浅谈沥青混凝土在城市道路纵坡方面的应用研究分析

2014-10-21徐彩霞

科技视界 2014年34期

徐彩霞

【摘要】道路纵坡是城市道路设计以及施工的重要指标之一，在道路建设资金、交通安全以及道路通行方面都有着重要的影响。本文依托福建莆田近年来新修高速公路的现场施工经验以及设计要求从以下几个方面分析了沥青混凝土路面在城市道路纵坡方面的研究重点。本文通过对纵坡影响方式以及效果进行分析给出了路面纵坡的具体设计以及建议。主要有以下几个方面：（1）路面纵坡对道路服务水平的影响方式以及实际效果。（2）路面纵坡对交通安全的具体影响。（3）从常用车辆动力特性方面阐述路面纵坡指标的影响及设计建议。特别是一些匝道处的纵坡设计与施工质量控制要点。

【关键词】城市道路;沥青混凝土路面;纵坡;设计以及施工;指标

0 概述

纵坡坡长是城市道路的关键因素之一，对城市道路的建造成本、通行安全以及通行状况有着极其重要的影响。合理的纵坡长度设计不但大量节约成本还可以保证城市道路的通行质量以及通行安全。我国现有的城市道路一般都是按照规范规定来设计城市道路纵坡长度。对于包括线性衔接、占地面积等方面更是强制执行规范规定。但是由于我国疆域辽阔、气候条件复杂、地形以及各地社会经济发展状况差异性巨大等原因，严格按照规范规定有时不能满足当地具体施工以及设计条件。所以需要按照具体施工条件来合理设定路面纵坡畅读十分重要。特别是对于一些北方城市，一旦进入冬季便进入冰雪期，必须根据冰雪期的具体情况设定城市道路纵坡长度。

国外其他一些国家对纵坡指标研究要早于我国。早在20世纪80年代左右国外一些科学家就已经开始对纵坡指标进行了实际的实验与分析。经过长时间的研究与分析，国外科学家掌握了大量路面纵坡指标对城市道路投资数量、城市道路通行能力以及城市道路交通安全等方面的影响因素以及影响方式。取得了较大的成果。

近些年來我国大量的研究机构对路面纵坡进行了研究。其中2003年周荣贵[1]等通过具体实验，采集了关于小型客车在不同纵坡条件下的运行速度，并通过对数据的处理与分析得到了车辆速度与纵坡坡度的关系曲线。2008年长安大学[2]对纵坡与大型货车的运行速度的课题进行了研究与分析，得到了纵坡对大型货车的运行速度以及运行情况进行了研究与分析得到了相当大的研究成果。2005年北京工业大学[3]针对纵坡对驾驶员心理指标的影响进行了研究与分析，通过实际试验得到了不同的纵坡设计指标对驾驶员的心理产生的不同影响。总而概之，我国虽然在城市道路纵坡指标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进国家。我国仍有在路面纵坡方面进行大量研究与分析的必要。

1 调查及数据分析

1.1 调查目的

通过对城市道路实际车流量、交通特性等方面进行全面详尽的现场调研，收集各个纵坡数据。将纵坡指标以及数据与现场实际测量的车辆数量、运行速度以及驾驶员心理指标相结合得到实际坡长对对坡度影响。

1.2 主要方法以及调查仪器

1.2.1 调查方法

由于我国各个城市交通状况的特殊性以及交通量巨大等特殊因素，传统的调查方法在城市道路上容易造成交通拥堵以及交通事故等严重后果。所以，本次调查尽量采用高速摄像机技术。通过使用高速摄像机技术将郑州某处交通状况进行现场录制，后期整理的方法进行对数据的收集。而对于一些地形特殊导致高速摄像机无法全方位、无死角拍摄的，降辅以人工方式予以补充调查。这样的调查方式可以全面的收集本路段的实际交通状况等数据。

1.2.2 主要调查仪器以及测量数据

高速摄影机——交通流量特性;

摆式测定仪——摩擦系数;

水准仪、皮尺——坡度以及坡长.

1.3 调查意义

通过现场对实地进行测量，我们可以得到大量的城市交通沥青混凝土道路中纵坡指标。通过对这些指标进行分析与研究可以得到城市沥青混凝土道路纵坡指标对城市交通的主要影响。所以，现场实地的测量为今后的研究奠定了坚实的基础。

2 城市沥青混凝土道路纵坡坡度与车速关系研究分析

2.1 城市沥青混凝土路面纵坡坡度对车辆运行速度的影响

本文通过对福建省莆田等几个城市道路沥青混凝土路面为例进行调查。将正常气候下车辆上坡速度、正常气候下车辆下坡速度、雨天条件下车辆上坡速度、雨天条件下车辆下坡速度、雪天条件[4]下车辆上坡速度以及雪天车辆下坡速度进行搜集以及分析处理。

通过对数据的处理与分析，我们可以发现正常气候条件下车辆上下坡速度跟车辆运营速度并没有十分明确的关系。但是通过运用MATLAB分析软件对采集的数据进行拟合分析，我们仍然可以得到以下观点：随着在正常气候条件下随着坡度增加，车辆运行速度会有下幅度的下降。而当纵坡坡度在百分之六以内时，车辆下坡速度可以与坡度成正比关系，即坡度越大速度越快;当纵坡坡度大于百分之六时，这一关系则呈现反比变化。由此我们可以得到另一些结论：下坡时，当坡度大于百分之六时，高大的坡度会造成驾驶员的心里紧张，从而导致速度减慢。

在雨雪气候条件下，上述这些指标虽有一定程度的下降但大致趋势相符合。

2.2 调查意义

通过实际测量莆田市的交通运营状况与城市道路沥青混凝土路面纵坡坡度等数据，运用数理统计等方法进行了分析与研究。得到了纵坡坡度对各种天气状况下车辆上下坡速度的定性定量关系。并得到了具体的结论。

3 城市道路沥青混凝土路面纵坡指标

3.1 城市道路沥青混凝土路面纵坡指标依据

3.1.1 最大纵坡依据

（1）设计车型要求以及动力特性：我国与国际上在这个方面略有不同，我国主要采用的设计对象为东风式卡车。

（2）设计车速：道路的设计车速一般情况下与城市道路等级成正比，即速度越大等级越高。而等级越高的公路其纵坡坡度也要越平缓。

（3）自然条件：各种气候条件都会对车辆的爬坡能力产生重大的影响，特别是在淮河以北城市，冬天道路上会产生大量的积雪。所以一般在北方取值较低，为0.1。

（4）平衡速度：小型车辆为一般行驶速度，大型车辆例如公交车等为一般速度的50%。

3.1.2 最长坡度依据

通常情况下由于地形限制城市道路纵坡坡长一般小于规定值。但一般在200m到600m之间，具体数值随坡度增加而减小。