汽车试验场综合耐久路防护设计研究

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  摘 要:汽车试验场用于模拟汽车在正常行驶过程中所遇到的各种道路情况,其中综合耐久路用于验证汽车及其零部件的可靠性,即在规定时间和规定条件下完成规定功能的能力,从而暴露出汽车及其零部件在前期设计、制造、使用及维修等方面的问题,提出改进方案,从而使汽车及其零部件的可靠性不断提高。而试验过程中,一些不确定性因素可能会导致危险情况的发生,如道路特征路面组合设计、汽车试验工况不一及汽车产品质量等;因此,试验场管理人员需做好道路试验风险因素的分析以及相应防护措施的研究。本文从汽车试验场综合耐久路中存在的试验风险进行分析,对各类风险进行判别分类,并建立相应的防护设施。
  关键词:试验风险 防护设计
  Design for Durable Road Protection of Automotive Proving Ground
  Gu Wei
  Abstract:Automotive proving ground is for simulation all sorts of road conditions in the process of moving. Durable road is used to verify the reliability of the automobile and parts, namely the conditions prescribed by the rules of time and ability to complete the required function, exposing the automobile and parts in the early stage of the design, manufacture, use and maintenance problems, and putting forward the improvement plan, so as to increase the reliability of the automobile and parts. In the test process, some uncertain factors may lead to the occurrence of dangerous situations, such as road characteristics and pavement combination design, automobile test conditions and automobile product quality, etc. Therefore, managers should analyze the risk factors of road tests and study the corresponding protective measures. This paper analyzes the test risks existing in the comprehensive durable road of automotive proving ground, classifies and distinguishes all kinds of risks, and establishes the corresponding protective facilities.
  Key words:risk of test, protection design
  1 引言
  可靠性测试是汽车试验过程中较为重要的一个环节,通过可靠性測试,可以暴露出汽车及零部件在前期设计、制造、使用及维修方面的问题,从而可以提出改进方案,进一步使汽车及零部件的可靠性不断提高。
  综合耐久路用于验证汽车及其零部件的可靠性,为了在实际试验过程中模拟汽车在行驶过程中所遇到的路况,综合耐久路集中修建了各种各样的特征路面,包括花岗岩路面、混凝土板块冲击路、棋盘制动路、井盖路、轨道匝口、横向沥青沟、沥青补丁路段等20多种特征路面。
  在实际试验过程中,道路特征路面的设计、汽车试验工况及产品质量方面的一些问题,可能会导致一些危险情况的发生,因此,如何建立建设综合耐久路的道路防护设施,保证人员的试验安全是我们应当重点考虑的问题。本文从道路防护的角度,针对综合耐久路中存在的危险因素进行分析,参考公路、赛道等场地的防护措施,对综合耐久路提出整体的防护设计思路。
  2 道路危险因素分类
  综合耐久路道路试验项目众多,工况复杂,本文从试验道路内危险因素出发,可将试验危险因素可大致分为以下7类:
  2.1 特征路面种类繁多
  1)综合耐久路整体设计特征路面超过20种,试验人员无法区分具体的特征路面名称;
  2)每种特征路面设计试验车速不同,且车速范围较大,跨度从40km/h至100km/h,试验人员无法区分具体路面的设计车速,若试验时车速超出设计车速太多,易发生操纵失控的情况。
  2.2 路口多的情况
  1)综合耐久路由一个交通环岛连接3条测试道路以及中心广场,进出路口较多,车辆会车几率增大,且进出口未有明确标识,试验人员易混淆进出口位置;
  2)3条测试道路内,因各类制动区域(如沥青制动路、棋盘制动路)的设计,试验支线的设计以及溅水池的设计,导致道路内交叉路口较多,会车安全问题增大。
  2.3 弯道及急弯情况
  1)3条测试道路内,弯道所占比例超过道路总长度的三分之二,仅东侧路段为直线试验段,其余路段都为弯道,南侧路段急弯较多,试验危险性较大;
  2)部分弯道内包含试验特征路面,附着系数相对于普通沥青路面更低,车辆行驶时更易出现操纵失控的情况。   2.4 道路宽度及边缘问题
  1)测试道路整体分为两侧区域,一侧为普通高附着系数沥青路面,一侧为特征试验路面,两种路面之间边缘区分不清;
  2)测试道路较窄,边界无明显区分,车辆一侧轮胎易与道路边缘发生刮擦。
  2.5 临近水体
  因道路排水及防洪设计需求,道路内存在部分水体区域,导致部分路段靠近水体区域,车辆在试验过程中失控时易落入水体区域。
  2.6 相邻道路间距不足
  因综合耐久路与强化耐久路相邻,部分路段与强化耐久路距离较近,且行驶方向为对向行驶,安全风险较高。
  2.7 环岛中心广场区域使用问题
  环岛中心广场划分为停车区域、倒车测试区域以及8字转向测试区域,广场划分区域较多,各区域之间存在车辆碰撞的风险。
  3 公路及赛车场地防护参考意义
  试验场测试道路是为了在试验过程中模拟汽车在行驶过程中所遇到的各种路况,且测试道路内包含较多的弯道路段,故实际公路内以及赛车场地类的防护设施也具有参考意义。
  1)警示设施主要分为标牌及标线,参考公路警示设施。其中警示标牌包括道路提示牌、限速标牌、转向提示标牌、单向行驶标牌、停车让行标牌及禁止驶入标牌等;警示标线包括道路分隔线、导流线等。在试验场综合耐久路防护设计过程中,需合理使用各类交通标牌及标线,遵循规范性、可视性及系统性的原则,从整体布局中研究设计方案。
  2)道路外围防护主要分为护栏防护(参考公路防护),缓冲坡防护及轮胎墙防护(参考赛车场地防护)。在试验场综合耐久路防护设计过程中,需区分考虑不同的道路情形,区分路段是需要硬防护(护栏)还是软防护(轮胎墙),或者采取组合式的防护措施,从而达到最佳的防护效果。
  4 试验场综合耐久路防护设计
  4.1 标牌防护
  在道路防护设计中,标牌防护主要考虑以下7类情况:
  1)环线标号、单向行驶标牌及禁止驶入标牌
  在交通环岛内各道路入口位置设置环线标号及单向行驶标牌,用于提示道路入口位置及道路行驶方向,同时在交通环岛内各道路出口位置设置禁止驶入标牌,从而避免试验人员误从出口进入及逆向行驶。
  2)特征路面指示牌
  在各特征路面入口位置增加特征路面指示牌,提示内容为路面标号、名称及长度,用于提示试验人员该特征路面具体信息,有利于试验人员进行试验工况辨别。
  3)停车让行标牌
  在各道路出口位置设置停车让行标牌,用于区分路口行驶优先级,有效避免路口车辆碰撞的情况。
  4)限速标牌
  根据各特征路面的设计车速,综合考虑弯道、交通环岛等情况,在交通环岛以及各道路内弯道处设置限速标牌;交通环岛建议限速20km/h,普通弯道建议限速60km/h,S型弯道或连续弯道建议限速40km/h。
  5)环岛行驶方向标牌
  根据交通行驶规定,交通环岛为逆时针行驶方向,故需在交通环岛内设置逆时针行驶的方向标牌;因交通环岛内路口较多,可在每一个出口位置均设置此提示牌。
  6)急弯提示标牌
  道路内弯道较多,需在各弯道入口处设置急弯提示牌,提示前方为弯道,可与弯道限速标牌组合配置,从而达到提醒试验人员的作用。
  7)转向提示标牌
  交通环岛及各道路均为单向行驶方向,需在各出口位置设置禁止左转(右转)提示标牌,避免试验人员逆向行驶。
  4.2 标线防护
  在道路防护设计中,标线防护主要考虑以下4类情况:
  1)停止标线
  在各道路出口位置设置停止标线,配合停车标牌使用,用于区分路口行驶优先级,有效避免路口车辆碰撞的情况。
  2)匝道并流线
  各道路内均存在支路的情况,需在各支路进出口位置设置匝道并流线,用于提示试验人员区分主道与匝道位置。
  3)路缘标线及分隔线
  在全路段两侧路边添加白色实线,并在各特征路面与普通沥青路面交接处增加黄色实线,清楚分隔两侧车道;用于提示试验人员道路边界及特征路面位置。
  4)凹坑警示线
  在凹坑、井盖及沟槽等特征路面位置设置凹坑警示线,警示线为凹坑完整轮廓,用于提示试验人员凹坑位置边界。
  4.3 护栏防护
  在道路防护设计中,护栏设置位置主要考虑以下3类情况:
  1)自起始至结束,转向方向超过90°的弯道
  在道路内转向方向超过90°的弯道设置护栏,此情况中弯道内需不包含特征路面,且在标牌设置中弯道限速60km/h,故此类路段可采用标准的雙波护栏进行防护;而包含特征路面的弯道需以其他防护方式进行防护。
  2)水体附近路段
  在靠近水体的部分路段设置护栏,此情况防护仅用于防止车辆落水,故此类路段可采用标准的双波护栏进行防护。
  3)特征路面中小型坡道路段
  小型坡道特征路面与道路之间存在高差,且设计车速为60-100km/h,车速较高,故需使用防护等级更高一级的三波护栏进行防护。
  4.4 轮胎墙防护
  在道路防护设计中,轮胎墙设置位置距离道路边界需大于两个车宽的长度,故在此道路设计中,轮胎墙设置位置距离道路边界5m;起始点及终止点参考弯道进出切线方向,可适当延伸轮胎墙长度。
  轮胎墙应选用15-17寸的轮胎,以5只轮胎为一组,叠加之后采用螺栓紧固的方式连接成一组;在现场设置过程中,轮胎墙采用双排交错的排列方式,保证轮胎墙防护的可靠性;同时为保证轮胎墙的软防护弹性,每组轮胎墙之间可采用钢丝串联的方式,既将所有轮胎连接为整体,又保证轮胎墙又一定的弹性。   在道路防护设计中,轮胎墙的位置主要考虑以下4类情况:
  1)包含特征路面的弯道
  包含特征路面的弯道设计车速高于通行弯道,在试验过程中极易发生车辆失控的情况,故此类路段需采用轮胎墙进行防护。
  2)与其他道路相邻的弯道
  因试验场场地道路的综合设计,部分路段与其他试验道路距离过近,之间无足够的缓冲坡,故此类路段需采用轮胎墙进行防护,
  3)综合因素
  部分路段为S型连续弯道,且道路两侧附近存在水体情况,此类路段为连续弯道,试验失控几率较大,故不适合采用硬防护(护栏),适合采用轮胎墙进行软防护。
  4)广场区域划分
  环岛中心广场被划分为停车区域、倒车测试区域以及8字转向测试区域,广场划分区域较多,各区域之间存在车辆碰撞的风险。此类情况下,各区域之间需使用轮胎墙进行分隔。
  4.5 碎石防护
  在道路防护设计中,道路边界保护及排水问题也需重点考虑,防止边界脱落、积水浸泡、边界杂草等原因导致路面裂缝及破损,从而构成试验过程中的风险。
  同时,轮胎墙防护与道路边界之间也许使用碎石进行缓冲,用于保证车辆在失控偏离道路时,碎石层的摩擦及凹陷能力可以减少车辆行驶动力,从而减少车辆与轮胎墙发生碰撞时产生的冲击力。
  碎石防护主要考虑以下2类情况:
  1)道路边界
  为保证道路排水通畅及边界保护,需在全路段路边进行碎石铺装,要求为宽1m、厚20cm、半压实。
  2)轮胎墙内侧
  在加装轮胎墙的防护路段内侧增加碎石防护,防护要求为宽5m、厚20cm、半压实,且循车辆行驶方向增加碎石渐变带。
  4.6 缓冲坡防护
  在道路防护设计中,缓冲坡需保证缓冲坡面均匀平整,无断面高差;除设计的排水沟外,其余空间均需填土并进行坡面平整,保证无断面、凸起及坑洼。
  因为道路缓冲破设计坡度为1:5,所以在增加轮胎墙防护的路段,轮胎墙位置地面高度会比道路边界低1m左右,而轮胎墙高约1.2m,相对高度仅为0.2m,故此类路段的缓坡需进行填土平坡,保证轮胎墙至少相对路面高出0.75m(约3个轮胎宽),且缓坡交接处需做好平缓过渡,无断面高差。
  5 结束语
  本文从汽车试验场综合耐久路试验危险因素出发,结合公路及赛车场地的防护措施,研究设计了综合耐久路道路标牌、标线、护栏、轮胎墙、碎石及缓冲坡共6项防护措施。道路防护是汽车试验场管理人员需关注的重点,本文从综合耐久路道路提出的防护措施,可为汽车试验场其他道路防护设計提供参考。
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