[发明专利]一种公路长大下坡的可靠性设计方法

摘要

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。

主权项

1.一种公路长大下坡可靠性设计方法，包括如下步骤：1)基于制动毂温升函数关系式，以货车制动毂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安全的可靠度模型；2)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坡度值所对应的一般安全最大坡长和极限安全最大坡长；3)基于步骤1)中的制动安全可靠度模型，评价当前纵坡设计的安全性，最后，利用制动安全的目标可靠度反算不同的平均坡度对应的坡长，完成纵坡的不同平均坡度及对应坡长的设计，其特征在于，步骤1)中温升函数关系是基于当前的研究结合室内及试验优化而来，该关系式是由坡度、坡长、车速、车总重、制动毂初始温度、环境温度构成，见式1,其中，制动毂的初始温度及环境温度都是通过试验调查数据得到；基于国内学者的研究成果，货车在长大下坡行驶的速度符合正态分布，期望与标准差也存在一定的关系，见式2、式3；假定货车总重服从正态分布，期望与方差是依据调查数据在MATLAB平台调用函数命令计算得到，见式4，T＝T(v,G,i,L,T0,Ta)   (1)货车在长大下坡的行驶时平均速度关于坡度的关系式，速度标准差关于平均速度的关系式，即根据有关研究货车在长大下坡的行驶速度服从正态分布，即V～N(μV,σV)   (3)货车实际载重假设它服从正态分布，即G～N(μG,σG)   (4)式中：T—制动毂上的温度，单位是℃；T(·)—函数关系；—货车的平均车速，单位是km·h^‑1；V—货车的行驶速度，单位是km·h^‑1；G—货车的总重，单位是N；i—平均坡度，单位是％；L—坡长，单位是km；T₀—制动毂的初始温度，单位是℃；T_a—环境温度，单位是℃；N(·)—正态分布；μ_V—货车的平均车速，单位是km·h^‑1；σ_V—货车车速的标准差，单位是km·h^‑1；μ_G—货车总重的平均值，单位是N；σ_G—货车总重的标准差，单位是N。