德昌高速公路金溪湖大橋起霧與結(jié)冰條件下行

1、德昌高速公路金溪湖大橋起霧與結(jié)冰條件下行車安全研究項目建議書華東交通大學2009.101 / 221研究意義12研究現(xiàn)狀22.1 冰雪條件下道路交通狀況研究 22.1.1 路面外部除冰雪技術(shù) 22.1.2 路面內(nèi)部技術(shù)42.2 結(jié)冰后的警示系統(tǒng)及交通管理措施 72.2.1 警示系統(tǒng)72.2.2 交通管理策略82.3 大霧條件下道路交通狀況研究 82.3.1 人工消霧法92.3.2 人工消冷霧92.3.3 人工消暖霧 92.3.4 可行性分析 102.4 起霧后的預警系統(tǒng) 103行車安全抗滑防霧的縱向思考 113.1 改善護欄結(jié)構(gòu) 123.2 照明設(shè)施與供電問題133.3 路面結(jié)構(gòu)及材料方面 1

2、44研究內(nèi)容、目標、以及解決的關(guān)鍵問題 154.1 研究目標154.2 研究內(nèi)容154.3 擬解決的關(guān)鍵問題 155研究方案，可行性分析、技術(shù)路線 165.1 研究方案165.2 可行性分析165.3 技術(shù)路線176項目特色與創(chuàng)新187研究計劃197.1 年度研究計劃 197.2 預期研究成果19參考文獻：19重要提示201 / 221研究意義近年來冰雪天氣給我國南方交通帶來了極大影響，人民的生命財產(chǎn)安全受到 嚴重威脅。有研究表明：冰雪道路環(huán)境下交通事故傷亡率上升25%,事故率上升100%;在同一時期，雪天每百萬車輛每公里就會發(fā)生 5.86起的車輛碰撞、刮擦事 故;而在非雪天，每百萬車輛每公里

3、發(fā)生車輛碰撞刮擦事故僅為0.41起，二者之間的差異高達13倍多。作為一種發(fā)生在近地面層的天氣現(xiàn)象，濃霧被國際上列為十大災害天氣之 一。霧對道路交通運輸?shù)挠绊懽顬閲乐?，它在道路交通運輸中形成嚴重的視程障 礙，是造成交通事故的重要原因之一。嚴重的視程障礙威脅著城市道路系統(tǒng)、高 速公路、航空港、海港航道的安全。近年來高速公路的惡性交通事故時有發(fā)生， 嚴重的造成數(shù)十甚至百余輛汽車追尾相撞、人員傷亡的慘劇。世界上最大的交通 事故也是由于濃霧所致，發(fā)生在美國加利福尼亞至紐約的高速公路，300多輛車相撞，死傷1000多人。我國的高速公路事故率居高不下，近年來有上升趨勢， 2003年我國高速公路共發(fā)生交通事故

4、 36257起，亡5269人，傷14867人，其中 因霧等惡劣天氣影響造成的事故就占事故總數(shù)的1/4 o可以說是道路安全的頭號“殺手”。高速公路上的冰雪、濃霧阻滯交通至今未能找到好的解決辦法，是個世界性 的難題，尤其是高速公路由于車速高，極易釀成慘禍。金溪湖特大橋全長9050米，位于江西省南昌市進賢縣三里鄉(xiāng)金溪湖，是一 座規(guī)劃為三級通航的特大橋，該橋的施工難度為省內(nèi)高速公路橋梁建設(shè)史上罕 見，被列為德昌高速公路建設(shè)項目控制性工程。江西是2008年冰雪災害較重的南方區(qū)域之一，同時也是多霧區(qū)域。據(jù)相關(guān)調(diào) 查資料：江西秋、冬、春三季（每年的 14月和1012月）年平均有35場區(qū) 域性大霧生成。據(jù)調(diào)查

5、資料在 7 217個樣本中，南昌地區(qū)以市區(qū)571個霧日為最 多，其次是進賢331個霧日。本項目位于江西省進賢縣，在運營過程中冰雪及大 霧必然是交通安全的主要影響因素。從道路發(fā)展的前景看，高速公路路面的冰雪天氣抗滑性能及防霧天氣的交通1 / 22 安全性必將成為評定道路質(zhì)量重要指標之一。 本課題針對該工程實際情況(大橋 全長9.2km,無路燈設(shè)施，冬天結(jié)冰及霧天起霧影響行車安全)，通過對這方面 的研究，提出工程措施、預警方案及交通管理措施以保證行車安全。2研究現(xiàn)狀2.1 冰雪條件下道路交通狀況研究冰雪天氣對道路的影響主要是減小路面的摩擦系數(shù)，這是影響冰雪天氣下行 車安全的最敏感和最嚴重的因素。有

6、研究表明 ，干燥的瀝青路面的附著系數(shù)約為 0.6積雪路面的附著系數(shù)約為0.2，結(jié)冰路面的附著系數(shù)約為 0.15。這樣冰雪天氣 下的制動距離就大幅度增加。其次，路面摩擦系數(shù)的減小，當車輛在彎道處轉(zhuǎn)向過 度時,車輛容易產(chǎn)生側(cè)滑。目前對冰雪條件下道路交通狀況研究有路面外部除雪技術(shù)、提高路面內(nèi)部性能、結(jié)冰后的警示系統(tǒng)及交通管理措施。2.1.1 路面外部除冰雪技術(shù)為了保障道路暢通和行車安全，避免或減少交通事故，提高道路通行能力和 運營效益，采取措施清除路表冰雪是解決道路的抗滑問題的直接手段， 路面外部 除冰雪技術(shù)包括撒融雪劑、人工消除法和機械消除法等。(1)撒融雪劑撒融雪劑是通過在路面上撒化學藥劑來降低

7、冰雪融點，使冰雪融化，進而清 除積雪及積冰的方法，該方法是國際上較常用的一種路面除冰雪的手段。國內(nèi)外使用的融雪劑一般有兩大類。一類是以醋酸鉀為主要成分的融雪劑。該類融雪劑 融雪效果好，沒有什么腐蝕損害，但價格高，一般用于機場等重要場所的融雪除 冰。另一類是以“氯鹽”為主要成分的融雪劑，如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯 化鉀等，通常稱作“化冰鹽”。具優(yōu)點是價格便宜，僅相當于醋酸鉀類融雪劑的 1/10,但對公共基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕嚴重。常見的融雪劑就屬于這一類，使用最多的 是工業(yè)食鹽氯化鈉。其缺點是對環(huán)境的危害大，主要危害如下：2 / 22(1)對道路兩旁的綠化帶、農(nóng)田帶來很大危害。使土壤鹽堿化，破壞植被，

8、造 成綠色植物大量死亡。因此，這種危害具有一定的毀滅性。(2)腐蝕道路、橋梁等路政設(shè)施。鹽類遇水以后，會發(fā)生鹽漲現(xiàn)象，造成道路 路基破壞；氯鹽滲透到混凝土中，會促進混凝土的凍融，但它最主要的破壞作用 還是對鋼筋的腐蝕。鹽類對水泥混凝土路面，尤其是瀝青混凝土路面同樣也存在危害。鹽類物質(zhì) 與瀝青相互作用，大大減小瀝青材料與石料的貼合能力， 造成瀝青表面脫落，在 行車荷載的作用下大面積路面破損。(3)污染地下水資源。常用融雪劑以鹽類為主，路面上的鹽將冰雪融化后隨雪 水流淌。鹽類物質(zhì)進入地下以后，勢必會對當?shù)氐牡叵滤Y源造成污染。因此，近年來人們不斷開發(fā)無毒、無腐蝕性的環(huán)保型融雪劑，如生物降解型 融雪

9、劑等，用其進行道路除冰雪可以起到較好的效果。總的來說，撒布融雪劑在一定程度上可以有效抑制冰雪，對交通的快捷、安 全能起到一定作用。(2)人工清除法這種方法對冰雪清除比較徹底，但效率低，費用高，作業(yè)時影響車輛通行 和行車安全，不能長時間作業(yè)，適用于雪較小時或重點難點路段的冰雪清除，(3)機械清除法該方法分為機械鏟冰雪和機械吹雪兩類。機械鏟冰雪適合于雪較大、結(jié)冰之 前大面積清除作業(yè)；機械吹雪適用于未經(jīng)碾壓過的厚度較薄的路面積雪，通常只 適用于機場等便于管理的較小范圍的除雪。(4)微波除冰技術(shù)英國在20世紀80年代就提出利用微波加熱并結(jié)合機械除冰裝置來清除道路 積冰的理論，并且進行了相關(guān)的研究和試驗

10、。國內(nèi)也有部分學校和公司在國外研 究的基礎(chǔ)上進行了相關(guān)的除冰試驗和微波除冰研究。微波除冰雪技術(shù)的主要優(yōu)點 有厚冰清除能效高、對路面無損害，不污染環(huán)境。但截止到目前，微波除冰未能 實現(xiàn)真正的推廣應(yīng)用，關(guān)鍵在于微波除冰效率過低，難以實現(xiàn)快速除冰。綜上，對國內(nèi)外在清除路表冰雪時常用的方法及各自特點總結(jié)如下表13 / 22常見除冰雪方法比較表1種類優(yōu)點缺點氯化物融雪劑經(jīng)濟對結(jié)構(gòu)物腐蝕嚴重，污染環(huán)境。環(huán)保型融雪劑融雪效果好不經(jīng)濟機械設(shè)備鏟雪適合大面積除冰雪效率低，功能單一，會損壞路面。吹雪機除雪操作簡單效率低，適合小面積。2.1.2路面內(nèi)部技術(shù)路面內(nèi)部除冰雪技術(shù)主要是通過路面的特殊功能來實現(xiàn)除冰融雪，包

11、括熱力融冰雪類技術(shù)、添加鹽化物類技術(shù)、抑制凍結(jié)鋪裝類技術(shù)等。(1)熱力融冰雪技術(shù)熱力融冰雪方法是利用地熱、燃氣、電或太陽能等產(chǎn)生的熱量使冰雪融化， 如地熱管法、電熱絲法、紅外線燈照加熱法、太陽能加熱法、發(fā)熱電纜法等。主 要是利用鋪設(shè)于路面內(nèi)的能量儲存和轉(zhuǎn)化裝置將其他形式的熱能儲存于該裝置 內(nèi)，在路面積雪時將能量釋放，使路面積雪融化，并以蒸汽與水的形式排除掉。 該技術(shù)始于20世紀40年代的日本，隨后美國、瑞士等國也相繼開發(fā)了類似的專 利技術(shù)，并已成功應(yīng)用。熱融法是采用加熱的方式使冰雪融化， 主要有電纜加熱、導電混凝土或瀝青 以及循環(huán)熱流體方法等。前者直接消耗電力，能源利用率限度是1: 1;后者利

12、用熱流體循環(huán)轉(zhuǎn)換裝備(如熱泵)，可實現(xiàn)1: 4以上的能量轉(zhuǎn)換效率。通過諸如 地能、太陽能等再生能源的有效利用，以及季節(jié)性蓄能利用，可達到更高的能源 利用率。近年來，美、日以及北歐瑞士、冰島、挪威、波蘭等國家開展道路熱融雪研究 比較多，并在循環(huán)熱流體融雪化冰系統(tǒng)中，已經(jīng)實現(xiàn)了季節(jié)性蓄能再利用。夏季利 用道路循環(huán)熱流體將強烈的太陽能輻射熱能傳至地下土壤儲存，即地下蓄能；冬季 循環(huán)熱流體再將熱量提取至路面提高路面溫度融雪化冰。如果再通過地源熱泵實 現(xiàn)升溫、控溫運行，可進一步提高能量的利用程度。圖 1是蓄能式循環(huán)熱流體融 雪化冰系統(tǒng)小意。4 / 22/:太陽!他卜排熱器圖1 蓄能式循環(huán)熱流體融雪化冰系

13、統(tǒng)示意2005年，英國國家交通實驗室提出“儲存夏天熱量，融化冬日積雪”的融 雪化冰方案，并在英國開始示范研究。2006年初，北京市政隴第十屆委員會第二次會議，委員提案“關(guān)于在橋梁 坡道使用發(fā)熱電纜融雪化冰的建議”。國家“十一五”科技支撐計劃”區(qū)域規(guī)劃 與城市土地節(jié)約利用關(guān)鍵技術(shù)研究” 中，特別強調(diào)了道路冰雪自融與防滑關(guān)鍵技 術(shù)研究內(nèi)容。這些都表明國內(nèi)己經(jīng)開始關(guān)注新型融雪化冰技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用和示范。(2)添加鹽化物類技術(shù)在瀝青混合料中添加氯化鈉和氯化鈣等鹽化物來降低冰雪融點，從而達到防凍的作用(圖2)。其中鹽化物的添加有以下4種方式。(1)以粉體形式置換混合料中的石粉，添加量約 7%;(2)以顆

14、粒的形式表面裹油后，置換混合料中的細集料，添加量約5%;(3)鹽分與水泥固化成粒狀物質(zhì)，里換混合料中的粗、細集料，添加量約8%;(4)在開級配瀝青混合料的空隙中填充不凍液、鹽化物等抑制凍結(jié)的材料。添 加鹽化物類技術(shù)在日本等多，國家有一定的研究，目前在中國還未曾見到相關(guān)的 研究報道。這種技術(shù)的難點在于：為保證瀝青路面本身的性能，所添加鹽化物的數(shù)量有 限，并且處在路表面起融雪作用的鹽化物更加稀少，所以融雪化冰的作用有可能不會太明顯，并且鹽化物處在路面內(nèi)的耐久性問題尚待解決。5 / 22圖2添加鹽化物的路面結(jié)構(gòu)（3）抑制凍結(jié)鋪裝類技術(shù)抑制凍結(jié)鋪裝類技術(shù)通過在路面鋪裝材料內(nèi)添加一定量的特殊材料，從而改

15、變路面與輪胎的接觸狀態(tài)和路面的變形特性，利用所添加的特殊材料變形能力較 強的特性，通過路面在外荷載作用下產(chǎn)生的自應(yīng)力， 使路面冰雪破碎融化，從而 有效抑制路面積雪和結(jié)冰。常用的有兩種：橡膠顆粒填充的瀝青混合料、鑲嵌類鋪裝技術(shù)橡膠顆粒填充的瀝青混合料是將廢舊橡膠輪胎破碎成一定形狀和粒徑的顆粒，以骨料的形式直接添加于瀝青混合料中，用以代替部分集料而形成的新型的 瀝青混合料，用于路面鋪裝工程（圖 3）。摻入橡膠顆粒的瀝青路面是利用橡膠顆粒彈性的物理式凍結(jié)抑制路面，該路 面的基本概念是在20世紀70年代由瑞典道路研究所提出的。圖3摻入橡膠顆粒的瀝青路面鑲嵌類鋪裝技術(shù)是在普通瀝青路面鋪筑完成后，通過一定

16、的施工工藝將彈性材料鑲嵌在路面表面，單純利用彈性變形降低冰雪對路面的粘結(jié)程度， 提高冰 雪破碎的幾率，從而達到破除路面積雪結(jié)冰的目的 （圖4 ）。6 / 22在鋪筑的瀝青混凝土表面按一定間距開一個直徑 50mm,深25 mm的小洞， 然后壓入同樣尺寸的橡膠小圓柱體， 并同時用纖維填隙料填充之。在結(jié)冰后路面 一旦有行車碾壓，由于橡膠的彈性，冰層就會自動破裂。鑲嵌類鋪裝技術(shù)雖然具有一定的除冰雪效果，但由于在鑲嵌橡膠塊的過程 中會破壞路面原有的狀態(tài)，橡膠塊的周圍會出現(xiàn)薄弱面，在行車荷載的作用下， 橡膠顆粒極易從路面表面脫落，造成路面平整度下降，甚至出現(xiàn)松散、坑槽。圖4鑲嵌類鋪裝路面綜上，道路在冬季如

17、何合理地除冰雪，需將內(nèi)部除冰，和外部除冰雪協(xié)調(diào)處 理，才能達到事半功倍的效果。另外，還要積極開發(fā)研究新的設(shè)備和工藝，充分 利用廢棄熱能源，也是一項利國利民的措施。2.2 結(jié)冰后的警示系統(tǒng)及交通管理措施2.2.1 警示系統(tǒng)路面結(jié)冰狀態(tài)的惡劣天氣條件，可能會給交通運輸帶來巨大的損失，降低運 輸效率，甚至威脅人們的生命財產(chǎn)安全！所以利用溫度傳感器提示目前溫度及結(jié) 冰狀況信息并提供給車輛，顯得尤為重要。結(jié)冰后的警示系統(tǒng)可以利用北京奧澤 爾科技發(fā)展有限公司的PassPort各面天氣狀態(tài)信息及結(jié)冰預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了可靠性極高的SSI FP200笠業(yè)路面?zhèn)鞲衅?，它是一種用來測量 路面溫度，化學融雪劑濃度

18、，并可計算出路面狀態(tài)和施撒了化學融雪劑的路面的 結(jié)冰點溫度的高級路面?zhèn)鞲衅?。SSI Passport數(shù)據(jù)分析單元可同時連接2個FP20007 / 22 路面?zhèn)鞲衅鳎渲饕δ苁?，從FP2000各面?zhèn)鞲衅鳙@取路面信息原始數(shù)據(jù)， 經(jīng)過 其內(nèi)部固化的專業(yè)結(jié)冰預警算法進行運算，得出精確的路面天氣信息和路面結(jié)冰 預警信息的結(jié)果，再將這些信息發(fā)送給主系統(tǒng)。2.2.2 交通管理策略冰雪天氣下白行車控制，以往的做法產(chǎn)生的效果往往不很理想，大多是由于過 分謹慎而關(guān)閉高速公路，造成不必要的損失，或是未能采取及時的措施而導致交通 事故的發(fā)生，在擬定管理對策時，要兼顧安全、通暢和經(jīng)濟的關(guān)系。合理限速冰雪天氣下行車，路

19、面摩擦系數(shù)急劇下降，能見度也受到一定影響，從剎車距 離、交通標志的可視性、視距等方面綜合考慮對車速進行控制，一般控制在60km/h 0(2)車道管理在冰雪天氣下，公路管理部門可以根據(jù)車流量的大小、車型比例和交通特征進行分車道行駛，對車道變換進行限制，以減少車輛沖突。(3)交通控制交通控制主要提高公路運輸效率，并以交通事件檢測和交通擁擠控制為重點， 保證行車安全為核心。一般采用匝道控制、主線控制、網(wǎng)絡(luò)路由控制和通道控制 四種方法。在實施過程中根據(jù)情況可以選擇性地進行控制，保證通道系統(tǒng)的整體性能最優(yōu)。(4)交通流誘導交通流誘導系統(tǒng)是在一種“準實時”的狀態(tài)下，對整個路網(wǎng)交通流量進行分 配,誘導司機行

20、駛，使其行駛在最佳路線上。2.3 大霧條件下道路交通狀況研究在我國，大霧是造成高速公路交通事故最嚴重的災害性天氣之一。在霧天氣情況下，駕駛員的情緒、視線受到很大影響，交通流速度明顯下降，路面附著系 數(shù)下降，附著力明顯減小，機動車的制動穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向操作穩(wěn)定性都將變差，車8 / 22 輛容易打滑、跑偏，制動距離顯著延長，再加上一些駕駛員不注意限速預告或者 無視規(guī)定，超速行駛，因而發(fā)生事故的機率增大，并且很容易導致多車連續(xù)追尾 相撞的惡性交通事故。近多年來，由霧引發(fā)的高速公路惡性交通事故頻繁發(fā)生， 不僅損失重大，而且受到社會及新聞界的關(guān)注（因霧造成的汽車碰撞事故實況如 圖5所示）。世界各國的高速公路

21、運行管理經(jīng)驗表明：在所有不利氣候條件中，大 霧對高速公路運行所產(chǎn)生的危害最大。下面介紹減少霧的程度的一般措施。圖5因霧造成的汽車碰撞事故目前對大霧情況下的相關(guān)研究主要有以下幾方面:2.3.1 人工消霧法常用減少霧的方法有兩種，一種是人工消冷霧，另外一種就是人工消暖霧。2.3.2 人工消冷霧采用飛機或地面設(shè)備向霧中播撒制冷劑（液氮、丙烷和干冰卜人工冰粒磔化 銀等）或通過膨脹降溫產(chǎn)生冰晶的壓縮空氣，在空氣中產(chǎn)生大量冰晶，冰晶與水 汽和水滴共存時，由于冰面飽和水汽壓小于水面飽和水汽壓， 霧中的水汽便會迅 速凝華到冰晶上。冰晶增長抑制水滴增長，并促使水滴不斷蒸發(fā)、數(shù)量減少，從 而達到減少和消除大氣中霧

22、滴的效果。2.3.3 人工消暖霧消暖霧技術(shù)比消冷霧技術(shù)要困難得多，雖在局部地區(qū)已有應(yīng)用，但尚處在進一步的實驗之中。消暖霧的基本原理是增溫、減濕，使霧中相對濕度減小，霧滴9 / 22蒸發(fā)或升華而消散，或促使霧滴增大而降落地面。俄羅斯先后研制了以下消暖霧 方法:動力方法，即直接輸入氣流促使霧上部冷空氣下沉或利用直升機向下噴 氣等改變霧的吸熱特性，使霧受熱蒸散；引入加強凝結(jié)過程的催化劑方法； 激光方法，即用激光加熱水滴；利用屏障使霧滴粒子沉淀方法；靜電方法， 即使粒子在強電場的作用下向同一方向運動，再通過過濾網(wǎng)使霧滴粒子沉降：熱力動力方法，即通過熱泵噴出干燥熱空氣；聲波方法。常用的人工消暖霧方 法有

23、以下3種。(1)加熱法:直接燃燒燃料將空氣加熱，霧滴蒸發(fā)而消散。該方法技術(shù)簡單， 但消耗能量大，不經(jīng)濟。(2)吸濕法:在霧中播撒鹽粉、尿素等吸濕性很強的微粒作為催化劑以產(chǎn)生凝 結(jié)核。水汽在核上凝結(jié)成大霧滴，霧中相對濕度減小，霧滴蒸發(fā)，霧消散。(3)人工擾動混合法：采用動力設(shè)備如直升飛機等在霧區(qū)頂部攪拌空氣，使霧 頂以上未飽和干燥空氣不斷混合到霧中，霧中相對濕度逐漸減小，暖霧消失。2.3.4 可行性分析消霧技術(shù)在高速公路上使用有點難度，不能很好地解決問題，但局部使用效 果不錯，對于本項目金溪湖大橋在特殊情況下可以使用。2.4 起霧后的預警系統(tǒng)由于消霧技術(shù)不能很好地解決問題，所以加強道路的預警系統(tǒng)

24、建設(shè)顯得非常 必須和重要。通過預警系統(tǒng)可以提前預報路段霧的狀態(tài)，系統(tǒng)自動反應(yīng)情況并采 取相應(yīng)措施。目前國內(nèi)預警系統(tǒng)已經(jīng)在部分高速公路使用， 為降低交通事故，安 全出行作出了重大的貢獻。因此，有必要研究這一預警系統(tǒng)。霧預報檢測系統(tǒng)包括預報系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。預報系統(tǒng)由氣象部分提供，檢測 系統(tǒng)由高速公路沿線安裝的各種自動化儀器構(gòu)成。霧預報系統(tǒng)可由氣象臺(站)的宏觀預報系統(tǒng)和在高速公路沿線(多霧路段)設(shè)置專用氣象要素檢測系統(tǒng)構(gòu)建的微 觀預報系統(tǒng)相結(jié)合，氣象臺(站)通過公眾信息網(wǎng)與高速公路監(jiān)控系統(tǒng)相連，傳送 霧預報信息。監(jiān)控系統(tǒng)收到預報信息后，及時啟動預警機制，安排交通控制措施10 / 22 和交通組織方

25、案。霧檢測系統(tǒng)包括氣象要素檢測器和能見度檢測器。氣象檢測器 置于公路多霧段的起點、中點和終點，如圖6所示。氣象檢測器除檢測能見度外， 還可檢測路面干濕狀態(tài)、風速、風向、降水情況、結(jié)冰狀況等指標。能見度檢測 器布設(shè)于氣象檢測器之間（見圖5）,檢測路段能見度情況。監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)能見 度情況以及具體氣象狀況決定限速、限車距、警示信息、燈光控制等具體控制措 施。如車道控制燈在霧區(qū)段前設(shè)置，以亮紅燈表示超車道封閉。在大霧降臨時， 紅燈亮，超車道封閉，只啟用行車道。通過封閉超車道，杜絕超車，再通過限制 車速、控制車距，提高霧區(qū)行車安全性。根據(jù)能見度情況自動開啟道路防霧燈及 輪廓指示燈。輪廓指示燈主要是指示

26、道路輪廓，有護欄輪廓燈指示和分割欄輪廓 燈指示兩種。護欄輪廓燈為透霧燈，安裝在高速公路外側(cè)安全護欄上。 在濃霧情 況下開啟，用于勾勒路形，給司機提供視線誘導，使司機看清楚道路輪廓。在能 見度較低時，司機能看見200m處的燈光，基本可保證車輛在霧天行駛時不會偏 離車道，避免因車輛偏離車道造成交通事故。 分割欄輪廓燈安裝在中央分割帶的 分隔欄上，常用透霧燈。在有霧情況下開啟，指示分割帶位置，給司機提供視線 誘導，使司機看清楚道路輪廓。能見度檢測器圖6高速公路多霧段氣象、能見度檢測器布置示意圖3行車安全抗滑防霧的縱向思考抗滑防霧是個復雜而綜合問題，涉及面比較廣，除了以上所屬措施外，還可11 / 22

27、以從其它方面加以改善。比如可以從加強護欄設(shè)計、改善供電照明等相關(guān)方面考3.1改善護欄結(jié)構(gòu)在霧雪天氣情況下，一旦發(fā)生事故，經(jīng)常會撞擊護欄，所以需要加強防撞護 欄的設(shè)計。我國目前多為墩式護欄或波形護欄，剛度大，一旦發(fā)生碰撞，車輛和 護欄損失大。柔性護欄是一種具有較大緩沖能力的韌性護欄。纜索護欄是柔性護 欄的主要代表，是用數(shù)根施加初張力的纜索其端部固定于立柱上， 主要依靠纜索 的拉應(yīng)力來抵抗汽車的碰撞，吸收碰撞能量。纜索在彈性范圍內(nèi)工作，幾乎不需 要更換，而且柔性護欄輕巧、通透，視線可以透過它看到周圍環(huán)境，容易與周圍 環(huán)境協(xié)調(diào)。在景觀較好的區(qū)域以及跨水橋梁上，使用它，不會遮擋觀景視線，且 能增加景觀

28、層次，克服了混凝土護欄給人的壓迫感。例如下圖7中纜索護欄由3根夾在金屬柱的具有較大緩沖能力的鋼索組成防 護系統(tǒng)，這種防護形式將人工構(gòu)筑物的視覺沖擊降至最低，不僅如此，簡便快捷的安裝和低廉的初始成本更是其最大優(yōu)勢。圖7護欄輕巧、透視現(xiàn)在性能最好的是英國布瑞芬公司的安全鋼索護欄，由于它獨特的作用原理和鋼索布設(shè)方式，即較低兩根鋼索采用互相交叉的布設(shè)方式， 使得性能得到很大護欄作為高速公路的必備設(shè)施，對行車安全、行車舒適度、高速公路景觀具 有一定影響，所以在建設(shè)高速公路時，必須充分認識各種護欄的待性，合理設(shè)置12 / 22護欄3.2 照明設(shè)施與供電問題由于本工程自身的特點，所以供電問題可以從風能發(fā)電、

29、大陽能發(fā)電這面考 慮，這樣更安全、經(jīng)濟、環(huán)保及使用方便，同時符合可持續(xù)發(fā)展要求。風光互補路燈系統(tǒng)主要由太陽電池組件、 微風風力發(fā)電機、蓄電池組、燈架、 整流器、控制器和光源組成。在智能控制器的控制卜，白大太陽電池組件向蓄電 池組充電，同時微風風力發(fā)電機只要在風速達到啟動風速就可向蓄電池組充電， 晚上微風風力發(fā)電機和蓄電池組給光源（高壓鈉燈）提供電力。因為控制器有泄電 功能，它能夠在有風、無風、陽光充足或長期陰雨大的任何條件下，都能確保蓄 電池組不因過充或過放而被損壞。風光互補路燈系統(tǒng)的組成和原理如圖8所示。圖8風光互補路燈系統(tǒng)原理圖風光互補路燈是獨立的供電系統(tǒng)。它能有效地利用風能和太陽能在能量

30、及時 間上的互補性，通過兩者各自的發(fā)電裝置，共同向蓄電池充電。常規(guī)路燈的低壓 輸電線路長，不僅路燈耗電，而且輸電線路的耗電也很大。常規(guī)路燈必須用埋地 電纜供電，在離電源點超過3km的公路就要建一個供電線路，如果照明線路延長， 還需要設(shè)升壓系統(tǒng)，因此大部分遠離電源點的市郊公路和高速公路都沒有安裝路 燈。風光互補路燈的出現(xiàn)避開了給路燈長途供電的弊端，美觀獨特的風光互補路燈既給大橋的夜晚帶來光明，又給大橋增添了一道靚麗的風景。如北京錦能偉業(yè) 能源科技有限公司設(shè)計的風光互補路燈（圖 9）。13 / 22圖9風光互補路燈盡管風光互補路燈初投資較高，但是不需要輸電線路，也不需要開挖路而做 埋管工程，不消耗

31、電能，從長遠來看，該系統(tǒng)有明顯的經(jīng)濟效益。風光互補路燈 利用自然能源發(fā)電，不消耗化石燃料，無一氧化碳、一氧化硫等有害氣體的排放， 清潔干凈，環(huán)境效益良好。目前，歐洲、日木、美國等發(fā)達國家正在普及風光互 補路燈，將其用在沿海公路、偏遠山路，特別是在己建成的道路上增設(shè)路燈非常 方便。3.3 路面結(jié)構(gòu)及材料方面選用合理路面結(jié)構(gòu)形式及路面材料， 可以很好地防水，防止路面破壞，起到 安全行程作用。目前在橋面上噴灑 SMA-1數(shù)性瀝青膜可以既作粘結(jié)層又作防水 層，這種方法比較有效。通過 SMA-13在蘇通大橋引橋及杭州灣跨海大橋的應(yīng)用 可知，SMA-13顯示了它的優(yōu)越的性能，所以建議瀝青面層采用 4cmS

32、MA-13+6cmSUP-20并摻加抗車轍劑。SMA?口SUP5青混合料熱穩(wěn)定性好、 變形能力強、強度高、抗疲勞性能好，能更好地適應(yīng)橋而鋪裝結(jié)構(gòu)的應(yīng)用條件和 重載交通條件?？纱_保鋪裝層的使用質(zhì)量和壽命、 減少通車后的修補及行駛的安 全性。14 / 224研究內(nèi)容、目標、以及解決的關(guān)鍵問題4.1 研究目標針對江西高速公路運營中，因冰雪及濃霧而造成的交通問題，將利用室內(nèi)實 驗、理論分析、現(xiàn)場試驗等多種手段相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究在冰雪條件下路面 的抗滑性、濃霧天件下道路的視程障礙以及冰雪大霧情況下交通安全狀況分析， 提出適合于南方冰雪濃霧情況下高速道路橋梁的前期預防（工程措施）、預警以及冰雪大霧天氣

33、情況下的應(yīng)急處理措施。4.2 研究內(nèi)容冰雪條件下路面的抗滑性研究；濃霧大件下道路的視程障礙研究；分析道路在冰雪、大霧條件下的交通問題、研究安全事故發(fā)生規(guī)律；提出南方冰雪濃霧情況下高速道路橋梁的前期預防措施（工程措施）；冰雪及濃霧情況下的預警；冰雪及濃霧情況下的應(yīng)急處理措施（除冰、消霧、交通管控）。4.3 擬解決的關(guān)鍵問題南方冰雪濃霧情況下高速道路橋梁的前期預防措施（工程措施） 冰雪、大霧情況下的可行性應(yīng)急處理措施（除冰、消霧、交通管控）15 / 225研究方案，可行性分析、技術(shù)路線5.1 研究方案本課題采用在廣泛調(diào)查國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上， 結(jié)合金溪湖大橋路面結(jié)構(gòu)、地 理與氣候氣象條件、遠景交通量

34、等因素綜合考慮提出起霧與結(jié)冰條件下的交通安 全管理措施與工程措施。5.2 可行性分析(1)前期工作扎實課題組主要成員參加多項高速公路、交通工程、交通安全、交通管理、智 能交通等方面的研究課題，為完成本課題積累了豐富的理論研究和應(yīng)用試驗工作 基礎(chǔ)。(2)技術(shù)方法可行冰雪、濃霧條件下的交通安全問題目前在北方地區(qū)研究較多但在南方地區(qū) 研究有限，給本課題的研究帶來一定的風險。但作為本項目理論研究基礎(chǔ)的融 冰機理、消霧分析、預警機制、應(yīng)急模型在高速公路中均有成功應(yīng)用和研究成 果可供借鑒，為本課題研究提供了理論與技術(shù)的支持。申請者通過對本項目的 相關(guān)文獻的調(diào)研，對項目所涉及的關(guān)鍵問題已有較好的前期研究，項

35、目研究方 法和技術(shù)可行。(3)實驗條件具備華東交通大學江西省道路與鐵道工程重點實驗室、交通工程實驗室擁有大型 道路材料試驗規(guī)試驗儀器、交通工程安全實驗儀器，完全可以滿足本項目的實驗 和分析要求。課題組成員近年來在相關(guān)項目研究過程中與國內(nèi)多家大型公路、 鐵路企業(yè)和 高速公路、交通管理部門等單位建立了良好的合作關(guān)系。 積累保存了大量的冰雪、 濃霧條件下的交通狀況實測數(shù)據(jù)，為本項目的實施提供了大量的有用信息。(4)研究隊伍構(gòu)成合理課題依托單位華東交通大學“道路與鐵道工程”為江西省重點學科、“交通16 / 22 工程”學科為江西省品牌專業(yè)。本學科有一支長期從事道路工程、道路材料試驗、 道路交通安全、交

36、通管理等研究方面的隊伍。課題申請團隊具有豐富的道路交通 問題處理的實踐經(jīng)驗，是一個中、青結(jié)合并以青年科技人員為主的科研群體， 人 員組成合理，專業(yè)齊全，科研素質(zhì)較好，富有創(chuàng)新能力。從項目的前期工作、研究基礎(chǔ)、實驗條件和研究人員的組成來看，我們的研 究方案和技術(shù)路線進行研究是可行的。5.3 技術(shù)路線系統(tǒng)分析道路交通安全的環(huán)境影響因素；收集資料對查冰雪及濃霧條件下道路的交通安全狀況、交通事故規(guī)律進 行分析；實驗和理論分析相結(jié)合對冰雪影響下的路面的抗滑性研究；實驗和理論分析相結(jié)對濃霧大件下道路的視程障礙分析；結(jié)合理論及實驗提出適合于南方冰雪濃霧情況下高速道路橋梁的前期預防措施（工程措施）；對國內(nèi)外高

37、速公路不利條件下的警示系統(tǒng)進行分析，結(jié)合金溪湖大橋?qū)嶋H情況提出適合本項目在冰雪及濃霧情況下的預警方案；以理論及實驗分析為基礎(chǔ)，設(shè)計金溪湖大橋在冰雪及濃霧天氣情況下的 應(yīng)急處理方案（除冰、消霧、交通管控等）。流程圖見下圖10：17 / 22道路交通安全的環(huán)境影響因素分析冰雪情況下道路交通狀況、交通事故規(guī)律研究濃霧情況下道路交通狀況、交通事故規(guī)律研究冰雪對道路交通的影響原理、路面抗滑性能研究濃霧對道路交通的影響 機理、濃霧天件下道路的 視程障礙分析南方冰雪濃霧情況下高速道路橋梁的前期預防措施(工程措施)冰雪及濃霧天氣情況下的預警措施、應(yīng)急處理措施圖10技術(shù)路線流程圖6項目特色與創(chuàng)新(D 冰雪條件下采用常規(guī)融雪劑的方法對混凝土及鋼筋腐蝕作用嚴重、對環(huán) 境的破壞不可逆。本課題擬結(jié)合實際工程對環(huán)保融雪措施及新的路面進行研 究，探索適合鄱陽湖生態(tài)區(qū)域的冰雪條件下的高速公路冰雪條件下的綜合治 理措施；(2)濃霧天氣對高速公路交通安全問題危害嚴重，