2020年美国交通领域推广技术一览

译

随着公众对出行服务需求的不断提升,世界各地交通部门开始积极探索利用创新技术促进交通行业发展。在交通领域有着相当规模研发投入的美国，在这一过程中积累了不少的经验,以美国联邦公路局（FHWA）、美国各州公路与运输官员协会(AASHTO)为代表的交通部门发起的“创新计划”“分秒必争计划”等，在一定程度上促进了各州交通技术成果的分享以及科研成果的推广应用。其中，AASHTO每年还会从各州申报的技术中评选出最优秀的16项,授予其“创新推动进步奖”。本文特摘译自2020年度AASHTO“创新推动进步奖”与公路交通相关的技术,供同行参考。

蒙大拿州出台土壤处治指南提升路基强度

蒙大拿州的土壤类型多种多样，但由于部分土质强度不足，无法满足道路对路基弹性的要求。近年来，蒙大拿州交通厅启动专项研究，试图采用化学改性方法解决这一问题。据了解，该研究通过在6种不同类型土壤样本中添加石灰和水泥添加剂的方法改变土质，同时对土壤样本的物理、化学以及矿物性质进行检测分析，通过抗冰融以及干湿循环试验验证其耐久性，以评估土壤强度是否满足要求。经研究表明，如果将经化学改性的土壤应用于路基铺筑中，可以大幅提高道路抗剪性能，最大限度地减少永久变形和疲劳开裂等问题，避免道路出现伸缩现象。此外，课题组还根据研究结果编制了《土壤处治技术的细则指南》，内容包括土壤样本的选择标准、强度要求以及石灰和水泥添加剂量。蒙大拿州交通厅预测，这项举措推广应用后可节约9～15.9%的道路建设养护成本。

密歇根州利用碳纤维增强聚合物提升桥梁耐久性

2001年，密歇根州交通厅建造了美国第一座碳纤维桥，此后又采用碳纤维增强聚合物（CFRP）建造了多座桥梁。据了解，CFRP相较于钢材而言具有较好的耐腐蚀性，长期以来，在当地桥梁建设应用中表现良好，但一直缺乏相关的规范化设计施工标准。针对这一问题，密歇根州交通厅与劳伦斯理工大学合作，测试了CFRP钢绞线和梁在300次冻融循环、火灾或荷载事件以及恶劣天气等条件下的使用性能，并结合研究成果提出了CFRP的设计标准、设计指南和详细的设计示例。目前，该项目成果已在当地广泛推广应用。2017年，密歇根州交通厅依据项目成果在I-75州级高速公路上设计了一座新桥梁，以期借助位CFRP延长桥梁的使用寿命。

缅因州采用新型扩散器提升涵洞过水量

由于基础设施老化，许多公路涵洞难以排出因强降雨和土地开发利用等产生的积水，从而引发许多涵洞病害。考虑到重建涵洞成本较高，缅因州交通厅提出了设置涵洞出口扩散器的创新解决方案。据了解，将扩散器安装在涵洞出口处，可大幅减少出口磨损并提高涵洞的运行效率，保障涵洞在满水时，也能在较低的进水水位条件下运行。缅因州交通厅在某涵洞出口测试了玻璃纤维扩散器的使用效果，结果显示，这种扩散器不仅成本效益好、安装简单，还可以将涵洞的水流通行量提升40%。

加利福尼亚州降低逆行车辆碰撞事故率

为有效降低逆行车辆碰撞事故率，加利福尼亚州交通厅在部分频繁出现逆行现象的道路出口匝道安装了特殊安全警示设施，包括雷达主动监视系统、闪烁信标、双向白红和黄红反光标志等。当车辆逆行时，这些设施不仅能够警示司乘人员，还能及时通知交通运输管理部门。为进一步分析评估这些设施的有效性，加利福尼亚州交通厅通过视频图像处理系统记录了每场逆行碰撞事故，在抽查萨克拉门托地区的出口匝道使用情况时发现，该匝道逆行事故率下降了53%，有85%的司机提前意识到了车辆逆行操作错误，并在进入高速公路前掉头。加利福尼亚州交通厅表示，未来将积极应用这项研究成果，为降低逆行车辆碰撞事故率提供科学化、数据化的解决方案。

宾夕法尼亚州建立道路安全评估新模型

在美国，所有交通工程专家均依靠美国国家公路与运输协会（AASHTO）发布的《AASHTO高速公路安全规范》中的道路交通安全评估模型（SPF），以及道路交通流量、几何线型数据、路面设施、其他路侧交通安全情况来预测交通事故率。2013～2017年，宾夕法尼亚州的城郊连接道路上发生了约6500起交通事故，说明上述道路交通安全评估模型很难充分反映当地道路特点，无法准确评估道路的安全情况。因此，宾夕法尼亚州交通厅通过当地交通事故数据、全景图和卫星定位系统，在现有安全评估模型的基础上，结合当地车辆行驶特点和地理特性，建立了州域级、区域级和县级的道路交通安全评估模型。目前，宾夕法尼亚州交通厅已经将新的道路交通安全评估模型纳入《宾夕法尼亚州安全预测分析指南》，并应用于当地路网筛查工作中，还采用该模型分析了当地2019年的道路交通事故数据。值得一提的是，宾夕法尼亚州也是美国唯一一个建立城郊连接路段道路交通安全评估模型的州。

弗吉尼亚州利用不锈钢材料避免桥梁受腐蚀

弗吉尼亚州韦恩斯伯勒市的340号公路大桥始建于1934年，截至2012年，该大桥已经遭受严重腐蚀，亟需重新修建。由于大桥邻近产生腐蚀性化学物质的工厂，且易遭受暴雨侵蚀，新建大桥无法采用无涂层耐候钢材料。因此，弗吉尼亚州交通厅选择采用耐腐蚀、低成本的ASTM A1010不锈钢材料建造大桥的上部结构。

据了解，除了在螺栓连接的钢桁架和不锈钢紧固件上使用ASTM A1010不锈钢材料外，弗吉尼亚州交通厅还找到了可与其一起使用的新焊接材料。初步预测，大桥建成后，使用寿命有望达到100年，能够有效降低全生命周期养护成本。

弗吉尼亚州建立激励机制有效缩短事故清障时间

为高效清理事故路段，尽早恢复交通，2017年，弗吉尼亚州交通厅在里士满地区的州际高速公路上试行了一项清障激励项目，该项目通过改进清障规范、梳理清障流程和加强清障培训有效提高相关部门和相关人员交通事故处置能力的管理方法，填补了当地相关研究中的重要空白。项目研究的主要内容包括：清障前，如何确定适合的交通事故现场；清障后，怎样合理量化评价指标；清障激励项目对于该地区交通事故管理情况的长期影响。为了确保清障激励项目有效，弗吉尼亚州交通厅基于里士满地区的事故数据研发了一套评价体系，用于分析评估试行项目的相关情况。同时，确定了一项定性的评估标准，来评判项目是否成功。研究结果表明，清障激励项目在10年间获得的收益将超过支出的9.2～12倍。因此，弗吉尼亚州交通厅将继续在里士满地区开展清障激励项目，并寻机将项目成果推广至81号州际公路沿线的布里斯托尔、塞勒姆和斯汤顿等地区。

德克萨斯州采用全厚式再生技术改善路面性能、节约养护成本

近年来，重载交通导致德克萨斯州乡村公路路面基层和底基层材料失效，逐渐出现多种病害。为解决这一问题，德克萨斯州交通厅采用全厚式再生技术对州内10个不同地区的61公里道路进行了维修。

结果表明，采用全厚式再生技术后，可以有效提升路面基层的刚度和防水性能，在重载作用下，道路不易出现收缩开裂和疲劳损伤等病害。此外，在全厚式再生技术施工过程中，采用泡沫沥青或乳化沥青，日均可处治0.8～1.2公里的路面，具有较好的时间效益和成本效益。

与传统的路面维修方法相比，全厚式再生技术可将施工工期缩短70%左右，且平均每公里节省约22万美元（约合人民币142.41万元）。该项目成功实践后，德克萨斯州交通厅计划10年内在20个地区推广该技术，预计平均每年养护维修48公里公路，10年内可节约13.2亿美元（约合人民币85.45亿元）。

明尼苏达州制定实用操作指南处治铺面严重受损的公路

自20世纪70至80年代以来，明尼苏达州的铺面公路老化程度严重加剧，但许多地方交通机构缺乏修复公路的资金。2015年，美国交通研究委员会国家公路合作研究项目（NCHRP）出版的《技术汇编-485》记录了将铺面公路转换为非铺面公路的不同做法和条件。明尼苏达州交通厅与最初的NCHRP 485研究组成员合作，研究制定了公路铺面转换综合指南，该指南不仅介绍了判别公路是否适合改建，以及将严重受损的铺面公路转换为易于维护经济实用未铺面碎石路面的方法，还提供了非铺面公路的设计方案、施工和维护规范，生命周期成本分析工具、公众沟通和安全信息。据了解，该指南包括大量图形、流程图、照片和其他参考资料，内容充实丰富。此外，明尼苏达州交通厅还开发了一个辅助的演示视频，便于用户开展网络研讨会和培训。