拦索式避险车道系统研究摘要：车辆在驶过连续长大坡路段时，易发生车辆制动系统失灵现象，避险车道是解决该种交通事故的最好办法。本文分析了连续下坡路段对道路交通安全的影响，指出了现有各种形式避险车道的弊端，提出了一种拦索式避险车道系统，同时研究了拦索式避险车道的总体设计，包括位置设计、线性设计、阻拦网设计等。关键词：交通工程；避险车道；拦阻索中图分类号：U4160引言我国高原、重丘、山区较多，约占总面积的三分之二，地形差异较大。当车辆行驶在连续下坡路段时，由于长时间使用制动刹车，会使制动器的温度急剧升高，“热衰退”现象会变得更见明显。车辆的刹车能力降低，可能会导致车辆失控、引发严重的交通事故。但由于我国地形限制，在山区建设高等级公路时，长下坡路段无法避免，长下坡路段引发的交通安全问题严重困扰着我国道路交通安全。因此，在这些路段设置安全保障设施，提高其安全性已经成为当前公路建设中的当务之急。在连续长下坡路段设置避险车道，将失控车辆与正常行驶车辆分开，并利用重力减速度和滚动阻力等方法来减少其能量，进而控制失控车辆的方法十分适用。本文主要研究拦索式避险车道的拦索技术，以及围绕这种阻拦技术而配套的设计方法、方案，并进行现场工程试验验证拦阻效果。1拦阻能力确定1.1.拦阻车辆质量由于我国公路行驶载货汽车的型号多样，载重质量不同，加之超载情况非常严重，因此就为确定避险车辆的质量和速度制造了很大的困难。我国道路运输超载情况不但非常普遍，而且超载率非常之高，超载率达到100%的情况非常普遍，部分车辆的超载率甚至达到了200%以上。本文研究的是长大下坡的避险车道，考虑到车辆的动力性能，超载率过大的车无法顺利通过爬坡路段，故最终确定设计拦阻质量为80吨。1.2.拦阻车辆速度标准规定：高速公路和一级公路纵坡及坡长的选用应充分考虑车辆运行质量的要求，对高速公路即使纵坡为2%，其坡长也不宜过长。二级以下道路当连续纵坡大于5%时，应在不大于表1所规定的长度处设缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于3%，其长度应符合纵坡最小坡长的规定。考虑到本研究所设计的拦索式避险车道的目标工程使用环境，拟定设计道路下坡路段计算取值为：设计速度60km/h、纵坡坡度5%、坡长800m、路面滚动阻力系数取0.015。前已述及，本设计中所确定的车辆设计质量为80吨。此类货车严重超载，轮胎的形变程度比不超载的情况大很多，所以与地面间的摩擦力较大，不能使用通常的方法来计算超载货车在下坡路段末端的速度。通过查阅相关资料，并经过讨论，一般超载达到80吨的货车在仅考虑自由滑行的情况下，故最终确定设计拦阻速度为60km/h。2拦阻索的设计确定了设计拦阻车辆质量与速度之后，即可以进行拦阻索系统设计参数计算，即计算拦阻索间距以及每条拦阻索设置的拉力，以满足使用要求。2.1拦阻索设计参数计算方法在实际设计使用中，最关键的性能参数一般是拦停车辆所需距离以及拦阻过程中车辆所受的最大冲击力，本设计亦从这两方面着手进行计算。根据能量守恒定理，车辆在三道拦阻索构成的拦索式避险车道系统中的停止距离，可以根据下式计算：(1)(2)式中：——设计拦阻车辆质量；λ——车辆行驶摩阻系数；——车辆进入避险车道时的初始速度；——车辆停止速度，为0；——分别为车辆行驶至第1、2、3道拦阻索时的速度；——分别为避险车道入口至第一道拦阻索的距离，第一道与第二道拦阻索间距，第二道与第三道拦阻索间距；——车辆停止位置至第三道拦阻索的距离；注：在使用能量守恒定理计算车辆停止距离的过程中，为了简化计算过程，并未考虑碰撞过程中造成的能量损失。这样做使得计算停止距离比实际停止距离稍大，是偏安全的，因而忽略能量损失进行计算是可行的。在拦阻过程中，拦阻索系统对车辆产生的力，除了设置的固定拉力外，还有汽车在与拦阻索发生碰撞时产生的冲击力，这些力相加即可得到车辆在拦阻过程中所受到的冲击力。对于拦阻网本身自重在碰撞过程中产生的冲击力，有如下计算：(3)——拦阻网质量；——车辆行驶至第i道拦阻索前的速度；——碰撞时间，本设计中取0.1s；——第i道拦阻网自重引起的碰撞冲击力。对于...