高速公路避险车道平面线形安全评价原理及应用

避险车道是解决高速公路长大下坡处交通安全问题应用最广泛的道路设施,可保证失控车辆顺利驶入并起到安全减速制动作用。通过对国内外避险车道与主线夹角、引道长度和宽度、制动坡床长度等平面线形参数的相关研究,提出用于检查高速公路避险车道平面线形设计指标是否满足要求的合理范围。同时结合实例,对设计避险车道的平面线形参数进行评价,为修正设计提供参考。     

避险车道渐变型服务车道设置位置研究

通过UCWin Road Ver. 9驾驶模拟仿真平台,研究主线为直线的紧急避险车道渐变型服务车道的设置位置,以及制动床宽度对渐变型服务车道设置位置的影响。提取了最小转向半径、最大风险位置、起弯点、方向调整时间、转向角幅值指标,对5名男性驾驶员48次驶入避险车道的参数进行两因素方差分析,检验渐变型服务车道设置位置对上述指标的影响。研究结果表明:制动床宽度为9. 0 m且服务车道设置于制动床右侧时,车辆行驶稳定性强,驾驶员需要的引道长度短;制动床宽度为4. 5 m时,渐变型服务车道的设置位置对驾驶员驶入紧急避险车道的指标不存在显著影响。综合以上分析,渐变型服务车道宜设置于制动床右侧。     

左转圆曲线处避险车道流出角与引道设置

为了给设置于左转圆曲线处的避险车道流出角与引道长度设置提供参考，针对山区高速公路广泛采用的9.0 m宽制动床避险车道，考虑左转圆曲线半径和驶入速度的影响，进行了不同流出角度与引道长度的驾驶仿真试验研究。采用UC-win Road 9.0驾驶仿真平台，获取了不同场景下16名男性B照驾驶人由主线驶入紧急避险车道过程中的车辆运行特征数据。采用拟合回归的方法，分析了圆曲线半径和驶入速度对方向调整时间、最小转向半径、方向盘转角幅值、方向盘转角频率的影响，建立了各指标与圆曲线半径的定量回归关系模型，并对比了主线为直线时的试验结果。采用二阶聚类的方法对不同圆曲线半径条件下的引道与流出角度的设置水平进行分类，获取了适宜设置避险车道的初步条件。根据车辆的行驶稳定性，确定了左转圆曲线处避险车道流出角与引道的设计标准。研究结果表明：左转圆曲线处避险车道的流出角受圆曲线半径的影响，引道长度受圆曲线半径与驶入速度的影响；主线半径1 000 m及以上，流出角0°~5°，引道为6 s设计行程，流出角5°~10°，引道为9 s设计行程；条件困难时，紧急避险车道可设置于半径600~1 000 m的曲线处，流出角0°~5°，引道为9 s设计行程，流出角5°~15°，引道为12 s设计行程。     

避险车道偏角设置方法探讨

截止目前,我国避险车道的发展已达14a,但在设计中,避险车道的偏角仍然没有可靠的理论设置方法,设计者多根据经验通过主观判断确定避险车道的偏角设置,造成偏角设置不合理,降低避险车道的防护安全性。根据失控车辆从主线偏转进入避险车道过程中的行驶安全特点分析,提出了合理的避险车道偏角设置方法,为避险车道偏角的设计提供理论依据。     

复杂长大陡坡路段避险车道安全评价模型

为评价避险车道的安全性,根据避险车道的设置参数,选取引道长度、流出角、视距条件、制动床长度、坡度、集料类型、集料深度等11个指标,基于集值统计法思想确定了各评价指标的标度分级与权重,提出了避险车道安全评价模型,并给出了避险车道整体安全性的5个等级与相应的安全控制措施。依托西南山区某高速公路的4个避险车道设计,对模型进行了应用说明,结果表明:4个避险车道的识别视距、引道长度差值、流出角三方面存在较大的安全隐患,整体安全值分别为1.415、1.722、0.607、1.231,安全等级均为Ⅳ级,轻度不安全。该模型与实际相符,模型评价全面详细,应用方便,科学合理。     

避险车道入口处竖曲线半径最小值研究

以避险车道入口处的竖曲线半径最小值和最小长度值为研究对象,通过分析避险车道的组成、纵断面的类型,从缓和对驾驶员的冲击并保证驾驶员的操作工效、使驾驶员在引道上有足够的时间调整方向准确驶入制动车道、满足夜间失控车辆进入避险车道视距要求3个方面分析研究,最后综合提出了不同入口速度时,避险车道入口处竖曲线最小半径和最小长度设计指标。     

连续长大下坡避险车道位置及技术设置探讨

避险车道作为长大下坡的安全保障工程，广泛在各级公路上使用。分析国内目前避险车道位置确定常用的方法，并对美国坡度严重度分级系统进行了分析，探讨了其原理在避险车道选址上的应用，是一种较好的位置确定方法。阐述制动坡床长度、避险车道引道、集料及排水4个结构参数，分析了各自的作用及使用要求。     

基于失控车辆行驶特性的平行式避险车道研究

为了解决分离式避险车道存在的安全问题,分析了境内外分离式避险车道存在的不足,基于失控车辆行驶特性对平行式避险车道平面设计、纵面设计、横断面设计和路床材料选择等进行分析和研究,并对平行式、分离式避险车道进行了对比分析。研究认为平行式避险车道以驾驶员自救为原则,在驾驶员认为车辆存在较大的失控风险或车辆已失控时驶入,在避险车道停驻或速度降低后,再驶入主线,设置条件更为灵活,易于救援,工程规模小,值得深入研究和推广。     

基于轮胎-颗粒流动力学模型的避险车道参数匹配方案研究

为了优化山区公路避险车道参数设计方案，基于离散元基本理论与方法，建立轮胎与避险车道集料颗粒流模型。利用自主研发的轮胎性能测试系统对货车轮胎垂直特性进行了室内台架试验研究，通过检测不同输入条件下的响应，标定了轮胎颗粒流模型细观参数。采用漏斗法测量了避险车道集料休止角，结合离散元颗粒流仿真方法，对集料颗粒流模型表面摩擦因数进行了标定。基于所建立的轮胎与避险车道的集料颗粒流模型，仿真分析了轮胎在避险车道中的行驶过程，模拟了车辆在运行过程中的行驶距离、行驶速度与轮胎转速的变化趋势。在甘肃S308省道K209+400处避险车道进行了实车道路试验，试验结果验证了该仿真方法的正确性。通过所建立的轮胎-颗粒流模型对比分析了不同铺设厚度，不同集料大小下的仿真结果。综合考虑减速效果和施工成本，确立了避险车道铺设厚度、铺设长度、颗粒材料等设计技术参数。研究结果表明：离散元法能够很好地模拟车辆在避险车道中的行驶过程；考虑到颗粒固结等因素，建议避险车道铺设厚度不小于0.8 m；针对行驶速度大于90 km·h^-1的载货汽车，避险车道设计长度建议大于130 m；避险车道集料方面，建议选用粒径为1~3 cm且圆度较高的砾石作为路床材料。     

汽车在对开路面制动偏驶后的车道恢复控制研究

针对汽车在两侧路面附着系数相差较大的对开路面制动时汽车偏离正确行驶车道的状况,提出了利用主动转向方法控制汽车恢复正确行驶车道的控制策略和控制模式,并据此进行了仿真分析。仿真结果表明所提出的控制策略能控制汽车在对开路面制动偏驶后的失稳状况,并使汽车在偏驶后能快速恢复到正确行驶车道,对于提高汽车的安全行驶具有一定的意义。     

山区公路长纵坡设计安全评估

为了研究山区道路长纵坡设计的安全性与合理性,以事故多发区域厦蓉高速和溪路段为例,首先通过定性分析,对事故发生诱因进行梳理分析;然后,基于路线设计规范,在对和溪路段线形安全性进行定性分析的基础上,利用国外计算模型,以坡长及平均坡度作为变量对该路段安全性进行评估。结果表明,该路段危险系数极高,存在较大安全隐患。考虑到制动失效是导致事故发生的直接原因之一,文中在对车辆制动系统温度预估模型进行归纳总结的基础上,结合和溪路段具体道路参数对车辆制动系统温度进行计算,发现车辆行驶完该路段制动系统温度高达528℃,远超极限温度(260℃)。最后,基于制动系统失效预测模型提出一种避险车道合理位置计算方法,并引入制动鼓温度、平纵曲线参数、工程造价等参数,通过层次分析法确定其权重,构建了避险车道设置位置评价体系。文中研究成果对山区长下坡道路安全评估及避险车道的合理设置具有一定的借鉴价值。     

发动机制动、排气制动与缓速器联合作用时的非连续线性控制系统的研究

针对客车发动机制动、排气制动的制动扭矩比较小的问题,提出采用发动机制动、排气制动与缓速器联合作用的持续制动方式,并且针对汽车在山区道路下坡行驶过程中对稳定车速的要求,进行了相应的控制系统设计。模拟分析结果表明:该控制系统可以保证汽车在不采用行车制动器的条件下,利用发动机制动、排气制动与缓速器联合作用的持续制动方式,在各种坡度的坡道上以希望的车速稳定下坡行驶,为汽车在山区道路连续下坡行驶的制动安全性提供了一个合理的解决方案。     

基于PC-Crash的公路避险车道事故动力学仿真方法

利用交通事故再现软件PC-Crash,提出了一种具有动力学响应输出的避险车道事故三维仿真方法.该方法使用经典的贝克理论作为模拟制动床集料特性的理论模型.详细提供了利用PC-Crash再现避险车道事故的7大步骤,讨论了其中的关键问题;给出了不同参数组合下避险车道制动床所需长度的试验结果,最后介绍了一个工程应用案例.此方法主要用于直观、定量地测试避险车道的坡度、长度、集料特性等参数,或三维再现具体的避险车道事故过程.     

公路避险车道交通安全设施设计及安全考量

作为公路避险车道重要的组成部分,交通安全设施的设置好坏与否直接影响着货车驾驶员能否合理使用避险车道。由于我国现行标准规范中对避险车道交通安全设施的设计要求规定不全面,加之各地在执行标准规范时亦存在未按标准执行等情况,使得公路避险车道交通安全设施设置出现了不完善、不一致的问题。从制动失效货车驾驶员实际需求角度,结合各地实际情况,系统地梳理了避险车道交通安全设施的设计要求,并对设计要求进行了安全方面的阐述。     

基于PIARC制动升温模型的避险车道选址方法研究

基于PIARC制动升温模型，结合国内外研究成果和工程实际，在道路工程长大下坡的避险车道选址中，对避险车道设置的必要性、位置、间距和数量进行研究。结果表明:避险车道应依据PIARC温升曲线，再结合地形条件、《公路避险车道设计细则》（征求意见稿）的相关建议确定位置、间距和数量。     

基于路段平均速度的坡道变速车道长度修正研究

通过对7条国道交通量数据的统计分析,选出我国高等级公路上行驶的有代表性的车型作为研究对象,以道路上车辆行驶的路段平均速度为基础,利用汽车行驶理论推导出坡道上变速车道长度修正系数的计算公式。讨论道路坡度对车辆加速性能的影响,进而推导出道路坡度与变速车道长度的关系,同时计算出不同道路坡道时的变速车道长度的修正系数,并与现行道路路线设计规范进行对比分析,给出坡道上变速车道长度的修正系数参考值,供公路设计人员设计山区或丘陵区高等级公路时参考。     

双车道公路附加车道设置参数研究

为了给双车道公路附加车道设计与施工提供参考依据,开展了双车道公路附加车道设置长度、宽度及纵坡度研究。基于交通仿真数据,构建了双车道公路附加车道等宽段长度与交通量、行驶车速的关系模型,结合不同设计速度与地形条件下双车道公路设计通行能力分析,计算给出了对应不同设计速度与地形条件的双车道公路附加车道等宽段长度建议值。基于车辆行驶安全性分析,提出了双车道公路附加车道宽度的计算公式,根据驾驶人侧向车间距选择问卷调查统计结果,计算给出了对应不同设计速度的双车道公路附加车道宽度建议值。基于汽车上坡行驶时的受力分析,给出了坡长与纵坡度的简化关系式,并计算给出了对应不同设计速度与海拔高度的双车道公路附加车道最大纵坡度建议值。     

客车下坡排气制动能力研究

对客车下坡行驶时排气制动的能力进行试验和理论研究。结果表明，客车下坡行驶时利用排气制动可以在部分坡度坡道上满足汽车正常下坡行驶的要求。但是，由于它吸收功率的能力有限，无法满足汽车在各种坡度坡道上的下坡行驶要求。     

连续长大下坡路段避险车道设计探讨

为改善连续长大下坡路段的交通安全状况,规范避险车道设计的相关参数,在基于实地调查、统计分析的基础上,结合避险车道的涵义及其设置目的和工作原理,运用定性和定量相结合的方法,分析避险车道在连续长大下坡路段上设置的必要性,并对连续长大下坡路段的交通事故特性进行分析并归纳总结。运用数学分析和定性分析相结合的方法,提出对避险车道位置的选取,几何参数、结构参数的取值以及附属设施等的技术参数设计指标,从而为连续长大下坡路段避险车道的设计提供理论基础。     

百罗高速公路长大下坡路段避险车道改造关键技术

为了消除安全隐患,提高百罗高速公路长大下坡路段的行车安全性,综合考虑技术、经济和地形条件等因素的影响,通过增设网索-滑道阻尼器、减小引道偏角、在避险车道外侧增设服务车道等3个措施对百罗高速公路3号避险车道进行改造.改造后避险车道防护效果良好.