速看！德国联邦道路研究院最新科研成果出炉

文 译者

多孔隙沥青骨架灌注树脂用于修补钢桥I类损伤的研究

近年来，德国公路交通荷载迅速增长，公路钢桥正交异性面板局部应力显著提升，运营中的钢桥在纵肋与桥面板焊接部位常常出现疲劳损伤（在德国钢桥养护中称为I类损伤）。对此，德国联邦道路研究所与杜伊斯堡-埃森大学钢结构研究所联合开展了“多孔隙沥青骨架灌注树脂用于修补钢桥I类损伤”的研究，旨在探究提高铺装刚度能否更好地扩散车轮荷载，从而降低纵肋与桥面板焊接部位的局部应力。

课题将德国最常用的浇注式沥青铺装作为对照方案，着重研究向多孔隙沥青混合料骨架中后灌注环氧或生物树脂（HANV）能否提高铺装刚度，同时考虑取消铺装缓冲层能否进一步提高铺装刚度。课题依照德国钢桥面铺装规范的结构型式，成型了钢板上沥青铺装的复合试件（含防水层、缓冲层），进行了不同温度下的静态和动态五点加载弯曲试验。通过测试不同荷载下钢板下缘的变形，计算复合结构刚度，用以反映符合结构的承载传荷能力。试验结果表明，后灌注生物树脂可提高承载传荷能力。此外，通过有限元数值模拟得出，提高铺装刚度可降低钢板应力达40%；当使用较低刚度的浇注式沥青铺装时，取消铺装缓冲层可降低钢板应力约25%。（但由于试验数量有限，数据结果离散性较大，尚不能导出定量的关系。）

隔音墙损坏对其隔音性能的影响研究

隔音墙在使用过程中不可避免会出现各种损坏，例如安装缺陷或事故造成的孔洞、缝隙，吸音材料的风化或污染等，但这些损坏形式对于隔音墙声学性能的影响至今不明。受德国联邦道路研究院委托，德累斯顿声学研究有限公司承担了此项课题。该课题旨在构建一个不同损坏类型的目录，并在目录中明确各种类型的损坏在多大程度上削减了隔音屏障的遮蔽与缓冲效应，为相关单位采取经济、有效的修补措施恢复和保持隔音效果提供依据。

该课题首先扩展了现行德国公路交通噪声预测计算方法（RLS90）中的噪音扩散模型，以便描述噪音通过完整的和存在圆孔或槽缝状缺损的隔音墙的扩散规律。模拟结果表明，隔音墙的缺损后方会产生一个强噪音区域。研究人员通过模拟获得隔音墙在目录中各种缺损条件下的强噪音区域的边界，分别制定了可以平衡此区域的修复方案。损坏类型目录的参数主要是各种缺损的影响面积（声波传播系数×圆形缺陷面积）或影响宽度（声波传播系数×槽缝状缺陷宽度）。研究结果表明，通过对有缺损的隔音墙的数值模拟与现场测试，均能较好地确定缺损的声波传播系数。

公路隧道自动灭火设施的有效性研究

与房屋建筑和工业设施不同，在公路隧道中安装自动灭火设施一直颇有争议。自动灭火设施在大型火灾试验中的有效性、用于隧道的系统优化及正面使用经验还有待确定。本课题研究了不同类型自动灭火设施的有效性及其在公路隧道整体安全系统中的兼容性。

研究表明，在火灾事故中，自动灭火设施能否较早启动对灭火的有效性起关键作用，此外，合理设计灭火设施也能非常有效地控制火灾扩大和温度上升。对于人员防护来说，烟气扩散与温度上升的影响同等重要。在采用机械强制通风的模型隧道中，模拟结果显示自动灭火设施效果显著。在安装有烟气吸收装置的隧道模型试验中还发现，在灭火装置启动时，通风系统的运作可能会受到灭火系统造成的水平空气流动的不利影响。

此外，课题还通过真人虚拟现实试验评估了自动灭火系统对隧道使用者行为的影响。结果表明，在未模拟如洒水和降温等触觉效果的条件下，测试人员在隧道内的行为（下车、逃往下个安全出口）并未明显受到自动灭火设施启动的影响。

高速公路施工区域车道数减少时的交通控制设施研究

由于道路养护需求的上升，德国对道路施工区域与交通区域的横向间距提出了更严格的技术要求（ASRA5.2），这也意味着，施工区域预留的车道数量将更少。此课题目标在于研究一种车道数减少时的交通控制设施组合，以尽可能充分利用车道减少时瓶颈区域的通行能力，所开发的交通控制设施本质上起到变换车道和行驶速度调节两方面作用，以实现入口交通流量的控制。与常规按阈值控制的交通设施不同，该设施的机理是基于一个控制环路，通过考虑驾驶人的反应时间和设定的空间界限来动态控制交通信号，直到达成设定的控制目标并保持下去。

当时速限值在40公里及以内时，设施的速度调节功能可通过微观仿真模拟出来。当最小时速为60公里时，入口流量不可能被降低到瓶颈处交通流量以下。其速度调节的信号指示符合德国现行的道路交通规范（StVO）及道路施工安全规程（RSA）要求，但车道变更信号的效果则无法通过微观仿真进行模拟，因为驾驶人的反应时间未知，而这一参数是开展微观仿真模拟必须的基础数据。课题在与专家和交通参与者讨论的基础上，设计了多种交通控制信号的组合方案。课题建议在实际使用过程中测试这些方案，研究其是否易于理解以及交通参与者在多大程度上接受和遵守它，从而明确其适用性。

高速公路施工对道路使用者心理影响的研究

目前，业内围绕道路施工工地对交通参与者影响的研究，无论是从交通工程学还是心理学角度来看都不够充分。本课题通过模拟试验研究高速公路长期施工工地（在固定区域持续超过1昼夜）的长度、布置及叠加对道路使用者心理的影响，为实际道路施工工地的布置提供一些建议。

研究结果表明，目前道路施工工地布置的一些规则尚有进一步考虑的余地。例如，根据研究结果，只要车道达到一定宽度，驾驶人可以以正常速度通过长达15～20公里的连续施工工地，当超过这一阈值后，驾驶人才会有显著的选择更高行驶速度的心理动机。通过分析模拟驾驶过程中测试人员的驾驶行为和眼动、心率、血压等生理数据后发现，在行驶通过一段超长的施工工地与通过多个叠加的施工工地时，驾驶人的心理状况几乎没有明显的区别。但同时也观测到，绕行和错位行驶会对驾驶人产生较大的心理压力，这种情况在多个工地叠加时常有发生，因而从交通安全的角度出发，应尽量减少错位行驶的情形。

此外，通过设置减速段让车辆频繁驻停，可以在很大程度上补偿侵略性驾驶行为以及驾驶人的挫败感，而且在多个工地叠加的末段设置较长的减速段也可以协调车速，从而稳定交通流。在驾驶模拟中对速度缩减段进行的试验表明，驾驶人能够很好地遵守缩减段内的速度限制，但前提是在交通标志中明确给出减速理由（亦或是施工进展、最新施工状况等信息），让交通参与者觉得自己和施工联系在一起，从而对施工形成正面评价，以更放松的心理行驶通过施工区域。

高速公路大货车停车区遥控集约化停车试点项目

随着德国高速公路上大货车数量和密度的增加，很多货车司机很难在高速公路上找到合适的停车位。为了解决这个问题，除了常规的扩建和新建停车区，德国还进行了遥控集约化停车区试点项目，尝试通过新设计为所有货车司机解决停车难的问题。这种新型遥控集约化停车区是指将多个大货车按照停车和驶出时间排序，不留行车通道、紧密地并排停放。驾驶员通过停车位上方的动态显示板获取可以将车辆驶出的时间。

项目开发了车位管理算法，并评估了其实际应用效果，还对适用于集约化停车的专门停车区进行了设计。为了验证其使用功能，在JuraWest停车区进行了试点项目，主要考察了两个问题：应用集约化车位后，多出来的35个停车位的实际利用率有多高，停放的车辆在多大程度上保持了按照时间排序依次停放并在潜在的堵塞冲突中存在额外的驶出车位的可能性。研究结果表明，在停车需求较大的周一到周四，平均93%的车位被占用（有些日子甚至达100%），周末车位占用率较小（平均为52%），以至于常规停车位尚未被用完。通过对675次停车过程的监测发现，90%的车辆是按照时间排序依次停放的，仅有10%的情况存在潜在的堵塞现象，但绝大多数情况下具备通过相邻行列驶出的可能性。总体而言，这一系统的功能性、运行安全性和适用性较佳。

（本文转载于“江苏高速公路工程养护技术中心”微信公众号）