基于驾驶负荷的山区二级公路纵坡路段驾驶舒适度评价研究

为定量评价山区公路纵坡路段驾驶舒适度，本文以云南省文都二级公路为研究对象，进行实车试验开展驾驶负荷研究.首先，分析上、下坡路段坡度、坡长、加(减)速度指标对驾驶负荷影响程度，运用多元回归建立驾驶负荷模型；其次，利用心率增长率的第50、85分位值划分驾驶舒适度，结合所建模型对驾驶舒适度进行阈值分析，确定不同驾驶舒适程度对应坡度、加(减)速度区间范围；最后，对模型及阈值划分合理性进行分析验证.结果表明，坡度、加 (减)速度对纵坡路段驾驶负荷皆为显著变量，而坡长与驾驶负荷仅存在弱相关性.本文模型有效，阈值划分合理，可为低等级公路驾驶负荷研究提供参考.     

考虑驾驶风格差异的高原公路危险路段识别研究

针对高原环境中驾驶人风格、生理变化与危险路段特征之间的潜在关联，提出一种基于驾驶状态的危险路段识别方法，辨识和分析不同风格驾驶人具有潜在风险的路段，并提出优化方案。首先，通过实车实验采集驾驶人行为及生理指标数据，使用DBSCAN(Density Based Spatial Clustering of Applications with Noise)得出驾驶风格类型，并依据行为特征对驾驶风格进行差异性 分析；其次，采用卷积神经网络、双向长短时记忆神经网络与注意力机制搭建危险状态识别模型，通过GPS(Global Positioning System)点位对应实现危险路段辨识，并基于驾驶风格差异，从驾驶人感知、操纵与生理角度对危险路段进行致因分析；最后，将生理与道路线形作为优化参考，以车速建议为着力点进行多元回归分析，并按照生理舒适域确定车速建议区间。结果表明：驾驶人根据行为特点分为谨慎、稳健和激进型，3类驾驶人在上行和下行途中的危险路段多为具有弯坡特征的组合型路段；海拔提升可加速危险驾驶状态的出现，各类驾驶人在上行时的紧张状态多源于弯坡组合值和转角值的增长，激进型驾驶人在坡度大于6%的直纵坡路段时亦会开始高度紧张；下行时，谨慎与激进型驾驶人在直纵坡坡度大于3%时易出现危险状态，激进型驾驶人在转角值大于80°且弯坡组合值大于50时亦存在驾驶风险。研究成果可满足高原公路人因事故预防的需求，为线形设计与交通管理措施制定提供理论依据。     

基于自然驾驶数据的螺旋匝道(桥) 驾驶人心理负荷分析

为得到驾驶人在螺旋型立交匝道路段行车时的驾驶负荷及影响因素，选取4 座山地城市螺旋型立交开展自然驾驶实验，利用车载仪器采集自然驾驶习惯条件下的驾驶人心电信号. 分析心率幅值特征、心率连续差异均方根( RMSSD )整体分布特征，以及其与匝道半径、坡度之间的关系. 结果表明，影响心理负荷的主要因素是车辆行驶环境和匝道曲率变化. 匝道的分、合流鼻端处，以及行车过程中跟车、超车和会车均会使驾驶人心理负荷增大，驾驶人行驶在上坡路段的紧张感高于下坡路段，匝道半径与RMSSD 存在较强的负相关性. 纵坡坡度与心率变异指标之间呈现两种不同的相关关系：不熟练型驾驶人随着坡度增加，RMSSD 呈线性上升的趋势；一般型和熟练型驾驶人表现为中间高两边低的趋势.     

高速公路特长纵坡路段车辆的折算系数

通过对特长纵坡路段汽车动力性能与运行速度的关系以及这些因素对通行能力的影响进行分析,提出了以速度为直接因素计算高速公路特长纵坡路段车辆折算系数的方法．基于运行速度预测模型,以各车型的运行速度和各车型的百分比为控制因素,得到了不同坡度、不同坡长、不同货车百分比时各类货车的折算系数,为特长纵坡路段的通行能力计算提供了依据．     

公路纵断面线形安全设计

纵断面设计是公路路线设计的重点,是公路安全设计的核心.纵坡坡度和坡长是公路纵断面线形设计的两项重要控制参数,与交通安全有着密切的关系.在纵坡安全影响分析的基础上,通过研究纵坡坡度、坡长及竖曲线与安全性的关系,从纵断面线形设计角度提出改善公路交通安全的具体措施,可为交通安全设计提供技术支持,预防和减少交通事故.     

山区高速公路连续长陡上坡路段线形组合设计

针对山区高速公路缓和坡段设置不合理问题,选取六轴铰接列车作为设计车型,以20 km/h的速度折减量作为界定条件,对连续长陡上坡路段的期望坡长进行界定;以8个连续长陡上坡路段为研究对象,选择车速偏差作为安全指标,借助Trucksim仿真软件分别建立"陡缓陡"纵坡和单一坡度纵坡组合2种纵断面线形模型,仿真得到2种线形组合方案对不同比功率货车爬坡性能的影响。研究表明:设置缓和坡段对设计车辆平均速度的提升作用较小,但可在路程前段起到缓速作用,当坡度小于等于3%时,缓坡的速度恢复作用较小,当坡度大于3%时,缓和坡段可在路程中后段起到恢复速度的作用。因此,坡度较大时采用"陡缓陡"设计方案更有利于行车安全。     

山区低等级公路弯坡组合路段安全性仿真

以山区低等级公路弯坡组合路段为研究对象,在考虑非线性汽车动力学特征的基础上,根据车身运动、轮胎力学特性及弯坡组合路段道路特征的内在联系,建立适用于山区低等级公路弯坡组合路段汽车转向制动稳定性的非线性动力学分析模型.运用仿真实验的方法分析汽车在不同弯坡组合路段上的行驶工况,得到山区低等级公路的圆曲线半径、超高、坡度值以及车速之间的耦合影响关系:随着车速减小,公路超高值增大,纵坡值减小,汽车稳定安全行驶最小半径极限值减小;当超高值达到8％ 时,随着纵坡变化,圆曲线半径极限值不变.     

公路纵断面线形安全设计

纵断面设计是公路路线设计的重点,是公路安全设计的核心。纵坡坡度和坡长是公路纵断面线形设计的两项重要控制参数,与交通安全有着密切的关系。在纵坡安全影响分析的基础上,通过研究纵坡坡度、坡长及竖曲线与安全性的关系,从纵断面线形设计角度提出改善公路交通安全的具体措施,可为交通安全设计提供技术支持,预防和减少交通事故。     

基于爬坡换道的驾驶特性分析

道路网中存在着许多坡道路段,在进行驾驶特性分析时,人们通常将注意力放在下坡路段而忽略了爬坡路段的安全性研究。同时,在爬坡过程中,对通行能力影响最大的是货车,针对这一现象,引入交通流元胞自动机模型,利用爬坡路段纵坡度对其进行改进,选择谨慎型与激进型两种驾驶员分析其换道行为的差异性,建立了一种基于爬坡换道的交通流元胞自动机模型,并分析纵坡度对货车行驶速度的影响以及两种驾驶员爬坡换道的特性。仿真结果表明:坡道纵坡度对货车的速度有显著影响,同时两类驾驶员根据道路状况选择主动换道,若主导换道的驾驶员占比较高,就能显著提高道路的通行能力。     

适应6轴铰接列车动力性的高速公路最大纵坡坡度和坡长

针对当今中国高速公路货运主导车型6轴铰接列车以满载状态在相同纵坡条件下行驶时, 其性能差于《公路工程技术标准》 (JTG B01—2014) 中纵坡设计代表车型的问题, 采用典型平路试验和实际道路试验相结合的方法, 获得了该主导车型的发动机使用外特性曲线, 分析了试验车发动机转矩、功率与发动机转速的关系; 依据汽车行驶受力方程, 建立了该主导车型在各个挡位下的坡度与车速的关系曲线, 确定了不同纵坡坡度时, 发动机全负荷状态下车辆稳定行驶的最大平衡速度, 获得了该主导车型的加速性能曲线和减速性能曲线, 提出了符合中国当前货运车型变化的高速公路上坡方向纵坡坡度、坡长等主要控制指标。研究结果表明: 相比于《公路工程技术标准》 (JTG B01—2014), 在相同纵坡条件下, 由于主导车型比功率的降低, 其平衡速度较标准中纵坡设计代表车型对应的平衡速度降低了20%~30%, 且适应其动力性的最大纵坡坡度比标准中规定的纵坡坡度小50%, 因此, 中国当前主导货运车辆动力性能不适应高速公路纵坡条件; 根据6轴铰接列车在不同纵坡上的加减速特性, 满足6轴铰接列车爬坡需求的最大纵坡坡长随坡度的增大而降低, 且降低幅度逐渐增大, 最大降幅达到60%。      

运行车速预测新方法及其应用

为了在道路设计阶段预测车速,保证公路几何线形的协调性,建立了考虑侧向容许加速度、纵向加速度、制动减速度、制动热衰退和环境速度与线形参数关系的模型,计算了期望速度;建立了公路-驾驶者-车辆-环境仿真系统,对在三维路面上的行驶车辆进行仿真,得到并分析了试验道路的运行速度曲线.结果表明:(1)为有效控制速度波动,应取相近的曲线半径和直线长度,且直线不宜过长;(2)出弯道加速长度大于进弯道减速长度,且二者都大于回旋线长度;(3)山区路线由多个急弯构成时,速度曲线频繁波动的部分原因是车辆自身旋转动能和平动动能的相互转化;(4)运行速度协调性方法不适用于四级公路的线形评价;(5)偏角越小,轨迹对弯道的切角作用越大,弯道车速越高.     

不同车辆工况对协同自适应巡航控制 车队行驶安全的影响

基于横向控制器和纵向控制器模型,包括校正的预瞄驾驶员模型、加速度控制模型、节气门控制模型和制动器控制模型,建立Matlab/Simulink 和CarSim 车辆联合仿真平台,并对其可行性进行分析与验证.利用平台分别仿真协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC)车队车辆紧急刹车,通信延时,起步加、减速工况和车队前方插入换道车辆4 种情况下CACC车辆的行驶状况.仿真发现：紧急刹车时车队能够实现较好的紧急避撞;在通信延时的情况下,车队仍能保证行车安全;车队起步、减速工况运行较平稳,但加速度并不平稳,不利于车队后方车辆的乘坐舒适性;车队对前方插入不同速度的车辆能够及时响应并最终恢复安全行车间距.     

不同车辆工况对协同自适应巡航控制车队行驶安全的影响

基于横向控制器和纵向控制器模型,包括校正的预瞄驾驶员模型、加速度控制模型、节气门控制模型和制动器控制模型,建立Matlab/Simulink 和CarSim 车辆联合仿真平台,并对其可行性进行分析与验证.利用平台分别仿真协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC)车队车辆紧急刹车,通信延时,起步加、减速工况和车队前方插入换道车辆4 种情况下CACC车辆的行驶状况.仿真发现：紧急刹车时车队能够实现较好的紧急避撞;在通信延时的情况下,车队仍能保证行车安全;车队起步、减速工况运行较平稳,但加速度并不平稳,不利于车队后方车辆的乘坐舒适性;车队对前方插入不同速度的车辆能够及时响应并最终恢复安全行车间距.     

基于人-车-路三自由度振动模型的路面平整度评价方法

为了更准确地评价路面的行车舒适性,以乘客的竖向加权加速度均方根值作为平整度评价指标,将人-车-路组成的系统简化成三自由度振动模型,依据牛顿法建立了振动微分方程,采用传递矩阵法对其进行了求解,进而建立了考虑人-车-路相互作用的路面平整度评价方法。结果表明,该评价方法能考虑不同路面类型以及公路等级的影响,对于不同等级路面的评价结果与实际情况一致,而国际平整度指数、功率谱密度和平整度标准差在部分工况下不能很好地描述路面的舒适性。     

高速公路运行车速研究

安全和高效始终是公路设计和管理追求的永恒主题.运输效率与车辆的运行车速紧密相关,而在所有交通事故中,与车速相关的事故约占事故总数的1 3.论文结合高速公路行车特点和安全要求,对车辆在高速公路行驶时的运行车速进行了系统的研究,根据实测的运行车速建立了高速公路上车辆运行车速和加速度预测模型.     

公路客车横向加速度实验研究

为提供不同类型公路几何线形参数的计算依据,在12条不同地形环境、不同等级的公路上采集了小客车和大客车的横向加速度、行驶速度和轨迹曲率半径数据,评估了试验公路的行驶舒适性,给出了六车道、四车道、双车道3类公路的横向加速度特征分位值,针对不同公路类型和车型,建立了横向加速度-曲率半径和横向加速度-速度的均值模型、极限值模型和85分位值模型.研究结果表明:（1）车道数越少,行驶舒适性越差,设计速度低于30 km/h的双车道公路部分路段的行驶舒适性极差;（2）横向加速度累计频率曲线的拐点在第90~92分位,双车道公路的横向加速度最大值大于8 m/s2;（3）行驶轨迹越缓和、车道数越多,横向加速度分布越集中,且大客车的横向加速度分布要比小客车集中;（4）第85分位值模型可用于公路几何参数的最大值与最小值控制,均值模型可用于几何参数的一般值控制.      

基于驾驶行为的山区高速公路限速研究

针对山区高速公路纵断面线形,分析路段通行能力差异性,从小客车驾驶员角度分析、计算能看到前车和前车尾灯时的最小纵坡视距,提出了以控制车流扰动过大和保证减速舒适性为目的的纵坡限速方法,并以此建立了基于驾驶行为和纵坡路段服务水平的纵坡限速分析模型.实例计算表明,通过该模型获得了邵怀高速公路设计车速为80 km/h路段的最佳限速值为100 km/h,从而对山区高速公路的路段最佳限速值的制定提供参考.     

基于行为识别的智能车纵向决策研究

针对智能车纵向决策问题，提出基于环境车辆偏离车道程度识别运动模式的方法；构建动态环境车辆横纵向轨迹预测模型，并求解；构建保持、先行、避让在内的决策集，提出基于预测轨迹的单个车辆决策方法，并基于所有动态环境车辆的决策结果在加速、减速和匀速3 种结果中做出综合决策. 实车实验表明：在直行、换道和转弯运动模式下轨迹预测平均误差分别为0.11，0.29，0.80 m，预测精度较高；复杂动态环境下，本文提供的纵向决策信息提升了智能车行驶的安全性和舒适性.