恢复双车道（共5篇）
恢复双车道 篇1
1 概述
试刀山隧道为芜合高速公路的重要节点, 于1993年5月设计, 1995年12月建成通车, 设计采用的技术规范为《公路隧道设计规范》 (JTJ 026-90) , 隧道内按双车道通行。试刀山隧道横断面原设计如图1所示。
2002年7月, 合肥至芜湖方向试刀山隧道内发生特大交通事故。经交警部门要求, 合巢芜高速公路 (芜合高速) 试刀山隧道于2003年9月由双车道通行改为单车道通行。单车道通行减少了隧道内交通事故的发生几率, 减缓了隧道内事故发生后的救援、抢险压力, 但同时也降低了隧道内的单位小时通车辆。
随着芜合高速公路客流量不断增加, 加上北沿江高速马巢段通车的叠加影响, 造成试刀山隧道交通拥堵, 不仅影响了群众出行, 也给交通安全带来很大隐患。所以, 在满足相关规范的前提下, 采取合理有效的措施, 恢复试刀山隧道双车道通行非常必要。
2 隧道现状及存在问题
2.1 隧道路面及边沟
由于隧道内路面在合巢芜路面改造时并未进行处理, 现在隧道内路面平整度较差, 隧道路面、排水等附属设施损毁较严重, 可能危及行车安全, 需要翻修后才能恢复原设计双车道通行。
2.2 隧道通风
试刀山隧道原设计采用机械通风, 隧道单洞设置6台射流风机, 以满足大交通状况或火灾状况下的通风及烟雾排放, 但由于隧道早期交通量小, 通风设施一直未安装运营。近年来随着交通量逐步增大, 通风设施的缺乏影响到隧道运营质量水平及安全, 特别是发生火灾时难以有效将烟雾控制扩散及排放, 不利于救援工作的及时开展及人员逃生, 所以应尽快完善隧道通风设施, 提高道路服务水平。
2.3 隧道交通设施现状
隧道外设置了隧道四级预告标志, 同时设置了限速标志、车道变窄警告标志、禁止超车标志和减速震荡标线等安全设施。
3 新旧设计标准对比情况分析
该隧道最初设计采用的技术规范为《公路隧道设计规范》 (JTJ 026-90) , 目前该规范已经废止, 取而代之为2004年7月交通部颁布实施的《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) 。两个规范相对比存在较大的出入。
3.1 隧道建筑限界横断面组成
现行设计规范4.4.1条款规定公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度如下:
由表4.4.1可见, 当设计速度为80km/h时, 两个车道宽度均采用3.75m, 现状隧道左侧向宽度为0.50m满足规范要求, 但隧道右侧向宽度为50cm, 不满足规范要求;而当设计速度为60km/h时, 两个车道宽度均采用3.50m, 隧道左、右侧向宽度均能够满足规范要求。目前试刀山隧道内的最高限速即为60km/h, 故存在改造的可能。
3.2 紧急停车带及车行横洞
试刀山隧道长1100m, 隧道设计时根据《隧规》1990版设置2处人行横洞, 间距471m, 而根据《隧规》2004版宜设置1处紧急停车带及1处车行横洞。由于隧道未设置紧急停车道及车行横洞, 隧道内发生紧急状况时车辆只能从两端洞口撤离或者车辆原地停放, 人员从人行横洞逃离, 救援难度相对较大。由于紧急停车带及车行横洞涉及隧道主体结构, 只能维持现状, 通过完善洞内安全设施及诱导疏散标志等措施弥补。
4 改造方案
4.1 交通标志
现有隧道预告标志、限速标志设置比较合理, 但需要增加"大型车辆靠右行驶"告示标志, 且需重复设置, 以提醒车辆按照规定车道行驶。若隧道内恢复双车道, 隧道外车道变窄警告标志也需要拆除。
4.2 交通标线
通过前面分析, 在隧道内横断面尺寸不改变的状况下, 若隧道内恢复双车道, 则必须维持目前最高限速值60km/h不变, 而且考虑到隧道内横向空间受限以及小客车和大客车、大货车的尺寸不同的影响, 为最大限度减少小客车与大型车辆间的相互干扰, 建议内侧小客车道的宽度取3.5m, 外侧大型车道的宽度取3.75m, 且大小车辆各行其道, 不能超车。
首先铲除现有隧道标线;隧道内单车道标线恢复为双车道标线, 车道分界线为实线, 不准车辆超车行驶;两侧行车道边缘线采用震荡标线, 以便在车辆压线或越线行驶时给驾驶员以安全提醒。或同时隧道内、外车道标线要进行过渡衔接处理。隧道内标线施划如图2:
现有隧道外系列减速标线设置较齐全, 不需要改造;但由于隧道内外车道数已恢复一致, 故铲除洞外的导向箭头。
4.3 路面改善
隧道路面应进行必要的检测, 对损毁严重, 影响行车安全的必须拆除重修, 对路边边沟及检修道重修疏通整理, 恢复隧道双车道通行能力。
4.4 光电线形诱导
由于隧道内"墙效应"的影响, 驾驶员会下意识地偏向隧道中线行驶, 使相邻车道无形中宽度被压缩, 干扰了正常行车秩序, 增加了不安全因素。特别是两侧检修道若光照不够, 更增加了驾驶人员的判断难度, 使驾驶人员有所畏惧而不敢靠近, 故建议在隧道两侧检修道侧壁附着设置光电线形诱导标。
4.5 车道指示及超速抓拍设施
为防止超高车辆进入隧道以及减少小型车和大型车之间相互干扰, 大、小型车辆应该在进入隧道前分道行驶, 内侧为小客车道, 外侧为大客、大货车道, 不允许车辆随意变道。为防止车辆不按规定行驶, 应设置门架式指示标志, 并同时设置超速抓拍摄像机, 如下图3:
4.6 隧道照明
目前隧道内的照明设计实施较早, 隧道内照明灯具的照度和均匀度都有所下降, 应对现有的照明设施进行检测, 以满足设计速度为60km/h或更高的要求, 使前方车辆在发生行驶轨迹偏移前能够发现后方车辆的行驶状况而做出准确的判断, 以保证行车安全。
4.7 交通引导及安全管理措施
加强路警企会商和联勤联动, 安排专门人员于车流高峰时段在隧道入口及前方值守, 现场指挥疏导, 监测通行状况, 快速处置碰擦等特情, 维护通行秩序。
积极引导分流, 在车流高峰时段通过在相关情报板发布分流提示信息, 引导部分车辆从巢湖所、柘皋所等下道通行地方公路, 降低试刀山隧道通行压力。
认真做好清障施救准备, 加大巡查力度, 高效处置碰擦等简易事故, 迅速撤出现场, 严防二次事故, 保障隧道通行。
4.8 方案效果分析及评价
根据《道路通行能力手册》, 交通设施的通行能力是指在通常的道路、交通和管制条件下, 在一定时间段内人或车辆通过车道或道路中某一点或均匀断面的合理期望最大小时流率。任何通常条件的改变都将导致交通设施通行能力的变化。实际高速公路的道路、交通条件对通行能力构成影响的主要因素包括:车道宽度及侧向净距、车道数量、计算行车速度、交通组成和驾驶员总体特性。
隧道内通行能力的差别主要在于折减系数, 尤其是侧向余宽的影响较大, 如果隧道内要达到和洞外相同或接近的通行能力, 侧向净距需要达到2m以上。而按照上述方案调整的试刀山隧道侧向净宽只有0.5/0.75m, 远低于2m, 故隧道实际服务水平在二级以下。而二级服务水平下的隧道的实际通行能力在一般情况下比洞外道路降低20%左右。由于试刀山隧道外一般路段的行车速度在100km/h, 而隧道内的行车速度为60km/h, 故恢复双车道后的试刀山隧道的实际通行能力比洞外道路降低大于20%。如果大型车辆占比较大的话, 则通行能力降低更多。
所以按照上述方案调整, 在目前的隧道运营状况下, 综合考虑车流量、行车速度、交通安全、现场管理难度等因素, 难以彻底解决隧道拥堵问题。
5 结语
由于隧道内"墙效应"的影响, 虽然采取了诸多安全措施, 但本路段车流量大, 特别是超宽大型车辆驾驶员若判断不准确, 车辆极易和隧道侧壁发生刮擦, 造成交通事故, 现状隧道的侧壁发现多条刮痕就是实证。所以上述改造方案虽然进行了车道划分并采取了相应的安全管理措施, 但是由于隧道内侧向宽度的先天不足, 在行驶过程中行车秩序也可能达到不了预期。笔者认为应加快芜合高速公路改扩建步伐, 以彻底解决隧道拥堵问题。
摘要：本文从规范的角度, 系统分析和研究了芜合高速公路试刀山隧道恢复双车道通行的影响因素, 提出了针对性的解决方案及其他改善措施, 以期在最大限度保证行车安全的前提下, 提高试刀山隧道的通行能力。
关键词：芜合高速,隧道,恢复双车道,改造
参考文献
[1]《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) .
[2]《道路交通标志和标线》 (GB 5768-2009) .
[3]《道路通行能力手册》, 美国交通研究委员会.
基于双阈值分割的车道线检测方法 篇2
在非正常的车道偏离发生之前能够向驾驶员发出预警的车道偏离预警系统(LDWS)是目前为避免车辆由于非正常原因偏离行驶车道,造成交通事故而采用的主要安全产品[1]。车道标线检测是LDWS对车辆是否偏离正常行驶的车道进行判断的基础,它能为LDWS提供车辆相对于车道的位置参数,对LDWS的研究有重要意义,当前对车道标线的检测主要是通过机器视觉技术实现的,其中图像分割是车道标线检测过程中最重要的步骤之一,由于灰度图像的分割容易受到与车道线灰度接近的其它图像的干扰[2],所以本文采用基于彩色图像的分割以提高图像抗干扰能力。
1 双阈值分割提取车道线信息
彩色图像的分割通常是在HSI、RGB等彩色空间中针对颜色特征不同的目标进行分割。HSI空间中亮度与色度相互独立,在亮度条件不同时分割图像具有优势,但是在HSI空间分割图像时,需要先从RGB空间经过彩色转换得到[3]。考虑车道线识别系统的实时性要求,本文选择在RGB彩色空间进行图像分割。
1.1 道路图像预处理
原始道路图像容易受到一些条件限制和随机噪声的干扰,从图像中识别出车道线的难度较大,为此,本文采用空间域的中值滤波对图像进行预处理,可有效减少椒盐噪声和一些脉冲 信号对图像的干扰,以便更好地识别出车道线。其原理是将图像上一点的邻域中所有像素点的灰度值按其大小排列,以序列的中值代替该点的灰度值,取m为序列中点的个数(一般取为奇数),i为序列中心位置。用公式表示如下:
1.2 双阈值分割算法
RGB彩色空间模型以红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色为基色,它们可以按不同亮度和比例混合成人类能感知到的大部分颜色。RGB正方体模型可以建立在三维笛卡尔坐标系中,如图1所示。其中三个轴分别为r、g、b,表示彩色空间某一颜色中红、绿、蓝三种颜色分量。在RGB模型中,黑色对应为原点O,白色对应距原点最远的顶点,像素点的灰度沿这两点的连线分布,而正方体内其余各点可分别对应表示不同的颜色,即正方体内每一点的坐标(r,g,b)可对应表示一种颜色[4]。为便于表述和计算,将立方体中所有颜色R、G、B分量归一化至[0,1]区间。
如图1所示,RGB彩色空间中顶点W(1,1,1)、Y(1,1,0)分别对应白色和黄色点。交通标线颜色主要为白色和黄色,但考虑到实际拍摄的道路图像会受到各种因素影响,其中标线颜色可能会为接近白色或黄色的其它颜色,本文认为点W、Y与W Y连线附近区域的点是近似白色和黄色[5]。为能精确提取车道线边缘像素信息,可以构造M1M2M3M4和N1N2N3N4两个分割面,即采用双阈值的方法对道路图像进行分割,下面以后者为例说明。以N1N2N3N4平面为分割面对图像进行分割,则图像中所有位于该平面上方的点可认为是车道线的有效像素点,并保留下来,其它位于该平面下方的点则可以去除[4]。根据实验数据统计,彩色空间中所有像素点坐标满足式(2)的,可认为是近似黄色,而满足式(3)的,认为是近似白色:
(r-b)>0.12&(g-b)>0.12 (2)
(r-b)>0.04&(r-g)>0.01|r=g>0.9 (3)
采用双阈值算法对路面图像进行处理,考虑到实际道路图像会受到灰尘或光线等因素影响,本文经过计算与对比试验,得到分割面M1M2M3M4取在如式(4)所列的两平面之间,且分割面N1N2N3N4取在如式(5)所列的两平面之间时,能较好地保留图像中白色和黄色部分,适应实际道路的情况:
2 车道线检测与识别
2.1 基于ROI的车道线检测
在采集到的路面图像中,实际有用的车道线信息只占很少一部分,并且其出现位置有一定的规律性,因此本文提出在车道线可能存在的图像区域中设立左右两个矩形ROI:L-ROI和R-ROI,以检测车道线像素信息,如图2所示。在图2中以车体纵轴线为x轴构造直角坐标系,ROI与x轴的距离w可由实际道路中标线的位置确定,ROI的宽度和高度可分别由式(6)和式(7)确定[6]:
Wi=aVi (6)
H=x1-x2 (7)
其中,Wi为第i帧ROI的宽度,a为常数,Vi为第i帧车道线宽度,H为ROI的长度,x1与x2分别是水平线n1和n2在车体坐标系下的x轴坐标值。
在感兴趣区域内建立动态搜索带,以便能更准确地获得车道线边缘像素,如图2所示,搜索带在ROI内垂直方向上等距离分布,水平参数可根据车道线位置具体确定,根据车道线位置的变化,可以通过下式对搜索带进行调整[6]:
c(t+1)=β·P(t)+(1-β)·c(t) (8)
式中,c(t)为搜索带的中心位置,P(t)为搜索到的车道线的水平位置,β为系数,可根据车道线的曲率适当调整。
为了减少路面灰尘等噪声对识别结果的影响,本文还设定了一个阈值,如果搜索到的像素点距离车道线像素点的距离超过了该阈值,则将其认为是噪声并去掉。
在试验中本文在每个ROI中设立了6个搜索带,其像素长度设定为50像素,宽度从上到下依次为:2、2、3、3、4、5,这样距离越近则分辨率越高。
2.2 基于Hough变换的车道线识别
考虑到实验环境是基于结构化的公路,而结构化公路在设计和修建时需满足一系列严格的行业标准, 在标准下修建的公路其车道线在延伸方向上有平滑曲线,并且曲率很小,一般近视野内车道线可以近似看作直线[7],因而本文以直线作为车道线模型,采用Hough变换检测车道线。Hough变换不易受到噪声和曲线间断的影响,是很重要的检测间断边界形状的方法,其主要是通过将图像由坐标空间变换到参数空间,来实现直线和曲线的拟合[8]。
设在图像x-y坐标空间中的一条直线可表示为式(9),该直线在极坐标中的参数方程为式(10):
y=mx+b (9)
r=x cosθ+y sinθ (10)
式(9)中,m为斜率,b为截距,式(10)中,r为直线到原点的垂直距离,θ为x轴到直线垂线的角度,取值范围为±90°。在图像坐标空间中共线的点,通过极坐标变转换到参数空间后,表示为相交于同一点的曲线。计算时,将参数r和θ在预先估计的变化区间内量化成许多小格,对图像坐标空间的每一个前景点(x,y),将θ的量化值带入式(10),计算出各个r值,经量化后所得值落在对应小格内,该小格的计数累加器便加1,当坐标空间中所有点都经过变换后,对所有小格进行扫描,最大计数值的小格对应的(r,θ)就可认为是车道线对应的参数[7]。
采用Hough变换,在参数空间里进行简单地累加统计,可以有效地简化计算过程,检测道路图像中的共线点,识别出车道线。
3 实验结果分析
本实验中所有算法均基于Matlab软件环境中编译并实现,实验图像由CCD摄像机在白天行进中的车辆上拍摄得到,摄像机安装在车辆前挡风玻璃后方中间的位置,共采集了200余幅图像。图像分辨率为320×240。 图3是单、双阈值分割的对比图,其中图3(a)是对图像采用单阈值分割后的结果,图3(b)是结合了双阈值对图像进行分割后的结果,采用双阈值分割在道路标线边缘不明显时效果更好。
图4是车道线识别算法的分步效果图,其中图4(a)是原始道路图像,图4(b)是双阈值分割后得到的图像,图4(c)是检测和识别出的车道线。图4表明采用双阈值分割和ROI搜索带的方法可以有效减少前方道路图像中噪声的影响,较好地识别出车道标线。经实验测算,该算法处理一幅图像的平均时间为22.5ms,当路面图像比较简单时,图像分割效果较好,Hough变换所需要计算的点少,处理时间也相应较少,可以达到17.3ms;当路面情况复杂,干扰较多时,Hough变换需要计算更多的点,从而增加计算时间。
4 结束语
本文提出了一种基于双阈值分割的车道标线检测与识别方法,该方法在RGB彩色空间对道路图像进行分割,提取具有道路标线颜色特征的白色和黄色信息,再通过动态ROI搜索带的方法和Hough变换完成对车道线的识别。分割过程中采用双阈值增加了处理图像边缘的精度,建立动态ROI搜索带可以有效减少计算量,缩短图像处理时间。
参考文献
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恢复双车道 篇3
1 道路安全评价指标标定
道路安全程度评价的最直接指标就是交通事故率, 但某些公路缺乏详细事故资料, 无法进行准确的数据统计分析。而运行速度与交通安全之间存在着密切关系, 本文从相邻路段运行车速的变化及地点速度分布的离散度对交通安全的影响进行分析研究。
1.1 相邻路段车速差ΔV的标定
“路段”是在适当的划分原则下形成的多个道路单元, 每一道路单元 (即单个路段) 应具备相似的线形特征和恒定的车速[1]。一条路线可划分为多个道路单元, 每个直线自成一段;半径大于600 m 的曲线视为直线;位于表1半径范围内的相邻曲线划分为一个分析路段, 若连续曲线中的一条曲线不位于划定范围, 应单独划分成单个路段[2]。
美国的研究数据表明, 道路相邻平曲线段的运行速度差与该曲线段的安全情况存在着密切的关系, 具体数据如表2所示[3]。
注:Δv85为道路相邻区段85%位车速的偏差值。
车速差值法建议, 两相邻路段上小客车的运行车速差值不要超过20 km/h, 大货车的运行车速差值不超过15 km/h[4]。
1.2 车速降低系数SRC
车辆在行驶过程中, 速度从60 km/h减到30 km/h、从120 km/h减到90 km/h的速度变化率是不一样的, 前者发生事故的可能性要大于后者。所以, 在ΔV分析方法的基础上, 引入车速降低系数SRC来评价公路安全程度[4], 车速降低系数
莫斯科国立大学的学者研究数据表明:当初始速度为60～80 km/h, 减速度分别为b≤0.5 m/s2、0.5<b≤1.5 m/s2、1.5<b≤2.5 m/s2时, 事故率与SRC的关系如图1所示[5]。
我国交通研究人员通过对双车道公路的调查数据, 得出如下结论:①SRC≤0.6, 道路交通事故率高, 易发生重大交通事故;②0.6<SRC≤0.7, 车速变化较大, 事故率较高;③SRC>0.7, 道路交通事故率较低。
应注意, 当SRC=1、ΔV=0时, 虽然评价指标显示道路安全程度很高, 但由于车辆运行速度快、行驶环境单一等原因, 反而容易引发交通事故。因此, 公路设计对最大直线长度必须加以控制。
1.3 速度分布评估法
交通研究学者Garber和Gadiraju通过分析1983～1986年美国4条公路的设计车速、地点车速、平均车速以及速度离差之间的相互关系, 得出如下结论:车辆平均速度的增加不会导致事故率的上升, 只有速度离差的增大才会导致交通事故率的增加[6]。
在道路特征变化幅度大的路段, 驾驶员对于期望车速把握的离散性也增大, 表现在速度分布特征上, 就是速度的离散度越大, 事故率越高。图2为我国某双车道公路车速标准离差与事故率的回归关系曲线图。因此, 道路的几何线形、车辆的速度变化与交通事故率关系密切, 可以在ΔV和SRC的基础上, 选择速度离散度作为道路安全评价的另一个指标。
2 道路安全改善对策
对双车道公路危险路段的安全改善措施, 可以从道路工程措施改善和设置合理的交通工程安全设施两方面进行研究。
2.1 道路工程设施改善
进行线形修正设计时要考虑路段所经之处的地形、地貌、地质等实际情况, 不能不考虑经济、技术等情况而盲目进行。若受平面控制, 可以通过修改平曲线半径、超高、加宽等设计要素, 使车辆在相邻路段的运行速度不致相差过大;如果平面设计要素受到地形限制不能改动, 则可以考虑修正纵断面坡度、坡长等设计要素, 同时充分考虑平纵结合以及行车视距的要求。
2.2 交通安全设施改善
1) 合理设置安全护栏。根据路侧危险程度、事故概率、行车速度和交通流组成等因素设置护栏及其防护等级, 不同危险地段使用不同等级的路侧防护, 并与周边景观相协调。避免盲目设防、过度设防, 最大限度减少工程对环境和景观的破坏。在选择护栏形式时, 要考虑当地的养护、环境条件和气候因素, 如在北方积雪地区宜采用钢管或缆索护栏, 以减轻积雪的严重程度;选用连续混凝土护栏的路段, 还要考虑清雪、排水等因素。
2) 合理设置交通标志与标线。设置合理的交通标志标线对交通安全起着至关重要的作用。如重型车辆在下坡路段行驶时, 路侧指示标志、连续下坡警告标志、限速标志等显得极为重要。标志设置的位置应通过调查分析, 根据运行速度而定。标志标线的组合设计也不容忽视, 如在进入危险点前方设置减速标线、危险路段线形警告标志、限速标志、禁止超车标志等, 危险路段上设置中心黄实线、中心导流线, 在急弯及与急弯连接的区间设置连续的视线诱导标。通过这些标志标线的合理组合, 使驾驶员充分了解道路线形的急剧变化, 有效地预防事故的发生。
3) 合理设置减速设施。控制车辆速度的方法很多, 按其警示力度可分为非强制性和强制性控速措施。非强制性措施主要指设置限速标志、减速标线等, 对车辆起警示、警告作用;强制性控速措施是采用物理方法降低车速, 如铺设粗糙路面、设置震动标线和减速带等。从减速效果看, 减速带减速的效果最明显, 然后依次是减速标志、减速标线[7]。在危险路段应根据实地情况, 遵循安全性、经济性、舒适性原则, 在合适的位置选择合理的减速设施形式。
3 内蒙古S203线危险路段判析与安全改善设计方案
3.1 S203线危险路段判析
内蒙古S203公路从阿尔山-乌兰浩特段为双车道公路, 沥青混凝土路面。交通事故资料显示K463～K469段是事故多发路段, 对K463～K469段进行相邻路段单元的划分, 利用雷达测速仪观测路段上车辆的运行车速, 图3中里程桩号加上463 km即为实际里程桩号。从图3可以看出, 在K464+800、K465+900附近, 相邻路段运行车速差值较大, ΔV分别达到20 km/h和21 km/h, 车速降低系数SRC均为0.6。观测数据进一步显示出这两处路段小客车与大货车的运行速度差值很大, 不同车型的速度分布离散性较大。在K464+800附近, 阿 (尔山) —乌 (兰浩特) 方向, 小客车运行速度为39.21 km/h, 大货车运行速度为32.67 km/h;在乌—阿方向, 小客车42.80 km/h, 大货车22.48 km/h;在K465+900附近, 阿—乌方向小客车运行速度48.69 km/h, 大货车运行速度为25.41 km/h;在乌—阿方向, 小客车运行速度为43.23 km/h, 大货车28.94 km/h。因此, 可以根据ΔV、SRC和速度离差3个评价指标综合判定K464+800、K465+900处路段为危险路段。
3.2 危险路段综合改善设计方案实例
危险路段K464+800处平曲线半径100 m, K465+900处72 m, 针对K465+900处急弯危险路段提出安全改善设计方案。K465+900属于陡坡和急弯组合路段, 路侧高差较大。因此采取综合改善方案, 包括线形改造, 标志、标线设置, 减速设施以及避险车道和防护设施的设置。
1) 线形改造。
在曲中左右路段进行路面加宽, 由8 m加宽至10 m, 为了保证行车视距, 在弯道内侧切削了部分山体。
2) 标志、标线设置。
在两侧入口连续设置了10块视线诱导标, 视线诱导标板的下缘至地面的高度为120～150 cm, 板面垂直于驾驶员视线, 双向设置, 附着在护栏上。在两侧入口前100 m处设置了急弯警告标志和限速标志, 路面施画路侧边缘线和中心双实线, 在道路中心双实线之间填充0.6 m宽的导流标线, 以达到规范行车轨迹、减少对向冲突的目的。
3) 减速设施设置。
在弯道上、下行入口处增加减速标线, 同时采用横断面形式为抛物线形的橡胶减速装置。
4) 避险车道设置。
依托路侧地形, 在曲线中间附近增设了一处避险车道。设置避险车道的地点是历次车辆冲出路外事故发生地点的上游位置, 保证车辆在失控情况下进入避险车道停车。
5) 防护设施设置。
设置浅碟式边沟, 加强了防撞挡墙的防护等级, 避免车辆冲出护栏的坠车事故, 并且在防撞挡墙前设置了两层废旧轮胎, 达到减小车辆与挡墙之间碰撞冲力的目的。K465+900急弯陡坡组合路段综合改善方案如图5所示。
4 结束语
道路的许多方面都会对交通安全产生影响, 如线形条件、交叉口、路侧环境、视距条件等, 所有这些方面的因素要综合在一起加以考虑。通过对危险路段采取有效的综合改善措施, 预防和减少交通事故的发生, 正是交通研究人员的目标所在。
摘要：选取相邻路段车速差ΔV、车速降低系数SRC和速度离差作为鉴别双车道公路危险路段的三个评价指标, 从道路工程措施和交通安全设施两方面对事故多发路段进行安全改善对策研究。以内蒙古S203公路为例, 利用评价指标进行危险路段判析, 针对K465+900急弯陡坡危险路段, 通过线形改造以及设置交通标志标线、减速设施、避险车道和防护设施等一系列工程改造措施, 进行安全改善综合方案设计。
关键词：双车道公路,危险路段,评价指标,车速,改善对策
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恢复双车道 篇4
1 工程概况
龙头山隧道出口位于广州龙头山公园,是交通部规划的“五纵七横”国道主干线中同三、京珠两条国道主干线共线绕广州公路东二环段的控制性工程之一,是目前国内最长的双洞分离式8车道公路隧道。根据设计,隧道分为左右线,左线隧道1 010 m,右线隧道长1 002 m,隧道最大埋深98 m,施工分进出口2个标段。
隧道出口标段左线510 m,右线502 m,左右线出口最小净距20.8 m,洞身最大净距51 m,隧道开挖最大宽度20.75 m,高度13.58 m。其中左线Ⅱ类围岩95 m,Ⅲ类围岩70 m,右线Ⅱ类围岩90 m,Ⅲ类围岩50 m,占本合同段隧道长度30%。
隧道地貌单元为残丘区,地势起伏较大,植被茂盛,根据工程地质勘察报告,隧道两线左右出口表层为第四系全新统残坡积砾质亚粘土,半干硬状态,下卧燕山晚期全、强风化二长花岗岩,节理裂隙较发育,结构松散,稳定性差。地下水主要为松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙水。
由于扁平率小、跨径大、开挖断面大,Ⅱ、Ⅲ类围岩占隧道总长的32%,为了保证施工安全可靠,有效控制大断面、大跨度隧道开挖后的应力应变及沉降,该隧道洞口段软弱围岩设计采用双侧壁导坑法施工。
2 双侧壁导坑施工方案
2.1 施工原则及工艺原理[1]
针对开挖断面大(隧道最大开挖面积为231.8 m2)的特点,采用双侧壁导坑法施工,并遵循“弱爆破、短开挖、强支护、早闭合、勤测量、快衬砌”的原则进行。
工艺原理:以岩体力学理论为基础,应用新奥法原理指导施工,充分发挥围岩自承载能力,运用光面爆破技术,及时进行喷锚初期支护,防止围岩松动,应用监控量测及时反馈信息,充分发挥围岩和初期支护的作用。
2.2 施工方案优化
2.2.1 原施工方案分析
双侧壁导坑法对于大断面大跨度隧道施工,安全性高,有较好的适用性,但其施工工序复杂,施工干扰大,开挖和初期支护的进度受开挖方法,人员配置、机械选型等因素的影响。这需在确保安全的前提下,以新奥法理论为指导,始终坚持信息化施工,以监控量测的信息数据指导并检验施工方案的正确性,随时调整施工工艺及施工参数。
双侧壁导坑法施工的临时侧壁,将隧道分隔为相对独立的全封闭的导洞,如此导致的情况有:
(1)挖掘机或装载机出碴,必须正面进洞,倒车出碴。而且必须是一进一出,随着开挖掘进的深入,势必引起循环时间加长。
(2)初期支护用的湿喷机等设备,每次施工完后要退出,前后调运的时间周期随着隧道进深而增长。
(3)3个独立的导洞让隧道内施工的供电、供水、供气管道增加布置难度和投入增加。
(4)双侧壁的支护为连续的钢筋格栅网喷射混凝土墙,对后期的二次衬砌钢筋混凝土施工增加破除难度及对安全造成影响。
为了保证隧道的顺利建成,隧道施工中开挖面的大小、施工工艺,设备配备选型与开挖进度非常关键。为了保证开挖的速度,必须从以下几个方面着手。除了对机械设备优选配合外,还应对施工工艺进行优化处理,以解决施工干扰大,工序复杂、循环时间长等问题。
2.2.2 方案优化过程
在龙头山隧道双侧壁导坑法施工过程中,提出了两套优化方案,方案1主要是改变中隔壁支撑的弧度或支撑端点的位置,目的是增加两侧小导洞的净空和上左右导坑宽度,以利机械在内导坑内组织施工。此方案经分析比较后发现,原导坑开挖的宽度已经接近7 m,再扩大1 m,虽然左右侧下导坑可以调头,但由于隧道左右侧上导坑壁墙扁平,装载机在内还是无法调头。此外增加宽度,势必引起中隔壁应力增大,增加安全风险,同时增加了中导洞开挖的难度,反而得不偿失,此方案不可行。
优化后方案2如图1所示。
其优化要点为:各导洞每开挖初支26 m,临时中隔墙钢格栅拱架设4 m,只架设钢格栅拱架而不喷射混凝土。考虑安全因素,横通道段的钢格栅拱架调整,适当加密布置。待隧道初期支护全面封闭成环后,拆除中隔墙的加密段的钢格栅。保证左右两导洞每30 m形成一个4 m多宽的联络通道。
该方案的优点在于:
(1)通道可作为各种机械设备的汇车通道。
(2)左右上导坑湿喷作业时,可将机料放在通道内,不影响下导坑开挖施工。
(3)风水电路布置方便。
(4)减少二次衬砌拆除中隔壁的施工难度。
优化后的施工工艺大大缩短了工序循环时间,减少了工序施工干扰,有效提高了开挖和初期支护的速度。采用此法优化施工方案,进度虽有提高,但仍满足不了工期要求,还需进一步优化。
2.2.3 更进一步的优化方案
通过出口段的施工,侧壁分1、2部台阶施工,由于隧道断面大,Ⅱ类围岩最大开挖断面积达236 m2,开挖高度在11~14 m。侧壁上下导坑施工,台阶高度过高,由于地质情况复杂,施工进度较慢,且安全难于控制,为了加快施工进度,保证安全施工,对施工工艺进一步优化,即:加强支护,将双侧壁导坑施工改为双侧壁台阶法施工。
优化方案具体为:
(1)加强初期支护,将原设计中间核心土锚杆改为对拉锚杆。为了增加对核心土的稳定,侧壁开挖后施工临时横撑,采用在侧壁钢架底部上0.5 m处打设穿透核心土的对拉Φ25锚杆(长度6.0 m),Φ25锚杆与钢架内侧壁背[14槽钢架焊接牢固,以形成整体连接(必要时可施加预应力),对侧壁钢架进行锁定,提高核心土的稳定性。
(2)将设计径向中空锚杆改为小导管,增加摩擦面,提高围岩的承载力。
(3)采用三步台阶法施工,上台阶高度为4.0 m,台阶长度3.0~5.0 m;下台阶高度为4.65 m,台阶长度10~15 m,仰拱部分台阶高度3.5 m,仰拱施工距下台阶掌子面10~20 m,仰拱采用栈桥施工(如图2所示)。经过进一步的优化施工方案,减少了开挖断面,大大加快了施工进度。
2.2.4 设立横通道后钢拱架的应力变化[3]
设立横通道后,监测其钢拱架应力和拱顶下沉变化。由监测数据得出,临时中隔壁拆除后,拱顶最大日沉降量为3.4 mm。经过监控应力变化,拱部围岩应力减少,应力为-0.06 MPa,表现为拉应力;拱脚应力增大,最大为0.16 MPa,表现为压应力。
通过加密横通道部分钢格栅,基本保证了应力变化的平稳,最后趋于稳定。通过观测分析,其应力变化处于合理的变化范围内,保证了施工安全。
3 施工关键控制技术[3]
3.1 隧道开挖施工
正洞围岩为风化的花岗岩,采取爆破法开挖,施工中应严格控制装药量,控制爆破震动对围岩造成的影响。开挖按分部开挖,严格控制进尺及台阶长度。
Ⅱ、Ⅲ类围岩段左右侧壁导坑前后间距控制在20~40 m以内。侧洞均采用上下台阶法开挖。每开挖循环进尺控制在0.75~2.0 m,台阶长度3~5 m。衬砌滞后开挖10~20 m。
3.2 初期支护施工
本工程的初期支护措施包括超前长管棚、超前小导管、自进式锚杆及中空注浆锚杆、格栅钢拱架和钢纤维喷射混凝土等。
大管棚施工前先施工护拱,并预埋孔口管,棚管孔口外插脚2~5°。偶数(或奇数)孔位内安设有孔钢花管,用来注浆超前加固岩层;奇数(或偶数)孔位内安设无孔钢花管,用来检查注浆效果。
超前小导管采用双排Φ50 mm,壁厚5 mm的热扎无缝钢管,环向间距40 cm,采用锚杆台车沿隧道周边按每排设计外插角打入围岩。注单液水泥浆,注浆压力为0.5~1.0 MPa,孔口设置止浆塞。
Φ25自进式锚杆和中空注浆锚杆,利用锚杆台车或手持式凿岩机钻孔,利用台车的工作平台(吊篮)人工安装锚杆,注浆泵灌注水泥浆液。
钢拱架在洞外加工,为了保证加工精度,加工前在平滑的地板上放出钢拱架1∶1大样图,然后根据大样或模具进行钢拱架的加工制作。洞内利用作业平台安装。为保证钢架整体受力,设置纵向连接钢筋。
喷射混凝土采用湿式喷射。设计要求掺量添加纤维,并搅拌均匀。喷射前先清理喷射面,发现松动的石块等及时清除,分层喷射时,后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行,并洒水养护。
3.4 隧道二次衬砌施工
仰拱完成后进行二次衬砌施工。正洞拱墙衬砌采用液压衬砌台车(12 m)整体浇注施工,泵送入模,采用附着式振捣器和插入式振捣器振捣。人行横洞衬砌采用模板台架,组合钢模板全断面衬砌。养护时间不少于48 h,待强度达到设计要求时,方准拆模,拆模后养生不少于14 d。
混凝土均由设在洞外的混凝土拌合站集中拌制,并用混凝土搅拌输送车运送。
施工主要机械配备:混凝土拌合站1套,全断面模板衬砌台车2台,混凝土泵(HBT60)2台,混凝土运输车4台。
防水混凝土施工的关键是提高混凝土的密实度,同时采取适当的措施防止混凝土的开裂。本隧道混凝土设计抗渗等级为C30S8。施工中严格控制混凝土的配合比和粗骨料的尺寸,集中拌合,采用混凝土运输车运输以保持混凝土具有良好的施工性能。
4 经济综合效益评价
施工工序优化后,虽然增加了横通道部分钢格栅的数量,但节省了风水管路及洞内照明线路的铺设,由原来的2路改为1路,节约管路材料300多m。横通道为会车提供了便利,减少设置避车洞2处,节约工程费用约10万余元。横通道的设置,提高了工序衔接及设备调转速度,减少了初期支护破除的难度,加快了工程进度,保证了工程顺利如期完工。
5 结束语
通过对双侧壁导坑施工工艺的研究,对施工工艺进行了优化,对工序进行了调整。通过增加横通道,加强支护,设置对拉锚杆,改变系统锚杆为注浆小导管,增加摩阻力,改变围岩的自身支承强度,将左右导坑法改为台阶法开挖等多项优化措施,减少了工序循环时间和施工干扰,大大加快了施工进度。在施工过程中应重视隧道防排水施工,从细节上下功夫,完善排水系统;加强施工工艺研究,研究防水板铺设和搭接工艺,加强二次衬砌施工管理;做好地表排水系统。
摘要：介绍了龙头山隧道双侧壁导坑施工工艺的优化过程,实践证明,采用增加横通道的施工方案,可加快施工进度,减少成本,提高工效;将双侧壁导坑施工改为双侧壁上下台阶,可提高劳动生产率,缩短工期。
关键词：隧道,双侧壁导坑法,工艺优化
参考文献
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恢复双车道 篇5
我国山区面积占全国总面积的三分之二以上, 由于地形崎岖, 交通不易普及, 基础设施建设难度大, 落后的交通成为阻碍山区经济发展的瓶颈。随着高速公路的高速建设与发展, 我国公路技术等级结构也随之升级。近几年, 国家加大对山区的重点扶持和开发力度, 山区广泛修路, 促进了山区旅游业的发展, 加强了各个区域的经济往来, 同时也极大地促进我国运输业的发展。与平原地区的公路相比, 山区公路环境复杂、影响因素多样, 因此, 山区的交通安全问题明显多于平原地区。
1 山区双车道公路事故影响因素分析
1.1 主观因素。绝大多数的交通事故都直接或者间接地与驾驶员有关。因为, 驾驶汽车不仅要考验驾驶员的开车技术, 对于驾驶员的心理素质要求也比较高, 如果驾驶员对道路信息没有做出正确的判断和决定, 进行了错误的操作, 那么极有可能造成重大的交通事故。由于山区公路特殊的地形条件, 事故发生的概率更高。比如, 山区公路通常有很多隧道, 如果驾驶员白天驾车进出隧道, 由于光线反差大, 驾驶员会出现短暂的视觉盲区, 这样极易导致事故的发生;而且山区弯道多、坡度长, 视线差以及过长的坡道都会在不同程度上增加驾驶员的紧张感, 同时长时间的刹车极有可能导致刹车失灵或者轮胎起火。
1.2 车辆因素。车辆的故障是影响交通安全的重要因素。车辆在山区道路运行有时甚至会遇到大雾、大雨等恶劣天气, 路面湿滑, 容易出现轮胎爆胎、灯光不全、刹车失灵等机械故障;此外, 由于货运市场竞争激烈, 油价在逐年上涨, 货车在运货过程中要缴纳各种养路费等, 货车司机为了争取更多的利润空间, 不惜铤而走险, 载货量远远超于货车额定的承载量, 车辆的安全性能受到极大威胁, 这不仅容易引发交通事故, 而且也会大大缩短公路的使用寿命。
1.3 道路因素。如果道路存在曲率半径过小、纵坡过大、平纵线形不协调、直线距离过长等不合理的线性设计, 这样也十分容易引发交通事故[1]。此外, 路面的强度稳定性、抗滑性、平整度也是影响行车安全的因素。
1.4 环境因素。环境因素也是影响交通安全事故不可忽略的因素。山区一般具有气候多变, 雨水、多雾等复杂环境条件, 而且山区公路大多依山傍水修建, 地质土薄石多, 十分容易发生山崩、山体滑坡等地质灾害;此外, 常常出现的大雾天气导致能见度低, 影响驾驶员对外部环境信息的判断, 引起操作滞后、失误, 导致交通事故发生;路面能见度与附着系数会因为降雨严重下降, 更增加车辆在急弯、隧道群、长大纵坡以及排水不畅路段的事故发生率[2]。
2 山区双车道的安全设计
2.1 对山区双车道公路安全设计要点, 对于新改建道路本着“安全、经济、环保、有效”的原则, 符合国家现行标准的规定进行设计。由于现有大多数运行的山区道路因为历史、财力及地形、地质等原因造成公路等级低, 安全隐患多, 远远不能满足目前的车辆组成、车流量、行驶速度等的要求, 应通过合理规划、分步实施、不断完善, 最后达到提高现有公路的交通安全水平。管理单位宜定期对辖区路网进行安全风险评估和排查, 依据评估排查结果, 结合当地经济社会发展情况, 分轻重缓急组织设计及实施。优先安排人口密集区域人车混行、交通流量大、通客运, 通校车以及旅游路线等地段。在设计中应通过深入分析实施路段存在的交通安全隐患和交通事故原因, 并进行经济和技术分析, 最终确定设计方案。
2.2 山区双车道公路出入口安全设计。山区双车道大量分布着出入口, 下面介绍几种常见的路口设计。
(1) 主要公路为二级公路, 次要公路为三、四级公路的T形交叉, 当直行交通量不大, 而转弯交通量有一定比例时, 可采用如图 (图1-a的形式) ;当主要公路直行交通量较大时, 宜采用如图 (图1-b) 形式。
(2) 主要公路和次要公路均为二级公路的T形交叉, 根据转弯交通量的大小分别采用如图2-a、2-b、2-c形式。
(3) 主要公路为四车道及以上公路, 次要公路为二级公路的T形交叉, 可采用如图2 所示中2-c、2-d形式。
(4) 互通式立体交叉的匝道或连接端部的平面交叉, 应采用如图2- b形式。
3 山区双车道交通安全事故预防对策
3.1 强化教育管理, 提高人员素质。对于客、货车和危险品运输的驾驶员, 必须要求持专门的资格证上岗;加强对驾驶员行车安全的教育, 避免酒驾、疲劳驾驶、带病驾驶等。
3.2 路侧安全防护措施。路侧护栏的设置位置要合理, 如果太靠近行车道会给驾驶员带来压迫感, 造成行车心理负担, 这会极大影响交通效率和交通安全;护栏的横向变形量也十分重要, 我们可以通过增加梁的刚度、增加柱子尺寸等方法对护栏进行加固, 达到减小护栏横向变形量[3];此外, 护栏的设置应尽量连续。
3.3 出入口交通安全设施选择与布置。根据山区公路出入口主线的交通运行特性, 不同路段应该要设置相应类型的减速带;进入村镇及交叉口支路道路时一般均应设置减速丘, 并在减速丘前方合适的距离配备相应的标志和标线。
结束语
山区公路交通安全涉及的因素很多, 涵盖面也非常广泛。我们只有加强对驾驶员行车安全的教育管理, 提高车辆的安全性能, 优化并改进道路安全设施, 才能够有效的预防并降低山区双车道公路交通事故的发生。
参考文献
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