基于重载车辆性能的高速公路长大纵坡临界坡长确定

针对由山区高速公路纵坡坡度和坡长组合设置不合理,导致长大纵坡路段交通事故频发的问题,通过分析重型车辆上下坡运行速度特性及受力情况,以陕汽生产的F3000重载汽车为例,通过理论推导构建重型车辆公路纵坡爬坡及下坡车速与坡长理论模型,模拟不同比功率重型车辆上、下坡运行速度与坡长的变化关系,并确定高速公路合理的上下坡临界坡长。研究中假设工况为高速公路坡度1%～6%,上坡车辆最高初速度和最低末速分别为80、50 km/h,下坡最低初速度和最高末速度为0、80 km/h。使用MATLAB模拟计算其坡度与车速的变化规律。研究结果表明:上坡过程中,以80 km/h的初速度为例,稳定车速为45～61 km/h;当坡度一定时,比功率越大的车型速度降低的越快,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长越长。下坡过程中,当坡度一定时比功率越大的车型,车速增大越多,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长就越短。在坡度为1%～3%时,无须设置爬坡车道;当坡度大于3%时,比功率较低的车型,爬坡性能较差,车速下降较快,需要设置爬坡车道。重型车辆在4%、5%、6%的坡度行驶时,设置避险车道的坡长阈值分别为5.5、4、3 km。研究成果可为山区公路线形的合理设计、道路的安全防护以及爬坡车道与避险车道的设置提供理论依据,从而提高山区高速公路重型车辆的行车安全。     

山区高速公路长大下坡路段缓坡设计指标

为了明确中国山区高速公路长下坡缓坡设计指标，在汽车动力学理论的基础上，以六轴铰接列车为主要研究对象，剖析其以发动机辅助刹车方式长下坡时的货车加速特征与制动毂散热特征。首先，建立力学平衡方程，构建挡位-速度-临界坡度模型，求解不同速度和挡位条件下的缓坡临界坡度值。然后，进一步考虑中国高速公路设计控制条件与货车行驶特性，以12挡和11挡时对应的临界坡度作为高速公路缓坡设计控制指标，提出连续下坡缓坡设计指标与方法；最后，以进入缓坡速度70 km/h为例，对比基于降速及降温特性得到的缓坡坡长指标，并结合西南某山区高速公路进行方案设计优化及优化效果分析。研究结果表明：连续长下坡路段之间设置缓和坡段有助于制动毂降温，恢复货车制动性能；基于速度特性得出了速度折减值10和20 km/h不同缓坡坡度下的缓坡坡长值；基于降温特性求解的缓坡坡长以制动毂失效温度260℃为最不利条件，并得出了不同运行速度及温度折减值；基于降速特性得到的缓坡坡长值对纵坡设计具有指导意义，而基于降温特性得到的缓坡坡长值相对较大，不宜作为设计参考但可作评价研究，并整理得到连续长下坡缓坡设计-评价流程，以西南山区某高速公路为实例分析发...     

基于ETC数据的山区高速公路连续下坡车速特征与车型分类

为研究山区高速公路不同车型的车速分布特征以及车型分类方法,基于包茂高速水江—南彭段主线ETC数据,从概率分布、累计频率分布和特征值方面分析了平缓路段和连续下坡路段中ETC系统内全部车型的行程速度特征,并以车速平均值和标准差作为聚类指标,用K-means聚类方法对不同车型进行聚类分析。结果表明：平缓路段客车速度集中于80 km/h左右,货车集中于70 km/h左右,而在连续下坡路段车辆整体表现为低速行驶,客车速度集中于70 km/h左右,货车集中于60 km/h左右;三型客车和四型客车在平缓路段倾向于将速度维持在稳定幅值而在连续下坡路段有向期望车速靠近的趋势;客车在平缓路段速度分布较分散,在连续下坡路段速度分布相对集中,而货车速度分布趋势正好相反;连续下坡路段的速度离散性大于平缓路段,事故发生概率增加;同一线形路段不同车型间速度分布存在明显差异,部分车型速度分布特征指标表现出一定的聚集性,说明部分车型速度分布有较大的相似性。将平缓路段车型聚为四类：一型客车、二型客车与一型货车、三型客车与四型客车、二～六型货车;连续下坡路段车型聚为三类：一型客车与三型客车以及四型客车、二型客车与一型货车、...     

长大下坡路段货车运行速度特性及预测

为研究长大下坡路段货车运行特征,提高运行速度预测模型的有效性,确保车辆在长大下坡路段安全行驶,收集西南地区某高速公路连续长大下坡路段断面车速数据,对货车速度时空分布特性及车速离散程度进行分析,并通过Q-Q概率图和单样本K-S检验对长大下坡货车速度分布特征进行检验,得到长大下坡路段货车行驶速度分布特性,根据分布特性进行运...     

公路长大下坡路段小客车运行速度预测模型

为了提高高等级公路长大下坡路段交通安全设施设置的合理性,给出了长大下坡路段小客车运行速度数据采集方案;利用数理统计原理,分析了高等级公路长大下坡路段小客车运行速度与坡长、坡度的关系,建立了高等级公路长大下坡路段小客车运行速度的一般预测模型,利用长大下坡路段实测数据对该模型进行了验证.预测车速与观测车速对比结果表明:各观测断面的预测车速与实地观测车速数值基本相符,高等级公路长大下坡路段车辆的运行速度主要受平均纵坡和坡长的影响;根据实测数据建立的车速预测模型能够反映高等级公路长大下坡路段小客车运行速度的分布规律.     

高速公路连续长下坡路段大型货车专用缓速车道研究

为降低大型载重货车的下坡风险,提升我国高速公路连续长下坡的行车安全性,研究了连续长下坡路段货车专用缓速车道。分析了大型货车在发动机辅助制动下坡时的行驶特性,基于货车制动毂温度和速度特性,提出长下坡路段应在必要时增设货车专用缓速车道。以六轴铰接列车为设计主导车型,从铰接列车下坡安全性入手研究了缓速车道的架构体系,明确了缓速车道的设置方法,提出了包括渐变段、缓冲区和稳速区等在内的车道架构及其线形指标,分析了缓速车道的合理限速值以及推荐挡位。最后以G5京昆高速某长大下坡为例,通过多种通行方式下的货车制动毂温升数值模拟,对比验证了缓速车道的安全通行性。结果表明:相较于自由流速度下坡和分车道限速下坡,设置缓速车道后坡底制动毂温度分别降低了114和79℃,降温幅度分别达到32.9%和25.3%,且缓速车道路段内最高温度低于安全临界温度,表明在连续长下坡内增设缓速车道可显著缓解制动毂温升态势,降低货车制动失效概率。     

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.     

基于制动毂温升的连续下坡安全设计方法

为提升高速公路连续下坡行车安全水平,缓解中国长下坡路段车路协同矛盾,研究了基于货车制动毂温升的纵坡组合安全设计方法.选取六轴铰接列车为主导车型,采用理论分析法构建了制动毂温升模型,通过实车试验验证了模型准确性.收集了试验路段多年事故数据,基于对货车事故率与制动毂温升的相关性分析,选取温度达到200℃时下坡距离、坡底温度和温升速率作为纵坡组合安全性分析指标,对连续下坡纵坡组合设计方法进行了分析.结果表明:从制动毂温升层面考虑,连续下坡应从缓坡设置、坡度差控制和坡长组合三方面进行安全设计与优化,并辅以主、被动防护和交通管控措施;合理设置缓坡有利于缓解制动毂温升,但缓坡降温效果有限,坡度无限趋缓既无益于降低制动毂温度,也增加了路线长度,宜根据临界坡度指标合理控制缓坡取值;相邻坡段坡度差不宜过大,尽量以坡差较小的纵坡组合进行展线,宜根据平均纵坡以及最大坡度差回归方程控制坡差;同时应采用长缓坡和短陡坡的坡长组合形式.由此可最大限度避免连续下坡的货车制动毂超过200℃,提升货车下坡安全.     

平纵组合线形几何特征对车速变化的影响

利用同济大学高仿真驾驶模拟器,采集山区高速公路连续车速数据,将车速变化划分为减速、稳定车速及提速3个区间.通过多项Logistic回归模型建立组合线形及相邻路段几何特征与车速变化的定量关系.结果表明:组合线形中,坡长越长,平均坡度越大,越不易维持稳定车速;下坡时,提速通过平纵组合线形路段的可能性大;向左转弯,维持稳定车速的可能性大;上游和平纵组合线形的坡度差越大,越不易维持稳定车速;下游路段的曲率越大,减速通过平纵组合线形路段的可能性越大.     

山区高速公路长距离连续升坡路段纵坡设计研究

在总结山区长距离连续升坡路段纵断面线形特性的基础上,提出了由一个缓坡和一个陡坡组成的纵坡组合单元概念.针对纵坡组合单元,应用汽车行驶理论,建立了载重汽车在连续升坡路段上行驶时的速度、坡度及坡长间的理论模型和简化模型,并通过对两类模型的应用分析及陡坡上货车最低行驶速度的讨论,结合实例比较了简化模型的计算精度.通过对简化模型的应用分析,获得了纵坡组合单元纵坡设计指标的建议值,即:对于中型货车,在纵坡组合单元中当陡坡值id≤4.25%时,不管缓坡(3%)如何与它组合,都能以不低于50km·h-1的速度驶完陡坡段;对于重型货车,在纵坡组合单元中陡坡值不应大于3.0%,否则,不能保证最低车速50km·h-1.     

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。     

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.      

山区城市道路交叉口纵向减速标线影响

道路交通安全问题是一个受各种因素影响的复杂的系统问题,受不同的驾驶员特性、汽车性能、道路条件及环境之间的相互影响。对速度的分析应该从实际的行驶环境出发,结合车辆行驶轨迹和其他事故致因系统分析。本文通过实车试验的方法对设置纵向减速标线的山区城市道路交叉口路段和未设置标线的对比路段的交通流量、区间速度、驾驶员瞳孔指标和轨迹横向偏移量等试验数据进行采集,再结合山区城市道路交叉口处的交通特性和道路基本参数等数据,分析试验路段的交通流特性、驾驶员生理行为指标和轨迹规律。试验表明:在城市道路交叉口设置纵向减速标线后车辆在试验路段和对比路段的偏移量分布频率最大值42.62%和38.18%在（0.5,1]区间内;在山区城市道路交叉口段设置纵向减速标线可以提前警告驾驶员控制车速等有利的影响,提高交叉口行驶安全性。     

高速公路振动减速标线参数优化设计

为减缓汽车通过高速公路振动减速标线时悬架的振动,构建了汽车悬架模型与振动减速标线-车速耦合激励模型.以车辆悬架由减速标线激励产生的垂直方向加速度均方根值为评价指标,采用Simulink对车辆以一定速度通过减速标线时的振动激励特性进行了仿真分析.选取镇江市某快速道路长下坡路段的减速标线进行优化前后的对比试验.结果表明,当给定限速值为80 km·h-1,减速标线宽度为1. 0 m时,小型汽车速度下降率为14. 3%;保持其他参数不变,减速标线宽度为1. 4 m时,速度下降率达到21. 4%,同时行驶车辆悬架产生共振现象.参数优化后的振动减速标线明显改善限速效果并提高了驾乘人员的行车舒适性.     

山区城市道路交叉口纵向减速标线影响分析

道路交通安全问题是一个受各种因素影响的复杂的系统问题,受不同的驾驶员特性、汽车性能、道路条件及环境之间的相互影响。对速度的分析应该从实际的行驶环境出发,结合车辆行驶轨迹和其他事故致因系统分析。通过实车试验的方法对设置纵向减速标线的山区城市道路交叉口路段和未设置标线的对比路段的交通流量、区间速度、驾驶员瞳孔指标和轨迹横向偏移量等试验数据进行采集,再结合山区城市道路交叉口处的交通特性和道路基本参数等数据,分析试验路段的交通流特性、驾驶员生理行为指标和轨迹规律。试验表明:在城市道路交叉口设置纵向减速标线后车辆在试验路段和对比路段的偏移量分布频率最大值为42.62%和38.18%在(0.5,1]区间内;在山区城市道路交叉口段设置纵向减速标线可以提前警告驾驶员控制车速等有利的影响,提高交叉口行驶安全性。     

山岭区高速公路坡长限制研究

探讨山岭区高速公路纵坡坡长限制的确定方法.以我国高等级公路上行驶的典型车型(EQ140)为研究对象,通过对3条正在运营的山岭区高速公路7个断面运行车速的调查、分析,建立了车辆第15%位车速与道路纵坡坡度之间的关系模型;以车辆的第15%位车速、第85%位车速为速度限制条件,提出了依据道路纵坡坡度值大小来确定容许车速的方法;利用汽车行驶理论,分析了车辆在纵坡上的减速距离;以分析结果为基础,提出了我国公路路线设计规范适当放宽坡长限制的建议,同时给出了山岭区高速公路纵坡坡长限制的修改建议值,以供设计人员在山岭区高速公路路线设计时参考.     

山地城市道路长上坡路段运渣车运行速度特征

为了明确运渣车在山地城市上坡路段的运行特征,通过现场采集与对比分析的方法,在重庆市主城区内选取若干条具有标志性的上坡路段为测试对象,对其测试断面进行划分,利用雷达测速仪测出夜间10点到12点通过不同断面的同一辆车的行驶速度值,利用软件对获得的行驶速度值进行统计并绘制折线图,得到了行驶的速度规律。其结果表明：① 运渣车等大型车辆的速度变化并不是具有标准的趋势,本实验得出了五种模型,但大致情况可看出坡底处存在冲坡现象,坡顶处速度由于汽车动力性等原因有所下降;②小型车辆在长上坡路段行驶时受坡度的影响较小,其速度变化范围不大。公共汽车则通常保持较低的行车速度,在20～40 km.h^-1 之间波动;③ 当长上坡的坡度较大时,运渣车在入坡时速度达到最大值,最后半段的速度基本保持不变;④ 在同一路段上的大型车辆与小型车的速度变化不一,大型车辆受坡度影响大于小型车辆;⑤ 运渣车与其他车型在上坡时的速度波动趋势存在冲突,易造成交通事故。     

基于预瞄的山区高速公路弯坡组合段 驾驶人车速模糊控制模型

为研究车辆驾驶人在山区高速公路弯坡组合路段的车速控制行为,提出了基于预瞄的山区高速公路弯坡组合路段安全车速认知模糊输入和输出参数集,通过实车试验,建立了包含101条车速模糊控制规则集的车速控制模型,并在西汉高速公路山区段选取6处典型路段进行了对比验证. 研究结果表明,模型预测结果与实测结果平均相对误差为3.8%,可较好地描述车速的控制行为.     

连续长下坡路段的安全坡长

分别观测了试验路段试验车与实际货车的刹车毂温度,通过SPSS软件分析了刹车毂温度与长下坡路段坡度、坡长、车辆下坡速度及货车总质量之间的关系,建立了长下坡路段货车刹车毂温度预测模型,并以此为基础给出了长下坡路段合理的安全坡长。研究结果表明:长下坡路段安全坡长、一般安全坡长、极限最大坡长对应的刹车毂温度可分别为200℃、220℃、260℃;通过刹车毂温度预测模型可确定不同等级公路的合理坡长。     

山区道路弯坡组合路段重载车辆行驶速度模型

为解决山区复杂公路三维空间线形条件下的重型车辆运行速度预测问题,提出了一种新的弯坡组合路段运行速度建模思路并给出了实现技术。以基于平面和横断面要素的运行速度曲线作为纵坡路段的期望速度;同时,在加速度模型中引入单位质量比功率来反映货车动力性能差异和荷载情况;再通过加速性能使用系数和速度敏感性阈值来描述驾驶行为差异性;最后,以2条直坡道和2条复杂山区公路作为算例。研究结果表明:模型能够预测出坡道任意位置的速度值,用其可以得到车速降低/升高至某一值时的行驶距离,从而能够对临界坡长进行控制;能够体现平面线形的影响,借助该模型能够实现对复杂山区公路空间线形的综合评价。