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译文
综合升级双车道公路网络模型
GrigoriosPapageorgiou&AnastasiosMouratidis&NikolaosEliou
Received:
18April2011/Accepted:
4January2012/Publishedonline:
22January2012
摘要:
概念合理的排水方法适应实际情况和国家及区域网络的需求;已经制定的一道道升级管理模式提供了在各种情况下的最佳升级战略:
从最简单到最重、最昂贵的模型设想,道路升级,以及“维护”,“修复”,“重建”和“新选线”这些选项。
方法这些策略中的选择是基于包括一个有效的顺序的数学算法结构。
面临的老化道路每个具体情况下,第一步骤是进行一个现场调查提供道路几何特征,路面特性和业务量。
把推导出的服务水平(LOS)与真实的进行比较。
同时在现实方法进行的几何特征的阀值检查中,该模型提供了相关的实际需要各自合适的值。
结果经过详尽考虑几何特征和环境,社会经济适应指标,提升策略研究,否决了一个又一个,最终得到最佳选择。
结论为了进行这样的全路况评估,本文论述了定量和定性标准定义的主要问题。
公路主管部门可以使用这种方法作为一种有效的道路升级管理体系内的可靠工具。
关键词:
道路、优化、升级、管理、安全
1初始方法
如今,要面临的道路管理政策框架的主要问题是旧的道路的合规性,在50年代和60年代建造,新的建设标准和交通需求,通过一个现实的和全面的方法。
在题为“道路升级优化的理性方法”的文件提出的模型[10]是为指出道路主管部门的方式,以不超过费用在非有效的方式升级旧路网的每一部分,减轻实施方案的影响。
此外,提升这个合理的方法可以是在道路相对于它们的性能进行分类方面有用,并根据一个创新的道路管理政策,评估改善优先级。
在此范围内,该模型查询实施技术观察和几何和功能特色之路测量具体,易于适用的方法。
的技术,环境和社会问题集成是接近的主棱镜上。
四个升级策略中的每一个建议的,指的是具体的工程作业,同时归因于每个选项的项被认为是最好的匹配。
“维护”,“修复”,“重建”和“新选线”被分别选择。
因此,在顺序,相对于所述介入的程度。
为了详细应用此方法,本文的目的是提供一种用于对道路元素充足评估特定数量和质量标准。
2现有车型
在大多数欧洲国家,国家和区域网络的很大一部分是很老旧。
除非妥善修复,这些传统的两车道的道路几乎没有提供由目前的交通需求所需的服务水平。
在升级操作的框架,通常是由差的路面条件或服务水平(LOS)的较低决定的,常见的做法包括重铺行车表面。
基本定位功能保持不变。
这可能导致一个好看恢复结构,然而,呈现显著缺陷相对于承载能力和对准适用性。
现有的道路升级机型主要是针对路面重铺。
1980年,交通运输研究委员会(TRB)介绍“决策方法论维护和低容量的道路升级“,估计维修费用,并提出了在世界范围内使用一个广义道路平整度指数[14]。
在同一个方向,交通运输部明尼苏达州(MN/DOT)采用三个指标来报告和量化路面状况[9]。
高速公路建设与管理手册的主要产出[18]包括路面性能和维护,道路改善的影响,用户的成本和效益,环境影响评估,标准的经济指标等2003年的预测,TRB出版了研究成果题为“高速乡双线巷几何设计的一致性”[16]。
这种特殊研究的精髓集中在术语“设计的一致性”,定义如下:
“设计的一致性是高速公路的几何和运行特点与司机预期的一致性”。
该研究小组开发的基础,专家系统设计的一致性,以补充人在联邦公路管理局的交互式公路安全设计模型(IHSDM)的发展所做的工作。
为了所提出的设计的一致性系统置于角度来看,设计的一致性前人研究的简要回顾以下介绍。
越来越多的司法管辖区的划分旅游通道的改善为重铺路面,恢复修复(3R)和重铺-恢复修复,重建(4R)项目。
2001年,加拿大运输协会(TAC)加拿大指南3R/4R指出,一个3R项目将包括一个或多个重铺路面,恢复和重建[13]。
A4R项目也将带来重建,这将在重铺,恢复和重建相结合发生。
运输佛蒙特局[17]有一个系统调用改进(LOI)为基础的各种级别,主要是对道路的功能分类;一些类道路不适合某些类型的改进标准。
根据这些标准,广泛涉及改善交通项目将只在主要的通道考虑。
其余的通道将有资格根据他们的年平均日交通(AADT)范围较小的改进,以及他们的重视,全州移动。
对于低容量道路(LVR)萨斯喀彻温省(2007),一个类似的通道到佛蒙特州已经开发[11]。
这种方法是基于改进(LOI)的某些水平依赖于巷道几何图形,当前表面状态的评价,以及行驶通道的环境条件。
必须认识到,由于资源有限,因此不可能对所有的LVR萨省升级到当前的设计手册中概述的理想的设计标准。
各意向书的目的是维持安全,高效运营的最低资本成本可能,同时确保通道的连续性和一致性。
三个LOI在萨斯喀彻温省是次要的升级,主要升级和改造。
关于LOI系统一些关键的信息是:
与项目的最大百分比预计将被列为次要升级;
与沿拟建项目长度事故历史被认为是道路的当前情况的一个指标,将促进其优先改善的决心;
&与项目的最大百分比预计将被列为次要升级
&该项目沿长度发生意外事故的历史被认为是道路的当前状况的指示,将有助于改善其优先级的确定;
&A现场评审会由一个评估小组,以评估巷道和通道的当前状态,以便它可以被归类为不同的LOI;
&签名和标记都需要所有LOI在LVR标准;以及
&与重建是将很少使用,只考虑了项目的基础项目的极端措施。
在过去的研究项目都力求开发出审查设计的一致性无论是定量[6,8]或定性[2]不同程度的成功方案。
作为一个例外纯工程考虑道路改造项目的这一规则,美国联邦公路管理局的项目开发及设计手册(PDDM)[5]提出了一种集成模型基础上的社会,经济和环境(SEE)的评估。
然而,该说明书是一般性和相当复杂,某些分析模块要求高的专业知识,在使用该系统的。
尽管提出了升级的四个备选方案中,PDDM不提供最佳方案的具体标准。
可以推论出,某些型号通过引入成本(运营和道路使用者的成本)作为唯一标准来定义工程项目的范围导致的最佳升级选择。
3道路升级的模式选择
所选的模型中,无论在哪个的数量和质量标准在下文中介绍,是Mouratidis和Papageorgiou提出前述[10]之一。
在这种方法的框架,所选择的模型集成技术,环境和社会问题。
选择方法的关键要素有以下几方面:
&与最佳的升级替代的选择是通过具体的选择标准。
&与所有的重要问题,包括安全,对齐一致性,LOS,舒适性和环境适应性的考虑。
&与每个老两车道的道路是根据它的功能/几何特征分为四种不同的类别,提供LOS和环境适应性。
由于精确条件评估确定,这种分类使得升级计划全面和有决心。
具体的升级计划,预计每个道路类别:
-第一类包括道路参展服务和充足的几何特征的较高水平,提供了安全性和驾乘舒适性。
调整适用;路口是根据目前的设计标准精心设计。
路面宽度保证了令人满意的适用性。
没有显著改善是必需的。
存在的主要问题是斑裂纹或车辙的出现,越来越滑溜和缺乏安全设备。
-在第二类的服务的水平是在稳定的流动的范围内,所述几何形状是一般适合;路面宽度也足以按照设计标准。
不利地,交叉设计证明不足以对于实际流量需求和在匝过渡几何形状是有缺陷。
-第三类组装道路服务水平低。
最几何元素变成相对于当前的交通情况,不合,因此产生事件风险的道路使用者。
交通量似乎经过几年显著增加,道路使用已愈演愈烈。
道路和车道宽度不包括目前的交通需求。
道路拓宽需要和可能重组整合目前的设计,安全和交通标准。
-第四个和最后一类包括道路与处于或接近容量水平,提高有效性是值得怀疑的操作条件。
一个普通的修复项目不能构成一个老路上了高灵敏度的自然景观可持续发展工程的响应。
此外,对于道路居住区或考古遗址附近的道路具体固有的限制可能会限制在现有的定位升级操作和规定,而不是一个全新的途径。
根据先例标准,每一路可分为一出的上述类别。
这种分类使得升级计划,全面和有决心,由于精确的病情评估。
具体的升级计划,预计每个道路类别。
&道路升级的不同选项被分为四个不同的策略(图1)的呈现序列相对于所述介入的程度和所需的操作成本相应。
归因于每个选项的项被认为是最好的匹配,如下所示:
“维护”,“修复”,“重建”和“新选线”。
&为了实现每个改造项目的总体评价,该方法提出了一个路况库存和预期/所需的性能评估。
根据这一方法每一道路段的五倍审计由道路当局持有如下:
-道路条件库存
路面状况
道路安全和交通控制设备
道路线形特点
-要求绩效考核
评价LOS和安全标准
环境和社会因素
路面状况的评估是通过行车道,应急车道和路肩的公路主管部门的主管人员目测确定。
视频记录和监控增强了相关信息。
安全和交通控制设备构成的调查的护栏,照明,标志和符号的视觉检查。
在调整的特点,曲率
,车道宽度
的梯度,即半径计算,横坡q和视线距离D是通过测量或最终的设计研究案头审查记录。
在性能评价而言,实际的交通量是由广告同上测量和服务水平(LOS)是由流量特性足够的计算,并与根据本HCM(通行能力手册)的方法有关的图形化服务水平标准比较来确定计算出的。
评价安全性的标准是基于操作速度
[12]的测量结果。
在原则上,驾驶速度对应于普通道路使用者的驾驶行为,规定所希望的几何特征,确保行车安全。
考虑平行的运行速度两个连续道路设计元素之间的差异的操作和设计速度之间的差值(“直通曲线”或“曲屈曲线')导出到的道路设计质量的表征中的安全性和舒适性的方面。
至于环境和预期重建的社会方面而言,为最好的选择,选择一个完整的程序必须包括一个合适的最终审核。
以前构建的道路可能几十年没有对环境产生负面影响,只要交通量仍然有限和车速低。
伴随业务量的增加,可能导致意外的降解到环境中。
此外,内在的约束,如接近历史/考古遗址或环境保护区靠近马路也被认为是决定性的最佳升级选择的选择。
最后,通过居住区现有道路路线可能是因为较高的事故率重新考虑。
实施道路状况的特点和所要求的性能数据,以组成型算法,如表1所示,优选的升级选项导出下列精确和合理的方法。
4道路分类的选择标准
所提出的模型采用适用于至少3公里[15]或两个在同类交叉口之间的道路段的道路段,以便面对的道路段之间的几何和性能特征可变性的片段的方法。
定量和定性的选择标准的最佳选择升级呈现以下。
4.1路况评价
路况评价涉及路面,安全和交通控制设备和调整特点如下。
4.1.1路面状况评估
路面损坏类型,如车辙,裂缝,坑洞和折叠通过行车道,应急车道和路肩的公路主管部门主管人员目视检查记录。
视频记录和监控增强了相关意见。
4.1.2安全和流量控制设备调查
这项调查构成了护栏,照明,标志和符号的视觉检查。
作为磨损或过时的情况下被破坏的设备或必须更换,以满足相应的当前需要/标准检测元件的实际情况进行了评价。
4.1.3校整特征的评价
通过现实途径进行几何特征的阀值检查的同时,该模型提供的主要几何特征的审计。
因此,散度限制或对每个几何特征的阈值相比标准值被提出了。
发散范围内考虑了道路功能分类[12],这意味着克服这种分歧指出了道路功能分类的变化。
在几何特征的评价方面,表2显示对国家和区域网络的几何特征的阈值。
停车视距(SSD)是贯穿整个巷道以下国家公路和运输官员[1]设计的政策和决策视距的美国协会(DSD)是按照6A-章介绍的指南进行评估上的地面交叉口评估4运输[7]爱荷华系的设计手册。
所需的SSD值提取从图2中所示。
相对于
和轮廓梯度。
所需的DSD取自表3调整倾斜角度根据表4。
横坡和超高通过测量或最终道路设计,如果可用,与标准的最小和最大值案头审查记录相应[12]。
曲率半径进行比较的准则在设计速度上给定的标准最低值。
如果设计的速度是未知的,运行速度
可能被用作设计速度最小曲率半径值。
车道宽度进行比较的标准值在设计速度方面。
评估车道宽度的一致性规则依赖于狭窄的小巷与提高运行现成的路,正向,反向,和同方向侧击事故有关的事实。
据美国国家高速公路合作研究计划报告502,名为“在农村双车道高速公路线形设计一致性”,减少车道宽度与事故风险增加大于5%相关联的被标记为不一致。
增加事故率的这一比例相当于减少每个0.30米车道宽度时,日均客流量(ADT)超过2000辆。
考虑设计的一致性,而一个更保守的评估,实际车道宽度与基准值之间的接受发散设定至0.25米。
减少车道宽度等于0.25米相当于在大多数情况下,道路功能分类根据该指引的设计道路工程改变[12]。
桥梁宽度的设计年容量(ADT)的情况下,逐案评估的建议如表5。
如果车道拓宽计划为选定的升级选项的一部分,使用的桥梁宽度应与规划宽度进行比较该方法车道后,他们被扩大。
最后,梯度S通过适当的测量记录,并与由指引[12]所需的最大标准值进行比较。
可接受发散对于上述几何特征的每一个示于表6。
4.2要求的绩效考核
所要求的绩效考核是由LOS计算,安全标准审计和道路线形环境/社会适应如下。
4.2.1评估的LOS
面临的老化道路的具体情况下,下一个步骤是进行现场调查,提供的道路交通量
和LOS。
随着设计的一年,升级操作设置20年的开放,升级后的道路考虑这个时间间隔升级典型的双车道公路的足够生命周期的交通后。
设计年LOS是由流量特性适当的计算和根据该HCM方法与相关的图形的LOS标准进行比较来确定[15]。
4.2.2安全标准
无论是现有的老道路的设计速度
是未知的,运行速度
被认为是必需的设计速度。
在原则上,操作速度对应于普通道路使用者的驾驶行为,规定所希望的几何特征,确保行车安全。
在运行速度的两个连续的道路设计元素之间的分歧并行考虑的业务和设计速度之间的差异(“直通曲线”或'屈曲曲线“),以原道路设计质量特性的安全性和舒适性方面。
因此,这影响了调整比例司机的道路行为塑造和提升两个基本目标的实现:
1.设计速度保持在足够长的路段,或在该构成特征单元和具有相似的功能特性道路段常数。
2.在道路段避免高估或低估设计元素。
该研究为优化和改善现有道路在一些特定情况下成是可以为经济所接受的,无论是设计质量是否评估为平庸(“可接受”,表7)。
上面介绍的标准在下面条件下完全满足:
1.
-
≤20公里/小时[12]
2.
-
≤15公里/小时[12]
如果
和
之间的差异小于10公里/小时,没有进一步的改进是必要的几何特征。
“维护”包括路面重铺及更换磨损的安全和交通控制设备。
这是否发散超过10公里每小时停留小于20公里/小时,为了确保安全把手的功能,横坡需要基于
重新计算。
当这种情况不存在,建议在合适的安置警告标志。
4.2.3环境和社会因素
在过去几十年中构建的道路可能诱发严重影响到环境中。
但这种影响的程度取决于先天的限制,例如接近历史/考古遗址或环境保护区附近道路和难以量化。
然而,毫无疑问的是道路几何和流量特性在环境中的适应是为了开始升级活动被认为是一个决定性因素。
环境适应的程度难以量化,所以现在通过定性评价阐述。
历史或考古遗迹是靠近马路,对环境的影响有积极也有消极。
通过环境的保护区的对准似乎是对现有的取向升级操作的严重限制。
在社会影响方面,通过居住区现有道路线形的事故发生率的框架进行评估。
5可供选择的替代战略方法
为了得出升级最佳选择的结论,各路段通过上述选择标准检查。
根据上述审计的结果,该模型得出道路分类和相应于最佳升级策略。
5.1符合性控制的“维护”选项
路面恶化,裂缝,坑洼,车辙和其他类型可见的破坏。
安全和交通控制设备磨损。
几何特征被证明是令人满意的。
设计年LOS被计算为“C”或更高,并安全条件得到满足。
最后,环境和社会条件的评价,评估是令人满意的。
如果是这样的情况下,该模型表明稍微不良道路需要“维护”选项。
升级活动包含根据导向图表和退化的设备要素的路面修复。
5.2几何和操作控制的“修复”选项
提供了一个'B'或'C'LOS和满意的环境/社会环境的评价,决定性标准的'修复'选项是最好的升级战略的选择是在几何转弯和十字路口的充分性。
在选择标准为对齐特征情况下的评估至少有一个不满足(表2),修复选定为最佳选择升级。
即使几何特性被证明是足够的,在安全性和舒适性方面,该安全标准呈现上述(表7)得到的道路质量中的更复杂的图。
如果不能满足安全标准之一,“修复”操作被选择是可取的。
操作包括重新设计和重建曲线和路口,地方或延长路面路面修补和更换损坏的或不适当的安全和交通控制设备。
适用于曲率
和推荐车道宽度
的适用半径列于表2中。
因此,对于一个两曲线道路段
(
)被增加到
(
),为了满足更新设计标准(
=曲率半径根据目前的设计标准最低设计值;
=曲率半径现有值)。
5.3足够的道路和为“重建”的LOS选项
“重建”包括扩大,弯曲和延伸的基础设施的半径重新设计。
一旦曲率半径(
)适用被确定为每一段,就必须进行全面的设计的道路段,也就是说,对齐特征,车道宽度,坡度和横坡。
重新设计的道路段决定了土方量,将延长的结构和最终的征用土地。
在具有成本效益的管理政策方面,允许的最大流量的百分比必须反映到足够的道路剥削。
因此,最小的开采速度为现有的双车道的道路被定义为40%。
因此,LOS“C”被定义为最好的使用。
相反,可接受的最小LOS是'D'(表8)。
至于设计时间段的流量,它指的是至少20-25年的,这意味着预测交通流量要考虑预算约束下的LOS'C'或'D'。
设计年LOS被定义,并通过流量特性足够的计算,并与根据本HCM方法(HCM,2000)有关的图形化服务水平标准的比较来计算。
交通预测功能通过与交通功能的设计年值与相应的电流流量特征值和增加/减少率公式计算。
不管预测设计年LOS(例如20年后的LOS)怎么样,根据估计交通流量,是不能接受的,由表8可见,模型推导出禁止'修复'而直接替代的是第三方案,所谓的“重建”为最佳升级选项。
此外,人们认为道路适应环境应被理解为所有这些合适的几米距离,从而无论是新的或改进现有的道路应尽可能少的破坏自然景观。
5.4第三和第四选项环境影响评价
经过对道路的几何形状和运行特点的完整评估,而且按上述方法的第一和第二选择均被排除在外,下一个和最后一个步骤就是调查的第三个选项对当地环境造成的影响。
主要影响列于表9。
道路机构专门人员应该考虑表9的限制,如果其中一种存在,环境评估研究(EAS)应准备。
这EAS检查两种可供选择的选项,即“重建”和“新选线”。
东亚峰会探讨了经济,环境和社会的影响,并根据将被基于CDXI欧洲指令描述的方法处理[3]。
6结果与结论
总之,在原则上实现该模型是必要的,以评估路面问题、几何和功能特性的困扰,探讨了安全标准。
如果此评估不导致前两个升级选项(“维护”和“恢复”)中任一个,则第三选择(“重建”)的主要的环境影响需要被提出讨论。
如果表9中呈现的任一结果在'重建'过程中预估要展现出来,那么,在最后阶段,环境评估研究(EAS)要考虑“重建”和“新选线”的替代出现。
EAS的结果表明,升级之路为最佳选择。
在每个审计结果的基础上,最佳的做法是基于表10做出选择。
上面提出的模型,涉及建立为现有道路升级,到一个整体的方法,考虑到安全性,舒适性,或者通过当前道路状况或升级操作凸起社会经济和环境参数的易适用模型。
在这个模型中,该道路网具有被分类在提议的四类条款。
该模型提供了定量和定性标准导致道路当局最好升级替代方案,不用担心费用超支,同时,还能适应环境状态。
上述标准被用于识别确切道路的缺陷,以避免无谓的提升操作,但需要面对真实缺陷。
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