山区高速公路长大下坡路段安全性评价方法研究

为了提高高速公路长大下坡路段的安全水平,对3种常用长大下坡路段车辆制动器温升模型分析,充分考虑项目交通特性,分析长大下坡制动性,结合不同载重及运行速度情况下的主制动器温度值预测结果,对评价路段改善前后的安全性进行检查,研究结果表明:在长大下坡路段,当载重为40t、50t,行驶速度为50km/h、60km/h、70km/h和75km/h,温度始终在260℃范围以内,当超载至60t,行驶速度为50km/h、60km/h、70km/h和75km/h,仅在坡底温度超过了260℃,这主要是因下坡距离过长引起;路段改善后,制动器温升有所降低。     

喇叭形互通立交行驶安全性与舒适性仿真研究

选择重庆九龙坡至永川高速路段的来凤立交进行虚拟实验,目的是研究车速和匝道半径大小对行驶舒适性与安全性的影响,并依据实验结论对来凤立交提出合理限速与设置安全性设施。首先使用纬地三维道路设计软件对来凤立交进行立交复现,然后依据实车实验,利用Carsim车辆动力学软件对车辆进行建模指导。研究得出如下结论:(1)横向加速度在缓和曲线和圆曲线上的峰值随着车速的增加而变大,考虑行驶安全性与舒适性,给出了行车速度建议,匝道A、B建议车速为50km/h以内,匝道C建议车速45km/h,匝道D限速35km/h,并针对每一条匝道提出安全性建议;(2)增大匝道半径有利于提高行车安全性与舒适性,但是具体半径值还需要结合实际情况;(3)针对匝道C、D,研究车速与匝道半径耦合效应下对横向加速度的影响,车速与半径对匝道D上的横向加速度影响程度都很大,而匝道C上的横向加速度主要受车速影响。     

基于道路线形的加速度干扰与行车舒适性分析

道路线形是行车安全舒适性的重要因素,在分析车辆行驶速度摆动大小对行车安全舒适性影响的基础上,提出了加速度干扰对舒适性的评价.根据道路平面线形的特点,建立了在直线、缓和曲线、圆曲线路段上的加速度干扰模型,通过仿真实例定量分析了加速度干扰在不同行驶速度、曲线半径情况下的变化趋势,以加速度干扰分析不同线形路段条件对行车舒适性...     

高速公路上坡路段6轴铰接列车运行速度预测模型

为确保车辆在上坡路段的行驶安全，针对高速公路6轴铰接列车在上坡路段运行速度预测误差大、安全运营管理难的问题，提出了面向上坡路段6轴铰接列车的运行速度预测模型。采用雷达测速仪和AxleLight路侧激光仪采集西南某山区高速公路5处连续上坡路段的6轴铰接列车的交通流数据，并对实际运行速度与现有规范预测模型进行对比分析。以纵坡坡度、纵坡长度、车辆比功率、初始运行速度4个参数为变量，构建上坡路段运行速度预测模型。提出了预测模型误差修正方法，并分析了模型的有效性。结果表明:现有规范运行速度模型对6轴铰接列车运行速度的预测平均误差率达到了25.37%，模型误差较为显著；上坡路段6轴铰接列车的运行速度与坡度、坡长呈负相关，与车辆比功率呈正相关；构建的多元线性回归模型拟合优度R2为0.978，且满足相关检验指标；模型预测速度与实际速度差在2~4 km/h之间、相对误差平均值为8.86%，其结果较规范模型降低了16.51%；考虑交通密度因素修正后，模型预测速度与实际速度差在1 km/h以内、相对误差平均值为1.08%，其结果较未经修正的预测模型降低了7.78%，较规范模型降低了24.29%。由此可见，该速度预测模型对长上坡路段6轴铰接列车运行速度预测的准确性提升明显。      

基于车辆侧向稳定性分析的弯道行驶安全评价

为提高车辆在弯道路段的行驶安全性,在分析弯道路段事故形态的基础上,提出弯道行驶安全性评价指标.同时,从车辆侧向稳定性分析角度,建立道路圆曲线半径与弯道路段行驶安全性的定量关系.通过TruckSim与Simulink的联合仿真实验,利用3种典型的弯道行驶工况,对现行规范中规定的标准弯道的行驶安全性进行评价.结果表明:道路圆曲线半径与车辆侧向稳定性呈正相关,车速与其呈负相关.在给定实验工况下,车速为120 km/h,圆曲线半径为500 m时,侧向加速度超过0.4g,横向载荷转移率达到0.7,车辆极易发生侧滑/侧翻;而当车速为40 km/h,圆曲线半径低于60m时,车辆动态响应的幅度虽有所增加,但车辆并不会发生侧滑与侧翻现象.      

山区高速公路长下坡路段车辆安全行驶维持速度研究

本文基于统计分析、总结提炼的方法,提出长下坡路段安全行驶维持速度的概念。在长下坡路段实地调研过程中,通过分析车辆速度变化曲线、测量车辆坡底处制动鼓温度、司机访谈等方法论证长下坡路段安全行驶维持速度的客观存在性,并对长下坡路段维持速度进行定量分析,确定长下坡路段速度建议值。该成果可指导长下坡路段司机的安全运行,极大地提高长下坡路段运营安全性。     

基于运行速度的高海拔地区一级公路长直线路段限速值

为减少高海拔地区一级公路长直线路段因汽车超速行驶引发的交通事故,提出高海拔地区长直线路段合理限速值,以提高高海拔地区公路长直线路段汽车运行安全,在高海拔地区不同海拔区间长直线路段进行汽车运行速度样本测试试验,采用雷达测速枪采集高海拔地区不同海拔区间(3 000～3 500 m,3 500～4 000 m,4 000～4 500 m,4 500～5 000 m)一级公路长直线路段汽车运行速度样本,利用SPSS软件对高海拔地区长直线路段不同海拔区间运行速度样本进行统计处理,分别绘制了不同海拔区间运行速度累计频率曲线,计算得到不同海拔区间长直线路段运行速度V85,分别为:98 km/h (3 000～3 500 m),91 km/h (3 500～4 000 m),88 km/h (4 000～4 500 m),和84 km/h(4 500～5 000 m),建立了运行速度V85与海拔之间的关系模型。结果显示:高海拔地区长直线路段运行速度V85随着海拔的升高呈现降低的趋势,基于运行速度提出了高海拔地区一级公路长直线路段限速值为80 km/h,限速值的提出将为高海拔地区一级公路长直线路段限速和设置相应交通安全设施提供理论依据,以期减少高海拔地区因汽车超速行驶引发的交通事故。     

侧风作用下山区高速公路行车稳定性仿真分析

为研究山区高速公路在侧风作用下的行车安全问题,基于CarSim仿真软件构建特定道路模型和侧风模型,选取车辆滑移角和侧向加速度作为行车风险评价指标,将圆曲线半径、路面摩擦系数、行驶速度分别作为单一变量,系统地模拟了侧风作用下山区高速公路行车稳定性.结果表明,降低车速、增大路面摩擦系数和圆曲线半径,可以有效地减小车辆的滑移角和侧向加速度.以7级侧风为仿真条件进行定量分析可知:80 km/h设计速度对应的圆曲线半径极限值应为280 m;路面摩擦系数为0.4和0.18时,分别限速70 km/h和60 km/h可维持车辆稳定性;105 km/h是车辆危险驾驶的临界车速,如进一步考虑舒适性,则应适当减速.      

基于ETC交易数据的高速公路行程速度提取模型

为了提高高速公路运行状态的监测水平,基于ETC交易数据预处理,根据计算周期内路段ETC数据量的大小,搭建了不同样本量水平条件下行程速度的提取模型.利用包含对象路段的多个OD对ETC交易数据提取路段的行程速度,提出基于OD对速度折减系数和可信度权值的速度修正方法,解决了小样本条件下速度提取可信度较低的问题.以北京市高速公路路段数据进行了现场验证.结果表明,模型的平均绝对误差为4.5 km/h左右,平均相对误差为6.5%左右;高峰和非高峰时期的误差均方差分别为2.38 km/h和3.39 km/h,说明高峰时期的速度提取稳定性优于非高峰时期.仅利用ETC数据不能完整反映车辆的行驶状态,未来可融合其他数据源,进一步提高高速公路运行状态提取的准确性和可靠度.      

基于发动机制动与电涡流缓速器联合特性的山区公路连续长大下坡路段辅助减速车道研究

目前重型货车在下长大坡路段持续制动极易引起行车安全问题。本文提出在长大下坡路段增设辅助减速车道,在一定程度上可缓解下坡压力。因此,引入温升模型,计算车辆下坡失速模型,确定下坡安全距离,以此为缓速车道设计提供依据。首先对发动机制动和电涡流缓速器联合作用下对重型汽车下坡进行研究。其次根据车辆系统动力学,进行汽车下坡能力分析。结合对汽车在制动鼓安全温度阈值内的汽车安全下坡距离的研究,得到下坡安全距离最长坡长为10 km左右,行驶坡度平均范围为3%～7%。基于此确定辅助减速车道的设定位置。     

基于道路结构的加速度干扰模型及行车安全舒适性评价

行车安全舒适性是道路评价的重要指标,而道路结构又是安全舒适性的重要影响因素。在分析现有评价体系不足的同时,引入加速度干扰作为行车安全舒适性的评价指标的新评价方法。首先考虑到加速度干扰与安全舒适性的密切关系,先建立了三维加速度干扰模型。进而从道路结构角度出发,建立了基于道路结构的加速度干扰模型。最后,对实际路段进行仿真,结果表明在圆弧段上,参数圆心角、半径、车速均对行车安全舒适性有影响。基于道路结构的加速度干扰模型的构建既为定量分析评价行车安全舒适性提供了数学模型,又可在道路设计阶段利用设计参数就直接对行车安全舒适性做出准确的评价预测。     

天兴洲主跨80 m连续梁桥列车脱轨控制分析

基于列车脱轨能量随机分析理论,分析天兴洲主跨80 m连续梁桥上高速列车的走行安全性。提出桥梁抗脱轨安全系数计算式,计算该桥的抗脱轨安全系数。在列车不会脱轨的条件下,分析桥上列车走行舒适性。分析结果表明:列车以300 km/h以下车速通过该桥时不会脱轨,桥梁抗脱轨安全系数很大;列车走行舒适性指标均为合格以上。研究成果为桥梁设计提供了理论依据。     

考虑预碰撞时间的自动紧急制动系统分层控制策略研究

为提升汽车的主动安全,对车辆自动紧急制动系统控制策略进行研究。利用分层控制的思想对控制策略进行建模,上层控制器为对车辆制动减速度进行决策的预碰撞时间模型,根据汽车追尾事故深度调查的驾驶员紧急制动数据分析制动系统的制动减速度,在考虑舒适性的条件下确定预碰撞时间阈值。下层控制器按照上层控制器输出的制动减速度,分析车辆轮胎模型和制动系统的关系,通过PID控制调节制动压力对车辆进行控制。在安全评价规程标准工况下验证控制策略的可靠性,通过追尾事故场景的重建来验证控制策略的有效性。仿真结果表明:设计的控制策略在相对车速65km/h以内时能有效避撞,而高于65km/h时能最大程度地降低碰撞车速,减小伤害。     

重载车爬坡下的公路临界坡长确定

山区公路纵坡坡度和坡长组合设置存在不合理,导致重载车辆爬坡速度下降过快,而诱发长大纵坡路段交通事故。在分析车辆爬坡过程中的受力情况及运行特征的基础上,以某重载汽车为例使用仿真软件建立动力学模型。在约束最大爬坡性能的前提下,对满载时重载车辆爬坡特性及车速衰减规律进行仿真。在车辆功率重量比一定的前提下,设计不同坡度下的重载车爬坡及不同入坡车速的重载车爬坡2种工况,研究车辆爬坡过程中速度衰减规律及入坡车速和纵坡坡度对爬坡稳定车速的影响。车速衰减曲线表明,入坡车速对爬坡稳定车速没有影响,但其与稳定坡长成正比。对于爬坡性能差的重载车辆,当入坡车速为80 km/h 时,临界坡长小于400 m;当入坡车速为60 km/h 时,临界坡长小于300 m,均低于《公路工程技术标准》的相关规定。因此,爬坡过程中当车速衰减超过20 km/h时,需设置爬坡车道。最后,结合仿真中合理坡度和坡长的组合,提出具体的爬坡车道设置方法。      

基于车内瞬变压力变化的400 km/h高速铁路隧道净空面积探讨

为推进中国高速铁路隧道技术标准深化研究,开展400 km/h隧道结构设计参数的研究工作,而隧道净空面积为其中的一项重要内容。为尝试从列车内部瞬变压力角度得到400 km/h高速铁路隧道净空面积,建立基于舒适度标准的高速铁路隧道净空面积确定方法,以控制工况为基础,通过计算和分析,从列车密封性能方面讨论维持现有隧道净空断面的可能性,并研究提出400 km/h隧道净空断面建议值。主要结论有:1)现有350 km/h单线隧道以400 km/h运营时,列车动态密封指数最低为22 s,车内瞬变压力超标的可能性较大; 2)400 km/h单、双线隧道净空面积建议值分别为85 m~2和100 m~2,对应的列车动态密封指数最低为18 s,更加符合现有标准对列车密封性能的要求,车内瞬变压力超标的可能性大幅降低; 3)提出的400 km/h高速铁路隧道净空面积建议值和对应的密封性能要求可为有关标准、规范的制订提供参考。     

Conceptual design of high-speed semi-low-floor bogie for train-tram

Train-tram railway vehicles implement the connection between urban tramlines and the surrounding railway network. Train-tram railway vehicles, which use existing infrastructure, can help to avoid large investments in new railways or tramlines and make interchanges between city center and surrounding cities unnecessary. However, present train-tram rail vehicle cannot carry out the integration of operating by means of high speed in intercity railways with operating on small radius of curvature in inner city tramlines. This paper aims to develop a new model for solid wheelsets train-tram railway vehicles, which will not only pass the curve of 25mR radius of curvature traveling on inner city tramlines with the speed of 18 km/h, but also can travel on straight railway with 200 km/h high speed between intercity. In this paper, a new train-tram model, including five car-body and five motor bogies with ten traction motors, is addressed. Expect as a real rail vehicle testing, this study prefer virtual simulation, which is an effective way to show the rail vehicle performance, such as ride stability, ride comfort and ride safety, by means of evaluating the dynamic characteristics of rail vehicle. Moreover, Design of Experiment (DOE) method is used to optimize solid wheelsets bogie system on improving passenger comfort, safety and stability of train-tram. Parameters of components of bogie system are tuned to minimize the derailment coefficient and the ride comfort index. The results shows that the best comfort index for passenger and minimum derailment coefficient are found. The results also show that this optimized new train-tram model is reliable and practical enough to be applied on real rail vehicle design.     

Effect of wind speed variation on the dynamics of a high-speed train

The severe shaking due to wind speed variation in high-speed trains has a negative impact on driving safety and riding comfort. It is difficult to solve this problem by directly applying civil engineering technology because of the actual conditions. Therefore, set up a reasonable train operation plan considering the wind speed variation under strong winds is very important. In this study, a multi-body simulation model of a CRH2 high-speed rail vehicle is constructed, and the overturning coefficient is set as the safety limit, we established a crosswind model on the basis of measured wind speed curves and investigated the effect of the rate of wind speed changes, the duration of maximum wind speed and the variation of wind speed in different amplitude on the dynamics of the high-speed train. Considering the most critical wind speed variation conditions, the characteristic wind curve is obtained, which can be used as a reference to set up a reasonable train operation scheme considering the wind speed variation.     

基于因子分析与熵值法的不同隧道侧向宽度下驾驶负荷模型

为探究隧道侧向宽度对驾驶心理及行为的影响机理，采用眼动仪、CAN-OBD测速仪等设备在滨莱高速试验场开展不同侧向宽度场景实车试验，获取30名男性驾驶人在不同侧向宽度场景下生心理及驾驶行为数据；以心率均值、车速差、速度标准差、平均注视持续时间和注视时间标准差为关键变量，建立基于因子分析与熵值法的驾驶负荷量化模型，量化评价不同侧向宽度下驾驶负荷变化规律；基于K-means聚类算法确定不同等级驾驶负荷阈值，结合ROC曲线的分类判别和最大约登指数值，提出隧道侧向宽度临界阈值计算方法。研究结果表明：当设计速度为120 km·h^-1时，采用较大的隧道侧向宽度不仅有利于提高运行车速，同时可减小驾驶负荷；相较于左、右侧侧向宽度分别为0.75 m和1.25 m的标准断面设计尺寸，隧道左、右侧侧向宽度增加至1.00 m和1.50 m时，小型车和大型车驾驶人运行车速分别提升4.5%和3.6%,驾驶负荷分别减小31%和29%;不同侧向宽度下驾驶负荷低、中、高3个等级对应的阈值为0.23和0.42,隧道左侧最佳侧向宽度阈值为0.75～1.00 m,右侧最佳侧向宽度阈值为1.25～1.50 ...     

基于驾驶员心理反应的安全坡度研究

通过心率增长率指标的提出,建立了驾驶员行车的心理生理反应与道路纵断面线形、车速等之间的定量关系模型,实测数据与模型计算数据进行对比,模型计算的精度比较好,能够反应驾驶员实际运行过程中的心率增长的变化。在对山区双车道三级公路上实测速度的统计分析的基础上,使用数理统计和分析的方法,得到速度累计频率分布曲线,确定85%位速度为51km/h。最后提出了山区双车道三级公路纵坡坡度的安全值为7%。     

超高速公路圆曲线半径参数的可靠性分析

为探究超高速公路路线设计确保车辆行车安全的圆曲线最小半径值,引入可靠度理论,以汽车在圆曲线路段行驶时不产生横向滑移为约束条件构建动力学模型,利用该模型对圆曲线半径进行分析,并提出圆曲线半径的可靠度功能函数.对功能函数中的车辆运行速度、路面横向摩擦系数、道路超高值等相关参数进行统计,并分析其分布规律.求解设计速度分别为1...