基于电子不停车收费数据的山区高速公路 车速分布与车型分类研究

为研究山区高速公路车型分类方法，以重庆市包茂高速某路段的电子不停车收费数据(即ETC数据)为基础，分析平缓路段和连续上坡路段不同车型的速度分布特征发现：在不同线形路段，部分车型的速度分布有明显的特点，三型货车在连续上坡路段速度分布呈驼峰状，四型客车因营运限速的存在，在平缓路段速度分布集中于最大速度92 km·h-1 ；相同线形路段各车型速度分 布显著不同，客车车型在平缓路段速度分布表现为分散，在连续上坡路段相对集中，而货车车型的速度分布变化趋势正好相反；连续上坡路段各车型的速度特征值明显下降，但同路段上的部分车型间的速度特征值仍较为接近；连续上坡路段速度离散性大于平缓路段，追尾风险水平更高。在ETC数据基础上，运用k-medoids算法对山区高速公路平缓路段和连续上坡路段的车型进行聚类分析，优化后车型分类结果为：平缓路段车型可分为4类，分别为一型客车、二型～四型客车、一 型货车、二型～六型货车；连续上坡路段车型分类结果为4类，分别为一型～四型客车、一型货车和三型(空载)货车、二型～四型货车(三型为满载)、五型～六型货车。本文有助于山区高速公路速度管理措施的制定和道路线形设计时代表性车型的选择。     

德国道路限速及车道管理的启示

对比中德两国关于道路限速及车道管理的交通法规、道路交通标志设置实践的异同,分析了我国道路限速及车道管理实践中存在的问题,并借鉴德国经验,以我国双向4车道和8车道高速公路限速及车道管理的交通标志设置为例,给出了标志设置方案建议,即:货车(或大型车)靠右侧车道行驶,针对客车、货车(或小客车、大型客车、货车)采用不同限速值标志分开设置,根据情况或需要限制货车超车。最后提出了我国交通法规关于道路限速及车道管理方面的修订建议,以及技术研究与规范制定、交通管理实践、驾驶人教育与培训等方面的改进建议。     

高速条件下隧道出入口行驶速度特性

为明确山区隧道出入口区段的车辆运行特性和驾驶行为，揭示隧道洞口交通事故的发生机制，在高速公路和城市快速路各选择3座隧道，采集了小客车和货车在隧道出入口区段的断面速度，高速公路单个断面观测样本大于500 veh，快速路隧道单个断面样本大于1 100 veh，基于断面数据分析了车辆行驶速度的变化规律和影响因素，并建立了运行速度预测模型。分析结果表明:驾驶人临近隧道洞口时会减速，小客车速度降幅为12~21 km·h-1，货车速度降幅为2~10 km·h-1，货车速度降幅低于小客车；洞口位置小客车运行速度大于80 km·h-1，货车运行速度大于70 km·h-1；高速公路隧道出入口段的车速范围为75~110 km·h-1，快速路隧道出入口段的车速范围为60~88 km·h-1，高速公路隧道出入口段的车速普遍高于城市快速路隧道; 驾驶人进入隧道洞内适应环境之后会加速行驶，驶出隧道时有加速行为，但当隧道出口前方有小半径弯道和互通立交时，驾驶人会减速以适应前方的道路条件；隧道入口前100 m至洞口范围内的车辆减速度最大，货车减速度范围为0.23~0.58 m·s-2，小客车减速度范围为0.47~ 0.70 m·s-2；同一断面的速度观测值存在较强的离散性，表明车辆之间存在明显的纵向干涉，容易发生追尾事故。      

高速公路超高过渡段几何线形对小型客车滑水速度的影响

为了揭示高速公路不同超高过渡段线形指标下小型客车滑水速度变化规律,考虑小型客车滑水过程轮胎受力特征,分析了滑水速度与水膜厚度和超高过渡段几何线形的作用关系;应用多元线性回归和流体力学仿真建立了高速公路超高过渡段小型客车滑水速度量化模型,计算了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率等多变量组合下的小型客车临界滑水速度;以典型双向四车道高速公路超高过渡段为例,分析了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率对小型客车滑水速度的影响规律,并给出了超高过渡段小型客车限制速度建议值。研究结果表明:小型客车滑水速度最大值出现在纵坡坡度为0.3%、超高渐变率为1/200、降雨强度为20 mm·h-1组合工况下,为115.5 km·h-1,滑水速度最小值出现在纵坡坡度为3.0%、超高渐变率为1/330、降雨强度为80 mm·h-1组合工况下,为99.3 km·h-1;在降雨强度和超高渐变率一定的情况下,随着纵坡坡度增大,滑水速度逐渐减小,当纵坡坡度由0.3%增加到3.0%时,滑水速度减小2.68%;在降雨强度和纵坡坡度一定条件下,随着超高渐变率增大,滑水速度逐渐增大,当超高渐变率从1/330增加到1/200时,滑水速度上升了2.25%;增加纵坡坡度会降低滑水速度,但当降雨强度增加到一定程度,纵坡坡度、超高渐变率对滑水速度的影响趋于平缓;当降雨强度为20~80 mm·h-1时,双向四车道高速公路限速建议值为95.0~115.0 km·h-1,但不应大于其设计速度。      

信号交叉口进出口段限速标志对运行效率的影响研究

限速标志在对速度管控的同时,对运行效率也有影响。作者以嘉兴市G320-文昌路平面信号交叉口为例,结合实地调研与VISIIM模拟,运用前后对比法分析了该交叉口设置基本路段限速90 km/h和在进口前100米限速70 km/h及全段80 km/h限速两种限速情形下的行程时间、延误时间、排队长度及停车次数的差异。结果表明,在信号交叉口进口范围内设置较基本路段低的限速,对交通安全改善作用不大,还会在一定程度上降低运行效率。     

山区圆曲线路段半挂汽车列车行驶安全性分析

根据山区圆曲线路段的特点,分析了轮胎的受力和变形情况,建立了半挂汽车列车与山区圆曲线路段的耦合动力学模型。以牵引车和半挂车的轮胎侧偏角和折叠角为指标,运用提出的动力学仿真法分析了不同车速下圆曲线路段半径、超高、滑动附着系数对半挂汽车列车行驶安全性的影响,并与运行速度法和理论极限速度法的计算结果进行对比。仿真结果表明:当圆曲线半径为125m,路面超高为2%,滑动附着系数分别为0.20、0.35、0.50、0.80时,运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为20、35、55、72km·h-1,运用运行速度法求得的临界安全车速均为50km·h-1,运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为18、20、25、30km·h-1;当圆曲线半径为250m,滑动附着系数为0.35,超高分别为0、2%、4%、6%时,运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为35、38、25、20km·h-1,运用运行速度法求得的临界安全车速均为60km·h-1,运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为30、31、32、33km·h-1;当路面超高为6%,滑动附着系数为0.50,圆曲线半径分别为125、250、400、650m时,运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为58、62、70、72km·h-1,运用运行速度法求得的临界安全车速分别为50、60、68、71km·h-1,运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为28、37、48、60km·h-1。可见,提出的动力学仿真法考虑了车辆悬架动力学特性、天气与路面条件,可以准确描述半挂汽车列车的运行状态。     

列车交会篷布气动力分析

为解决目前一车苫盖2张货车篷布(简称X型篷布)存在的严重兜风现象与货物湿损问题,并检验新型篷布(简称D型篷布)的使用效果,基于不同装载与加固方案,通过实车试验,针对D型篷布与X型篷布在有绳网和无绳网12种情况下,测试了列车交会压力波和货车蓬布绳索拉力。测试结果表明:当80～120km·h-1速度下的货车与200～210km·h-1速度下的动车组交会时,动车组上感受的最大压力波幅值仅为577Pa,货车感受到的最大压力波幅值为715Pa;绳索最大值为1055N,出现在无网X型篷布的角绳上,满足相关规定要求;没有苫盖篷布绳网时,2种篷布兜风现象均较严重,同等速度下无绳网X型篷布逆向压缝篷布绳索拉力比顺向压缝的大40%左右;篷布绳网在降低篷布绳索气动力中发挥了重要作用,大部分工况下无绳网篷布绳索受到的气动力比有网的大50%～80%。可见,在相同工况下,D型篷布比X型篷布使用性能优良。     

借用对向车道通行的高速公路施工控制区梯级限速研究

【目的】为使车辆平稳快速地通过借用对向车道通行的高速公路施工控制区,对施工控制区梯级限速方案进行了研究。【方法】首先,采集并分析不同施工控制区断面交通流速和车头时距变化;其次,根据车辆轨迹特征计算末级限速值,基于车辆减速运动特征和驾驶人注视特点制定施工控制区梯级限速方案;最后,构建驾驶模拟实验场景,通过安全与效率协调优化的评价指标对所建立的限速方案进行评价。【结果】结果表明：中分带开口区平均车速和车头时距最小。当中分带开口长度为70 m的两车道时,形成以40 km/h为最终限速值、以20 km/h为降速幅值、以过渡区起点上游50 m为最终限速标志位置的变间距高速公路施工控制区限速系统。【结论】驾驶模拟实验表明,同《公路养护安全作业规程》（JTG H30—2015）中的两级限速方案相比,所建立的梯级限速方案可使施工控制区综合效率指数提高9.15%,综合安全指数提高27.62%。     

高速公路瓶颈区域可变限速控制方法

高速公路交通流处于高峰时,公路主线路段可能出现拥挤的瓶颈路段,导致车辆运行时间增加,路段运行效率降低等问题.本文从高速公路瓶颈区域路段交通流运行的时空特征出发,对现有的Papageorgiou模型进行扩展并考虑速度控制因素,使其适用于可变限速控制环境下的真实交通流运行状态,提出了适用于高速公路瓶颈区域的可变限速控制条件的改进模型,以控制周期内总通行量最大和车辆总行程时间最小为目标,建立高速公路主线可变限速控制优化模型.仿真结果表明,相对于固定限速控制,本文提出的可变限速控制方法可降低总行程时间7.45%,提高平均速度8.78%,表明该可变限速控制模型能在一定程度上缓解高速公路瓶颈区域的拥堵问题.     

山区高速公路连续下坡路段区间运行车速特征分析

利用K-means聚类分析方法,对山区高速公路各车型进行分类研究,并分析了交通事故数据与区间运行车速的相关性.结果表明：小客车、大中型客车速度特性差异较大,五、六轴货车与二至四轴货车运行速度特征差异明显;超车数、区间运行速度差、区间运行速度变化系数、区间运行速度标准差等参数对于山区高速公路的安全评价具有重要作用.山区高速公路的运行速度特性研究结论,可为运行速度设计方法、公路项目安全性评价、限速方案的制定奠定良好的应用基础.