廖軍洪，邵春福，鄔洪波，王 芳（.城市交通復(fù)雜系統(tǒng)理論與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京交通大學(xué)），00044北京；.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院公路交通安全工程研究中心，00088北京）

考慮制動(dòng)器溫度的連續(xù)長(zhǎng)大下坡縱坡設(shè)計(jì)方法

廖軍洪1，2，邵春福1，鄔洪波2，王 芳2
（1.城市交通復(fù)雜系統(tǒng)理論與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京交通大學(xué)），100044北京；2.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院公路交通安全工程研究中心，100088北京）

為提升連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段安全水平，研究一種基于制動(dòng)器溫度的縱坡設(shè)計(jì)方法.以7個(gè)典型連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段為研究對(duì)象，分析了下坡速度、車(chē)輛總質(zhì)量對(duì)特定連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段貨車(chē)制動(dòng)器溫度的影響.并以車(chē)輛到達(dá)連續(xù)長(zhǎng)大下坡終點(diǎn)的制動(dòng)器溫度、制動(dòng)器溫度達(dá)到200℃和260℃時(shí)距連續(xù)長(zhǎng)大下坡起點(diǎn)的距離為特征值，分析了采用等效平均縱坡單一坡度和設(shè)置緩坡兩種展線(xiàn)形式對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度的影響，提出了連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段區(qū)段劃分量化標(biāo)準(zhǔn)和縱坡設(shè)計(jì)建議.研究表明:從降低貨車(chē)制動(dòng)器溫度角度考慮，連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段應(yīng)盡可能采用單一坡度展線(xiàn)，相鄰坡段采用不同縱坡坡度時(shí)坡差不宜過(guò)大，特別是下部區(qū)段.

連續(xù)長(zhǎng)大下坡；制動(dòng)器溫度；縱坡；坡差；區(qū)段劃分

受地形地貌條件、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工程投資等因素的影響，山區(qū)高速公路走廊帶選擇受限因素多，導(dǎo)致了大量連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段（以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)大下坡）的出現(xiàn).我國(guó)云南、四川、山西、廣東、北京、湖北等近20個(gè)省份的高速公路均存在長(zhǎng)大下坡.2012年4月通車(chē)的雅瀘高速公路單個(gè)長(zhǎng)大下坡已達(dá)到50 km，平均縱坡近3%.受持續(xù)降坡的影響，車(chē)輛駛于長(zhǎng)大下坡時(shí)運(yùn)行速度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，為控制速度通常會(huì)頻繁制動(dòng)，易因制動(dòng)器溫度過(guò)高導(dǎo)致車(chē)輛（特別是重載貨車(chē)）制動(dòng)性能大幅度降低或失效，從而引發(fā)交通事故.縱斷面線(xiàn)形是長(zhǎng)大下坡高差變化的直接反映，是影響車(chē)輛運(yùn)行速度和制動(dòng)器溫度的重要因素，與行車(chē)安全密切相關(guān)，尤其是對(duì)重載貨車(chē)的影響更為顯著.2004年西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目［1］提出了基于下坡安全性的連續(xù)縱坡路段坡度和坡長(zhǎng)量化標(biāo)準(zhǔn).蘇波、韓躍杰等［2-3］提出了基于貨車(chē)制動(dòng)器溫度預(yù)測(cè)模型的長(zhǎng)下坡路段平均縱坡、總坡長(zhǎng)和安全坡長(zhǎng)建議值.楊宏志、潘兵宏等［4-5］基于貨車(chē)剎車(chē)轂溫度預(yù)測(cè)模型，確定了長(zhǎng)大下坡路段合理平均縱坡和坡長(zhǎng)、提出了平均縱坡與坡長(zhǎng)限制指標(biāo)值及其選用原則.吳京梅等［6］基于國(guó)道G110北京延慶縣城—昌平德勝口段擬建線(xiàn)連續(xù)下坡方案，采用貨車(chē)制動(dòng)器溫升模型分析了不同坡度、坡長(zhǎng)條件下貨車(chē)制動(dòng)失靈風(fēng)險(xiǎn).杜博英等［7］建立了貨車(chē)制動(dòng)器溫度模型，提出了長(zhǎng)大下坡臨界坡度、安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法.Mcguire Terry等［8］研究了雙車(chē)道公路長(zhǎng)大下坡路段下坡方向設(shè)置超車(chē)道的必要性和設(shè)置方法，建議在長(zhǎng)大下坡距坡底1／3處設(shè)置超車(chē)道，并盡可能采用2+1的橫斷面形式，條件受限時(shí)可偏移車(chē)道中心線(xiàn)為下坡方向提供超車(chē)機(jī)會(huì).Changjen Lan等［9］針對(duì)車(chē)重功率比高于120 kg／kW的重載車(chē)輛建立了貨車(chē)速度曲線(xiàn)圖和計(jì)算模型，提出了設(shè)置爬坡車(chē)道的臨界坡長(zhǎng)建議. Tiejun Zhang、Yongsheng Chen等［10-11］研究了長(zhǎng)大下坡路段交通事故與平縱幾何線(xiàn)形的關(guān)系，建立了關(guān)系模型.

總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外在長(zhǎng)大下坡平均縱坡和下坡路段總長(zhǎng)度等方面開(kāi)展了較多研究，而對(duì)長(zhǎng)大下坡內(nèi)坡段組成對(duì)行車(chē)安全的影響研究較少.然而，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)大下坡相鄰坡段組成對(duì)駕駛?cè)藢?duì)前方線(xiàn)位走向（特別是上坡和下坡方向）的判斷有較大影響.文獻(xiàn)［12］提到，相鄰路段采用不同的縱坡可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)后續(xù)路段縱斷面線(xiàn)形的錯(cuò)誤判斷，不熟悉道路環(huán)境的貨車(chē)駕駛員會(huì)因此采用過(guò)高的行車(chē)速度.然而，行業(yè)內(nèi)尚未針對(duì)相鄰坡段坡差對(duì)行車(chē)安全的影響開(kāi)展定量研究，尚不明確長(zhǎng)大下坡坡段組成是否對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度有影響或影響的大小.本文以此為出發(fā)點(diǎn)，定量分析長(zhǎng)大下坡采用等效平均縱坡單一坡度展線(xiàn)和設(shè)置緩坡展線(xiàn)兩種形式對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度的影響，為長(zhǎng)大下坡縱坡設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐.

1 樣本和分析參數(shù)的確定

本文基于2004年西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目提出的長(zhǎng)大下坡界定標(biāo)準(zhǔn)（平均縱坡分別為1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%時(shí)，所對(duì)應(yīng)坡長(zhǎng)若達(dá)到12.5、9.5、7.5、6.0、5.5、4.5、4.0、3.5 km即為長(zhǎng)大下坡），結(jié)合四川、廣東、云南等省份長(zhǎng)大下坡調(diào)研情況，選取了坡長(zhǎng)分別為7.5、10、15、20、25、30、50 km的7個(gè)典型長(zhǎng)大下坡作為研究對(duì)象，各路段縱斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1.

表1 典型長(zhǎng)大下坡縱斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)

根據(jù)工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，本文選用行業(yè)內(nèi)較為常用的長(zhǎng)大下坡貨車(chē)制動(dòng)器溫度預(yù)測(cè)模型（GSRS模型［12］）對(duì)貨車(chē)在上述7個(gè)長(zhǎng)大下坡路段下坡過(guò)程中的制動(dòng)器溫度進(jìn)行了計(jì)算，提取了貨車(chē)制動(dòng)器溫度特征值.本文采用的制動(dòng)器溫度預(yù)測(cè)模型原理為

其中：K1=hAC／mBC，K2=1／hAC，h為V的函數(shù)；T∞為制動(dòng)器外部環(huán)境溫度；T0為制動(dòng)器初始溫度；AC為制動(dòng)系統(tǒng)的有效熱傳導(dǎo)面積；mB為制動(dòng)系統(tǒng)的有效熱質(zhì)量；C為制動(dòng)系統(tǒng)的熱容量；W為貨車(chē)總質(zhì)量；θ為坡段縱坡坡度；x為到坡頂?shù)木嚯x；V為貨車(chē)下坡的平均速度；GTi為第i個(gè)檔位的傳動(dòng)比．

利用前述模型進(jìn)行貨車(chē)制動(dòng)器溫度計(jì)算分析時(shí)，需要輸入的參數(shù)主要包括：長(zhǎng)大下坡各坡段的縱坡坡度和長(zhǎng)度、貨車(chē)下坡速度、貨車(chē)總質(zhì)量、貨車(chē)軸數(shù)等.根據(jù)典型山區(qū)高速公路長(zhǎng)大下坡貨車(chē)運(yùn)行速度觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)重收費(fèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，本文制動(dòng)器溫度計(jì)算參數(shù)和分析特征值確定如下：1）貨車(chē)代表下坡速度為60、70、80、90 km／h.2）貨車(chē)代表軸數(shù)和總質(zhì)量為2軸30 t、3軸40 t、4軸50 t、5軸60 t、6軸70 t.3）貨車(chē)制動(dòng)器溫度分析特征值為到達(dá)長(zhǎng)大下坡終點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)坡底）時(shí)制動(dòng)器的溫度、制動(dòng)器溫度達(dá)到臨界溫度時(shí)至長(zhǎng)大下坡起點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)坡頂）的距離.研究表明，當(dāng)制動(dòng)器溫度達(dá)到200℃時(shí)，貨車(chē)制動(dòng)性能開(kāi)始衰減；當(dāng)制動(dòng)器溫度超過(guò)260℃時(shí)，貨車(chē)制動(dòng)性能明顯下降.因此，本文分析過(guò)程中以200℃和260℃作為制動(dòng)器的臨界溫度.

2 特定長(zhǎng)大下坡貨車(chē)制動(dòng)器溫升特性

針對(duì)不同總質(zhì)量、軸數(shù)的貨車(chē)分別以不同代表下坡速度下坡時(shí)制動(dòng)器溫度來(lái)計(jì)算分析，對(duì)于某一特定長(zhǎng)大下坡，貨車(chē)下坡過(guò)程中制動(dòng)器溫度主要特征：1）隨著下坡速度的增加，貨車(chē)到達(dá)坡底時(shí)制動(dòng)器溫度變化不大.2）隨著下坡速度的增加，貨車(chē)制動(dòng)器溫度達(dá)到200℃和260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x變化不大.3）隨著車(chē)輛總質(zhì)量的增加，貨車(chē)到達(dá)坡底時(shí)制動(dòng)器溫度呈增加趨勢(shì).4）隨著車(chē)輛總質(zhì)量的增加，貨車(chē)制動(dòng)器溫度達(dá)到200℃和260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x呈減小趨勢(shì).5）隨著車(chē)輛總質(zhì)量的增加，貨車(chē)制動(dòng)器溫度達(dá)到200℃和260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x占長(zhǎng)大下坡總長(zhǎng)度的比例呈減小趨勢(shì).6）隨著車(chē)輛總質(zhì)量的增加，貨車(chē)制動(dòng)器溫度由200℃上升至260℃時(shí)行駛的距離呈減小趨勢(shì)，即升溫速度更快.

3 坡段組成對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度的影響

為分析不同坡段組成對(duì)長(zhǎng)大下坡貨車(chē)制動(dòng)器溫度的影響，分別考慮了上述7個(gè)長(zhǎng)大下坡在設(shè)置緩坡（即實(shí)際的縱坡坡段組成）和在相同高差情況下采用等效平均縱坡單一坡度兩種工況，計(jì)算了各代表總質(zhì)量貨車(chē)以代表車(chē)速下坡時(shí)的制動(dòng)器溫度，并基于同一下坡速度和車(chē)輛總質(zhì)量等計(jì)算參數(shù)對(duì)不同展線(xiàn)形式下的制動(dòng)器溫度進(jìn)行了對(duì)比分析，采用的指標(biāo)主要有：1）貨車(chē)到達(dá)坡底時(shí)的制動(dòng)器溫度差.2）制動(dòng)器溫度達(dá)到200℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x差. 3）制動(dòng)器溫度達(dá)到260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x差.

其中，制動(dòng)器溫度差和至坡頂距離差均為采用單一坡度展線(xiàn)與設(shè)置緩坡展線(xiàn)時(shí)對(duì)應(yīng)物理量的代數(shù)差.以貨車(chē)到達(dá)坡底時(shí)制動(dòng)器溫度差為例，分析結(jié)果見(jiàn)圖1.

圖1 貨車(chē)到達(dá)坡底時(shí)制動(dòng)器溫度差對(duì)比分析

基于7個(gè)典型長(zhǎng)大下坡分別采用單一坡度展線(xiàn)和設(shè)置緩坡展線(xiàn)時(shí)貨車(chē)到達(dá)坡底時(shí)制動(dòng)器溫度差和制動(dòng)器溫度分別在200、260℃時(shí)距坡頂?shù)木嚯x差計(jì)算結(jié)果，經(jīng)綜合分析可得出以下結(jié)論.

1）對(duì)于同一長(zhǎng)大下坡，兩種展線(xiàn)形式下貨車(chē)下坡過(guò)程中制動(dòng)器溫度變化趨勢(shì)有所差異，見(jiàn)圖2.設(shè)置緩坡展線(xiàn)時(shí)，下坡過(guò)程中制動(dòng)器溫度波動(dòng)較大，局部緩坡路段制動(dòng)器溫度略有下降但總體溫升速率較高.采用單一坡度展線(xiàn)時(shí)，下坡過(guò)程中制動(dòng)器溫度變化幅度較小，總體呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，到達(dá)坡底時(shí)制動(dòng)器溫度較設(shè)置緩坡展線(xiàn)時(shí)低.

圖2 展線(xiàn)形式對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度變化趨勢(shì)的影響

2）長(zhǎng)大下坡的坡段組成對(duì)貨車(chē)到達(dá)坡底時(shí)的制動(dòng)器溫度、貨車(chē)制動(dòng)器溫度分別達(dá)到200℃和260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x均有影響.采用單一坡度展線(xiàn)形式時(shí)，貨車(chē)制動(dòng)器溫度相對(duì)較低，升溫速度相對(duì)較慢，到達(dá)坡底時(shí)制動(dòng)器溫度與設(shè)置緩坡時(shí)最大溫度差為-171.2℃.在相同運(yùn)行速度下，隨著車(chē)輛總質(zhì)量的增加，二者溫度差值呈減小趨勢(shì).在相同車(chē)輛總質(zhì)量下，隨著下坡速度的增加，二者溫度差值略呈增加趨勢(shì)，但增加幅度不大.

3）貨車(chē)到達(dá)坡底時(shí)制動(dòng)器溫度差與車(chē)輛總質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，見(jiàn)圖3.隨著車(chē)輛總質(zhì)量的增加，差值減小，即兩種展線(xiàn)形式對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度的影響逐漸減小.

4）貨車(chē)到達(dá)坡底時(shí)制動(dòng)器溫度差隨坡長(zhǎng)的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，見(jiàn)圖4.

5）貨車(chē)制動(dòng)器溫度分別達(dá)到200℃和260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x差變化趨勢(shì)與車(chē)輛總質(zhì)量有關(guān)，見(jiàn)圖5.貨車(chē)制動(dòng)器溫度達(dá)到260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x差隨著車(chē)輛總質(zhì)量的增加總體呈減小趨勢(shì)；達(dá)到200℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x差隨著車(chē)輛總質(zhì)量的增加呈先減小后增大趨勢(shì).

圖3 制動(dòng)器溫度差與車(chē)輛總質(zhì)量的關(guān)系

圖4 制動(dòng)器溫度差與坡長(zhǎng)的關(guān)系

圖5 制動(dòng)器溫度達(dá)到200℃和260℃時(shí)至坡頂距離差與車(chē)輛總質(zhì)量關(guān)系

6）貨車(chē)制動(dòng)器溫度分別達(dá)到200℃和260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x差變化趨勢(shì)與長(zhǎng)大下坡總長(zhǎng)度有關(guān)，見(jiàn)圖6.總長(zhǎng)度≤15 km時(shí)，制動(dòng)器溫度達(dá)到200℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x差呈增加趨勢(shì)，采用單一坡度展線(xiàn)時(shí)比設(shè)置緩坡展線(xiàn)時(shí)大，升溫相對(duì)較慢；總長(zhǎng)度≥20 km時(shí)，設(shè)置緩坡展線(xiàn)形式至坡頂?shù)木嚯x略大于單一坡度展線(xiàn)形式.總長(zhǎng)度≤30 km時(shí)，制動(dòng)器溫度達(dá)到260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x差呈先增加后減小的趨勢(shì)，采用單一坡度展線(xiàn)時(shí)比設(shè)置緩坡展線(xiàn)時(shí)大，升溫相對(duì)較慢.總長(zhǎng)度＞30 km時(shí)，設(shè)置緩坡展線(xiàn)形式至坡頂?shù)木嚯x略大于單一坡度展線(xiàn)形式.

7）下坡速度對(duì)貨車(chē)到達(dá)坡底時(shí)制動(dòng)器溫度差、制動(dòng)器溫度分別達(dá)到200℃和260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x差影響不大.

8）通過(guò)采用單一坡度展線(xiàn)或優(yōu)化相鄰坡段組成，部分長(zhǎng)大下坡路段貨車(chē)制動(dòng)器溫度可控制在200℃或260℃以?xún)?nèi).

圖6 制動(dòng)器溫度達(dá)到200℃和260℃時(shí)至坡頂距離差與坡長(zhǎng)關(guān)系

4 基于制動(dòng)器溫度的長(zhǎng)大下坡區(qū)段劃分

鑒于前述制動(dòng)器溫度計(jì)算采用的貨車(chē)總質(zhì)量、下坡速度、下坡總長(zhǎng)度等參數(shù)均考慮了多個(gè)省份長(zhǎng)大下坡的道路特征和交通特征，具有較好的代表性，進(jìn)一步基于上述7個(gè)長(zhǎng)大下坡的實(shí)際坡段組成數(shù)據(jù)分析貨車(chē)制動(dòng)器溫度達(dá)到臨界溫度時(shí)至坡頂距離與長(zhǎng)大下坡總長(zhǎng)度的關(guān)系.根據(jù)前述不同代表車(chē)型以不同代表車(chē)速在7個(gè)長(zhǎng)大下坡行駛時(shí)貨車(chē)制動(dòng)器溫度分別達(dá)到200℃和260℃時(shí)至坡頂距離占長(zhǎng)大下坡總長(zhǎng)度比例的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，本文從制動(dòng)器溫度角度對(duì)行業(yè)內(nèi)通常采用的上部、中部和下部3種定性的長(zhǎng)大下坡區(qū)段劃分方式進(jìn)行了量化，提出長(zhǎng)大下坡區(qū)段劃分量化標(biāo)準(zhǔn)：1）長(zhǎng)大下坡“上部”區(qū)段為［0，L0］，貨車(chē)位于該區(qū)段時(shí)制動(dòng)器溫度通常小于200℃，制動(dòng)器失效可能性較小，運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低.2）長(zhǎng)大下坡“中部”區(qū)段為（L0，L1］，貨車(chē)位于該區(qū)段時(shí)制動(dòng)器溫度通常超過(guò)200℃，但小于260℃，制動(dòng)器有可能失效，存在一定的運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn).3）長(zhǎng)大下坡“下部”區(qū)段為（L1，L］，貨車(chē)位于該區(qū)段時(shí)制動(dòng)器溫度通常超過(guò)260℃，制動(dòng)器失效的可能性較大，運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高.其中L0為長(zhǎng)大下坡“上部”區(qū)段的終點(diǎn)，L0至長(zhǎng)大下坡起點(diǎn)的距離為0．4L；L1為長(zhǎng)大下坡“中部”區(qū)段的終點(diǎn)，L1至長(zhǎng)大下坡起點(diǎn)的距離為0．6L；L為長(zhǎng)大下坡總長(zhǎng)度，L一般在7.5～50 km之間.

在進(jìn)行長(zhǎng)大下坡安全保障設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于“上部”區(qū)段，可重點(diǎn)以加強(qiáng)誘導(dǎo)和提示為主，對(duì)于“中部”區(qū)段，可重點(diǎn)以加強(qiáng)行車(chē)安全提醒和防護(hù)為主，對(duì)于“下部”區(qū)段，應(yīng)充分重視重載貨車(chē)的行車(chē)安全需求，采取被動(dòng)防護(hù)和交通管理綜合安全對(duì)策措施.

5 長(zhǎng)大下坡縱坡設(shè)計(jì)建議

基于長(zhǎng)大下坡制動(dòng)器溫升特性和采用單一坡度和設(shè)置緩坡兩種展線(xiàn)形式對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度影響的對(duì)比分析結(jié)果及區(qū)段劃分量化標(biāo)準(zhǔn)，提出以下長(zhǎng)大下坡縱坡設(shè)計(jì)建議：1）從降低貨車(chē)下坡過(guò)程中制動(dòng)器溫度角度考慮，建議長(zhǎng)大下坡盡可能采用單一坡度展線(xiàn).2）當(dāng)長(zhǎng)大下坡相鄰坡段采用不同縱坡坡度時(shí)，坡差不宜過(guò)大，以減小對(duì)制動(dòng)器溫度的影響.3）應(yīng)避免“接近極限縱坡的陡坡+緩坡”的臺(tái)階坡設(shè)計(jì).一方面不利于控制制動(dòng)器溫度；另一方面不熟悉道路環(huán)境的駕駛員容易將坡度相對(duì)較小的緩下坡誤認(rèn)為上坡（見(jiàn)圖7），從而加速行駛，不利于行車(chē)安全.4）盡可能避免“緩坡+接近極限縱坡的陡坡”的設(shè)計(jì).不熟悉道路環(huán)境的駕駛員容易誤認(rèn)為車(chē)輛已駛出下坡路段，在緩坡路段加速行駛，進(jìn)入陡坡路段時(shí)車(chē)速過(guò)快、心理負(fù)荷急劇增加，不利于行車(chē)安全.5）從貨車(chē)運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)角度考慮，無(wú)法采用單一坡度展線(xiàn)時(shí)，建議長(zhǎng)大下坡“下部”區(qū)段采用相對(duì)較緩的平均縱坡，并重視平縱面線(xiàn)形間和相鄰路段平面線(xiàn)形間的協(xié)調(diào)性，以減小對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度的影響.6）車(chē)輛總質(zhì)量對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度影響顯著，確定長(zhǎng)大下坡總長(zhǎng)度、平均縱坡、限速和安全防護(hù)方案時(shí)應(yīng)考慮所在區(qū)域貨車(chē)代表車(chē)型的軸數(shù)和車(chē)輛總質(zhì)量因素.并在開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后加強(qiáng)貨車(chē)管理，盡可能避免車(chē)輛總質(zhì)量超過(guò)55 t的貨車(chē)進(jìn)入長(zhǎng)大下坡，以減小運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn).7）長(zhǎng)大下坡交通工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注“下部”區(qū)段的重載貨車(chē)行車(chē)安全需求，從主動(dòng)誘導(dǎo)、被動(dòng)防護(hù)和交通管理角度采取綜合安全對(duì)策措施.

圖7 某高速公路長(zhǎng)大下坡陡坡接緩坡道路環(huán)境示例

6 結(jié) 論

1）下坡速度對(duì)長(zhǎng)大下坡貨車(chē)制動(dòng)器溫度影響不顯著.隨著車(chē)輛總質(zhì)量的增加，貨車(chē)到達(dá)長(zhǎng)大下坡坡底時(shí)制動(dòng)器溫度呈增加趨勢(shì).采用單一坡度展線(xiàn)時(shí)到達(dá)坡底的制動(dòng)器溫度較設(shè)置緩坡展線(xiàn)時(shí)低，其最大溫度差為-171.2℃.隨著車(chē)輛總質(zhì)量的增加，兩種展線(xiàn)形式對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度的影響逐漸減小.貨車(chē)制動(dòng)器溫度在200℃和260℃時(shí)至坡頂?shù)木嚯x差變化趨勢(shì)與貨車(chē)總質(zhì)量和長(zhǎng)大下坡總長(zhǎng)度有關(guān).

2）通過(guò)采用單一坡度展線(xiàn)或調(diào)整縱坡組成，可將部分長(zhǎng)大下坡貨車(chē)制動(dòng)器溫度控制在200℃或260℃以?xún)?nèi).從降低貨車(chē)下坡過(guò)程中制動(dòng)器溫度角度考慮，長(zhǎng)大下坡應(yīng)盡可能采用單一坡度展線(xiàn).當(dāng)長(zhǎng)大下坡內(nèi)相鄰坡段采用不同的縱坡坡度時(shí)，坡差不宜過(guò)大，以消除視錯(cuò)覺(jué)、減小對(duì)制動(dòng)器溫度的影響.

3）長(zhǎng)大下坡下部區(qū)段貨車(chē)制動(dòng)器失效風(fēng)險(xiǎn)較高，應(yīng)盡可能采用相對(duì)較緩的平均縱坡，并采取綜合安全對(duì)策措施.下一步將更深入地研究相鄰坡段坡差和平曲線(xiàn)半徑對(duì)長(zhǎng)大下坡行車(chē)安全的影響，為長(zhǎng)大下坡平縱組合線(xiàn)形設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐.

［1］劉浩學(xué)，付銳，周榮貴，等.連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段安全保障技術(shù)研究報(bào)告［R］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2004.

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（編輯 魏希柱）

Design methods for long steep downgrades considering of brake tem perature of truck

LIAO Junhong1，2，SHAO Chunfu1，WU Hongbo2，WANG Fang2
（1.MOE Key Laboratory for Urban Transportation Complex Systems Theory and Technology（Beijing Jiaotong University），100044 Beijing，China；2.Research Center of Traffic Safety，Research Institute of Highway，MOT，100088 Beijing，China）

To promote the safety level of long steep downgrades（LSD），profile design methods for LSD considering of the brake temperature of truck were studied.Seven typical LSD with different length and average grade percentage were selected.Then the influence of operating speed and gross weight on the brake temperature was analyzed.Furthermore，three characteristic values，i.e.the brake temperature of trucks at the end of the LSD，the distance to the beginning of the LSD when brake temperature up to 200℃and 260℃were used to analyze the influence of two different profile design alternatives，one is that unique longitudinal grade is used throughout the whole LSD，another is that different grade percentages are used in different segments，e.g.a steep grade is preceded by a gentle slope.The quantified section classification criterion was presented，and some recommendationswere provided.The research shows that from the aspect of reducing the brake temperature of truck，unique grade percentage is recommended.If different grade percentages were used，the difference between any two adjacent segments should be controlled in a small range.

long steep downgrades（LSD）；brake temperature；longitudinal grade；difference of grade percentages；section classification

U491

A

0367-6234（2014）12-0114-06

2013-10-09.

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2012CB725403）.

廖軍洪（1980—），男，副研究員，博士研究生；邵春福（1957—），男，教授，博士生導(dǎo)師.

廖軍洪，ynwpl＠126.com.