高原公路线形对驾驶员肌电特性影响试验分析

为了解高原公路线形对驾驶员肌电特性影响,寻求提高行车安全途径以及今后道路线形设计参考依据。通过在新疆帕米尔高原G314路段进行驾驶员行车试验,利用生物反馈仪提取受测驾驶员肌电信号,利用频域分析方法选取平均功率频率(MPF)作为测评指标,定量分析其在海拔与道路线形影响下的变化规律,同时建立关系模型。分析结果表明:驾驶员颈部MPF会随着海拔的升高而减小;平曲线半径逐渐减小的路段上,驾驶员颈部MPF会减小,而纵坡度变化对MPF的影响并不显著;线形组合值增大会导致驾驶员颈部MPF减小;海拔与线形组合值共同影响下,驾驶员颈部MPF变化明显,海拔越高、线形组合值越大,驾驶员颈部MPF越小。     

高原公路纵断面线形与驾驶员体力负荷的试验分析

为了解在高原公路行车过程中驾驶员体力负荷与高原公路纵断面线形的关系,选取帕米尔高原国道G314路段进行高原公路实地行车试验。采用积分肌电值IEMG与中位频率MF的比值K作为评价驾驶员体力负荷的指标,通过对比经过170个变坡点附近被测驾驶员的体力负荷K的变化特征。定量分析K值随高程H、竖曲线半径R以及绝对坡差|ω|的变化规律,并建立关系模型。研究表明：高程、竖曲线半径和绝对坡差对驾驶员体力负荷均有明显影响;且在竖曲线半径和高程的共同作用下,高原公路驾驶员肌电负荷的变化更加明显。     

高原公路驾驶员心率变异性试验分析

为了揭示驾驶员在高原公路行车时的心率变异性的变化情况,寻求提高行车安全性的途径,利用生物反馈仪在高原公路上进行了实地行车测试。以频域指标LF/HF作为高原公路驾驶员心率变异性指标,在分析驾驶时间、海拔高度与驾驶员心率变异性指标之间关系的基础上,建立了相关模型。分析结果表明：驾驶员在高原公路行车时,心率变异性受到高原低氧环境和驾驶时间的双重影响;海拔越高,驾驶时间越长,驾驶员交感神经张力越大,使驾驶员疲劳程度增大,安全隐患增大。     

高原公路纵断面线形与驾驶员脑电特性的试验分析

为了解驾驶员在高原公路行车时,其脑电特性与纵断面线形的关系,探究适宜的公路线形,选在帕米尔高原G314国道进行驾驶试验。通过对比经过181个变坡点附近受测驾驶员脑电(EEG)的变化特征,选取脑电α频段与β频段的平均功率比R作为评价驾驶员心理紧张度的脑电特性指标,定量分析R随海拔、竖曲线半径r、坡差ω的变化规律;同时建立关系模型。研究表明:R与海拔、竖曲线半径、坡差之间的相关性均较强;R与海拔、绝对坡差呈正相关,与r呈负相关。表明海拔的升高,绝对坡差的增大,竖曲线半径的减小,对驾驶活动是不利的,驾驶员的生理不适状况会随之逐渐增加,疲劳感逐渐增强。     

高原公路纵断面线形与肌电平均功率频率的试验分析

为了了解驾驶员在高原低氧路段行车时,道路纵断面线形对肌电特性指标平均功率频率MPF的影响,使用生物反馈检测仪记录在高原公路行车驾驶员的肌电信号,结合G314路线纵断面图,分析在高原公路行车驾驶员的MPF的变化规律。定量分析MPF与海拔高度、竖曲线半径以及坡差间的关系。研究表明:在高原公路行车时,海拔高度是影响驾驶员MPF值变化的主要因素;其与坡差呈负相关;海拔高度与竖曲线半径存在共线性关系,伴随海拔高度的升高和竖曲线半径的减小,MPF值迅速减小。     

基于表面肌电信号的高原公路驾驶员颈部疲劳试验分析

为了解高原公路驾驶员颈部疲劳状况,寻求减轻驾驶员疲劳途径。选取新疆帕米尔高原典型路段进行实驾试验,通过生物反馈仪获取受测驾驶员颈部肌电数据,利用时域与频域分析方法选取积分肌电值(IEMG)与中值频率(MF)作为评价指标,研究高原公路驾驶员颈部肌肉IEMG与MF在连续驾驶时间、海拔作用下的疲劳特性。研究表明:连续驾驶时间、海拔是影响驾驶员IEMG、MF的主要因素。随着驾驶时间增长与海拔逐渐升高,驾驶员IEMG有上升趋势,而MF有下降趋势,表明高原公路驾驶员从低海拔到高海拔路段长时间连续驾驶车辆导致颈部疲劳感增加。通过对比不同行车经历驾驶员,发现经常出入高原公路驾驶员的颈部疲劳度与自我缓解能力要优于首次进入高原公路行驶车辆的驾驶员。     

基于生物反馈试验的高原公路驾驶员生理特性研究

为了掌握高原公路海拔对驾驶员生理特性的影响规律,利用生物反馈系统对急进高原公路的驾驶员进行实地行车试验。通过定量分析,建立了驾驶员各项生理指标与试验路段海拔之间的关系模型。结果表明;高原公路行车驾驶员的各项生理指标都随海拔上升而表现出不同程度的变化;驾驶员心率增长率、LF/HF、LF以及脑电波"频段功率值与高原公路海拔成正相关,而表面肌电IEMG、血容振幅、HF指标与高原公路海拔表现出负相关性;其中,驾驶员心率增长率、LF/HF及脑电波"频段功率值三项指标与高原公路海拔的相关性较强,可以作为相关研究的备用指标。     

基于心生理反应的山区高速公路线形安全分析

山区高速公路受地理环境限制呈现地形高差大、线性组合多等特点,其复杂的线形使驾驶人的心生理发生变化,行车风险增大。为提高山区高速公路的行车安全性,选取16名驾驶员在典型山区高速公路纵坡路段、平曲线路段和弯坡路段进行驾驶试验,结合驾驶模拟技术和计算机仿真技术采集心率、速度等参数,探究心率增长率与坡度、平曲线半径、线形组合指标、速度差和交通量之间的关系。结果显示：纵坡路段坡度＞3%时,在下坡速度差大于17.6 km·h-1、上坡速度差大于18.5 km·h-1条件下驾驶员心率增长率均超过舒适阈值,处于紧张状态;平曲线路段平曲线半径>0.65 km时,心率增长率处于舒适阈值范围内,平曲线半径<0.65 km时,心率增长率处于紧张阈值范围内;弯坡路段上坡方向线性组合指标大于6、速度差大于14.8 km·h-1,下坡方向线性组合指标大于4.7、速度差大于16 km·h-1时,驾驶员均处于紧张状态。建立道路线形安全评价模型,并通过实测数据对模型进行验证,为山区高速公路的交通安全建设与管理提供了理论依据。     

驾驶员心率变化与改扩建道路弯坡比和行车速度差关系

驾驶员的心理紧张程度会直接影响到行车安全,为了研究改扩建道路线形和行车速度差对驾驶员心率变化的影响,采用定量分析的方法,建立相关性模型.结果表明,在改扩建道路中,驾驶员心率增长率与行车速度差成正相关性,当行车速度差达到28 km·h~(-1)时,驾驶员处于紧张状态;驾驶员心率增长率与道路弯坡比成负相关性,弯坡比小于50 m·%~(-1)时,驾驶员处于紧张状态.在施工路段中增加限速标志和减速设施,适当增大路段的曲线半径,可有效提高行车安全.     

基于驾驶模拟实验的高原山区公路安全性评价

以四川西部高原山区公路为研究对象,利用UC-win/Road软件进行建模,开展了螺旋展线与桥隧相接路段的驾驶模拟实验,选取驾驶员瞳孔直径变化率和眼动扫视特征作为安全性评价指标,以客观反映研究路段安全运营状况。结果表明：驾驶员在隧道出入口明暗适应路段瞳孔直径呈现高频率波动,瞳孔直径变化率0.3为桥隧相连实验路段瞳孔直径变化率的风险阈值;短时扫视频率每秒3次为异常点判别的临界值,桥梁路段异常点与实验路段直坡路段相比,小半径弯坡路段的线形指标与行车环境更容易对驾驶员的扫视行为造成影响。在此基础上,提出了特大桥梁和隧道路段的交通安全设施改进建议,研究结果可供类似地区公路工程建设参考。     

高原公路不同天气状况对驾驶人工作负荷的影响

为研究高原公路不同天气状况对驾驶人工作负荷的影响,共选定了32名被试驾驶人,包括7名外地驾驶员和25名本地驾驶员,在选定的试验路线上进行了实车试验。在晴天、雨天、雪天、雪天+大雾(能见度5米)的4种不同天气状况下,选取心率变异性RMSSD、SDNN和PNN50值和心率增长率作为驾驶人工作负荷表征指标,研究在高原公路不同天气状况下被试驾驶人工作负荷变化规律。研究结果表明：高原公路不同天气状况对驾驶人的工作负荷有显著的影响,驾驶人工作负荷因天气条件的恶劣程度和海拔高度而增加,道路的天气状况、能见度及海拔高度的共同作用对驾驶员工作负荷影响最大。     

高原长平直线公路汽车行驶安全

为了降低高原公路长平直线路段交通事故率,以实地调查和心理认知机理,对国道213线郎木寺至川主寺公路长平直线路段的车辆行驶安全性进行研究,分析了驾驶人在长平直线路段上行车的交通安全认知及行为特性。研究表明:该路段上交通事故多发的主要原因是道路景色单调,高原反应使驾驶人容易疲劳、反应迟钝;道路两侧缺乏明显的参照物,驾驶人对速度判断的准确性受到影响,容易超速行驶;经常有牧群横穿道路,产生横向干扰。通过对长平直线路段的道路景观设计、路肩设置隆声带、路面喷涂视觉减速标线以及在适当的位置设置放牧通道等安全措施,可提高高原长平直线路段的汽车行驶安全性。     

川西高原公路隧道海拔高度分级

低温缺氧是川西高原公路隧道建设面临的主要难题,由于尚无高海拔隧道设计规范,隧道保温与供氧分级设计缺乏依据,存在盲目性。优选了气管氧分压、最冷月平均气温与最大冻结深度3个分级指标,依托川西高原3座典型隧道6个隧址区不同海拔高度长期监测与已有气象资料对比分析,明确了三个分级指标与海拔高度存在良好的对应关系。提出了2 100 m和4 200 m的海拔高度分级指标,将川西高原公路隧道分为一般海拔、高海拔和超高海拔,给出了不同等级海拔高度相应的排水防冻和制氧供氧措施。海拔分级标准与防冻供氧方法可为川西高原新建隧道设计与施工提供依据,降低隧道施工工期,保障隧道使用寿命与运营安全。     

机动车辆荷载对空间交叉隧道结构动力影响

为研究机动车辆荷载作用下空间交叉隧道结构动力响应特性,以杭温高铁梧坞隧道与义东高速西甑山公路隧道交叉段为工程背景,建立了交叉隧道三维动力计算模型,利用ABAQUS子程序模拟机动车辆在公路隧道内行驶,得到行车公路隧道、相邻侧公路隧道、上跨高铁隧道在机动车辆荷载作用下的加速度、位移、应力动力响应特性,并通过计算行车过程中监测截面每一时刻的安全系数分析了各隧道衬砌结构安全度变化规律。结果表明：机动车辆荷载对行车隧道自身影响较大,影响主要集中在行车位置下方区域,车辆通过时拱顶处安全度降低最为显著;对于上跨高铁隧道和相邻公路隧道,行车公路隧道内的机动车辆荷载对其影响整体较小,且其影响程度与近接距离密切相关;相邻侧公路隧道响应主要集中在与行车隧道的相邻一侧,右方隧道行车时其仰拱中心的安全度降低最明显;上跨高铁隧道响应主要集中在隧道仰拱位置,下方隧道行车时其左拱脚处的安全度降低最多。研究结果可为空间交叉隧道、城市地铁等地下工程的日常运营监测提供依据,并为类似空间交叉隧道工程的设计优化提供参考。     

基于EBSILON的冷热电三联供系统及能量利用特性

为研究天然气冷热电三联供分布式能源(combined cooling heating and power,CCHP)系统的能量利用特性,以某冷热电三联供能源站作为研究对象,利用EBSILON软件分别建立内燃机组、烟气-热水型溴化锂吸收式冷水机组、换热器组件等模型,分析了烟气-热水型溴化锂吸收式冷水机组在不同烟气与缸套水热源驱动下的制冷系数(coefficient of refrigeration,COP)特性,内燃机组不同负荷率下系统的综合供能特性.研究结果表明,CCHP采用单一热源制冷时,烟气热水型溴化锂吸收式冷水机组以烟气作为驱动热源可获得较高的COP,而以缸套水作为驱动热源时COP较低;在同时具备冷热负荷情况下,高温烟气更适合作为制冷热源,而高温缸套水更适合充当制热热源;采用双热源驱动制冷与单一热源相比,具有更高的综合能源利用效率,在内燃机75％负荷率、WY1工况下,COP与综合能源效率达到最大值1.28与92.0％;而在50％负荷率时采用缸套水作为单一热源驱动制冷机时,COP与综合能源利用效率达到最低值,分别为0.74与76.1％.模型分析得出的CCHP系统综合供能特性,在一定程度上可有效指导冷热电三联供能源站的高效运行.     

墙背土压力非线性分布对抗倾覆稳定性的影响

现行<公路路基设计规范>对挡土墙抗倾覆稳定性的设计是假定土压力分布为线性分布下进行的,没有考虑墙背实际土压力的非线性分布较假定的线性分布合力作用点高度有所提高的影响.按现行规范计算出的抗倾覆稳定性系数大于实际值,挡土墙抗倾覆稳定性设计达不到期望的安全储备.通过力学分析,导出了土压力非线性分布下合力作用点高度的计算式和抗倾覆稳定系数的计算式,建立了挡土墙抗倾覆稳定性设计的新方法.在与现行规范法对比的基础上,建议在工程实践中采用新方法对挡土墙的抗倾覆稳定性设计进行复核,并在必要时进行调整.     

标志信息及驾驶时间影响驾驶员视觉特性分析

为定量分析长时程驾驶条件下,驾驶员视认草原公路直线段上不同信息量交通标志设施时,视觉特性的变化,以信息量化理论为基础,通过开展草原公路重复驾驶实验,分析不同标志信息量和驾驶时间耦合作用下驾驶员视认行为变化规律。结果表明：随着标志信息量的增加,两次重复实验中驾驶员扫视持续时间与注视持续时间都呈波动上升趋势,扫视平均速度都呈波动下降趋势;对于标志中的重复道路信息,驾驶员的视认行为会发生与以上相反的变化趋势;进行多项式拟合,依据拟合结果,进一步利用相关分析方法与独立样本检验,探究驾驶员视觉特性变化规律。     

高速公路弯道换道决策及运动规划优化

弯道换道决策及运动规划算法主要影响自动驾驶汽车的安全性和操纵稳定性。针对高速公路弯道换道场景决策的安全性和行驶效率不够高的问题,提出新的基于主车相对前车的驾驶不满意度的决策算法。为了提高运动规划算法实时性,采用路径-速度解耦框架进行主车换道轨迹规划。对于路径规划,选择五次多项式曲线,采用考虑安全、舒适和高效性的4个换道路径评价指标,实现最优路径规划。对于速度规划,结合动态规划与二次规划优化获取平滑速度规划曲线。仿真结果表明基于驾驶不满意度的换道决策模型能选择更高效和安全的行驶方式。在典型的主车换道场景,主车最大质心侧偏角,最大横摆角速度的数值均小,表明换道轨迹规划算法能确保主车换道的安全性和操纵稳定性。