考虑车辆性能差异的高速路施工区层级限速措施

为提高高速公路施工区的通行能力,降低交通冲突率,本文结合不同车辆的动力特性、运行速度、加速度等参数,对鹅公岌隧道上盖工程施工期间的拟建施工疏散道路提出5种速度管理措施,利用Vissim软件进行仿真模拟和对比分析,并结合仿真数据对拟建施工疏散道路的设计和速度管理方案进行了评价和改进。改进方案中将原来的三车道并在一起,转弯半径由15m增大至100m,弯道限速值由20 km/h增大至40 km/h。结果表明：对施工区道路采取层级限速措施可有效降低车辆在施工路段的行程时间、延误、排队长度和冲突率;采用三级限速措施可使拟建疏散道路两个行驶方向的冲突率均降低0.6次.米^-1;改进方案中80%以上的车入口弯道之前将车速控制在40km/h左右。可见,针对不同车型采用不同的限速值可以缩短车辆在施工路段的行程时间,并有效减少车辆的平均延误。     

山区高速公路平曲线建议限速标志设置

使用Metrocount和GPS采集了8条山区高速公路的平曲线运行速度数据并进行分析,提出以小车运行速度差作为判定准则确定是否设置建议限速标志;选择平曲线半径和入曲线前的运行速度为自变量,建立线性模型预测小车运行速度差。研究结果表明:通过运行速度和设计速度的综合确定建议限速值,当平曲线半径小于300 m的时候,运行速度差大于15 km/h,在高速公路平曲线上设置建议限速标志;根据驾驶人的视认特性,计算出不同运行速度下对应的建议限速标志前置距离。     

不同限速值下城市道路限(减)速设施有效性分析

为了研究当前常见限(减)速设施在城市道路的实际应用效果,通过断面雷达仪测速法采集车辆在通过限(减)速设施前后的车速数据,研究了实际行驶过程中限(减)速设施对自由流状态下车辆的减速效果。结果表明:电子执法型限(减)速设施效果明显,超速通过率约为3.2%;振动减速标线有一定减速效果,超速通过比例约为7.8%;限速标志减速效果最差,超速通过率约为29%。可见城市道路上电子执法型限(减)速设施限速效果最好,振动减速标线限速效果受设置区域长度和振动程度影响,限速标志减速效果不佳。通过给出的当前城市道路限速值与车辆通过限(减)速设施时车速关系模型表明:随着道路限速值的增加,车辆正常通过限(减)速设施的第85位车速越高,超速比例随之增加。且限(减)速设施类型不同,第85位车速变化程度存在差异,限速标志型变化最大。研究结论可为城市道路车速管控提供理论支持。     

基于驾驶员警觉度的交通标志适宜信息量研究

为了解决驾驶员在草原公路交叉口路段因交通标志信息量过低引起的行车警觉度降低的问题,利用交通标志信息量化模型,建立6个不同信息量水平的室内模拟驾驶实验,驾驶员分别以车速为60km/h、80km/h和100km/h行车,基于脑电信号检测行车警觉度的技术,选取脑电指标β、(α+θ)/β、α/β作为驾驶警觉度评价指标,定量分析不同信息量水平和车速下的3种脑电指标节律值变化,采用非线性曲线拟合法,探究信息量和车速对驾驶警觉度的显著性,根据NASA-TLX驾驶负荷量表对模拟实验分析的结论进行验证。结果表明,交通标志信息量和车速存在交互作用,对行车警觉度均有显著影响,在草原公路交叉口处的适宜交通标志信息量为J4水平（范围为30-40bits）,行车速度为60km/h时,驾驶员3种脑电指标数据表现最佳,且指标β、(α+θ)/β、α/β在车速为60km/h下的拟合度分别为0.947、0.844、0.861,NASA-TLX驾驶负荷量表六个维度的评分均在J4水平最低,与实验数据分析结论一致。     

基于诱导行车视线与防眩功能的高速公路中央分车带植物种植间距研究

【目的】研究既满足行车视线诱导又满足防眩要求的中央分车带植物合理种植间距,以进一步提高高速公路行车安全。【方法】通过驾驶员视觉特性分析,根据《公路工程技术标准》(JTG B01—2014),构建基于诱导行车视线的直线路段和曲线路段植物种植间距模型,计算不同速度下植物诱导视线的种植间距;以几何关系及《高速公路交通安全设施设计规范》(DB 33/T 704—2013)构建公式,计算出基于防眩功能的植物间距,并与诱导视线的植物间距进行对比,得出高速公路中央分车带植物合理种植间距。【结果】基于植物诱导行车视线的直线路段,车速分别为60、80、100、120 km/h 时,使驾驶员形成连续景观感受的植物种植间距分别为3.33、4.44、5.56、6.67 m;曲线路段车速分别为60、80、100、110 km/h 时,中央分车带植物最佳视线诱导种植间距分别为3.33、4.44、5.56、6.11 m。基于防眩要求的直线路段植物种植间距为2.45~17.14 m,曲线路段为2.29~16.00 m。【结论】高速公路直线路段车速分别为60、80、100、120 km/h 时,既满足行车视线诱导又满足防眩要求的中央分车带植物合理的种植间距分别为2.45~3.33、2.45~4.44、2.45~5.56、2.45~6.67 m;高速公路曲线路段车速分别为60、80、100、110 km/h 时,中央分车带植物合理种植间距分别为2.29~3.33、2.29~4.44、2.29~5.56、2.29~6.11 m。     

基于驾驶行为的隧道交通标志影响特征及作用机理

合理设置隧道交通标志能够在一定程度上缓解隧道特殊环境引发的“时空隧道效应”。文中研究了高速公路隧道内部交通标志（限速标志、出口预告标志）对驾驶行为的影响特性,首先选取特长隧道作为实验路段,通过驾驶模拟实验测试获取驾驶人细粒度微观行为数据,然后再考虑随机效应影响的条件下构建线性混合效应模型,揭示了隧道内部交通标志对驾驶行为的影响特征及作用机理。结果表明：不同影响区段内交通标志对驾驶行为的作用存在差异;在隧道内部设置限速标志能够一定程度上降低事故风险的发生概率,限速标志的重复设置一定程度上能提高驾驶人的操控能力;在隧道内部设置限速标志及出口距离预告标志有助于改善驾驶人空间控制能力、提高驾驶舒适度,其中,在距离隧道出口约小于1 km的影响区段内设置隧道出口距离预告标志有助于提高驾驶人的行车舒适性,在距离隧道出口2 km和1.5 km的影响区段内设置预告标志能在提高车辆控制能力的同时使驾驶人具有更高的行驶车速;此外,隧道交通标志作用下的驾驶行为受驾驶人性别、年龄、驾驶经验等特征属性影响,男性驾驶人的驾驶风险更低。     

行人突然侵入道路时驾驶人的生理负荷特性研究

针对行人突然侵入道路时的驾驶人生理负荷问题,通过在驾驶模拟器上进行虚拟场景的仿真驾驶试验,获取了22名被试驾驶人的心率表征参数。采用心率增长率和心率变异性LF值对驾驶人的心理负荷特性进行研究,结果表明:自车行驶速度一定时,行人侵入距离减小时驾驶人的心理负荷逐渐增加。相比于正常心率,35.8 m、27.5 m和19.2 m侵入距离情况下的被试平均心率增长率分别达到了18.83%、24.83%和29.6%。侵入距离一定时,车速增加时被试的负荷也呈现明显的增加趋势,30 km/h、40 km/h和60 km/h情况下平均LF值分别为776.38 ms2、744.47 ms2、704.57ms2。差异性检验结果表明,行人侵入距离对驾驶人生理负荷的影响程度要高于自车行驶速度。     

基于模糊免疫PID的驾驶机器人车辆路径及速度跟踪控制

为了实现装备驾驶机器人车辆的路径及速度跟踪控制,提出了1种基于模糊免疫比例积分微分(PID)的控制方法。通过比较车辆实际行驶路径与期望路径的侧向偏差,模糊免疫比例路径跟踪控制器控制转向机械手操纵方向盘。通过计算期望车速与实际车速的偏差,模糊免疫PID速度跟踪控制器控制制动/油门机械腿分别操纵制动/油门踏板。通过引入车速反馈不断更新汽车的侧向加速度增益,实现了车辆转向控制与纵向车速控制的解耦。Carsim/Simulink软件的联合仿真结果显示,车辆路径跟踪和车速跟踪的最大误差分别为0.28 m和1 km/h。     

驾驶人空间距离判识规律心理学分析

为了研究驾驶人心理因素在信息认知过程中的作用机理,根据模糊数学和拓扑心理学原理,以数名驾驶人的驾驶信息为样本,分析了道路空间距离对驾驶人驾驶心理的影响程度,研究了在道路空间距离变化规律形成过程中,驾驶人心理量生成基础和变化原因。当实际道路空间距离分别为25、75、125m,车辆速度分别为0、20、40、60、80、100km/h时,进行了道路空间距离判识试验,并分别计算了在不同条件下的隶属函数模型。计算结果表明：随着车速的增大,驾驶人的判识距离与道路实际空间距离的差值不断减小,下降速率不断增大;当车速大于40km/h时,随着道路实际空间距离的增大,判识距离下降速率逐渐减小;随着道路实际空间距离的减小,驾驶人心理疆域边界接触允许时间也在不断变小,碰撞风险增大。     

公路施工作业区层级限速方案实施效果评价

为了对公路施工作业区层级限速方案实施效果作出合理评价,分析了公路施工作业区层级限速方案种类,从交通效率和交通安全的角度选取速度偏差变化系数、等效最小安全距离、平均车辆总延误、平均最大排队长度,作为公路施工作业区层级限速方案实施效果评价指标,在30种交通组成条件下应用交通仿真软件VISSIM对6种层级限速方案进行仿真,得出了实施效果评价指标值,并利用加权加法平分法对4种指标值进行综合评价。研究结果表明:当公路施工作业区交通量不大于1 080pcu/h且小车比率越大时,一级限速方案的效果较强;当公路施工作业区交通量介于1 080与1 440pcu/h之间且小车比率越大时,二级限速方案的效果较强;当公路施工作业区交通量介于1 440与1 800pcu/h之间,且小车比率越小时,三级限速方案的效果最佳。     

铁路地下直径线橡胶浮置板道床钢轨变形限值研究

浮置板道床能有效减小铁路振动的影响,因此可将其应用于穿越人口密集区的铁路地下直径线。为了确保行车的安全性和舒适性,有必要对铁路运营下浮置板道床钢轨的合理变形限值进行研究。基于有限元法,建立了车辆-橡胶浮置板道床耦合动力学模型,对SS9列车100 km／h速度下车辆、钢轨、浮置板等部件的动力学特性进行了研究,并从行车安全性和平稳性方面提出了浮置板道床钢轨的变形限值建议值。研究表明：橡胶垫面刚度小于0．02 N／mm3时,轨道结构产生较大垂向位移;100 km／h速度条件下,铁路橡胶浮置板道床钢轨垂向变形限值取4 mm时,能满足行车安全性和平稳性要求。     

基于驾驶行为需求的长大纵坡界定

考虑到山区高速公路的设计中长大纵坡路段的设计,且现行路线设计规范中没有针对长大纵坡路段给出界定标准的问题.本文从驾驶需求出发,将车辆运行速度作为驾驶行为的宏观表现,对长大纵坡路段驾驶行为特性进行分析.采集20名大货车驾驶员在长大纵坡路段实车试验数据,分析得到驾驶员在长大纵坡路段运行速度与平均纵坡坡度和坡长之间的互动关系,建立了大货车运行速度预测模型.分析得到设计速度为60 km/h的山区高速公路在不同平均纵坡条件下最大坡长.      

高速公路部分苜蓿叶型立交环形匝道事故形成机理与防治

事故调查数据发现红花湾枢纽互通在小半径匝道上发生的事故率显著高于其他位置的事故率,车辆经常撞击曲线外侧波形梁护栏并偶有货车发生侧翻.为研究此处事故的形成原因,使用车辆动力学软件CarSim和TruckSim进行不同仿真工况的试验分析,得到了小半径匝道上车辆侧滑、侧翻的影响因素以及事故的形成机理.研究结果表明:①小客车行...     

基于AVL Cruise的阿波斯拖拉机动力学仿真研究

为了寻找农用机械整车动力学特征分析的高效、可靠手段,消除整机性能试验研究的诸多弊端,本文采用了当前在道路车辆动力学分析中常用的仿真技术手段,即通过使用AVL公司旗下的一款整车性能分析软件Cruise搭建阿波斯拖拉机的整车模型,对拖拉机的动力性能和经济性能进行了仿真计算,并进行了试验验证。 在道路行驶条件下,对拖拉机的动力性能(最高车速、最大加速度、滑行距离)进行了计算分析;在农田工作条件下,对拖拉机特定工况下的燃油经济性进行了仿真计算。将各种条件下的仿真计算结果与实车试验进行了对比验证。得出以下结论：道路行驶条件下,采用H5档,试验测试得到的最高车速为40km/h,对应的仿真计算结果为40.54km/h,相对误差为1.35%;采用H5档位,0-40km/h加速时间的仿真结果为5.7s,对应的实测时间为5.5s,相对误差为3.6%;H5档的最大加速度的计算值为2.26m/s₂ ,道路试验所测得的H5档最大加速度为2.22 m/s₂;道路滑行以20km/h的初速度滑行距离,仿真计算的结果为54m,对应的实测距离为53m;农田工作条件下,耕地深度22.5cm时,0-6km/h加速试验的实际测量距离和时间为8.2m和6.7s,对应的仿真计算结果为8m和6.5s;以L2档位,8km/h工作时测得的实际油耗为17.2L/h,对应的仿真计算油耗为17L/h。通过试验的验证,搭建的阿波斯拖拉机的仿真计算模型是合理的,计算精度符合要求,能够作为拖拉机整机开发的重要辅助手段。     

普通公路车速分布特性的回归分析

采用多元线性回归的方法,分别建立了平均车速、15%位车速、85%位车速与车道数、限速值、车道位置、车型、道路饱和度、大型车比例等6个因素之间的回归模型.然后,采用Logistic回归的方法,建立了车速选择的回归模型.分析结果表明:对于双向六车道普通公路,依据15%位车速,对超车道进行最低车速限制;依据85%位车速,对最高车速实施可变限速、分车道限速和分车型限速.外侧车道上的大型车在饱和度较高的情况下,容易选择低速行驶;双向两车道或四车道公路上的小型车在饱和度较低的情况下,容易选择高速行驶.根据车辆选择高速行驶的概率,设置不同的限速设施.利用这2个回归模型可以计算出特定道路条件下的15%位车速、85%位车速以及车辆选择高速行驶和低速行驶的概率,为普通公路在限速及限速设施选择方面提供依据.     

快速路入口区域车辆跟驰行为研究

快速路入口区域车辆跟驰行为及安全间距会受到汇入车辆影响。为了探索快速路入口区域车辆的跟驰行为,利用无人机在200m高空对快速路入口区域进行高空悬停定点拍摄,并利用Tracker软件提取了车辆速度、车辆横纵坐标、加速度等参数。采用跟驰距离、相对跟驰速度绝对值及跟驰片段长度指标对快速路入口区域车辆的跟驰行为进行判断,确定了快速路入口区域跟驰行为判定准则。在此基础上,对交通流变化、车道分布、入口形式对跟驰行为的影响进行对比分析。研究发现：快速路入口区域车辆跟驰距离均值为26m,车辆跟驰距离集中分布在15~28m;相对跟驰速度绝对值均值为0.75m/s,且90%车辆相对速度绝对值小于1m/s;车辆跟驰距离和后车跟驰速度随交通流增加逐渐减小;快速路最内侧车道车辆跟驰距离和跟驰速度大于中间车道;直接式入口的主线车辆跟驰距离和跟驰速度大于平行式入口。本文研究成果可为快速路入口区域跟驰行为参数标定及管控提供参考依据。     

城市道路绿化对行车视线诱导的植物合理种植间距

【目的】规范城市道路绿化交通安全功能,提高绿化植物对行车视线诱导的可靠性。【方法】通过驾驶员视觉特性分析,根据《城市道路工程设计规范》(CJJ 37—2012),以双向四车道为基本线型,构造两个数学模型; 一个是在不同设计速度下形成连续景观的直线段模型,另一个是在不同设计速度下形成最佳曲线曲率感知效果的曲线段模型。【结果】在道路直线段,车速分别为30、40、60、80、100 km/h时,使驾驶员形成连续景观感受的绿化植物种植间距(L)分别为1.74、2.32、3.48、4.64、5.80 m。在道路曲线段,车速分别为40、60、80、100 km/h时,使驾驶员保持对道路曲线曲率最佳感知效果的植物种植间距(L')分别为2.49、3.56、4.25、0.44 m。【结论】在城市道路直线段,以L间距种植绿化植物能达到最佳视线诱导效果; 在城市道路曲线段以相同设计速度下L与L'的最小值间距种植绿化植物,能达到最佳视线诱导效果,同时保持较高的曲线曲率感知精度。