互通式立交出口匝道分流鼻端平纵组合指标研究(4)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】:工况4与工况2相比较,工况4缓和曲线长度较短,而圆曲线半径较大.当车辆在主线设计速度为100 km/h的公路上由主线驶入匝道时,车辆速度在不断减小,车辆工况4与工况2相比较,工况4缓和曲线长度较短,而圆曲线半径较大.当车辆在主线设计速度为100 km/h的公路上由主线驶入匝道时,车辆速度在不断减小,车辆行驶轨迹曲率也在不断减小,此时车辆的侧向加速度不断增加;当车辆行驶速度减小至匝道设计速度时,虽然车辆行驶轨迹的曲率半径呈现不变的趋势,此时车辆的侧向加速度较前一段行程相比呈减小趋势.从图10(a)、(b)中可以分析得出,在车辆的前一段行程中,工况4的ay小于工况2的ay,原因是此时车辆在缓和曲线上行驶,曲率半径小于工况2,车辆行车危险较低;在车辆的后一段行程中,工况4的侧向加速度大于工况2,原因是虽然工况4圆曲线半径较大,但是其缓和曲线长度较短,车辆的行驶速度要高于工况2,其侧滑危险也高于工况2.由此可得,在一定情况下,在匝道出口分流鼻端处,长缓和曲线+小半径圆曲线线形组合安全性优于短缓和曲线+大半径圆曲线线形组合.
图10 不同工况行车动力学响应Fig.10 Dynamic response of driving in different working conditions
3.2 分流鼻端纵断面线形分析
为研究出口匝道分流鼻端纵断面线形对行车安全的影响,对不同工况纵断面坡度参数进行仿真,仿真采用工况1的平面线形,而纵坡分别为-2%、-3%、-4%、-5%,横断面采用单车道减速车道形式.仿真结果如图11所示.
图11 不同纵坡行车动力学响应Fig.11 Dynamic response of different longitudinal slopes
从图11中可以看出,随着主线行车速度的增加,车辆侧向加速度逐渐增加,增加至匝道控制圆曲线处,呈现不变或者减小趋势,这是由于车辆速度的减小与曲率半径的逐渐增加共同作用的结果.在桩号130 m之前,车辆处于减速过程,曲率半径逐渐增大,但其速度一直较高,曲率半径较小,故其侧向加速度虽然较小但呈增加趋势;在桩号130 m之后,车辆速度趋于平稳,曲率半径也趋于平稳,故其侧向加速度呈现不变或者减小趋势.
分析可得,随着匝道纵坡的增加,车辆侧向加速度明显增加,当纵坡为-5%时,车辆的侧向加速度最大值分别0.4g和0.58g.立交细则规定,当匝道设计速度为40 km/h时,出口匝道下坡路段最大纵坡值为4%,当地形困难或者用地紧张时,最大纵坡可为5%.对分流鼻端附近最大纵坡值并没有规定.由仿真结果分析可得,由于分流鼻端车辆行驶速度高于匝道设计速度,且车辆需转向改变行驶方向,纵坡过大不利于车辆的减速,如果分流鼻端附近纵坡设计采用5%,此时车辆侧滑危险性较大.
3.3 分流鼻端组合线形仿真分析
图12示出了基于现行规范的不同平纵组合行车的动力学响应.规范只规定了匝道出口端部平面线形最小值,并没有与匝道纵断面进行组合分析,为研究匝道出口端部线形组合的安全性,就需要对不同主线行车速度情况下出口匝道分流鼻端部线形组合的安全性进行研究.
图12 不同平纵组合行车动力学响应
表4即为不同情况下的仿真结果最大值,分析可知,在设计速度为120 km/h的立交主线上,如果出口匝道分流鼻端曲率半径值取规范值的极限最小半径300 m,则车辆的侧向加速度最大值为0.55g,大于安全阈值,行车具有侧滑危险;在设计速度为100 km/h的立交主线上,如果出口匝道分流鼻端曲率半径值取规范值的极限最小值250 m,则车辆的侧向加速度最大值为0.53g,大于侧滑安全阈值,车辆具有侧滑危险.从图12中可分析得出,随着曲率半径的减小,车辆侧向加速度增加较明显,侧滑危险也越大,这就要求设计者在进行出口匝道分流鼻端线形参数选取时,慎重选用极限值.
表4 不同平纵线形组合仿真结果Table 4 Simulation results of different horizontal and verticalalignmentvR/may/gi=-3.0%i=-3.5%i=-4.0%120km/h(分流鼻处的设计速度为70km/h)./.
对出口匝道分流鼻端平纵组合线形进行分析可知,当主线设计速度为120 km/h,分流鼻端处最小曲率半径选取一般最小值350 m,纵坡选用一般最小值-4.0%时,ay最大值为0.52g,车辆行驶时具有侧翻危险;当主线设计速度为100 km/h时,分流鼻端处最小曲率半径选取一般最小值300 m时,纵坡选用一般最小值-4.0%时,ay最大值为0.50g,此时车辆也存在侧翻危险.分析可得,虽然某种工况下平曲线最小曲率半径取一般最小值时行车安全,但是当纵坡也取一般最小值时行驶车辆的侧向加速度大于阈值,即车辆存在侧滑危险.而规范只给出了分流鼻端处出口匝道平曲线的最小曲率半径与出口匝道最大纵坡,并没有给出组合线形参数的取值.本研究以防止车辆发生侧滑现象为目的,给出了出口匝道分流鼻端处组合线形参数建议最小值.当主线设计速度为120 km/h时(分流鼻处的设计速度为70 km/h),分流鼻端圆曲线半径为350 m时,纵坡应小于-3.5%;圆曲线半径为300 m,则纵坡应小于-3%;主线设计速度为100 km/h,分流鼻端圆曲线半径为300 m时,纵坡应小于-4%;圆曲线半径为250 m时,纵坡应小于-3.5%.
文章来源:《采矿与安全工程学报》 网址: http://www.ckyaqgcxb.cn/qikandaodu/2021/0205/462.html
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