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。     

公路停车视距计算与分析

比较了国内外停车视距及其计算方法;结合汽车制动特性分析推导了汽车制动距离和停车视距,结果显示,按汽车制动理论计算的制动距离小于相关规定值;从行驶速度和减速度分析了美国、日本停车视距差异的产生原因,进一步比较了美、日计算模型与汽车制动理论的减速度区别,结果表明,相对于紧急制动状态,停车视距规范值有较大富余,建议结合人、车、路和环境对停车视距模型进行修正。     

基于反应时间的公路隧道接近段停车视距研究

反应时间是停车视距的1个重要影响因素，现有的停车视距模型较少考虑公路隧道洞外环境对驾驶员反应时间的影响。为研究公路隧道接近段的反应时间分布特性，选取25名驾驶人开展在公路隧道洞外不同距洞口距离、测试时刻和植被面积占比等条件下的室内仿真试验。利用公路隧道反应时间测量试验平台采集驾驶人的反应时间，应用重复测量方差分析对数据进行差异性显著检验，构建测试时刻、距洞口距离和反应时间关系度量模型，并在此基础上修正现有停车视距模型并进行验证。结果表明:①不同测点（距洞口距离）对应的反应时间存在总体显著性差异，反应时间随距洞口距离的减小呈先减小后增大的趋势，其中距离洞口40~60 m时反应时间达到最小；②不同植被面积占比对应的反应时间没有总体显著差异；③不同测试时刻对应的反应时间存在总体显著性差异，且测试时刻与测点间没有交互作用，反应时间随测试时刻增加呈先减小后增加的趋势，在16:00反应时间达到最小；④基于反应时间建立的新停车视距模型的校正系数为0.62，其计算值小于规范计算值，二者差值随设计速度的增加而增大；⑤经过新隧道实测值的验证，模型的预测值和实测值无显著差异，说明模型具有较好的预测能力。      

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。     

基于可靠度的公路隧道进出口段行车安全分析

为了提高隧道进出口路段的行车安全水平，以现行公路工程结构可靠度设计统一标准为依据，对隧道进出口路段失效概率进行了定义。以车辆轨迹偏移量和驾驶人视距作为约束条件，建立隧道进出口路段的功能函数并推导可靠性模型，提出了隧道进出口路段可靠性计算模型的求解方法，并对隧道进出口段的停车视距模型进行修正。以贵州某隧道为例，计算了隧道进出口处的行车失效概率，并对各影响因素的敏感性进行分析。结果表明：可靠性指标可以定量反映隧道进出口处的线形一致性和视距安全性，保证线形指标不仅满足规范设计，而且能明确反映道路交通安全水平；敏感性分析反映了各因素对行车安全性的影响程度，其中运行速度和曲线半径对隧道进出口段的失效概率影响最大，为隧道前期路线设计和后期运营限速提供参考。     

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。     

城市下穿隧道纵坡坡度和速度对驾驶人心率增长率的影响

为研究城市下穿隧道纵坡段驾驶人生理和行为特征变化规律,选取22名驾驶人在早晨5：00至7：00非高峰时段,交通状况几乎无差别的环境下,开展城市下穿隧道纵坡段实车试验。利用MP150生理测试仪和ECU车速采集设备采集驾驶人的心率值和车速值,应用单因素方差分析对数据进行差异性显著检验;并分析城市下穿隧道纵坡坡度和速度对驾驶人心率增长率的影响规律,构建城市下穿隧道上下坡段坡度、速度和驾驶人心率增长率关系度量模型,量化了坡度、速度与驾驶人心率增长率之间的关系。然后采用单因素敏感性分析方法对模型中的2个自变量（坡度和速度）进行敏感性分析。结果表明：在城市下穿隧道上、下坡段行驶时,不同坡度范围下的车速和心率增长率有一定的差异性,车速和心率增长率均随坡度增大呈现先增加后减少的趋势;城市下穿隧道上、下坡段,车辆速度均是在3.5%~4.0%坡度范围下的达到最大,在城市下穿隧道上坡段行驶时,3.5%~4.0%坡度范围下的驾驶人心率增长率达到最大,而在下坡段行驶时,4.0%~4.5%坡度范围下的驾驶人心率增长率达到最大;驾驶人在城市下穿隧道下坡段行驶时,心率增长率均值均高于上坡段,驾驶人在城市下穿隧道下坡段行驶时比上坡段更紧张;驾驶人心率增长率对坡度敏感程度要高于其对速度的敏感程度,坡度的变动比速度更易引起驾驶人心率增长率的变动,驾驶人的心理紧张程度受坡度的影响较大。     

高速公路内侧车道小客车停车视距合理取值的研究

为了研究高速公路停车视距不足路段交通运行仍然较为平稳的问题,提出多车道高速公路内外侧车道停车视距计算参数采用不同取值方法。当车辆在高速公路内侧车道驶入较小的圆曲线路段时,驾驶员处于有预期的高警惕性驾驶状态,如果前方发现障碍物所做出紧急制动停车决策的反应时间要短于其他车道上的车辆;基于汽车制动减速度与高速公路路面摩阻力系数计算方法的反应时间:有预期的高警惕性驾驶状态紧急制动反应时间可取1.5 s,计算得到的停车视距称为"紧急制动停车视距",适用于高速公路内侧车道;舒适制动反应时间取2.5 s,计算得到的停车视距称为"舒适制动停车视距",其值与规范值基本一致,适用于高速公路内侧车道除外的其他车道。结果表明:当设计速度为80 km/h时,紧急制动停车视距所需要的圆曲线最小半径值与规范中圆曲线最小半径一般值基本一致,结合既有高速公路所谓停车视距不足路段交通运行平稳的调查,认为高速公路内侧车道采用紧急制动停车视距较为合理;当设计速度为100 km/h或120 km/h时,紧急制动停车视距所需要的圆曲线最小半径较规范中规定的圆曲线最小半径一般值大较多,不满足紧急制动停车视距要求的路段应采取限速等措施。     

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。     

匝道横断面宽度及加宽位置研究

基于国内外对于匝道横断面及其各组成部分宽度等方面的研究成果分析总结,对我国运营车辆进行调研,提出了不同车型的分类标准,结合我国当前常见车型对规范中车型尺寸进行了修正。在选定小客车与大型车代表车型的基础上,建立了横断面宽度影响模型,使用被多国规范所采纳的斯特拉霍夫经验公式和波良可夫经验公式对不同车型专用匝道车道的宽度进行了计算,并提出了相应的匝道车道宽度推荐值。基于驾驶员心理特性和停车视距的因素,在考虑侧向余宽、车身宽度的基础上,建立了满足驾驶人停车视距需要的不同圆曲线半径对应的匝道侧向净距值计算模型。结合匝道车道设计宽度,提出了左侧硬路肩宽度推荐值。从硬路肩紧急停车的功能出发,建立了满足紧急停车需求的匝道右侧硬路肩宽度计算模型,提出了不同设计速度下的右侧硬路肩宽度推荐值。根据车辆的转向和转动半径,建立了车辆行驶轨迹的几何模型。以大型车宽度为最不利条件,在车辆转向理论研究的基础上,根据圆曲线设计半径和匝道车道数计算了匝道加宽位置和加宽值宽。根据驾驶员视点位置和车辆运行特征建立了曲线内侧车道视距计算模型,从而得到了不同设计速度的侧向余宽。综合考虑匝道车道宽度和路肩宽度研究结果,提出了匝道总体断面宽度推荐值。     

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Origin的隧道入口运行车速计算模型的探讨

运行车速被广泛的应用于检验公路线形。该文对运行车速计算模型采用了一个新的思路:考虑了隧道对运行车速的影响。该研究以人为本,分析了影响隧道入口驾驶员行车速度的三个主要因素:隧道洞内外光线差值、路基宽度差值以及洞口位置,运用Origin软件统计得出高速公路隧道入口运行车速计算模型。该研究完善了运行车速模型,为高速公路交通安全的评价提供了很好的前提条件。     

隧道与互通出口小净距路段换道可靠性研究

为分析高速公路隧道与互通出口小净距路段在不同交通流状况下的车辆驶出概率,提出了基于交通仿真的安全换道概率模型。首先,采用VISSIM标定仿真模型并进行正交试验,获取小净距路段在不同净距长度、交通量、驶出比例、大型车比例下的交通数据,在此基础上确定瞬时交通流密度及相应车流平均速度的计算方法,构建相应的分布模型,通过K均值聚类算法研究不同速度下的瞬时交通流密度大小和出现概率;同时引入可靠度方法并利用微分法来构建车辆安全换道概率模型,综合考虑车速、车流密度、目标车道临界可插入间隙等因素的不确定性,应用蒙特卡罗仿真法搭建求解概率模型的算法,并通过MATLAB对模型进行求解;针对分流车初始位置的不同,分别得到了不同交通量、大型车比例、净距长度下的换道驶出成功率,进而研究不同交通流状况组合下的净距长度。结果表明：交通量、大型车比例、净距长度对净距路段内侧车道车辆换道驶出成功率有显著性影响,研究结果可为规范的进一步完善提供参考。     

基于动态风险饱和度的高速公路交通安全分析

为了反映高速公路运营安全状况，提出了动态风险饱和度理论，构建了动态风险饱和度模型和计算方法。依据路段不同交通饱和度下车辆的驾驶行为，以路段交通安全为约束，研究了跟车行驶和换道行驶2种驾驶状态下，考虑车速变化及雾天等特殊天气条件影响的路段平均最小安全车头时距计算方法，利用建立的安全车头时距与安全流量之间的转换关系，得到不同驾驶状态下的路段安全流量。在不同车辆驾驶状态切换阈值下，计算路段实际交通流量与路段安全流量的比值得到高速公路路段动态风险饱和度值。以G3高速公路某改扩建路段所在路网为例进行验证，计算得到了路网中各路段不同切换阈值下的动态风险饱和度值。动态风险饱和度随着交通饱和度的增大，呈现稳定的先增大后减小的规律，且在换道行驶状态时达到最大，在跟车行驶状态时开始下降，与现有交通安全状态分析相吻合。相较于交通饱和度，动态风险饱和度更能够反应出高速公路路段交通安全动态变化的规律。      

城市公交车与社会车辆混合流速度模型及交通运行状态分析

为了精确解析城市公交车和社会车辆混合运行的状态,在基本路段车速模型适用性分析的基础上,引入公交车流量、社会车辆流量、公交车比例等参数,建立了改进的混合机动车运行速度模型,分别选取单向二车道和单向三车道路段进行交通试验调查,采用Metrocount 5600气压管式车辆分型系统进行数据采集并用于改进模型的参数标定,并分别建立了2种车型的速度差模型,提出了路段混合车流3种不同交通运行状态的评价方法。研究结果表明：同等车流量情况下,不同公交车比例对社会车辆速度的影响表现为3个显著的变化区间;随着路段饱和度的增加,社会车辆和公交车之间的速度差呈现出从几乎不变、快速缩小到接近于零3个较为明显的运行状态;考虑车流组成中公交车比例的变化可以细化路段车流畅通状态、拥堵形成状态以及拥堵状态的判别。     

快速路车路协同场景交通流运行效率仿真评价

为研究车路协同系统在不同车间信息交互水平下对快速路交通流的影响,采集并提取北京市四方桥快速路段早高峰交通流轨迹,同时分析车路协同场景下快速路车辆运行特征,实现对常规驾驶场景和信息交互场景的车辆行驶模型标定。选取期望速度行驶车辆占比、横向车距收缩比、纵向车距收缩比、通行能力拓展比对车辆运行效率进行评价,提出车辆横向偏移距离缩小比用以评价车辆空间占用状况;搭建仿真模型并进行仿真试验,分析不同信息交互水平对交通的影响程度。结果显示,车辆运行效率随信息交互水平的提升而提升,其中通行能力的提升幅度最为显著,车路协同场景下信息交互水平从4级提高到1级,道路通行能力较常规驾驶场景分别拓展了19.42%,28.06%,46.48%,74.62%,仿真时段内其余指标值提升幅度较小。车间信息交互场景下车辆行驶的横向偏移幅度缩小,且在高水平信息交互下缩小比例达到17.33%,表明相同车道宽度下车辆行驶的横向安全性提升。      

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。     

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。      

基于安全车速的北京冬奥会山地道路冰雪路面通行能力研究

复杂山地线形和道路冰雪路面结合条件下的安全车速设置及通行能力保障是交通管理面临的新挑战。针对北京冬奥会延庆赛区复杂山地道路冰雪路面场景，建立了安全车速与道路线形设计及路面附着系数之间的关系，以安全车速为依据得到了不同路面条件下山地道路的通行能力。依据道路平曲线、竖曲线和横断面数据建立了山地道路三维空间模型；分析了车辆在山地道路平纵组合路段的受力情况，构建了车辆安全行驶速度与圆曲线半径、道路超高、纵坡坡度和路面附着系数的关系模型，并分析了基于安全车速模型的道路通行能力。为了验证模型，选取2种常见的冰雪路面状况和2种常用的车辆类型，获得不同条件下山地道路冰雪路面的安全车速。采用VISSIM软件设计了20种仿真场景，结合道路实测数据验证了安全车速模型的对山地道路冰雪路面车辆安全行驶的提升作用。实测与结果表明:相比全程单一限速模型，所建立的安全车速模型在冰膜路面的行程时间缩短了约38%（小汽车）和32%（大客车），雪板路面的行程时间缩短了约26%（小汽车）和24%（大客车）。山地道路交通流量存在1个自由流到饱和流的相变过程，冰膜路面小汽车下行最大交通量为241辆/h（单向行驶）和231辆/h（双向行驶），大客车下行最大交通量为227辆/h（单向行驶）和222辆/h（双向行驶）；雪板路面小汽车下行最大交通量为319辆/h（单向行驶）和249辆/h（双向行驶），大客车下行最大交通量为301辆/h（单向行驶）和236辆/h（双向行驶）。