高速公路沿线设施.doc
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1、第六章 高速公路的沿线设施随着经济建设的发展,公路、铁路、水路、航空和管道五种运输方式在各自的领域中稳定发展,但公路以它机动、灵活、迅速、直达的特点在五种运输方式中占了领先地位。与此同时,快速发展的公路运输业对公路的技术标准要求越来越高,其中之一,对沿线设施要求越来越高。过去,我们在最初修建高速公路时,只注重公路自身路基、路面、桥涵及排水和防护构造物的建设,对公路沿线设施的建设考虑的很少。随着高速公路的快速发展,与其高效、快速、安全、舒适的功能相匹配的沿线设施建设成为公路建设的重要组成部分。本章内容主要介绍以下几项沿线设施的建设。第一节 高速公路的交通安全设施 高速公路交通安全设施包括:交通标
2、志、标线、安全护栏、防眩设施、隔离设施、视线诱导标等。它们为道路使用者提供各种警告、禁令、指示、指路信息和视线诱导;排除干扰;提供路侧保护,减轻潜在事故的严重程度;防止眩光对驾驶员视觉性能的伤害,因此,各国对这些基础设施的开发研究非常重视。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。一、安全护栏1、 概述自从高速公路在我国开始大量修建以来,人们对安全护栏重要性的认识有了很大提高。首先对护栏功能的认识就不像初始阶段那样,认为护栏刚度越大越好。护栏是一种吸能结构,在阻止车辆越出路外的同时,还需通过变形来吸收碰撞能量,改变车辆方向,最大限度地减少对乘员的损伤。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 80年代中期,我国开展了对护栏形式及防
3、撞性能的研究,首先从护栏的性能、安全性、景观影响、气象条件及经济性多个方面分析了各种护栏的适用性,提出了适合于我国高速公路的护栏形式。接着针对波形梁护栏结构开展了实体护栏的模态分析及摆锤冲击试验、模型(缩尺)护栏的模态分析及破坏试验、汽车与波形梁护栏碰撞的计算机模拟。通过一系列的试验研究,提出了适合我国高速公路的波形梁护栏合理结构。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 我国的公路工程技术标准具有我国的特点。由于我国人口众多,土地宝贵,高速公路边坡取值偏陡,也就是说,相对地增加了路侧的危险性;在经济比较发达的地区,高速公路沿线村镇密集,下穿通道很多,也意味着要抬高路堤高度,从而增加了路侧的危险性。除了路堤高度
4、比较高,边坡比较陡以外,中央分隔带、路缘带、路肩等的宽度与国外标准相比也偏向下限值。在线形设计上,结合交通工程学原理,如何保证线形设计的高质量,如何使平纵线形很好组合,并与周围景观相协调,使得驾驶人员的视觉保持连续性,使驾驶人员的视觉与心理反应保持平衡,确保行驶的舒适感和安全感,我们在这些方面还缺乏经验。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 另外,在我国高速公路上行驶的车辆亦有其自身的特点,大小不同及质量各异的各种车辆有其不同的行驶特性。对安全护栏来说,车辆的质量、行驶速度、占用车道的位置都会直接影响其受冲撞的能量。根据我国公路上车辆组成情况的调查及对我国道路交通特点的分析,我国护栏的设计条件为:彈贸摄尔霁
5、毙攬砖卤庑。 、设计标准车定为载货汽车,车型为东风或解放,总质量为10t; 、碰撞速度为60kmh,按照加强型设置的危险路段,碰撞速度设为80kinh; 、碰撞角度为15。 在安全护栏试验研究的基础上,结合高速公路护栏设计、制造、施工安装积累的成功经验,我国于90年代初制定了首部高速公路交通安全设施设计及施工技术规范(JTJ07494),规定了波形梁护栏、缆索护栏、混凝土护栏、桥梁护栏的设计要求、设计原则、构造、材料、施工及质量要求与验收,并于1995年制定了(高速公路波形梁钢护栏(产品标准)。所有这些标准的制定,为护栏设计、制造、施工走上规范化打下基础。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。我国的高速公路护
6、栏研究应该说还处于初创阶段,在护栏研究方面还有很多工作等待人们去做,例如:新结构、新材料护栏的开发,适应大型重车护栏的开发,桥梁护栏过渡段形式和结构的研究开发,护栏端头的结构形式研究开发,防撞垫研究开发等等。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2、护栏的分类护栏的形式按刚度的不同可分为柔性护栏、半刚性护栏和刚性护栏三类。柔性护栏一般指的是缆索护栏。这是一种以数根施加了初拉力的缆索固定于支柱上的结构,它完全依靠缆索的拉应力来抵抗车辆的碰撞。缆索在弹性范围内工作,几乎不需更换。这种护栏形式美观,车辆行驶时没有压迫感,但视线诱导效果差。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。半刚性护栏一般指的是梁式护栏。这是一种用支柱固定的梁式结
7、构,依靠护栏的弯曲变形和张拉力来抵抗车辆的碰撞。梁式护栏按不同的结构可分为W型波形梁护栏、管梁护栏、箱梁护栏等数种。它们均具有一定的刚度和韧性,通过横梁的变形吸收冲撞能量,损坏部件容易更换,具有一定的视线诱导作用,外形美观。从国内外实际应用情况看,波形粱护栏的应用最广泛。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。刚性护栏一般指的是水泥混凝土墙式护栏。这是一种具有一定断面形状的水泥混凝土墙式结构,依靠汽车爬高、变形和摩擦来吸收碰撞能量。变截面刚性护栏允许失控车辆爬上护栏的斜坡,以缓冲碰撞力,并在护栏不发生明显变形的情况下改变车辆方向。在这种情况下,车辆的爬高运动是关键,护栏的防撞性能决定于车轮压到护栏表面时车辆的动
8、力性能及护栏外廓的形状。单坡刚性护栏主要是通过车体前部与护栏表面摩擦接触和车体变形来吸收碰撞能量,而车辆爬高是次要因素,单坡刚性护栏重心比传统型护栏高,接近车辆碰撞点的高度,这样有力地保证了车辆在碰撞后的安全状态。刚性护栏在碰撞时不变形,几乎不会被损坏,维修费用很低,但对车辆行驶有压迫感,在寒冷地区使用容易积雪。欧洲一些国家把箱梁护栏的箱梁强度设计得很高,车辆碰撞时,仅箱梁发生局部塑性变形,因此也有把高强度箱梁护栏称为刚性护栏。在桥梁护栏设计中也大量采用刚性护栏和半刚性护栏相结合的组合型护栏,即混凝土墙式护栏和金属制梁式护栏组合的结构。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。3、常用的护栏形式、波形梁护栏 设置
9、于中央分隔带的波形梁护栏,在构造上有分设型和组合型之分,如图61和图62所示。分设型护栏适合于中央分隔带相对较宽,中间带内的构造物较多,并在中间带内埋设有通信、电力管线的路段。从防撞角度考虑,如果重型车比例较高,为了防止失控车辆冲断护栏越过中央分隔带与对向车辆发生碰撞,分设型护栏相当于有两道防线,因此,越过中央分陲带的事故可以大为减少。组合型护栏适合于中央分隔带宽度较窄,中间带内构造物不多,或埋设通信管线相对较少的路段。但修复困难,建议少用。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 图61 分设型护栏的攒断面布设图 图62组合型波形梁护栏构造图(尺寸单位:cm) (尺寸单位:cm)渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。a)有缘
10、石时;b)护栏面与缘石面较近时 C-满足公路建设限界的规定、混凝土护栏由于混凝土护栏具有维修养护费用少、使用寿命长、可利用地方材料等显著特点,近几年来欧美一些国家一直想把混凝土护栏推广使用在大交通量的高速公路和城市干道上,并且进行了大量的研究工作。研究人员认识到随着汽车工业的发展,车辆群体朝着微型化和大型化两极发展的趋势更加明显;车体结构安全性能不断提高;普遍使用安全带使得护栏的作用由原来保护车辆及乘员改变为注重保护乘员,更体现注重生命的价值。但60-70年代开发的基本型和改进型混凝土护栏都不同程度地存在着碰撞车辆翻车的可能性,这些护栏形式与现有车辆群体已不相适应了,大多数西欧国家以及我国都在
11、不同程度地限制传统型混凝土护栏的使用,而主张推广采用单坡型混凝土护栏。混凝土护栏的形式见图63所示。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 图62 混凝土护栏 、缆索护栏中央分隔带缆索护栏的防撞等级为Am。由于设置于中央分隔带的缆索护栏要考虑上下行两个方向的冲撞可能性,因此,托架分两边对称设置,总共为8根缆索,其装配如图64所示。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。其主要作用在于上下行车流的分隔,防止失控车辆越过中央分隔带闯入对向车道。因此,从碰撞条件看基本与路侧护栏相一致,但从要求上更严格一些。也就是说,要尽可能防止失控车辆闯人对向车道。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。一般地,缆索护栏适用于低交通量,大型车占有率较小,对景观要求
12、高的公路,特别适合于冬季积雪的公路。缆索护栏在日本、瑞典、美国、加拿大等国有较广泛的使用,但各国的缆索护栏构造略有不同。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 图64 中央分隔带缆索护栏装配图(A级) 1-立柱疼上托架;3-缆索;4-下托架;5-固定托架位置的螺孔;6-固定缆索部件;7-立柱 、防撞垫、基本概念:防撞垫是通过吸收车辆碰撞能量使车辆安全停住,并使车辆改变行驶方向避免乘员受到严重伤害的设施,防撞垫成本低,具有很高的安全性能。实践证明,防撞垫是一种保护固定障碍物的有效设施。它的主要功能是降低事故严重度,而不是减少事故的发生。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。防撞垫系统有很多结构形式,归纳起来可分为动能原理和能量
13、守恒原理两大类。所谓动能原理就是通过吸能材料的变形、位移来吸收车辆碰撞的动能,部分能量靠车辆前部的变形来吸收;能量守恒原理是一种动能的转移,车辆冲撞防撞垫后,即把动能转移给可消耗动能的物体。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。、两种常用防撞垫系统的特性Hi-Dro夹层系统防撞垫这种防撞垫是通过吸能材料的变形、破坏来抵消碰撞车辆的动能,其构造如图65所示。 图65 Hi-Dro 夹层防擅垫 1-横隔板;2-组合式装水塑料管;3-柔性安全带;小钢缆锚固定;5-防护板;6-防雪罩这种防撞垫的吸能部件是装有水的、直径为15em的聚乙烯塑料管。这些塑料管里的水通过横隔板分区排放。在防撞垫后部需要刚性支撑结构,并用钢丝
14、绳使防撞垫保持直立。车辆碰撞后除了塑料管里的水溢出外,几乎没有什么碰撞残余物,当然溢出的水会暂时降低路面的摩擦力而导致二次事故问题。有些使用部门在水中加入氯化钙溶液以减少水的结冻。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 Hi-Dro防撞垫系统通过塑料管受挤压使管内的水从管盖的小孔喷出来吸收碰撞能并通过防撞垫向后运动使碰撞车辆减速和停住。在正面碰撞中,车辆直接与防撞垫的端部接触,端部塑料管束受碰撞力的挤压。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。由于在防撞垫端部设有横隔梁,所有阻抵力均朝着车辆的保险杠,使得初始碰撞相当柔软。当车辆继续侵入防撞垫时,碰撞车辆将力作用在第一区的塑料管束,并由每区的横隔板将碰撞力均匀地分布到每一区的塑
15、料管束,直到碰撞车辆最终停住。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。填砂塑料桶防撞垫填砂塑料桶是将车辆的动能转移给不同质量的砂桶来消解碰撞车辆的能量。砂桶防撞垫背后不需要支撑结构,砂桶防撞垫不能改变侧撞车辆的行驶方向,所以最后几排砂桶应仔细布置使得车辆碰撞障碍物边角的可能性减至最小。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。砂桶防撞垫是根据能量守恒原理进行设计的。由于砂桶防撞垫是由不同质量砂桶按设计要求组合起来的,它适用于各种形状和尺寸的障碍物的保护。砂桶防撞垫能满足820kg-2000kg车辆的防撞性能要求。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。二、交通标志:由于高速公路车速高,对车辆要提前预告前方情况,所以要设置指路标志和指路预告标志,并
16、力求简洁明了,避免造成信息过多或不足。关于交通标志有以下几点需要考虑:1.概念:是用图案,符号或文字对过往的行人和司乘人员(连同车辆)等交通参与者,进行指示、导向、警告、控制和限定的一种交通管理设施,使其获得确切的交通情报,从而达到交通的安全、迅速、低公害与节约能源的目的。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 2.作用:其主要作用大致有以下几个方面: 控制和疏导交通 交通标志是一种被广泛使用的静态控制交通设施,它对道路和桥梁上的交通流起着调节、控制和疏导的作用。另外,它还是实施交通组织的重要的必备设施,没有交通标志,就不可能实施交通组织。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。维护交通秩序 道路交通标志是形象的道路语言,是交
17、通行为规范在具体时间和具体地点的体现。它提醒车辆和行人在通行上所应注意的问题,指导其正确的交通行为,这对维护交通秩序、确保交通安全和畅通起着重要的作用。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。提供交通信息 交通标志能预告行人和车辆驾驶人员前方某一桥梁、某一路段和某一地点的地理或环境状况,如预告前方是否有急弯、岔道、窄路、陡坡、坍塌、沉陷、危桥险情、限载限速、施工现场、城镇村庄、企业学校等,警告人们注意危险,以便提前采取相应的防范措施。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。 指引行进方向 交通标志可以明确地表示通达的方向和地名、沿途主要城镇村庄以及旅游胜地和名胜古迹的位置和距离。在交通标志的指引下,行人和车辆可以放心地前进,不会
18、因路线不明而产生犹豫、疑虑、焦燥和烦恼,减少不必要的减速或停车与驻足。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。执行法规的依据 交通标志既是交通参与者进行合法交通活动的依据,又是执法人员纠正交通违章、处理交通事故、制定事故责任的依据。因而,它起着法律的作用,是交通法规在道路和桥梁上的具体体现。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 3.对交通标志的要求:交通标志既然是用图案、符号或文字、数字对交通进行指示、导向、警告、控制和限定的一种交通管理设施,要求交通参与者在很短时间内(甚至是一刹那间)便能看到,又能迅速识别并完全明白其确切含义,进而采取正确的措施,这就要求交通标志本身必须具有:硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。高度的显示性; 清晰易见
19、和良好的易读性,即要求能使交通参与者能很快的视认并完全理解,广泛的公认性,即要求各方人土多能看懂并识别它。 4.交通标志的种类:我国道路交通管理条例规定道路交通标志分为主标志和辅助标志两大类计100种共153个图式。对于这些图式,桥梁标志可依据桥梁本身及其周围的道路与交通情况等具体选用。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 主标志 按照含义的不同,主标志可分以下四类: 警告标志。它是警告行人和车辆驾驶人员注意前方危险的标志,计有23种、35个图式,其形状为顶角朝上的等边三角形,颜色为黄底、黑边、黑色图案(详见道路交通管理条例和中华人民共和国国家标准GB576886道路交通标志和标线,以下类同)。氬嚕躑竄贸恳
20、彈瀘颔澩。 禁令标志。它是禁止或限制车辆、行人某种交通行为的标志,计有35种,其形状分为圆形和顶角朝下的等边三角形,其颜色多为白底、红圈、红杠、黑图案。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。 指示标志。它是指示车辆、行人前进方向、停止、鸣喇叭以及转向的标志,计有17种25个图式,其形状有圆形、长方形和正方形,其颜色为蓝底,白色图案。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 指路标志。它是传递道路方向、地点、距离等信息的标志。这种标志按其用途又可分为地名标志、著名地名标志、分界标志、方向标志、地点标志和距离标志等,计20种50个图式。指路标志的形状多为正方形和长方形,其颜色一般多为蓝底、白色图案,高速公路则为绿底、白色图案。谚辞
21、調担鈧谄动禪泻類。 辅助标志:辅助标志是附设在主标志下面,起辅助说明作用的标志,它不能单独设置与使用,只能用作主标志的附设标志。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。 按用途不同,辅助标志又可分为表示时间、车辆种类、区域与距离、警告与禁令、组合辅助理由等五种。辅助标志的形状为长方形,其颜色为白底、绿宇、绿边框。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。 5 除以图形、符号、文字、特定的颜色和特定的几何形状,向交通参与者指明和预示前方道路情况,表示交通管理的指令与交通设施的状况等不下岗的交警式的固定标志外,还有一种通过一定的技术手段进行显示并传达、告知交通参与者的标志,即可变信息标志。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。 可变信息标志能够将道桥
22、结构状况、沿途及附近交通状况、地物地貌、事故险情、水文气象变化等多种信息尤其是突发事件等,通过科技手段储存在某一情报或标志牌上,也可根据道桥检测情况及时把信息显示出来,传达给司乘人员和行人,使其能及时采取正确有力的交通行为和相应有效的防范措施。采用了一些新结构:太阳能标志,激光标志等。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。6.交通标志尺寸汉字高度与行车速度的关系: 标志牌的大小尺寸,应以保证司机在一定视距内能够方便、清晰地识别标志上的图案、符号与文字为基本条件,因而符号、文字的大小也必须满足视认距离的要求。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。 机动车辆行进过程中,驾驶员对交通标志的感知,一般分五个阶段:第一是发现,在视野内
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