不同路面条件下山区公路景观对停车视距的影响

为分析不同路面条件下山区公路景观对停车视距的影响,改善以往对停车视距研究较少基于公路景观、很少将驾驶员制动反应时间作为变量考虑的问题,考虑基于公路景观的驾驶人反应时间,细化停车制动过程,确立了基于山区公路景观的停车视距模型,进而分析采用不同制动系的大众轿车和轻型货车在山区公路景观下的停车视距,并与中国现有停车视距进行对比。结果表明,不同路面条件下山区公路景观停车视距不同,全封闭景观、垂直景观优于其他种类景观;山区公路景观对不同制动系的大众轿车和轻型货车的停车视距的影响趋势相同;直线全开敞、弯道全封闭景观空间下的停车视距分别与中国规范值和改进值接近。     

曲线隧道三维动态视距研究

以高速公路曲线隧道为研究对象,运用几何物理学方法分析道路空间几何关系,构建三维条件下的道路线形模型。根据三维视距移动规律与隧道空间几何关系,在满足驾驶人停车视距的条件下,分析隧道空间的限制条件,建立高速公路隧道路段三维视距检验模型,以为公路曲线隧道的安全性评价提供理论参考。     

山区高速公路螺旋展线隧道内平曲线最小半径

通过对汽车前灯散射角、隧道标准断面以及驾驶人在隧道中驾驶规律的研究,并考虑汽车左转与右转行驶的不同特点,计算出了不同设计速度下满足山区高速公路隧道内螺旋展线停车视距的圆曲线最小半径。结果表明：《公路路线设计规范》规定的圆曲线最小半径不能满足高速公路曲线隧道内停车视距的要求;计算给出的最小半径不仅可以满足高速公路曲线隧道内停车视距的要求,而且可以保证隧道不加宽和超高不过大的要求,保持隧道内轮廓的统一,减少了设计和施工难度。     

基于多因素的公路弯道停车视距计算模型研究

为了厘清弯道路段相关线形参数对停车视距的影响,在对弯道路段车辆行驶动力学分析的基础上,建立以制动初速度、平曲线半径、弯道超高、弯道纵坡及道路附着系数为自变量的弯道路段车辆制动模型;结合驾驶人和车辆的反应时间,根据运动学原理,构建弯道路段车辆安全停车视距修正模型,通过数值分析,提出弯道路段车辆停车视距计算方法,并将弯道路段车辆停车视距计算结果与《公路路线设计规范》规定值进行对比。结果表明,随着弯道纵坡坡度、超高的增大及弯道半径的减小,停车视距逐渐增加;模型计算值普遍大于规范规定值,特别是在高车速时二者的差别较大。     

基于制动减速度的高速公路停车视距研究

为了研究《路线规范》中确定停车视距指标时采用设计速度的85%或90%与实际情况不符的问题,采用高速公路的实测各车道速度数据,分析了各车道的车辆运行速度分布特征。从运动学原理出发对汽车制动过程进行分析,将车辆制动过程分为驾驶人反应时间、制动系统协调时间及全制动时间3个时间段,建立了基于制动减速度的车辆制动模型,并对模型中驾驶人反应时间、制动减速度和运行速度等关键参数进行深入试验调查和分析研究。分别提出了平坡段小客车与货车在相对舒适和紧急制动两种情况下的停车视距建议值,并提出了不同纵坡条件下的货车停车视距修正值。结果表明:在平坡路段相对舒适情况下的停车视距与AASHTO中的规定值基本一致;紧急制动情况下的停车视距与我国规范值基本一致,比目前《路线规范》条文中采用折减后的设计速度计算停车视距的解释更加合理。纵坡对货车停车视距影响较大,因此纵坡段以货车停车视距为研究对象,并从安全角度考虑选择采用相对舒适的制动减速度得到的停车视距作为建议值,为《路线规范》规定的停车视距值的应用和解释提供了更好的依据。     

基于停车视距的高速公路最小圆曲线半径研究

停车视距作为影响行车安全的重要因素,是公路设计中的强制性控制指标之一。曲线路段中央分隔带防眩设施和路侧护栏、边坡等均可能限制驾驶人的视线,导致停车视距不足。根据《路线规范》中现有高速公路横断面组成及其宽度,采用无人机采集了3条不同设计速度、不同横断面类型的高速公路不同车道内不同车型的横向位置视频,采用图像等比例的分析方法,提取了车辆横向位置数据后,采用统计分析的方法,得到了85%位的高速公路不同车道内不同车型驾驶人视点横向位置,进而确定了填方、挖方、隧道3种路段不同车型和偏向情况下的横净距。基于《路线规范》停车视距,考虑不同曲线偏向时视线受影响最不利车道与车型,根据曲线路段停车视距与横净距和圆曲线半径之间的几何关系,推导了曲线路段满足通车视距的最小圆曲线半径计算公式,并提出了填方、挖方、隧道,这3种路段曲线右偏与左偏两种情况下满足停车视距的圆曲线最小半径指标建议值。结果表明:对右偏圆曲线,《路线规范》中规定的圆曲线最小半径一般值能满足小客车的停车视距要求,也能满足曲线隧道内纵坡大于3%时货车停车视距,但不满足下坡或纵坡小于等于3%时货车停车视距;对左偏曲线,不满足小客车和大货车的停车视距,应取《路线规范》规定的圆曲线最小半径一般值的1.8～2.25倍。     

公路隧道照明优化设计与计算方法研究

JTG/T D70/2-01—2014《公路隧道照明设计细则》列表数据有限,无法满足公路隧道照明按需控制连续参数取值需求,为解决上述问题,采用MATLAB曲线拟合工具,拟合了隧道入口段折减系数、中间段亮度和照明停车视距计算公式,最大拟合误差分别为-1.43%、-1.7%和8.48%。仿真分析了不同设计时速下隧道车流量、洞外亮度和隧道坡度变化对隧道照明功率变化的影响,提出了隧道照明节能优化措施。结果表明,设计车速超过60 km/h后,车流量和洞外亮度变化引起的照明功率变化开始快速增加。公式化的隧道照明设计方法可为不同工况的隧道照明功率优化计算提供设计参考。     

基于法国规范的公路隧道最小平曲线取值研究

结合阿尔及利亚某高速公路隧道路段平面设计经验,研究法国规范体系下隧道路段平曲线最小半径;从平曲线半径、停车视距等规范规定入手,分析得出最小平曲线值计算方法。分析表明:影响隧道路段平曲线最小半径值的因素有视点位置的选择、隧道洞身尺寸、纵坡值等;设计中需结合纵坡值,对左右幅停车视距进行单独验算,以确保行车安全。     

基于支持向量回归的视距计算模型建立和应用

为了更加有效地对山区高速公路隧道段的行车视距进行检验,建立基于支持向量机的视距计算模型,并将该模型应用于实际隧道的视距检验中。首先对驾驶人视觉图像识别的道路中心线建立视觉车道模型,提取6个特征值作为形状参数,包括视曲线长和视曲率,相关性分析发现上述6个参数之间存在显著的线性相关性,采用主成分分析法将6个参数降维成2个独立的主成分。然后基于支持向量机建立计算行车视距的模型,训练测试完成后,该模型的均方误差为0.071 8,拟合优度为0.359。最后,利用该模型对浙江上三高速公路新昌至白鹤段的10个隧道路段进行视距检验,发现南往北向马岙岭隧道和北往南向龙山隧道存在运行视距不足的情况,对照各个隧道的驾驶人视觉图像,发现这2处地点存在不合理的视觉环境设计,包括速度控制、视线诱导和增强等设施,导致在行驶过程中,视觉环境供给的视距难以满足驾驶人需求的视距。研究结果表明:横向减速标线配合隧道口彩色路面提醒可对隧道入口段进行有效速度控制,从而降低行车视距的需求;通过在隧道内设置闪光式轮廓标和出口外设置绿化带或植被护坡可以增强驾驶人视觉感知,从而减少隧道入口段黑洞现象和出口段白洞现象的持续时间,增加视觉环境中供给的视距;2种设计都有助于实现视距供需的平衡。     

高速公路隧道入口“黑洞效应”监测与评估方法

针对隧道入口“黑洞效应”现象，提出将接近段靶标视距作为监测与评估的客观依据。在入口洞内等间距布设若干圆形靶标，洞外视觉最不利位置处设置高清摄像机采集靶标区域图像，基于BP神经网络算法建立以图像特征、洞外亮度和观察距离为输入量的靶标可见度计算模型。根据靶标可见度求解实时的靶标视距，并结合行业标准对停车视距的相关要求，实现“黑洞效应”在线监测及其严重程度的分级评估。最后以某高速公路运营隧道为例介绍了监测与评估技术的实际应用。     

基于线性诱导的公路隧道入口区域交通安全优化研究

为达到驾驶人早发现隧道洞门、早适应环境变化、早决策驾驶行为的目的，通过分析隧道入口区域行车环境下的视距视区与交通安全问题，借鉴常见的线条形视线诱导设施（如反光环、反光条、弹性交通柱等），构建隧道线性诱导系统，并提出基于线性诱导的隧道入口区域改善方法。另外，通过室内模拟试验，采集白天与夜间环境下注视点的位置数据； 将注视区域分为5类，并分析注视点在各区域的视觉转移特性，评价隧道入口区域改善前后的效果。结果表明： 1）隧道线性诱导系统具备形式多样、较大尺寸、可以勾勒轮廓、发光分散等特点，同时可以以低成本提升隧道光环境的安全性。2）隧道入口区域改善前，驾驶人的注视点以较大概率出现在前方近处。3）改善后，驾驶人的注视点以较大的概率出现在前方远处，表明改善方案使得驾驶人的视距充足； 改善后注视点在主要分布区域的注视概率变动比改善前更为缓和，表明驾驶人的视区变化得到缓解。     

低等级公路光学长隧道驾驶员视觉负荷研究

为进一步分析低等级公路光学长隧道内不同车型、不同隧道区域驾驶员的视觉负荷特性，招募了22名驾驶员（12名小汽车驾驶员、10名货车驾驶员），选取云南省境内的昔宜隧道开展低等级公路光学长隧道驾驶员实车试验。利用眼动仪采集驾驶员瞳孔面积的相关数据，应用双因素方差分析对数据进行小汽车与货车、入口段与出口段的差异性显著检验，并分析驾驶员瞳孔面积变化速率的整体变化规律；同时，借助变异系数来反映驾驶员的适应能力。结果表明： 1）隧道入口段和出口段之间以及小汽车与货车驾驶员之间的瞳孔面积变化速率均值存在显著性差异，车型（小汽车和货车）与隧道区域（入口段和出口段）2类因素之间对瞳孔面积变化速率无交互影响； 2）货车驾驶员在进出隧道时视觉负荷更严重，货车驾驶员在隧道内的瞳孔面积增大与减小变化率峰值均大于小汽车驾驶员； 3）货车车型和出口区域的驾驶员对视觉环境更为敏感，不同车型、不同隧道区域驾驶员的瞳孔面积变化速率变异系数有显著差异。     

雨夜驾驶人对黑色障碍物视认距离变化规律研究

为预防和减少雨夜道路交通事故,定量研究降雨强度对驾驶人视认距离变化规律,以确定行车速度、停车视距及限速选择,进行实际道路试验研究。试验共选择被试38人,在不同降雨量的雨夜,选用黑色障碍物,在不同车速条件下,进行驾驶人空间距离判识实际道路试验。试验共进行71组,最终依据速度和降雨强度,聚类为25组不同条件下全样本试验。统计全部结果,分析数据分布特征。利用曲面回归分析方法,建立视认距离随降雨量和行车速度变化规律函数模型。模型相关系数为0.9832,模型有效度系数为0.94,可有效表示视认距离与瞬时降雨强度和行驶速度之间的关系。研究表明,随着单位时间内降雨量增加,视认距离缩短;随着行驶速度增加,视认距离减小;当两因素耦合作用于驾驶人时,会因为视认距离减小导致允许反应时间缩短。      

基于交通流理论的山岭隧道接近段停车视距修正计算

速度是停车视距中最重要的计算参数,而现有停车视距模型的修正计算中较少考虑山岭隧道交通环境对车辆行驶速度的影响.为研究山岭隧道接近段速度流量特性,选取重庆具有代表性的4条山岭隧道开展交通观测现场实验.利用山岭隧道接近段车速和车流量数据,分析车流量和速度的时空特性分布规律与统计学关系,建立山岭隧道接近段车速和流量关系模型的...     

基于法国规范的道路平面停车视距计算及研究

平面停车视距作为一项重要的平面设计指标,在法国标准下体现得更加复杂,设计精准度要求高,设计时容易忽略。为探究法国标准下道路平面停车视距的一般规律,消除设计时的易错点,文中以喀麦隆雅温得至杜阿拉高速公路项目为依托,采用法国规范中平面视距的计算方法,计算典型段落的停车视距真实值,并与法国规范的要求值进行对比分析,提出设计参考及建议。结果表明,平曲线半径R及行驶车辆观察点与曲线内侧遮挡物的距离e1、被观察点与曲线内侧遮挡物的距离e2,是影响平面视距的主要因素,设计时应严格控制。     

基于安全车速差的高速公路特长隧道环境驾驶人行为风险特性研究

为研究高速公路特长隧道环境下驾驶人行为风险特性,选取2座典型特长隧道进行实车试验,通过采集熟练驾驶人和非熟练驾驶人的速度数据,将此作为主观预期车速,结合道路行车环境的客观安全车速,构建基于安全车速差的驾驶人行为风险量化方法。在划分隧道路段为入口段、行车段和出口段的基础上,通过切分行车区间,对比分析出入口段2类驾驶人行为风险变化特性及整个隧道路段和普通高速路段的行为风险变化曲线。结果表明： 1)在隧道内部,相对于非熟练驾驶人,熟练驾驶人表现出更高的行为风险值;在隧道外部,则非熟练驾驶人的行为风险值更高一些。2)所有类型驾驶人在普通高速路段行为风险值最高,在隧道入口段的行为风险值最低。上述结果说明： 在隧道路段,熟悉试验道路的驾驶人车速行为并不安全,行为风险值相对较高。     

公路隧道洞口结构因素对废气窜流的影响

为了给减弱公路隧道洞口废气窜流提供洞口土建结构设计方案,对洞口废气窜流影响的显著性因素进行了探讨,从洞口纵向错开不同距离、洞外设置不同位置及高度的挡壁等结构因素出发,借助计算流体动力学技术,进行了多因素异水平混合型数值模拟正交试验,探讨了不利自然风条件下洞外不同组合结构因素对洞1：7废气窜流的影响规律。结果表明：不同结构因素组合对废气窜流改善效果明显不同,洞1：7纵向错开改善窜流效果最为明显;在隧道出口侧设置有挡壁的所有组合结构均能较好地改善出口废气窜流,其中最有效的是同时在出口侧、中侧、入口侧设置与洞口等高的挡壁;仅在洞外中侧设置中间挡壁,其高度约为洞口高度的2倍时,可以有效改善废气窜流,其他情况下采用高挡壁结构的改善效果不佳;若同时在两隧道中侧与入口隧道侧设置挡壁则废气窜流改善效果差;若仅在入口隧道侧设置长挡壁,则加剧废气窜流。     

基于因子模型的高速公路特长隧道驾驶人心理负荷特性研究

为研究驾驶人行驶通过特长隧道环境中的心理负荷变化特性,选取2座典型特长隧道进行实车试验,采集驾驶人实时心电信号,以心率和心率变异性指标分析为基础,通过数据挖掘构建了基于因子分析的心理负荷计算模型,采用心率变异性频域分析结果对模型进行验证。研究结果表明：心率变异性指标在计算心理负荷时比心率指标具有更高的效度和信度,驾驶人在距离隧道入口较远处和距离隧道出口较近时负荷较大;在隧道路段和普通高速路段,熟悉试验道路的驾驶人平均心理负荷小于不熟悉试验道路的驾驶人;被试在隧道路段的平均心理负荷大小依次为入口段、出口段、行车段,熟练驾驶人心理负荷在特长隧道入口前300 m至前180 m范围受到的影响最为明显;非熟练驾驶人心理负荷在入口前300 m至入口后240 m范围受到的影响最为明显。上述结果说明：在隧道出、入口段,尤其是入口段驾驶人负荷过高,也是造成事故数量多的主要原因之一;熟悉道路条件可在一定程度上降低驾驶人心理负荷;普通高速路段虽然行车环境较好,但运行车速过高也会造成驾驶人负荷增加。熟练驾驶人心理负荷在隧道入口前升高,而非熟练驾驶人心理负荷在进入隧道后仍保持较高水平。     

公路隧道出入口驾驶员视觉负荷评价与建模

公路隧道出入口段行车时驾驶员的视觉负荷变化较大，为进一步量化该路段视觉负荷的变化规律，选取10名驾驶员在秦岭终南山公路隧道柞水—西安段进行实驾试验，采集驾驶员在昼间晴朗天气下通过隧道出入口路段的照度、车速、瞳孔面积等数据。通过分析驾驶员在隧道出入口段的瞳孔面积变化特征，参照峰均比(PAR)、频段比(LF/HF)等物理学、医学参数，提出“瞳孔面积相对变化强度”(RCPA)的概念，将其作为视觉负荷的评价指标，划分出该指标取值与视觉舒适度的关系，并建立RCPA与速度、照度的数学模型。结果表明： 1）RCPA可以较好地体现出隧道出入口段视觉负荷渐变累积和急剧震荡的规律； 2）在即将驶入洞口和刚刚驶离洞口时的瞬时视觉负荷最大，超过了生理极限； 3）RCPA与速度、照度的定量关系可为隧道出入口制定安全速度阈值、改善照明环境提供参考依据。