水膜效应
什么是水膜效应?
要让道路使用者能够停止或驾驶车辆,车辆轮胎必须抓地。抓地通过在轮胎与路面最上层微粒接触的区域中产生摩擦来实现。如果可用的摩擦不足以抵抗加速度、刹车或转弯操作产生的力,轮胎可能会滑过路面。在干燥条件下,支持大多数正常操作的情况通常会产生表面摩擦,但路面潮湿或被淹没时可用摩擦的程度会降低。
轮胎胎面与压力、路面与几何图形、车速与水面深度等因素影响轮胎与路面的有效横向和纵向摩擦。当失去抓地力或牵引力时,移动车辆要么打滑,要么发生水膜效应,二者都是重大的驾驶危险。水膜效应最不为人知,但也是最危险的情况。
需要检查的潜在问题区域
超高发展区域可能会导致问题,尤其是纵向坡度相对平坦的地区。通往汇合点(如环形交叉口)的道路也可能是问题区域,尤其是因为车辆在高速行驶时刹车。
另一个可能造成问题的区域是上下坡道,其中穿过通行车道、分道角区和坡道的额外路面宽度可能导致流动路径极长。
工作流
开始之前
水膜效应分析的结果是增量地形模型和流线。增量地形模型中的高程是计算水深的高程,这些高程通常非常小,大约几毫米或一英寸的零头,它们均从 0 开始。因此,建议您在使用水膜效应之前创建一个新的 DGN,并在路面地形模型中参考。这样一来,DGN 中元素的高程范围将是增量地形模型的高程,别无其他。这意味着主题显示可用于有效地显示水深变化。
如果 DGN 包含其他元素(如路面),则高程范围将为零(最小水深)到路面的最大高程。
水膜效应命令会提示您选择路面地形模型。为了避免进行不必要的处理,必须限制此地形模型,使其仅覆盖路面,而不覆盖道路边缘特征,如路缘、人行道、边界等等。
这同样适用于双车道或分车道公路的中线或中央保护区。例如,如果中线对明渠建模,这可能会导致沿其反向产生长流线,使水膜深度高到无法接受。在这种情况下,最好创建两个单独的地形模型,分别用于道路两边。
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水膜深度计算。
该工具提供了两个供选择的公式来计算水膜深度。
Gallaway
其中
D 为路面纹理顶部以上的水膜深度 (mm)。
T 为平均路面纹理深度 (mm)(请参阅纹理深度部分)。
L 为排水径长度 (m)(请参阅排水径部分)。
I 为降雨强度 (mm/h)(请参阅降雨强度部分)。
S 为排水径坡度 (%)(请参阅排水径部分)。
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道路研究实验室
其中
d 为流动路径终点的流动深度 (mm)
lf 为流动路径的长度 (m)
I 为降雨强度 (mm/hr)
Sf 为流动路径的坡度
请注意,完成分析之后,可以更改用于单条流线的公式。为此,您需要显示包含增量地形模型和流线的三维模型。在此模型中,您可以选择流线并在属性对话框中更改其使用的公式。这样做将自动更新增量地形模型。
坡度
用于计算水膜深度的坡度可以是流线上的每对点之间的瞬时坡度,也可以是等面积坡度,计算如下:
(来自 Austroads 道路设计指南第 5A 部分)
上图显示了包含几个分段的流动路径上的等面积坡度。
报告
为所选流线提供报告。要创建报告,请执行以下操作:
此样式表显示相关信息,例如,薄膜深度、坡度、沿流线的距离和高程。