高速公路防眩板设置及工程应用

2022-09-21 16:46:37 来源:写作指导

摘要:安装防眩板装置是目前高速公路改善夜间眩光现象的有力措施,可以有效降低驾驶员夜间行车的交通事故率。文章分析目前防眩板的材料种类和其优缺点,进行对比。另外,论述了目前高速公路的防眩板设计参数的计算方式。同时,基于某高速公路项目的防眩板设计方案,验证防眩板在直线路段和平曲线路段的合理性,提出防眩板参数设计的建议。文章为今后我国高速公路防眩板参数设计方面提供更多的数据和参考。

关键词:防眩板;质量要求;参数设计

0引言

近年来,随着国家经济的高速发展,我国的高速公路建设事业也在不断前进。2019年中国高速公路总计已超过140000km,位居世界前列,但这一现象也引起道路交通事故率日趋上升,严重危害着人民的生命和财产安全[1]。在全国道路事故死亡人数中,高速公路事故死亡率高达11%,尤其是高速公路的夜间行车交通事故死亡人数[1]。诱发高速公路夜间行车安全事故的一个重要原因是眩光现象。在夜间会车时,对向车辆车灯的强光射向驾驶员,造成驾驶员的视觉短暂缺失,并易引起其情绪紧张,如有突发情况,驾驶员容易手忙脚乱,存在严重的交通安全隐患。因此,如何采取科学的防眩措施防止或降低高速公路夜间行车中眩光的出现具有重要意义。针对高速公路的眩光现象,目前主要措施是设置防眩装置遮挡车辆灯光,从而有效避免强光射向对向车辆的驾驶员,达到降低眩光现象的效果。防眩装置的防眩原理如图1所示。目前,广泛使用的防眩装置主要包括植物防眩、防眩板和防眩网。植物防眩虽然具有防眩和美化环境的优势,但由于气候等原因,植物成活率低,需要补栽,并且植物后期需要专人浇水修剪等,成本高昂且工作量大。防眩网的防眩效果一般,防眩效果受防眩网格的密度影响。防眩板具有安装简易,防眩效果好的优点,是高速公路中使用最为广泛的一种防眩装置,且造价低,后期维护费用低。因此,文章分析目前防眩板的材料和优缺点,论述了目前高速公路的防眩板设计参数的计算方式。另外,基于某高速公路路段项目的防眩板的设计方案,验证防眩板在直线路段和平曲线路段的安装合理性,提出防眩板参数设计的建议,为我国高速公路防眩板参数设计领域提供更多的参考。

1防眩板的质量要求

①依据规范GB/T24718-2009要求规定,防眩板技术要求分为原材料要求、外观质量要求、结构尺寸要求及理化性要求。材料外观质量要求为防眩板表面颜色须均匀一致,无明显的反光现象,边缘圆滑、无毛刺、无飞边,表面无剥离、无裂纹、无气泡、无沙眼等缺陷,整体成型完整、无明显歪斜。理化性能应满足表2至表4要求。②防眩板原材料主要分为塑料、钢材或玻璃钢三种。钢材防眩板具有优秀的力学性能,但野外长期服役后,钢材防眩板会出现较大变形和锈蚀,引起底部位置损坏或螺丝松动。塑料防眩板的原材料主要有HDPE、PVC或ABS,成品外观精美,可设计性强,能根据要求设计出多种图案或纹理。但由于塑料材质,在温度变化大的服役路段易老化和变色,抗风能力较差。玻璃钢防眩板由玻璃纤维和树脂等材料制作成型,耐候性强,重量轻,可以适应高速公路上复杂的环境状况,但产品的个体参数差异性大。因此,每种类型防眩板都具有各自的优缺点,施工人员应根据所需路段的气候、环境要求和项目要求,来选择更加合适的防眩板类型。③由于服役环境的复杂性,防眩板表面需做防腐措施,以延长其使用寿命。目前,防眩板表面防腐措施主要包括热浸镀锌、喷塑和刷漆三种。当采用热浸镀锌方式时,镀锌量应保证在350g/m2以上。当采用喷塑方式时,喷涂的厚度应达到300-500μm。当采用刷漆方式时,应采用先刷防锈漆,后刷油漆的涂刷顺序,同时,每种漆至少涂刷两次,确保防腐质量符合要求。

2防眩板的参数设计

2.1直线路段

2.1.1防眩板的遮光角。高速公路直线路段防眩板的遮光原理如图1所示。根据规范JTG/TD81-2017[3],遮光角的计算公式β0如下:β0=arctan(b/L)(1)其中,b是直线路段防眩板的宽度,单位为cm;L是直线路段防眩板的间距,单位为cm。2.1.2防眩板的间距。根据规范JTG/TD81-2017,直线路段防眩板的设计间距为:L=b/tanβ0(2)2.1.3防眩板的高度在规范JTG/TD81-2017中,大型车驾驶员的视线高度和车灯高度分别为2m和1m,而小型车驾驶员的视线高度和车灯高度分别是1.3m和0.8m。直线路段防眩板的高度H计算公式为:(3)其中,h1是车辆的车灯高度,单位是cm;h2是驾驶员的视线高度;B1和B2分别为强光车辆和受眩车辆到中间防眩板的距离,单位是cm。

2.2平曲线路段

2.2.1防眩板的遮光角。在高速公路曲线路段上,直线路段的遮光角不再适用,修正为遮光角β1:β1=arc[(R-B)cosβ0/R](4)其中,R是平曲线路段的直径,单位为m;B是平曲线路段上强光车辆到车灯防眩板的距离,单位为m;β0是直线路段的遮光角,单位为°。2.2.2防眩板的间距在高速公路平曲线路段,特别是曲线半径较小的路段,如果仍按照直线路段的防眩板间距安装防眩板,可能会存在车灯眩光现象。基于直线路段的防眩板间距对平曲线路段进行修正,高速公路平曲线路段的防眩板间距L′为L′(5)其中,L′为平曲线路段的防眩板间距,单位为cm。B是平曲线路段上车灯防眩板的距离,单位为m;R是平曲线路段的直径,单位为m;β0是直线路段的遮光角,单位为°。b是直线路段防眩板的宽度,单位为cm。2.2.3防眩板的高度。在高速公路平曲线路段防眩板的高度仍采用直线路段的防眩板高度H。

3工程实例验证

在某高速公路建造项目中,采用的防眩板尺寸为:宽22cm,高90cm,设置间距100cm。利用章节2的防眩板参数设计原理来分析此防眩板的合理性及安装建议,示范效果如图2所示。

3.1直线路段

在高速公路直线路段,通过计算,遮光角β0为12.5°,满足规范JTG/TD81-2017对于遮光角的要求。计算防眩板高度时,当取大货车驾驶员视线高度和车灯高度时,H为1.68m,符合规范JTG/TD81-2017对于防眩板高度的要求。另外,规范要求防眩板间距50-100cm,在保证防眩板遮光角和高度避免眩光的前提下,间距100cm符合规范要求,且能节约成本。

3.2平曲线路段

通常高速公路车道宽3.5m。交通部相关试验表明:相向行驶的车辆横向距离小于14m才会遭遇眩光[4],分析各车道组合可知,当发射光线的车辆位于较远的车道,受眩光车辆处于超车道时,为最不利车道组合[5]。假设防眩板设置在中央隔离带中间位置,发射光线的车辆位于距离隔离带的第二车道,受眩光车辆位于隔离带旁边的超车带。根据公式(4),计算得到平曲线路段不同半径下的遮光角,如表5所示。由表5可知,最小半径125-650km/h范围平曲线路段的遮光角(15.42-25.31°)大于直线路段的遮光角(12.5°),如果按照直线路段的遮光角在平曲线路段安装防眩板,会发生眩光现象。另外,随着曲线最小半径增大,平曲线路段的遮光角逐渐增大。随着中央隔离带宽度增大,遮光角也呈逐渐增大的趋势。相较于中央隔离带宽度值,曲线最小半径对平曲线路段遮光角的影响更显著。因此,在防眩板安装工作中,当平曲线路段半径125-650km/h、中央隔离带宽度2-4.5m时,防眩板遮光角取12.42-25.21°,也可根据公式(4)或表5设置遮光角,进行防眩板安装工作。根据公式(5),计算得到高速公路平曲线路段不同半径下的防眩板间距,结果如表6所示。由表6可知,在高速公路曲线半径125-650m范围路段的防眩板设置间距47-80cm才能有效避免眩光现象。防眩板设计规范中并未考虑平曲线路段的情况,如果按照直线路段防眩板间距100mm的标准应用于平曲线路段,眩光会发生。另外,由表6可知,随着曲线最小半径的减小,防眩板间距不断减小。随着中央隔离带宽度的增大,防眩板间距轻微减小。可以看出,相较于中央隔离带宽度,平曲线路段的曲线最小半径对防眩板间距的影响更大。在实际公路安装防眩板时,当平曲线路段半径125-650km/h、中央隔离带宽度2-4.5m时,防眩板安装间距为47-80cm,也可根据表6或公式(5)进行计算,来确定不同曲线半径下的防眩板间距,有效避免眩光的发生。

4结论

综上所述,防眩板是保障高速公路交通安全的重要组成部分,在减少眩光和保护车辆人员方面起重要作用。因此,保障防眩板的质量和防眩效率是非常关键的。文章综合性分析了防眩板的种类和质量要求,论述了在高速公路直线路段和平曲线路段上防眩板的高度、设置间距和遮光角计算方式。针对某工程使用的防眩板,验证其工程防眩的可行性,证明了直线路段和平曲路段防眩板的参数设置差异,并提出防眩板设置参数的建议。文章可以为今后我国高速公路不同路段的防眩板参数设计领域提供更多的参考。

作者:尹存源 单位:云南交通工程质量检测有限公司