公路平曲线半径的可靠性设计

《公路平曲线半径的可靠性设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、公路平曲线半径的可靠性设计梁珍珍宿州市经纬公路设计有限公司摘要：交通事故一直社会关注的热点问题，相关事故统计资料表明与直线路段相比，平曲线路段的事故发生率较高，且曲线半径越小，交通事故的发生率就越高。因此，完善公路平曲线路段设计，改善行车安全条件，对提高公路安全水平具有重要意义。本文计算了各极限最小半径下发生车辆侧滑的概率，并通过改变路而摩擦因数、车辆运行速度对不同功能函数下的行车失效概率进行分析，最后提出了公路平曲线半径的可靠性设计流程。关键词：平曲线半径;可靠性设计;运行速度;作者简介：梁珍珍（1984-）,女，工程师，

2、本科，主耍从事公路设计工作。收稿日期：2017-8-14Received：2017-8-141引言现有公路线形设计通常采用确定性设计方法，认为公路设计只耍满足规范耍求就是安全的，但和关研宄指出，在某些情况下，现行儿何设计规范无法对公路使用者提供足够的行车安全保障。我国将可靠性理论应用于道路线形设计的研究较少，国外现有的平曲线可靠性分析中也存在一定的不足，具体为:可靠性的功能函数是在车辆质点模型棊础上得到的，主要以控制车辆侧滑为A的，而忽略了车型及车辆侧倾作用等对侧滑造成的影响。2可靠性功能函数的建立可靠性主要是指系统在一定吋

3、间和条件下完成预定功能的能力。将可靠性理论应用到公路平曲线设计屮基本内涵为:当车辆以一定的速度在圆曲线上运动时，在离心力作用的影响下，产生侧向加速度，则有向外运动趋势，车辆速度越大，侧向加速度就越大。在路面摩擦因素的影响下，要确保车辆在曲线上行驶时不会出现侧滑事故，则要求半径足够的大，这个半径即为车辆稳定行驶的需求值。可靠度和失效概率是反映公路线形设计状态的关键因素，线形设计的极限方程为：公式屮，Z表示功能函数;S表示随机变量;D表示驾驶期望参数。其屮s与D是独立的，据此分为三种情况：（1）Z=0，公路线形设计处于极限状态；

4、（2）Z〉0,公路线形设计处于失效状态；（3）Z〈0，表示公路线形设计未达到功能标准。3公路平曲线行车安全可靠性分析3.1运行速度运行速度是指驾驶员结合自身驾驶条件和心理预期而采取的行车速度，其表征了公路实际交通流运行状况，这与交通流量、线形条件、驾驶人员素质、交通管理设施、安全设施配套等因素相关。相关研宄表明，当公路设计速度＜100km/h时，车辆的运行速度通常会大于设计速度。3.2路面摩擦因数一个路而若能提供足够的路而摩擦因数，其可为车辆安全加速或减速等提供有利的条件。路面摩擦因数的影响因素包括路面材料特性、车辆轮胎特性

5、、车辆速度、天气等，路面摩擦因数的分布情况如表1所示。表1路面摩擦因数的分布下载原表路面摩擦因数分为沿车辆纵向和侧向两个方向，车辆在行驶过程中需要足够的侧向摩擦因数，才能降低侧滑事故。3.3极限最小半径下行车安全可靠性分析极限最小半径（K.in）是指各级公路在最大超高和允许侧向摩擦因数的情况下，能保证汽车安全行驶的最小半径，计算公式为：上述公式中表示允许最大超高;表示允许侧向最大摩擦因数。各极限最小半径对应的车辆侧滑失效情况如表2所示。表2各极限最小半径对应的车辆侧滑失效概率下载原表3.4不同行驶速度和路面摩擦因数的可靠性分

6、析以表2屮的40km/h为例，进一步研究路面摩擦因数和运行速度对车辆侧滑的影响，分析与比较不同可靠性功能函数间的差异。不同的路面摩擦因数影响因子会导致路面摩擦因数发生变化，如表3所示。表3路面摩擦因数影响因子下载原表从表3中可以看出，若路面摩擦因数降低，发生车辆侧滑失效的儿率则会增加，以基于质点模型的轿车为例，当路面从干燥转变为结冰状况时，侧滑失效儿率则会增加，在这种情况下车辆极易发生侧滑事故，可见路面摩擦因数对车辆侧滑有着重要的影响。另外，车辆发生侧滑失效率与运行速度也有着直接的影响，比如当运行速度从40km/h增加至90

7、km/h时，以质点模型轿车为例，车辆发生侧滑概率也会随之增加。4公路平曲线可靠性设计从上文分析内容可知，根据车辆行驶速度、路面摩擦因数等概率分布情况，可对规定曲线半径下的侧滑行车失效概率属于可靠性分析过程，而可靠性设计则是可靠性分析的逆过程。公路平曲线半径的可靠性设计即是在已知车辆行驶速度、路面摩擦因数等概率的分布情况，设计曲线半径和计算失效概率，确保其小于S标失效概率。0标失效概率值直接关系到风险的接受程度和工程造价，其是一个综合考虑工程安全性和经济性的标准值。本文假定A标失效概率的取值，提出了平曲线可靠性设计的主要流程，

8、具体为：(1)结合公路等级确定设计速度V，并根据规范查找相应的极限最小半径，并设定目标失效概率为P;(2)选择设计曲线半径，第i次迭代半径为Rj,确保以确保能够满足最小半径要求；(3)根据曲线半径、运行速度平均值和标准差，选取相应的路面摩擦因数平均值和标准差；(1)根据不同行驶车辆的失效模