[发明专利]一种公路长大下坡的可靠性设计方法

说明书

本发明公开了一种公路长大下坡的可靠性设计方法，1）构制动毂温升函数关系式；2）建立货车下坡过程制动安全的可靠度表达式；3）用蒙塔卡洛法计算纵坡的可靠度，基于可靠性设计方法，分别计算了安全最大坡长和极限安全最大坡长；4）将公式（2）、（3）、（4）代入公式（1）中，用温度小于安全温度T₂的概率，完成纵坡的不同平均坡度及对应的坡长的设计，该方法能分析现行公路路线设计规范的合理性，考虑公路实际运行状态参数的多样性和离散性，突破目前公路纵坡设计的确定性思想，设计层面提高我国公路长大下坡路段的交通安全水平，推动我国公路线形设计方法从当前的确定性设计思想向可靠性设计思想转型。

技术领域

本发明属于交通运输工程领域，具体涉及一种公路长大下坡的可靠性设计方法。

背景技术

可靠性设计方法自诞生至今，发展十分迅速。第二次世界大战美国在运输或储存武器过程中电子设备总会发生一些故障，影响了其战斗力，为了解决电子设备出现的故障，美国展开了有组织的可靠性研究，这使可靠性技术逐渐走进人们的视线。20世纪60年代有关机构和组织成立了可靠性研究中心，深化了可靠性基础理论、工作方法，开发了加速寿命试验、快速筛选试验这两种更加有效的试验方法，开拓了旨在研究失效机理的可靠性这门新学科，建立了更加有效的数据系统，开设了可靠性教育课程。随着可靠性技术全面快速地发展，其应用的领域越来越广泛。目前已由原来的电子工程逐步运用到机械工程、软件工程、交通运输工程、建筑工程、医药工程、航空工程、石油工程、管理工程等。

尽管可靠性技术目前得到了广泛地运用，但在道路路线设计上极少运用。随着我国经济的高速发展，通车里程及汽车保有量逐年增加，交通事故随之而来也越来越多，根据相关调查，我国已是世界上道路交通事故状况最严重的国家之一，每年的交通事故数和伤亡人数均居世界首位，在各种道路中，公路长大下坡路段的恶性交通事故一直较为频发和集中，占了我国恶性交通事故总数的较大比重，长大下坡路段交通事故频发的直接原因主要是坡长且陡引起车辆严重超速，货车频繁制动，造成货车制动器温度过高、刹车功能失效，这种现状背后的深层原因很多，我国当前公路路线设计规范的不合理是其中重要原因，这种不合理主要体现在基于确定性设计思想的纵坡设计方法。

为了提高长大下坡的交通安全水平，针对此问题，提出了基于货车制动安全的公路长大下坡可靠性设计方法，以货车制动器制动效能下降的临界安全温度作为约束条件，建立货车下坡过程制动器温升模型的功能函数，推导纵坡可靠性计算模型，提出了纵坡可靠性计算模型的求解方法，通过工程案例分析，示范纵坡可靠性设计方法的应用，并验证可靠性设计方法的合理性。利用纵坡可靠性设计方法，对现行公路路线设计规范的合理性进行了分析，发现现行路线设计规范对高速公路和一级公路的纵坡的最大坡长缺乏规定。

最后，基于可靠性设计方法，按一般安全和极限安全两个安全层次，分别计算了高速公路组合纵坡的不同平均纵坡值所对应的一般安全最大坡长和极限安全最大坡长。

发明内容

针对长大下坡的交通事故多发性及长期性，本发明提供了一种公路长大下坡的可靠性设计方法。该方法考虑公路实际运行状态参数的多样性和离散性，突破目前公路纵坡设计的确定性思想，从设计层面提高我国公路长大下坡路段的交通安全水平，推动我国公路线形设计方法从当前的确定性设计思想向可靠性设计思想转型。

实现上述目的技术方案是：

一种公路长大下坡的可靠性设计方法，包括如下步骤：

1)构建关于坡度、坡长、车速、车总重、制动器初始温度、环境温度的制动毂温升函数关系式；

2)建立货车下坡过程制动安全的可靠性模型；

3)利用蒙塔卡洛法计算纵坡上货车制动安全的可靠度，基于可靠性设计方法，按一般安全和极限安全两个安全层次，分别计算了高速公路组合纵坡的不同平均纵坡值所对应的一般安全最大坡长和极限安全最大坡长；