速看！德國聯邦道路研究院最新科研成果出爐

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多孔隙瀝青骨架灌注樹脂用于修補鋼橋I類損傷的研究

近年來，德國公路交通荷載迅速增長，公路鋼橋正交異性面板局部應力顯著提升，運營中的鋼橋在縱肋與橋面板焊接部位常常出現疲勞損傷（在德國鋼橋養護中稱為I類損傷）。對此，德國聯邦道路研究所與杜伊斯堡-埃森大學鋼結構研究所聯合開展了“多孔隙瀝青骨架灌注樹脂用于修補鋼橋I類損傷”的研究，旨在探究提高鋪裝剛度能否更好地擴散車輪荷載，從而降低縱肋與橋面板焊接部位的局部應力。

課題將德國最常用的澆注式瀝青鋪裝作為對照方案，著重研究向多孔隙瀝青混合料骨架中后灌注環氧或生物樹脂（HANV）能否提高鋪裝剛度，同時考慮取消鋪裝緩沖層能否進一步提高鋪裝剛度。課題依照德國鋼橋面鋪裝規范的結構型式，成型了鋼板上瀝青鋪裝的復合試件（含防水層、緩沖層），進行了不同溫度下的靜態和動態五點加載彎曲試驗。通過測試不同荷載下鋼板下緣的變形，計算復合結構剛度，用以反映符合結構的承載傳荷能力。試驗結果表明，后灌注生物樹脂可提高承載傳荷能力。此外，通過有限元數值模擬得出，提高鋪裝剛度可降低鋼板應力達40%；當使用較低剛度的澆注式瀝青鋪裝時，取消鋪裝緩沖層可降低鋼板應力約25%。（但由于試驗數量有限，數據結果離散性較大，尚不能導出定量的關系。）

隔音墻損壞對其隔音性能的影響研究

隔音墻在使用過程中不可避免會出現各種損壞，例如安裝缺陷或事故造成的孔洞、縫隙，吸音材料的風化或污染等，但這些損壞形式對于隔音墻聲學性能的影響至今不明。受德國聯邦道路研究院委托，德累斯頓聲學研究有限公司承擔了此項課題。該課題旨在構建一個不同損壞類型的目錄，并在目錄中明確各種類型的損壞在多大程度上削減了隔音屏障的遮蔽與緩沖效應，為相關單位采取經濟、有效的修補措施恢復和保持隔音效果提供依據。

該課題首先擴展了現行德國公路交通噪聲預測計算方法（RLS90）中的噪音擴散模型，以便描述噪音通過完整的和存在圓孔或槽縫狀缺損的隔音墻的擴散規律。模擬結果表明，隔音墻的缺損后方會產生一個強噪音區域。研究人員通過模擬獲得隔音墻在目錄中各種缺損條件下的強噪音區域的邊界，分別制定了可以平衡此區域的修復方案。損壞類型目錄的參數主要是各種缺損的影響面積（聲波傳播系數×圓形缺陷面積）或影響寬度（聲波傳播系數×槽縫狀缺陷寬度）。研究結果表明，通過對有缺損的隔音墻的數值模擬與現場測試，均能較好地確定缺損的聲波傳播系數。

公路隧道自動滅火設施的有效性研究

與房屋建筑和工業設施不同，在公路隧道中安裝自動滅火設施一直頗有爭議。自動滅火設施在大型火災試驗中的有效性、用于隧道的系統優化及正面使用經驗還有待確定。本課題研究了不同類型自動滅火設施的有效性及其在公路隧道整體安全系統中的兼容性。

研究表明，在火災事故中，自動滅火設施能否較早啟動對滅火的有效性起關鍵作用，此外，合理設計滅火設施也能非常有效地控制火災擴大和溫度上升。對于人員防護來說，煙氣擴散與溫度上升的影響同等重要。在采用機械強制通風的模型隧道中，模擬結果顯示自動滅火設施效果顯著。在安裝有煙氣吸收裝置的隧道模型試驗中還發現，在滅火裝置啟動時，通風系統的運作可能會受到滅火系統造成的水平空氣流動的不利影響。

此外，課題還通過真人虛擬現實試驗評估了自動滅火系統對隧道使用者行為的影響。結果表明，在未模擬如灑水和降溫等觸覺效果的條件下，測試人員在隧道內的行為（下車、逃往下個安全出口）并未明顯受到自動滅火設施啟動的影響。

高速公路施工區域車道數減少時的交通控制設施研究

由于道路養護需求的上升，德國對道路施工區域與交通區域的橫向間距提出了更嚴格的技術要求（ASRA5.2），這也意味著，施工區域預留的車道數量將更少。此課題目標在于研究一種車道數減少時的交通控制設施組合，以盡可能充分利用車道減少時瓶頸區域的通行能力，所開發的交通控制設施本質上起到變換車道和行駛速度調節兩方面作用，以實現入口交通流量的控制。與常規按閾值控制的交通設施不同，該設施的機理是基于一個控制環路，通過考慮駕駛人的反應時間和設定的空間界限來動態控制交通信號，直到達成設定的控制目標并保持下去。

當時速限值在40公里及以內時，設施的速度調節功能可通過微觀仿真模擬出來。當最小時速為60公里時，入口流量不可能被降低到瓶頸處交通流量以下。其速度調節的信號指示符合德國現行的道路交通規范（StVO）及道路施工安全規程（RSA）要求，但車道變更信號的效果則無法通過微觀仿真進行模擬，因為駕駛人的反應時間未知，而這一參數是開展微觀仿真模擬必須的基礎數據。課題在與專家和交通參與者討論的基礎上，設計了多種交通控制信號的組合方案。課題建議在實際使用過程中測試這些方案，研究其是否易于理解以及交通參與者在多大程度上接受和遵守它，從而明確其適用性。

高速公路施工對道路使用者心理影響的研究

目前，業內圍繞道路施工工地對交通參與者影響的研究，無論是從交通工程學還是心理學角度來看都不夠充分。本課題通過模擬試驗研究高速公路長期施工工地（在固定區域持續超過1晝夜）的長度、布置及疊加對道路使用者心理的影響，為實際道路施工工地的布置提供一些建議。

研究結果表明，目前道路施工工地布置的一些規則尚有進一步考慮的余地。例如，根據研究結果，只要車道達到一定寬度，駕駛人可以以正常速度通過長達15～20公里的連續施工工地，當超過這一閾值后，駕駛人才會有顯著的選擇更高行駛速度的心理動機。通過分析模擬駕駛過程中測試人員的駕駛行為和眼動、心率、血壓等生理數據后發現，在行駛通過一段超長的施工工地與通過多個疊加的施工工地時，駕駛人的心理狀況幾乎沒有明顯的區別。但同時也觀測到，繞行和錯位行駛會對駕駛人產生較大的心理壓力，這種情況在多個工地疊加時常有發生，因而從交通安全的角度出發，應盡量減少錯位行駛的情形。

此外，通過設置減速段讓車輛頻繁駐停，可以在很大程度上補償侵略性駕駛行為以及駕駛人的挫敗感，而且在多個工地疊加的末段設置較長的減速段也可以協調車速，從而穩定交通流。在駕駛模擬中對速度縮減段進行的試驗表明，駕駛人能夠很好地遵守縮減段內的速度限制，但前提是在交通標志中明確給出減速理由（亦或是施工進展、最新施工狀況等信息），讓交通參與者覺得自己和施工聯系在一起，從而對施工形成正面評價，以更放松的心理行駛通過施工區域。

高速公路大貨車停車區遙控集約化停車試點項目

隨著德國高速公路上大貨車數量和密度的增加，很多貨車司機很難在高速公路上找到合適的停車位。為了解決這個問題，除了常規的擴建和新建停車區，德國還進行了遙控集約化停車區試點項目，嘗試通過新設計為所有貨車司機解決停車難的問題。這種新型遙控集約化停車區是指將多個大貨車按照停車和駛出時間排序，不留行車通道、緊密地并排停放。駕駛員通過停車位上方的動態顯示板獲取可以將車輛駛出的時間。

項目開發了車位管理算法，并評估了其實際應用效果，還對適用于集約化停車的專門停車區進行了設計。為了驗證其使用功能，在JuraWest停車區進行了試點項目，主要考察了兩個問題：應用集約化車位后，多出來的35個停車位的實際利用率有多高，停放的車輛在多大程度上保持了按照時間排序依次停放并在潛在的堵塞沖突中存在額外的駛出車位的可能性。研究結果表明，在停車需求較大的周一到周四，平均93%的車位被占用（有些日子甚至達100%），周末車位占用率較小（平均為52%），以至于常規停車位尚未被用完。通過對675次停車過程的監測發現，90%的車輛是按照時間排序依次停放的，僅有10%的情況存在潛在的堵塞現象，但絕大多數情況下具備通過相鄰行列駛出的可能性。總體而言，這一系統的功能性、運行安全性和適用性較佳。

（本文轉載于“江蘇高速公路工程養護技術中心”微信公眾號）