高速公路下坡路段缓坡安全性设计研究

高速公路下坡路段设置缓坡的目的是降低货车行驶的速度,减少制动毂使用,提高连续下坡路段的安全性,现有规范对连续下坡路段缓坡设计指标的规定不够详细,且缺乏不同缓坡最小长度的规定。根据当前货运主导车型的实际情况,选取东风DFL4251A15六轴铰接列车主导车型,对货车在下坡路段的受力状态进行分析,将发动机制动条件下保持货车匀速的下坡坡度作为缓坡临界纵坡,并提出了连续下坡路段货车采取不同制动档位时,不同运行速度对应的缓坡坡度值。根据受力分析结果和制动毂温度降温模型,分别提出了基于货车速度降低特性和制动毂降温特性的缓坡坡长。结果表明:发动机制动时货车保持匀速行驶的缓坡均小于规范规定值;基于货车速度折减特性的缓坡坡长均大于规范中最短坡长的规定值,说明缓坡设计最小坡长应根据缓坡的作用确定。     

基于道路行驶工况辨识的重型载货汽车排气制动系统主动控制研究

针对长下坡路段行驶的重型载货汽车因驾驶人路况不熟悉而行车制动系统使用不当引发制动器热衰退风险的问题，本文提出了基于道路行驶工况辨识的重型载货汽车排气制动系统主动控制策略。考虑到山区路段道路纵向坡度信息难准确获取，且制动踏板动作特征与其他路段存在显著的差异，文中选取时间窗内制动踏板平均开度、持续作用时间和制动踏板作用时间比例分别建立了下坡路段行驶制动工况和其他路面制动工况，利用制动踏板动作与开启排气制动系统的因果关系建立了具有连续时间序列特性隐马尔可夫模型。考虑到时间窗长度对控制效果的影响，文中建立时间窗长度为30、60、90和120 s的4种模型，利用京昆高速雅安-西昌段K25-K174左线和右线试验数据进行离线训练和在线辨识验证。道路试验和仿真结果表明：文中提出的控制策略能够准确辨识车辆行驶工况，能够实现排气制动系统主动控制，降低了对驾驶人的高度依赖，从而提高了重型载货汽车下坡路段行驶安全性。     

高速公路超长下坡隧道群的货车行驶风险与对策研究

为研究山区高速公路超长下坡与隧道群耦合路段的行车安全,利用VBOX和红外线测温仪在雅康高速公路隧道群及相邻路段对下行载重货车进行测试。发现车辆制动集中于坡度超过2.6%的下坡路段、隧道出入口和有阳光照射的隧间路段,并且制动强度和制动频率随下坡的累计长度增加而增大;在下坡的加速作用下,长距离隧道行车和较小半径转弯会强化驾驶员的控速心理,容易导致车速过低和制动器严重热衰退。建议进一步增强隧道间的视觉顺适性、完善对长下坡的信息提示和对下行鼓式制动载重货车采取相应的安全管控措施,并提出了一种适合隧道内设置的摩擦式避险设施。     

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。     

发动机制动与电涡流缓速器联合制动下长大下坡路段辅助减速车道位置设置研究

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,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安全问题。通过理论研究行车制动器自动过程中温度变化模型,以制动器热衰退临街温度为阈值确定下坡安全距离,以此分析确定辅助减速车道的位置设置合理区间。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进行下坡能力分析,通过对行车制动器安全温度阈值内的汽车安全下坡距离的研究,确定不同坡度下车辆下坡行驶安全距离,得到下坡安全距离最长坡长为10km左右,基于此确定辅助减速车道的设定位置。     

山区高速公路连续下坡路段驾驶员特性分析

本文依托四川雅泸高速公路长大纵坡路段行车安全对策研究项目,开展了针对山区高速公路连续下坡路段驾驶员特性分析,重点阐述了货车驾驶员在连续下坡路段驾驶行为特征问卷调查统计结果,以及车辆在连续下坡路段行驶时驾驶员皮温、脉搏、皮肤导电水平等生理指标的变化趋势,以进一步把握山区高速公路连续下坡路段驾驶员特性。分析结果表明货车驾驶员对于长大下坡的危险意识不够,并且存在相当数量的驾驶员有把下坡误认为是平坡或上坡的经历。在下坡过程中驾驶员生理指标总体呈上升趋势,接近坡底时呈下降趋势,驾驶员在连续下坡路段容易出现紧张情绪。     

高速公路弯坡组合路段载重车最小安全车距模型

为降低高速公路弯坡组合路段载重车追尾碰撞风险,通过研究不同平纵组合下高速公路弯坡类型,界定弯坡组合路段参数范围,选取具有较强代表性的车型,针对现有最小安全车距模型的缺陷,建立基于载重车制动减速系统且满足驾驶人驾驶行为特性的弯坡组合路段安全车距计算模型并对其参数进行标定;利用载重车仿真软件TruckSim 2016建立弯坡段双车跟驰模型,分析小半径平曲线下载重车爬坡与下坡行车状态时车辆滑移率、行驶速度、车间距等指标,验证该最小安全车距模型的有效性。     

货车挂挡下坡速度变化特征仿真研究

为使驾驶员在长大下坡时能根据货车负荷和路况合理利用发动机制动,减少因制动器失效导致的事故多发现象,开展货车挂挡下坡速度变化特征仿真研究,通过Trucksim建立车辆模型和不同道路场景,对挡位、载重量、路面附着系数、道路坡度与货车挂挡下坡速度之间的关系及影响机理进行分析。结果表明,坡度、挡位、载重量与货车挂挡下坡速度成正相关,其中挡位的正相关性最强;货车挂挡下坡速度与路面附着系数通过地面给轮胎的反切向力发挥作用,低路面附着系数与货车挂挡下坡速度成负相关,货车空载时表现更显著。     

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。     

自动变速车辆下坡换挡策略研究

为解决传统自动变速车辆下坡行驶时意外升挡等问题,从发动机制动特性出发,分析了车辆带挡滑行时的动力学特性。在此基础上,结合公路设计标准确定了目标参考车速和约束挡位,制定了基于道路坡度信息的下坡工况换挡控制策略,并运用Matlab/Simulink和驾驶模拟器进行了驾驶员在环仿真实验。结果表明:该换挡策略能有效解决通常自动变速车辆下坡行驶时存在的问题,并能在一定程度上体现驾驶员的驾驶意图;既能充分利用发动机的制动作用,又能在保证安全的同时兼顾行驶效率,更好地满足了自动变速车辆坡道行驶的要求。     

长下坡与隧道群路段安全评价及保障方案研究

超长下坡与隧道群路段的安全保障研究,对公路交通安全的构建有着至关重要作用。总结归纳了在连续下坡与隧道群路段的事故特征中,驾驶人及车辆、车速、道路条件、气候、光照几个影响因素的特点。根据事故安全影响因素和驾驶模拟实验的结论,提取评价指标进行量化分级,采用模糊评价方法,选择设计指标安全条件、驾驶仿真实验驾驶表现、主观危险判断等3个指标建立超长下坡和隧道群路段的安全评价体系。同时,分别从几何线形设计、配套设施设计和运营管理的角度,对长下坡和隧道群路段需要注意的问题提出相应的安全保障措施。对公路超长下坡与隧道群路段的交通安全研究具有指导意义。     

基于Trucksim的下坡路段制动距离仿真与分析

为探究道路附着系数和车辆载重与坡度的交互作用对载重货车制动距离的影响,以下坡路段为研究对象,通过Trucksim建立人—车—路耦合系统,进行了不同工况的仿真实验,采用最小二乘法建立了坡度路段制动距离预测模型。最后,在某特定工况下验证了该模型的合理性。结果表明:与传统理论模型相比,该模型计算结果趋于保守,以此作为坡度路段最小跟驰距离更有利于行车安全。     

横断山区高速公路长大下坡路段安全评价及改善措施

以横断山区高速公路连续长大下坡路段为例,基于货车温升控制的长大下坡安全评价方法,分析了缓坡、超载及强制停车区对货车安全运营的影响。结果表明,连续长大下坡路段上部设置缓坡对货车制动鼓降温效果不明显,中下部路段缓坡降温效果较好,中下部缓坡越长降温梯度越大;采用均匀纵坡比陡缓相间的纵坡设计更利于行车安全;货车超载将大幅提高全路段制动鼓温度,应严格控制;提出在制动鼓温度超过200℃路段适当位置设置避险车道、增强路面抗滑性能及桥梁护栏防护等级,增设长大下坡余长提醒标志、隧道出入口过渡路段视线诱导及安全警示等措施的建议。     

重型货车长下坡行驶制动器温升模型的研究

针对重型货车长下坡路段行驶安全性问题,对制动器温升模型进行研究。将重型货车坡道行驶制动器温度变化过程分解为制动器升温和降温两个过程分别建模。基于升温和降温模型建立了重型货车长下坡路段行驶制动器温升模型。最后在京昆高速公路上进行了长下坡制动器温升试验,以验证模型的准确性。结果表明:所建立的重型货车长下坡路段行驶制动器温升预测模型的仿真结果与试验数据最大相对误差为7.74%,说明该模型是准确、可行的。     

基于人-车-路协同仿真的山区道路大型车辆行驶适应性分析

为提高山区道路大型车辆的行驶安全性,构建人-车-路协同仿真系统,在3条复杂山区道路上开展代表性驾驶模式的大客车和重载货车虚拟行驶试验,根据仿真输出的车辆运动学/动力学响应参量和驾驶输入量,分别进行设计符合性、车辆通过性、运行速度协调性、行驶舒适性以及驾驶负荷度等5个方面的检验分析。结果表明:通过以上分析能确定危险位置的临界安全速度、超长货车通过急弯时的越出宽度和越出位置、不协调的线形单元以及行驶舒适度和驾驶负荷度较差的位置,进而可以实施靶向性的几何参数改进,增加山区公路与大型车辆之间的适应性,最终达到提高山区公路设计质量和安全性的目的。     

高速公路连续下坡路段线形指标与视觉特性关系研究

高速公路连续下坡路段平、纵线形指标组合及相邻分路段线形指标是否一致,对行车驾驶员视觉有较大的影响,从而影响行车安全。本文应用雅泸高速公路一段12 km长连续下坡路段,将其制作成驾驶模拟舱里的试验路段,采集驾驶模拟舱里做行车试验驾驶员的视觉指标数据,通过分析,建立线形指标与视觉特性之间关系模型,最终获得了不同的平曲线半径对驾驶员视觉构成不同的压力,不同的分路段线形指标对驾驶员视觉也产生不同的压力,这些成果可用于评价高速公路连续下坡路段线形设计质量。     

符合标准的道路就安全吗 “死亡之坡”给出了答案

事故预防除了要对车辆、驾驶人加强监管外,治理道路安全隐患也是不可忽视的一环,其中,“长下坡”路段尤其需要引起重视。那么,符合建设标准的“长下坡”路段是否安全?会不会存在安全隐患?本文以云南元江县境内的27km的长下坡路段为例,具体谈谈被称为“死亡之坡”的长下坡路段存在的道路线形、标志标线、道路设施等问题。     

长大下坡持续制动温升试验研究

汽车在长大下坡路段交通事故不断,主要原因是车辆制动器的制动热衰退现象。针对这一问题,选一典型货车作试验车辆,穿越太行山的晋—焦高速公路作为试验路段,并对数据进行了处理和分析。结果表明:随着下坡坡长的增加,制动鼓及制动蹄片的温度明显增加,车辆便会有安全隐患,试验分析结果给驾驶员在长大下坡时提供了制动鼓温升情况起到了一定的安全提示作用。     

山区公路纵坡段驾驶人脚操纵特征及驾驶负荷

为证实山区道路纵坡参数与驾驶人生理指标之间的相关性,明晰纵坡路段参数影响驾驶负荷的内在机制,在3条山区双车道公路上开展了小客车实车驾驶试验,采集道路纵坡参数、真实驾驶习惯条件下的驾驶人心电信号、加速踏板力和制动踏板力。基于实测数据,描述制动和加速踏板力幅值的分布特性,分析坡度值对踏板力的影响;探讨加速踏板力、制动踏板力与心率增长率H之间的关联度,并建立H与踏板力之间的回归模型,最终从体力和精神负担两方面揭示了纵坡路段驾驶负荷的形成机制。研究结果表明：制动踏板力的均值和特征分位值均高于加速踏板力,对应最高使用频率的制动踏板力幅值也高于加速踏板力,即下坡路段踩踏板操作的体力负荷更大;踏板力与H正相关,其中下坡制动踏板力与H之间的相关性更强,表明下坡路段尤其是陡坡路段的踏板操作更容易导致精神负担;当踏板力超过某幅值之后,部分驾驶人的H对踏板力的增加变得敏感;对纵坡单元各被试驾驶人的H和踏板力数据取均值,发现在消除驾驶人的个体差异之后,H踏板力的相关性变得更高。     

山区高速公路组合线形路段车道偏移行为

为在道路设计阶段确定平纵组合与相邻路段线形对车道偏离的影响,并为减少因道路线形因素引发的侧碰、追尾甚至车辆驶出路外事故提供改善依据,基于真实的山区高速公路道路设计参数及周边地形,搭建驾驶模拟场景,利用驾驶模拟试验获取小客车车道偏离数据,并对应获取车辆当前所在路段及上、下游路段的线形参数。以车辆车道内行驶为参照,沿道路行进方向,将车道偏离行为分为左偏驶离车道与右偏驶离车道。因车道偏离受驾驶人影响,采用双层Logit模型,分别判定道路线形及驾驶人层的影响。研究结果表明：相比直线路段,曲线更易引发车道偏离行为,驾驶人易偏向于曲线内侧行驶;上游300 m路段曲率差越大、平均车速越大,则车道偏离的概率增大;相对于缓坡（-2%≤坡度S≤2%）,行驶于上坡（S>2%）或下坡（S<2%）路段时,车辆车道偏离概率减小;车辆行驶于外侧车道的左偏驶离车道概率大于行驶于内侧车道;驾驶人因素对左偏驶离车道的影响比例为8.8%,对右偏驶离车道的影响比例为25.6%。研究结论可从组合线形角度帮助工程师设计更安全的山区高速公路。