基于小客车运行特性的立交桥出口匝道安全性分析

为研究立交桥出口匝道的行车安全性,以模拟驾驶实验为手段,利用Uc-win/Road软件构建出口匝道三维道路场景模型,对7名驾驶员在三维道路上进行模拟驾驶行车数据采集。把采集的行车速度、横向加速度、纵向加速度等参数进行运行特性分析。运用速度一致性原理对出口匝道特征点运行速度值进行分析,发现|ΔV85|大部分小于10 km·h~(-1),出口匝道线形具有良好的舒适性。同时运用加速度变化率法对出口匝道进行安全性分析,得到出口匝道特征点横向加速度变化率在安全性与舒适性αh≤0. 6 m·s~(-3)的要求内。最终为立交桥出口匝道安全性研究提出一种新的思路。     

基于小客车运行特性的立交桥出口匝道安全性研究

为研究立交桥出口匝道的行车安全性,以模拟驾驶实验为手段,利用Uc-win/Road软件构建出口匝道三维道路场景模型,对7名驾驶员在三维道路上进行模拟驾驶行车数据采集。把采集的行车速度、横向加速度、纵向加速度等参数进行运行特性分析。运用速度一致性原理对出口匝道特征点运行速度值进行分析,发现|ΔV85|大部分小于10km/h,出口匝道线形具有良好的舒适性。同时运用加速度变化率法对出口匝道进行安全性分析,得到出口匝道特征点横向加速度变化率在安全性与舒适性 αh≤0.6m/s3的要求内。最终为立交桥出口匝道安全性研究提出一种新的思路。     

基于sigmoid换道模型的匝道连续分流间距

为解决现有匝道连续分流间距规定未考虑匝道设计速度及车辆换道紧急程度,导致匝道设计速度较高时相邻出口间距不足车辆紧急换道的问题,开展匝道连续分流间距研究。首先,基于车辆运行特征并考虑换道安全性,将驾驶人在匝道连续分流区的操作过程划分为4个阶段：减速过程、标志认读过程、等待过程和换道过程。其次,基于实测车辆运行轨迹,提出了考虑换道紧急程度的sigmoid换道轨迹模型,并通过拟合优度检验证明了该模型对匝道连续分流区的适用性。最后,分析了间距模型中参数的取值,提出了匝道连续分流最小间距推荐值。结果表明：sigmoid换道模型对于匝道中车辆左换道和右换道的拟合优度分别可达97.83%和96.63%,拟合精度较高,能够准确描述匝道连续分流区的换道行为。提出的间距计算模型符合车辆行驶特点,与轨迹吻合度高;当匝道设计速度在小于60 km/h和大于60 km/h时,匝道连续分流最小间距分别受主线设计速度和匝道设计速度控制,设计速度较高的匝道所需间距明显更长。与《公路路线设计规范》(JTG D20—2017)和《公路立体交叉设计细则》(JTG/T D21—2014)中规定值相比,当匝道设计速度小于60 k...     

苜蓿叶形互通立交进/出口的纵向驾驶行为特征

为明确苜蓿叶形互通立交进/出口的车辆运行过程,修正驾驶行为假定,在3座立交上开展了实车驾驶试验.利用车载航姿测量系统采集了自然驾驶状态下的小客车连续行驶速度和加速度数据,基于行驶速度变化特征将环形匝道连续行驶过程划分成了5个阶段,分析了立交进/出口区域的纵向驾驶行为特征,确定了减速长度和加速长度的起/止点分布.结果表明:在立交出口,第85百分位减速起点位于交织段,终点位于分流点之前,还有不低于15%的减速行为在分流鼻后结束;在立交进口,驾驶人在合流点前观察主线交通流,普遍采取减速操作并持续至加速段、渐变段甚至交织段.不同驾驶人减速行为的分布区域存在交织,导致车辆间出现纵向冲突,增加了事故风险.立交出口的减速长度主要分布在30～60 m,第85百分位减速度为0.55 m/s~2;入口区域的减速长度主要分布在20～60 m,第85百分位减速度为0.63 m/s~2;匝道坡向对驾驶行为的影响不显著.     

高速公路小客车专用单车道加速车道最小长度

为了填补客货分离式互通立体交叉设计上的空白,提供相关设计的理论支持,以小客车车辆行驶特征为基础,研究客货分离高速公路小客车专用单车道加速车道的最小长度。首先,在分析主线和匝道设计速度、小客车加速性能等因素对加速段长度影响以及汇入交通流车头时距特征、主线设计通行能力、车头时距最小值等对等待段长度影响的基础上,建立了小客车专用加速车道的加速段、等待段和三角渐变段长度计算模型。其次,通过分析国内外规范中合理的小客车特征速度、加速度等参数,确定小客车专用单车道加速车道最小长度计算模型中的关键指标,通过计算提出了单车道小客车专用匝道加速车道最小长度建议值。最后,分析不同纵坡坡度对小客车合流的影响,提出了上坡加速段纵坡坡度修正系数。研究结果表明:中国规范规定的加速车道最小长度值仅满足匝道设计速度大于或等于50 km/h时的长度要求,当匝道设计速度小于50 km/h时,规范规定值无法满足小客车安全汇流的要求,宜适当提高规范规定的最小长度;当加速车道位于上坡时,只需要对加速车道加速段的最小长度进行修正即可,不需要对整个加速车道长度进行修正;平行式加速车道较直接式加速车道三角渐变段更短,且随设计速度的提高,二者之差逐渐增大;从占地角度考虑,平行式加速车道更适用于小客车专用单车道加速车道。     

互通立交单车道入口小客车运行速度模型

为了确定高速公路互通式立交单车道入口小客车运行速度特征,计算小客车在高速公路互通式立交入口处的运行速度模型,确保车辆在衔接段运行速度之间的协调,使车辆安全运行,在分析高速公路互通立交单车道入口处小客车运行速度实测数据基础上,得出小客车在入口处运行规律。使用链式开普勒雷达测速仪对入口处小客车速度进行实时采集,选取8条匝道特征点(合流鼻、合流点以及加速车道终点)处自由流状态下小客车速度作为分析样本,采用K-S检验对所取样本进行正态分布检验,在满足检验要求并分析三角区段和加速换道段速度及加速度特性后,确定自变量参数。最后利用SPSS软件进行回归分析,分别建立了小客车在合流点及加速车道终点处运行速度预测模型,并用4条匝道对模型进行了验证。研究结果表明:合流点处车辆运行速度与合流鼻速度及三角区段长度呈正相关,与平曲线半径倒数呈负相关;加速车道终点处运行速度与合流鼻速度及加速换道段长度呈正相关,与平曲线半径倒数呈负相关;模型通过了回归等式及回归参数显著性和平均相对误差检验,模型预测值与实测值相对误差平均值均小于10%,所建模型满足精度要求。研究结果对《公路项目安全性评价规范》(JTG B05—2015)中车辆运行速度相关规定进行补充说明,为高速公路安全性评价及设计提供理论支撑与参考。     

隧道与互通式立交出口最小间距需求分析

为确定高速公路隧道出口与互通式立交出口的最小需求间距,分析了隧道与互通式立交出口间距过近路段的交通事故特征,分别从隧道出口驾驶人的"明适应"、驾驶人对立交出口位置的识别、完整认读标志并操作的需要等方面,对需求距离进行了研究,提出了高速公路隧道与互通式立交出口保障安全需要的最小间距值。分析结果表明,在高速公路二级服务水平下,隧道出口与互通式立交出口的极限最小间距不宜小于600 m,一般值宜大于800 m。     

苜蓿叶立交集散车道内车辆运行速度特征分析

为了确定高速公路苜蓿叶立交集散车道车辆运行速度特征和速度值,确保车辆在集散车道上运行协调可控,使车辆在行驶时能够安全运行。采用雷达测速仪对集散车道各出入车辆运行速度进行实地采集,选取互通立交集散车道特征点处自由流状态下车辆速度作为分析样本,建立主线车辆通过集散车道驶出高速和相交高速车辆通过集散车道驶入主线的速度运行曲线。结果表明:车辆通过集散车道进入出口匝道1,整个车辆运行过程中处于减速状态,从分流点到鼻端减速较慢;而从鼻端到第一个出口车辆减速较快。车辆通过集散车道进入出口匝道2,车辆先减速后匀速,到达交织区时再次减速,最后驶入匝道。车辆从入口匝道1进入集散车道,车辆以较为稳定的加速驶入主线。车辆从入口匝道2进入集散车道,先以较大的加速行驶,后缓慢加速驶入主线。可见,车辆通过集散车道出入高速公路运行速度呈现出规律性。通过对车辆运行速度分析,对集散车道车辆的交通安全防控和规范的完善有着重要价值。     

出入口匝道对快速路安全性的影响分析

快速路系统中,出入口匝道作为不开分割的一部分,对快速路的运行效果具有很大影响,一旦出入口匝道产生拥堵,将直接影响快速路的安全性。因此本文主要首先分析出入口匝道的位置设计、长度和出口匝道下游的交通状态对快速路运行状态的影响,建立基于出入口匝道的快速路运行状态模型,并分析交通运行状态与交通安全之间的联系,建立基于拥堵程度的快速路安全性模型。基于以上两个模型,实现基于出入口匝道的快速路安全性模型,并通过模拟验证,分析出入口匝道对快速路安全性的影响程度,最终得出结论：受出入口匝道车流汇入汇出的产生延误将会大大降低快速路的安全性。     

高速公路流量控制改进模型研究

国内高速公路流量控制目前一般采用分段宏观模型,而实际上高速公路往往在出口匝道之前500 m至入口匝道之后500m路段车辆状态改变较为频繁,其后路面车辆一般较为平稳.文章基于这种状况上建立高速公路流量微观区分模型,其参数随着高速公路路段数据来识别.结果显示,这种改进后的模型能够比传统模型更精确地描述路面实际状况.     

出入口匝道对快速路安全性的影响

快速路系统中,出入口匝道作为不可分割的一部分,对快速路的运行效果具有很大影响。一旦出入口匝道产生拥堵,将直接影响快速路的安全性。因此首先分析出入口匝道的位置设计、长度和出口匝道下游的交通状态对快速路运行状态的影响,建立基于出入口匝道的快速路运行状态模型;并分析交通运行状态与交通安全之间的联系,建立基于拥堵程度的快速路安全性模型。基于以上两个模型,实现基于出入口匝道的快速路安全性模型;并通过模拟验证,分析出入口匝道对快速路安全性的影响程度,最终得出结论:受出入口匝道车流汇入、汇出的产生延误,将会大大降低快速路的安全性。     

基于驾驶模拟实验的山区高速公路运行速度建模

提出以连续变化的道路上下游设计参数为自变量的运行速度曲线建模方法.研究基于高仿真驾驶模拟实验采集山区高速公路自由流车速,提取运行速度曲线,以当前位置上下游的坡度、曲率、超高和动态视距值为模型自变量,构建通用的运行速度预测模型.模型结果表明路段的平均坡度、平均曲率、最大超高值以及是否存在反向曲线会显著降低当前位置的运行速度,且下游路段越曲折,驾驶员越倾向于提前减速.通用运行速度回归模型的R~2为0.74,模型训练集和测试集的预测平均绝对误差均小于3 km·h~(-1).研究提出的运行速度曲线建模方法充分利用驾驶模拟器高精度速度数据的优势,提供了一种面向连续车速数据的建模思路,验证了通用运行速度预测模型的有效性.     

面向出口匝道分流的协同换道策略研究

【目的】提高网联高速出口匝道路段通行效率,降低交通事故风险,保障分流车辆通行秩序。【方法】针对出口匝道上游智能网联车辆（connected automated vehicle,CAV）的换道行为所导致的交通紊乱问题,提出一种协同换道策略。兼顾通行效率和舒适度,以研究时段内所有CAV平均速度、平均加速度变化率的加权和最小为目标,以速度、加速度、加速度振动、换道起点与分流点的纵向距离等为约束,构建CAV动态速度协同优化模型,有计划地优化每个时段每辆CAV的速度。采用Gurobi优化器求解协同控制模型,并使用SUMO软件建立仿真场景评估协同控制效果。【结果】与无控制情形相比,所提出的协同方法在不同总流量和分流比例下能使车辆平均速度最高提高17.7%,总延误降低75.9%以上,平均加速度变化率改善9.3%以上;当分流比例一定时,一定总流量情况下,总流量越高平均速度、平均加速度变化率改善效果越好;在安全换道所要求的最小纵向距离约束下,出口匝道路段通行效率最高。【结论】在不同总流量和分流比例下,协同策略可为换道车辆创造换道间隙,改善通行效率,提高乘客舒适度。     

城郊高速公路出口匝道落地点的选位方法

提出了一种基于接入管理技术的城郊高速公路出口匝道落地点的选位方法以提高高速公路主线和地面道路交通流的畅通与安全性. 对从出口匝道接入周围的土地利用类型、地面道路和上下游交叉口的功能与等级进行了分析,确定了落地点的宏观选位方法;以此为基础,从落地点与上下游交叉口的接入窗口、接入间距和接入顺序3个方面进行了探讨,对落地点的选位进行了微观界定. 研究表明本文提出的出口匝道落地点的选位方法简单,可操作性强.     

连续长大下坡路段大货车运行速度预测模型

针对既有线形一致性评价方法未考虑连续长大下坡道路特性的问题,利用10个高速公路连续长大下坡路段的95个特征断面运行速度观测数据,分析了大货车运行速度与坡长、平均纵坡和曲率的关系,建立了大货车运行速度与车辆驶离连续长大下坡起点的距离、车辆至连续长大下坡起点的平均纵坡的关系模型,提出了基于大货车运行速度的连续长大下坡路段线形一致性评价方法. 研究结果表明,提出的模型反映了连续长大下坡路段大货车的运行速度特征,可为高速公路连续长大下坡路段路线安全设计和线形一致性分析提供理论支撑.     

面向出口匝道拥挤的快速路速度协调控制模型

为缓解快速路出口匝道的交通拥挤,提出了从主线上进行速度协调控制的方法,在现有基于断面的速度协调控制模型的基础上,通过对入口匝道、出口匝道等的修正构建了面向出口匝道的基于车道的速度协调控制模型,描述和预测每个车道的交通流状态,以路网行程时间最短、总通过量最大为优化目标,对每个车道分别进行最佳速度引导.并搭建仿真系统,分析不同交通需求情形下,基于车道和基于断面的速度协调控制策略的实施效果.结果表明:速度协调控制策略更加适用于中高密度,当交通需求量较高时,相比于无控制策略,基于车道和基于断面的速度协调控制模型均能降低车辆平均延误,且在大多数情形下,基于车道的速度协调控制模型效果优于基于断面的控制模型,对缓解交通拥堵、提高交通安全具有一定助益.     

互通式立交出口匝道分流鼻端平纵组合指标研究

为研究不同平纵线形指标条件下的互通式立交出口匝道分流鼻端行车安全性,采用小客车行车动力学仿真的方法,建立人、车、路仿真模型.通过改变分流鼻端的圆曲线半径、纵坡坡度,模拟不同条件下的行驶工况,分别对分流鼻端进行了平面线形和纵断面线形研究,得出不同工况条件下的车辆侧向加速度的响应输出,分析不同线形指标参数对分流鼻端行车安全的影响.研究结果表明:在匝道出口分流鼻端处,长缓和曲线+小半径圆曲线线形组合安全性优于短缓和曲线+大半径圆曲线线形组合.当主线设计速度为120 km/h(分流鼻处的设计速度为70 km/h),纵坡为-5%时,车辆的侧向加速度最大值为0. 58g,此时车辆侧滑危险性较大,建议设计中分流鼻端纵坡小于等于-4%.为保障分流鼻端行车安全,主线设计速度为120 km/h时,分流鼻端圆曲线半径为350 m,则纵坡应小于-3. 5%;当圆曲线半径为300 m,则纵坡应小于-3%.主线设计速度为100 km/h时,分流鼻端圆曲线半径为300 m,则纵坡应小于-4%;圆曲线半径为250 m,则纵坡应小于-3. 5%.     

匝道车道数变化过渡段设计指标

为了研究匝道车道数变化过渡段长度和渐变率,参照前人研究成果分析匝道车道数变化过渡段的行车特性,提出利用换道模型研究这2个设计指标的方法。首先建立满足过渡段车辆行驶特征的等速偏移余弦曲线换道模型,并应用德国UMRR交通管理传感器的实测数据证明该换道模型的合理性;然后对该模型中最大横向加速度和最大横向加速度变化率2个关键参数进行深入研究;最后依据该模型,提出基于设计速度的匝道车道数变化过渡段长度和渐变率2个设计指标的推荐值,采用CarSim和TruckSim汽车动力学仿真软件分别建立了小汽车和大货车的仿真模型,利用该模型对提出的推荐值和《公路立体交叉设计细则》(JTG/T D21—2014)(下文简称规范)推荐值进行了对比验证。研究结果表明:基于等速偏移余弦曲线换道模型提出的匝道车道数变化过渡段设计指标,能保证车辆在过渡段沿特定最优轨迹安全、舒适行驶;规范推荐值仅能满足设计速度40km/h车辆的换道行为,此时的货车最大横向力系数为0.142;当设计速度在40km/h以下,横向力系数又远低于允许值,过度段长度浪费;当设计速度大于40km/h时,车辆的横向力系数已经超限,速度达到80km/h时,横向力系数超限达到315%,车辆在这种状态下行驶不安全。鉴于此,可以推测规范推荐值仅能满足设计速度40km/h的车辆行驶,高于和低于此速度时,匝道车道数变化过渡段的指标存在不合理性。     

高速公路隧道路段小客车运行速度预测模型

为了提高隧道进出口位置处的安全性,对隧道路段运行速度的预测模型进行研究。在分析隧道路段短、中、特长隧道路段的运行速度连续变化特性基础上,对影响运行速度的因素进行分析,并做单因素分析;选取影响运行速度的显著因素,如曲率变化率、曲度、弯坡组合、圆曲线半径进行多元回归,建立隧道路段出入口及隧道内运行速度预测模型,并通过实车数据对所建立模型进行检验。研究结果表明:建立的高速公路隧道路段运行速度模型能够精确预测隧道各路段运行速度,预测结果与实际结果的平均残差值为4.06km/h,且检验残差均服从正态分布,说明该模型有效;提出的运行速度预测模型的精度较高,可以在高速公路隧道路段实际应用,为高速公路隧道路段安全审查与评价山区高速公路特殊位置速度预测提供参考。     

运行速度在高速公路线形设计中的应用

运行车速理论在我国公路设计特别是高速公路设计中的应用越来越广泛。介绍了运行速度的基本概念,分析了设计速度与运行速度的区别,说明了运行速度在公路线形设计中的重要作用。以广东省某高速公路为例,应用运行速度理论通过绘制运行速度曲线图对该高速公路线形进行了分析评价。指出了目前我国运行车速预测模型的局限性及未来展望。