暴雨、大雾、冰冻等恶劣气象灾害(条件)是全球范围内严重影响道路交通安全的主要因素之一。据调查,恶劣气象条件是约70%以上的道路交通事故的直接致因或主要诱因。而在当前全球气温变暖的大背景下,各类恶劣、极端气象灾害的影响呈现出明显加重的趋势。因而,对各类恶劣气象灾害对交通安全的影响机理及防治技术的研究,是世界范围内道路交通安全与管理领域的长期关注、持续研究的重要课题。
我国以海南省为代表的广东、福建、广西等东南沿海地区,因地处热带北缘,多属热带季风气候,年平均降雨量大,暴雨等短时强降雨给道路交通安全造成了非常严重地危害。该项目针对海南省暴雨分布特点、公路交通特性、典型路面结构特征及交通事故数据等综合现状,通过现场调查、数据采集、室内外工程试验等方法,研究揭示了暴雨气象条件对交通安全的影响机理、提出了对公路安全的影响分级标准;研究建立了不同降雨强度、不同路面结构下的路面水膜厚度变化的预测模型,测定并修正了水膜厚度与路面摩擦系数变化的相关关系,结合有限元模拟分析最终提出了水滑状态发生的临界条件和判定标准,为暴雨条件下公路交通安全主动式防治技术和管理措施提供了基础的理论与方法支撑。
同时,从公路安全设计、建设、维养等工程生命周期需求出发,针对性验证了我国公路行业现行相关技术标准规范的相关设计指标、参数(如:最小纵坡、坡长以及合成坡度等)在暴雨多发地区的适用性;提出了适用于强降雨地区的公路平纵面线形、路基横断面型式、路拱横坡度、超高过渡(包括超高过渡的渐变率、渐变段设置位置)等的具体几何设计参数及指标要求;项目结合正在设计建设的海南中线高速公路工程,开展了高速公路路面排水设计方案的检验与评价;开发了路面水膜侵入判识检验的软件分析模块,为检验路面排水设计方案提供了实用的安全性评价技术和手段,总结提出了暴雨地区各级公路主动式防治关键技术。
项目依托建立的两处暴雨防治技术基地和在运营海南东线高速公路进行了成果应用示范,从提升公路防灾、抗灾能力角度,研究提出了暴雨地区高速公路速度控制方法、路面安全改善以及交通工程设施、安全管理等一整套被动式安全保障措施和对策;总结编制了《海南暴雨地区公路设计与安全保障技术指南》,为海南省及类似地区公路安全设计与运营管理提供技术指导。
总体上,该项目在国际、国内相关研究的基础上,通过室内与室外试验、机理方法与应用技术、引进消化与自主研发等相结合地集成创新方式,填补了我国在暴雨气象条件交通安全致灾机理、影响分级、主动与被动式防治技术及安全保障对策等方面的空白,系统性提升了我国对暴雨气象条件公路交通安全的研究与防治技术水平;项目成果不仅有助于显著提高海南省及我国东南沿海等暴雨影响地区的公路安全保障与服务能力,而且为我国公路行业相关技术标准与指标的修订与完善奠定了扎实的研究基础。