山区高速公路互通立交安全评价研究 ——以芦稿枢纽立交为例

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互通立交完善了道路空间交叉和车行方向转换的需求,是高速公路设计的一个重要节点。大型枢纽互通的位置和形式的选择往往受地形、地质、规划、环境敏感点、交叉道路的主线指标及桥隧结构物等多种因素影响。而山区高速公路所处的环境和地形、地质尤其复杂,要满足所有的限制条件难度较大。设计时需要考虑多种因素,需要在互通的功能、形式、规模、造价和规范要求等因素之间反复权衡,往往需要降低某些指标来满足其他方面的需求。设计人员不仅要完全掌握和应用规范,还应该结合山区地形特点,因地制宜,选择综合最优的互通形式,使高速公路互通立交既满足安全运行的需要,又与当地自然环境相协调。G4216线金阳至宁南段高速公路的芦稿枢纽互通具有工程场地狭窄、山高谷深、切割剧烈、地形陡峻,互通位置唯一,互通形式复杂,线形指标低等特点。在施工图设计阶段通过优化互通形式,提高了匝道指标,大幅节约了工程造价,减少了施工难度,确保了方案的可实施性。但是施设的优化也带来了一些问题,主要体现在个别指标突破了现行行业规范和细则的要求,且国内还没有先例。鉴于现有的安全评价方法对违规指标、对困难项目的研究和指向性对策不多,通过其他方法对芦稿枢纽互通安全性评价的结果进行验证就很有必要。本文首先按照现行的安全评价规范要求对芦稿枢纽互通进行安全性评价,分析存在的问题;然后采用熵权物元法进行评价;再结合环境特征、设计指标和安全性评价等关键指标,分析不同指标的耦合协调度,运用耦合协调度模型分析结论来验证常规安评的结果,并根据综合分析结果提出改善建议。论文采用熵权物元法和耦合协调度模型对安评结果进行验证性评价,将耦合协调度方法用于公路工程项目的安全评价,为项目的安全评价提供了一种新的思路,探索了耦合协调度模型的新用法,可为互通立交的安全评价提供参考。本文的主要研究内容如下:(1)山区高速公路互通立交安全评价方法探讨山区高速公路互通立交的安全评价一般是采用现行规范基于运行速度协调性分析进行的评价方法,这也是目前最常用的方法;二是采用熵权物元评价方法。论文在结合上述两种方法的基础上,还提出了运用耦合协调度模型进行验证评价的研究方法,并通过将三者方法结合对比分析,对山区高速公路互通立交安全评价方法进行探讨。(2)山区高速公路互通立交环境特征分析本文概括分析山区高速公路互通立交的特点,并具体分析了研究路段的基本情况,提出山区自然地理环境的独特特征,主要包括自然地理环境和地势特色、气候差异和因山区地形等带来的不良地质环境等。另外还对该互通立交路段与相连接主线路段的交通量和交通组成进行调查分析,对互通的初设和施设方案进行分析。(3)山区高速公路互通立交路段安全分析与改善措施研究根据安全特性评价的参数内容,选取部分指标,构建互通立交路段安全评价的熵权物元模型和耦合协调关系模型。分析构建指标数据的不同评价等级和不同类型的耦合协调度结果,与按照规范对互通立交路段进行安全评价得出的评价结果进行验证,结合熵权物元模型和耦合协调关系模型验证常规安评结果的可靠性,也验证了耦合协调度方法用于安全评价的可行性。并根据该模型的评价结果提出对应的改善建议,提升山区高速公路互通立交路段设计指标的安全水平。
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