進(jìn)行了研究與分析得到了相當(dāng)大的研究成果。2005年北京工業(yè)大學(xué)[3]針對(duì)縱坡對(duì)駕駛員心理指標(biāo)的影響進(jìn)行了研究與分析，通過實(shí)際試驗(yàn)得到了不同的縱坡設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)駕駛員的心理產(chǎn)生的不同影響?？偠胖覈?guó)雖然在城市道路縱坡指標(biāo)方面做出了巨大的研究成果但是仍然落后于世界上其他一些先進(jìn)國(guó)家。我國(guó)仍有在路面縱坡方面進(jìn)行大量研究與分析的必要。

1 調(diào)查及數(shù)據(jù)分析

1.1 調(diào)查目的

通過對(duì)城市道路實(shí)際車流量、交通特性等方面進(jìn)行全面詳盡的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，收集各個(gè)縱坡數(shù)據(jù)。將縱坡指標(biāo)以及數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的車輛數(shù)量、運(yùn)行速度以及駕駛員心理指標(biāo)相結(jié)合得到實(shí)際坡長(zhǎng)對(duì)對(duì)坡度影響。

1.2 主要方法以及調(diào)查儀器

1.2.1 調(diào)查方法

由于我國(guó)各個(gè)城市交通狀況的特殊性以及交通量巨大等特殊因素，傳統(tǒng)的調(diào)查方法在城市道路上容易造成交通擁堵以及交通事故等嚴(yán)重后果。所以，本次調(diào)查盡量采用高速攝像機(jī)技術(shù)。通過使用高速攝像機(jī)技術(shù)將鄭州某處交通狀況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)錄制，后期整理的方法進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的收集。而對(duì)于一些地形特殊導(dǎo)致高速攝像機(jī)無法全方位、無死角拍攝的，降輔以人工方式予以補(bǔ)充調(diào)查。這樣的調(diào)查方式可以全面的收集本路段的實(shí)際交通狀況等數(shù)據(jù)。

1.2.2 主要調(diào)查儀器以及測(cè)量數(shù)據(jù)

高速攝影機(jī)——交通流量特性;

擺式測(cè)定儀——摩擦系數(shù);

水準(zhǔn)儀、皮尺——坡度以及坡長(zhǎng).

1.3 調(diào)查意義

通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)實(shí)地進(jìn)行測(cè)量，我們可以得到大量的城市交通瀝青混凝土道路中縱坡指標(biāo)。通過對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行分析與研究可以得到城市瀝青混凝土道路縱坡指標(biāo)對(duì)城市交通的主要影響。所以，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地的測(cè)量為今后的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 城市瀝青混凝土道路縱坡坡度與車速關(guān)系研究分析

2.1 城市瀝青混凝土路面縱坡坡度對(duì)車輛運(yùn)行速度的影響

本文通過對(duì)福建省莆田等幾個(gè)城市道路瀝青混凝土路面為例進(jìn)行調(diào)查。將正常氣候下車輛上坡速度、正常氣候下車輛下坡速度、雨天條件下車輛上坡速度、雨天條件下車輛下坡速度、雪天條件[4]下車輛上坡速度以及雪天車輛下坡速度進(jìn)行搜集以及分析處理。

通過對(duì)數(shù)據(jù)的處理與分析，我們可以發(fā)現(xiàn)正常氣候條件下車輛上下坡速度跟車輛運(yùn)營(yíng)速度并沒有十分明確的關(guān)系。但是通過運(yùn)用MATLAB分析軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，我們?nèi)匀豢梢缘玫揭韵掠^點(diǎn)：隨著在正常氣候條件下隨著坡度增加，車輛運(yùn)行速度會(huì)有下幅度的下降。而當(dāng)縱坡坡度在百分之六以內(nèi)時(shí)，車輛下坡速度可以與坡度成正比關(guān)系，即坡度越大速度越快;當(dāng)縱坡坡度大于百分之六時(shí)，這一關(guān)系則呈現(xiàn)反比變化。由此我們可以得到另一些結(jié)論：下坡時(shí)，當(dāng)坡度大于百分之六時(shí)，高大的坡度會(huì)造成駕駛員的心里緊張，從而導(dǎo)致速度減慢。

在雨雪氣候條件下，上述這些指標(biāo)雖有一定程度的下降但大致趨勢(shì)相符合。

2.2 調(diào)查意義

通過實(shí)際測(cè)量莆田市的交通運(yùn)營(yíng)狀況與城市道路瀝青混凝土路面縱坡坡度等數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法進(jìn)行了分析與研究。得到了縱坡坡度對(duì)各種天氣狀況下車輛上下坡速度的定性定量關(guān)系。并得到了具體的結(jié)論。

3 城市道路瀝青混凝土路面縱坡指標(biāo)

3.1 城市道路瀝青混凝土路面縱坡指標(biāo)依據(jù)

3.1.1 最大縱坡依據(jù)

（1）設(shè)計(jì)車型要求以及動(dòng)力特性：我國(guó)與國(guó)際上在這個(gè)方面略有不同，我國(guó)主要采用的設(shè)計(jì)對(duì)象為東風(fēng)式卡車。

（2）設(shè)計(jì)車速：道路的設(shè)計(jì)車速一般情況下與城市道路等級(jí)成正比，即速度越大等級(jí)越高。而等級(jí)越高的公路其縱坡坡度也要越平緩。

（3）自然條件：各種氣候條件都會(huì)對(duì)車輛的爬坡能力產(chǎn)生重大的影響，特別是在淮河以北城市，冬天道路上會(huì)產(chǎn)生大量的積雪。所以一般在北方取值較低，為0.1。

（4）平衡速度：小型車輛為一般行駛速度，大型車輛例如公交車等為一般速度的50%。

3.1.2 最長(zhǎng)坡度依據(jù)

通常情況下由于地形限制城市道路縱坡坡長(zhǎng)一般小于規(guī)定值。但一般在200m到600m之間，具體數(shù)值隨坡度增加而減小。

3.2 結(jié)論

本段總結(jié)了具體的城市道路瀝青混凝土路面的縱坡坡長(zhǎng)的設(shè)計(jì)依據(jù)。從總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)規(guī)范要求我們可以看到設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮縱坡長(zhǎng)度與縱坡坡度，并且關(guān)于車型以及駕駛員心態(tài)等因素也要綜合考慮。

4 結(jié)論

4.1 論文主要研究結(jié)論

（1）分析研究了城市瀝青混凝土路面道路縱坡坡度對(duì)車輛運(yùn)行速度的影響;

（2）分析研究了城市瀝青混凝土路面道路縱坡長(zhǎng)度對(duì)車輛運(yùn)行速度的影響;

（3）分析研究了城市瀝青混凝土路面道路縱坡設(shè)計(jì)以及施工指標(biāo)對(duì)車輛運(yùn)行方式的影響因素;

（4）得到了城市瀝青混凝土路面道路縱坡長(zhǎng)度以及坡度的適宜指標(biāo)，即200m到600m之間隨著坡度增加而逐漸減小。

4.2 研究前景

（1）隨著城市的快速發(fā)展，大量城市瀝青混凝土路面道路將被大量建造，路面縱坡長(zhǎng)度及坡度等指標(biāo)的確定將成為今后的研究重點(diǎn);

（2）大量計(jì)算機(jī)技術(shù)將運(yùn)用于路面縱坡指標(biāo)的確定。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周榮貴，孫家鳳，吳萬陽(yáng)，王書靈.高速公路縱坡坡度與運(yùn)行速度的關(guān)系[J].公路交通科技，2003， 8（4）.

[2]符鋅砂.理論運(yùn)行速度與公路線形設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)方法研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2008， 12 .

[3]王書靈.基于駕駛員心生理反應(yīng)的山區(qū)雙車道公路極限坡度坡長(zhǎng)研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2005，5.

[4]葉瑞敏.冰雪條件下城市道路縱坡設(shè)計(jì)指標(biāo)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010，7.

[責(zé)任編輯：薛俊歌]