山区高速公路直线段和曲线段驾驶人车速控制行为试验研究

为了研究自由流状态下驾驶人在山区高速公路直线段和曲线段的驾驶行为特性,在西汉高速公路秦岭段进行了实地勘测试验,获得了65个路段的连续车速数据,对车辆在山区高速公路直线段和曲线段的车速控制行为进行了分析.研究结果表明,山区高速公路直线段和曲线段的驾驶人车速控制行为明显有别于平原区高速公路,应针对不同线形路段设置不同的诱导标志,以利于驾驶人的安全行车.     

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。     

山区高速公路相邻组合路段设计安全评估

利用驾驶模拟技术,基于湖南省永吉高速公路道路设计参数及周边地形环境参数,搭建了山区高速公路驾驶场景.以直线与平曲线及平曲线与平曲线两类相邻组合路段为研究对象,从实验设计、数据处理、指标选取、模型建立方面介绍了以驾驶模拟数据为基础的道路安全评价方法.实验结果表明,直线与平曲线相邻路段,直线长度、运行车速均与断面车速差呈正相关;平曲线与平曲线相邻路段,前一平曲线路段长度、前后平曲线半径之比均与断面车速差呈正相关.根据断面车速差分布特征,可将相邻组合路段线形安全性划分为"GOOD","FAIR"和"POOR".     

高速公路山风过境路段雨天可变限速控制方法

降雨对山区高速公路山风过境路段行车安全及通行效率具有较大负面影响.为保证山区高速公路山风过境路段雨天行车安全,提高路段通行效率,减少风雨综合作用的不利影响,文中设计了山区高速公路山风过境路段雨天可变限速控制系统的总体方案,构建了风雨综合作用下的基于防侧滑和安全停车视距的安全车速计算模型,并以控制监控时段内车辆平均行程时间最小为目标,建立了山区高速公路山风过境路段雨天可变限速控制评价模型.结合实际道路、气象数据,利用Matlab软件进行数值仿真计算,结果表明,与固定限速方式相比,文中建立的可变限速控制方法在保障雨天环境下山区高速公路山风过境路段行车安全的同时,提高了车辆的运行效率.     

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。     

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。     

基于驾驶负荷模型的高原弯坡组合路段安全性分析与评价

为了解驾驶员安全舒适度评价指标(驾驶负荷)在高原公路弯坡路段的变化特征,利用生物反馈仪等相关设备,在海拔大于3 000~5 000 m的高原公路选取符合标准的弯坡路段62段进行行车试验。定量分析了驾驶负荷与海拔、高原公路弯坡路段线形组合值之间的变化关系;并且建立了相关模型。结果表明,驾驶员在高原公路弯坡路段行车过程中,驾驶负荷受到海拔与弯坡路段线形组合值的双重影响;驾驶负荷随着海拔的升高而增大;上下行过程中,驾驶负荷随着弯坡路段线形组合值的增大而增大;在海拔与弯坡路段线形组合值的共同作用下,驾驶负荷变化更加明显,海拔越高、弯坡线形组合值越大,驾驶负荷越大。     

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.      

基于驾驶员特性的山区高速公路夜间限速模型

为充分保障不同特征的驾驶员在山区高速公路夜间行驶的安全性,同时提高行驶的经济性,本文先从夜间环境,如环境照度、能见度、气象和眩光对驾驶员特性的影响分析出发,提出考虑驾驶员特性的夜间反应时间模型和有效动识距离模型。然后,根据主要目标优化思想,提出以驾驶经济性和安全性为目标的山区高速公路夜间限速方法。该方法通过将驾驶员在单位长度路段上每小时的时间费用和车辆燃油费用之和最小作为目标函数,并结合夜间反应时间模型和停车视距模型,考虑夜间对障碍物识别以及车辆行驶稳定性的安全性要求,将三者分别作为约束条件,由此建立起基于驾驶员特性的山区高速公路夜间安全车速最优化模型,从而求解该模型所得的最大安全车速值即为路段最大限速值。最后,为验证模型的合理性和有效性,以松建高速公路某路段为例,通过选取一定参数值,并运用Matlab仿真软件对该模型进行求解,得到不同能见度、路面附着系数和时段下的夜间动态最大安全车速值。仿真结果表明,当能见度和时段不变时,最大安全车速随路面附着系数的减小而减小;当路面附着系数和时段不变时,最大安全车速随路面附着系数的减小而减小;而当仅有时段变化时,最大安全车速值随时段的变化而出现一定程度的波动。该结果所表现的规律符合当前的相关研究成果,且以此得到的该路段的最高限速值99.390km/h,也与该高速公路的设计车速100km/h基本一致。因此,该限速模型为研究山区高速公路的安全车速和改善山区高速公路夜间行驶安全现状提供了一定参考。     

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。     

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.     

半挂铰接列车山区高速路段协同水平分析

现阶段半挂铰接列车动力性能不足,导致山区高速公路设计指标与车辆行驶性能存在协同水平低的问题.文章以东风天龙半挂铰接列车为研究对象,开展了自然驾驶实车连续行驶试验,根据车辆运行状态参数及道路纵面高程变化,剖析了纵坡路段下车辆连续速度、平衡车速以及短下坡-上坡衔接路段速度变化特征,并以20 km·h-1作为速度折减量,获取...     

非均布动荷载作用下车速对粘弹性沥青路面寿命的影响

在不考虑超载情况下,为探求重载货车行车速度对沥青路面使用寿命的影响,采用层状体系理论,建立ANSYS 3-D有限元粘弹性路面结构模型;针对不同车速及非均布动荷载作用下路表面弯沉值的变化进行了计算和分析,并利用轴载换算方法对仿真结果在不同车速下的寿命比进行了比较.结果表明,当重载车速在10～32 km/h之间时,路面的动态弯沉值显著大于静态弯沉值;当车速在17 km/h时,动态弯沉比静态弯沉大22.4%,此时沥青路面的实际使用寿命比设计寿命缩短将近61.5%.在合宁高速公路上开展的交通调查结果显示,高速公路入口2 km内、收费站前1 km内、车辆爬坡路段及交通繁忙的大桥上,大多数重车的车速都处于不利行车速度,对路面实际使用寿命的影响非常显著.     

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.     

基于人工神经网络的运行车速与道路安全性关系

通过实测中国高速公路车辆运行车速并分析其道路事故特征,提出了使用运行车速以及相邻路段运行车速差预测道路安全性的概念,并运用反向传输网络(BP网络)较强的非线性适应能力,采用多层BP网络,建立了基于人工神经网络的运行车速与道路安全性关系模型.使用训练后模型测试部分实测路段安全性,取得了较好的结果,为高速公路的道路安全性评价提供了一种较为可行的方法.     

公路弯坡路段线形设计

根据动力学原理，对汽车在弯坡路段上的运行状态及行车安全性进行了分析。认为弯坡路段之所以成为车辆运行安全隐患的原因是由于设计速度与车辆实际运行速度不协调造成的，在弯坡路段的线形组合设计中应根据车辆的实际运行速度选用技术指标。利用Matlab绘制出在不同设计速度下，坡长、坡度与速度的关系图及“速度与半径的关系图”，为设计公路在弯坡路段的线形组合中合理选取技术指标提供了依据。     

山区公路曲线路段汽车轨迹模式与切弯行为

为了明确山区公路曲线路段上的汽车轨迹形态和驾驶风格,使用小客车在山区复杂线形公路上开展了实车驾驶实验.记录了自然驾驶状态下男性驾驶人的行驶轨迹,分析了行驶轨迹相对于行车道中线的横向偏移特性,运用聚类方法识别了曲线路段的轨迹行为模式.结果发现:根据轨迹横向偏移率的聚类结果,山区公路曲线路段有6种轨迹模式,具有明显的多样性特征;切弯是曲线路段占主导的过弯方式,按照切弯点位置以及前后的轨迹形态,切弯又可进一步细分为多种类型;行驶轨迹的横向偏移导致了车道偏离,其中非预期偏离由于存在较高的事故风险,应进行防范和控制;平曲线半径越小,切弯效应越大,事故风险可控,驾驶人越倾向于采用切弯方式来通过弯道,曲线路段是否发生切弯行为的临界半径值为200 m.     

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。     

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.