林区公路纵坡下坡路段驾驶员心率的特性分析

为了研究驾驶员在林区冰雪路面纵坡下坡路段行车过程中的心理生理特性,提高林区冰雪路面行车安全性,选取林区冰雪路面纵坡路段作为试验路段,通过实车试验采集驾驶员行车过程中的运行车速和心电信号等数据,分析驾驶员心率增长率与试验路段线形指标、运行车速之间的关系,建立驾驶员心率增长率与线形指标、运行车速的回归模型。结果表明:在林区冰雪路面纵坡下坡路段行车时,驾驶员心率增长率与坡度、运行车速均呈正相关,而与坡长的相关性不显著;驾驶员心率增长率与坡度、运行车速均存在三次函数关系,心率增长率随着坡度增加而增加,随着运行车速的增大而增大;坡度和运行车速2个因素共同作用时,驾驶员心率增长率增加更显著,坡度越大、运行车速越高,驾驶员心率增长率越大。     

基于驾驶员心率增长率的山区高速长大下坡安全评价

通过实车试验,探索在长下坡路段行车影响驾驶员的心理因素,建立心率增长率预测模型。并通过实测数据对模型进行有效性验证,确立安全评价标准。研究发现：山区高速公路长下坡路段的坡度、坡长及竖曲线半径对驾驶员心理生理特征有显著影响;建立以累计坡长和曲率为自变量的预测模型,该模型能有效的预测长下坡路段驾驶员的心率增长率;心率增长率低于30%,纵坡路段安全性好,30%~40%安全性较好,高于40%较差。     

基于驾驶员心率变化的山区旅游公路线形安全性研究

为研究山区旅游公路密集复杂线形及突破规范极限值的部分线形带来的行车安全问题,选用多名驾驶员进行实车实验,采集行车过程中驾驶员的心率增长率N,路线线形指标(纵坡坡度i,圆曲线半径r)和运行速度v等数据,运用SPSS和Matlab软件分析i,r,v对心率增长率的影响规律,建立N(i),N(r),N(i,r,v)关系模型.实验结果表明,随着半径减小、纵坡增大,心率增长率整体上升,大部分心率增长率在25% ~45% 之间,且速度对心率增长率的影响高于半径和纵坡;建议山区旅游公路圆曲线极限最小半径≥20 m,最大纵坡≤8.5%,圆曲线半径≤15 m时,限速值不应超过20 km/h.根据心率增长率及速度差等指标,提出敏感路段具有的特征,及敏感路段应采取的限速值和安全防护措施.      

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。     

雨天高速公路纵坡对驾驶员心率及行车速度影响

为了探究降雨时高速公路纵向坡度对行车安全的影响, 以驾驶员的心率增长率(HRGR)和行车速度做为特征参数, 量化分析晴朗和降雨天气下行车速度与驾驶员心率和纵向坡度之间的关系。开展实地驾驶试验采集基础数据, 提取特征参数进行数据融合, 在控制其他因素不变的情况下, 对比晴天和雨天驾驶员HRGR和车辆行驶速度表现的异同, 并确定纵坡路段的研究特征点; 分析晴天和雨天行车速度表现与驾驶员HRGR变化规律, 建立晴天和雨天驾驶员HRGR和行车速度与道路纵向坡度之间的量化关系模型。结果表明: 道路条件相同时, 驾驶员HRGR与行车速度在晴天和雨天的变化规律是分别一致的, 但雨天驾驶员HRGR变化幅度更大, 减速次数更多; 随坡度增大(坡度区间为[1.0%, 4.0%]), 驾驶员HRGR在下坡路段满足指数增长模型, 在上坡路段满足对数增长模型; 行车速度在上坡路段是呈负指数下降趋势, 但在下坡路段, 行车速度在晴天呈指数型增长, 在雨天却呈现出二次多项式先增长再下降的变化规律。      

基于交通事故多发位置的区间平均纵坡控制指标研究

我国《公路路线设计规范》对高速公路连续长大纵坡路段的平均纵坡与连续坡长进行了规定,但平均纵坡≥3%的规定在应用时掌握难度较大,针对该问题开展了补充研究。根据对已建高速公路连续长大纵坡路段平均纵坡控制指标采用情况的调查分析,2008年前为了克服高差和降低工程造价,采用最大纵坡+短缓坡段连续拉坡现象较为普遍,最大纵坡为5%时,任意连续3 km平均纵坡较容易超过4.25%,任意连续5 km以上平均纵坡在3.5%左右的情况较多,任意连续10 km平均纵坡超过4.0%的较少,缺少平均纵坡控制指标的规定,造成纵坡设计随意性较大。根据对高速公路平均纵坡与交通事故关系及连续长大纵坡路段交通事故多发位置的调查研究,连续长大纵坡长度在15 km内,交通事故多发位置一般在靠近坡底位置;大于15 km,特别是大于30 km以上,事故多发位置一般在中间的较大纵坡路段;当高速公路区间平均纵坡大于3%以上时,事故率迅速上升,而且随着坡度的增大,事故车辆所行驶的距离越短。结果表明:为了避免连续长大下坡路段出现交通事故多发点,提升交通安全性,除了应控制全路段平均纵坡指标外,还应使纵坡设计接近于平均纵坡度。提出了连续长大纵坡路段中对高差小于300 m的任意区间平均纵坡控制指标。     

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。     

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。     

连续下坡道路事故率与纵面参数关系研究

为研究连续下坡道路的纵坡坡度、坡长与事故率的关系,采集了6条连续下坡路段的事故数据和纵面线形参数,选取事故地点坡度、事故地点向上坡方向长度为N(N=1,2,3,4,5 km)的平均坡度为纵面参数,绘制散点图观察不同纵面参数对事故率分布的影响,并对事故率与各纵面参数进行指数回归和相关性分析.结果表明:事故率与平均坡度呈指数上升关系,与不同纵面参数之间的相关性差异是显著的;连续下坡道路某点的事故率取决于该点向上坡方向2～3 km路段的平均坡度.     

基于驾驶员人因的高速公路长大连续下坡路段线形组合设计方法

为建立基于驾驶员人因的山区高速公路长大连续下坡路段线形组合设计方法,通过大型货车自然驾驶试验,研究了驾驶员动态视觉参数在长大连续下坡路段的分布特性及线形组合对驾驶员视觉的影响规律,提出了长大连续下坡路段线形组合设计控制指标和标准.首先通过长大连续下坡路段自然驾驶行为试验,获取了驾驶员眼动参数;其次利用主成分分析法,建立了长大连续下坡路段驾驶员视觉负荷强度模型;最后提出了基于驾驶员视觉负荷强度的长大连续下坡路段纵坡组合及平纵线形组合设计方法.研究结果表明:传统的陡-缓-陡纵坡组合模式设置的缓坡并没有减轻驾驶员行车过程中的视觉负荷,长大连续下坡路段应尽可能采用单一纵坡模式进行展线;相邻坡段坡度差宜控制在1.5％以内,条件受限时也不应超过2.3％;直坡段宜将直坡组合度控制在0.02 m-1以内,弯坡段宜将弯坡组合度控制在0.25m-1以内、条件受限时应控制在0.45 m-1以内.     

基于Monte-Carlo法的高速公路纵坡坡度可靠性分析

为探究保证行车安全的高速公路纵坡坡度值,引入可靠度理论,以上坡路段载重车辆运行速度降低至容许最低速度为极限平衡条件,建立纵坡坡度计算模型,并提出其可靠度功能函数。使用蒙特卡洛仿真算法,求解设计速度分别为120,100,80 km/h对应最大坡长条件下,不同坡度供给值的可靠概率,并以可靠概率为95%对应的坡度值作为推荐值。研究表明,规范值存在较大行车风险,基于可靠度理论得到的3种设计速度下的最大安全纵坡坡度推荐值分别为2.4%,3.4%,4.4%,该值可有效提升道路安全性。     

基于MOVES的高速公路纵坡段载重柴油车辆碳排放预测模型的研究

为研究高速公路纵坡路段的碳排放规律,以西安绕城高速为依托工程进行现场试验,采用MOVES进行碳排放模拟,并利用试验核算的碳排放数据评估模拟结果。基于MOVES模型得到我国高速公路不同纵坡情况下的碳排量数据库文件,建立高速公路纵坡路段的载重汽车的碳排放模型,并对碳排放模型进行敏感性分析。研究结果表明:高速公路纵坡路段的碳排放量以初速度、坡度、坡长为自变量作多元非线性函数形式的变化;高速公路上坡路段是机动车产生碳排放的主要路段,累计碳排量对坡度i_(上坡_∈[3%,6%]的敏感性居第一位次,对坡长l_(上坡)的敏感性居第二位次,反映出路线设计过程应尽量采用较小纵坡,避免长大纵坡的设计方案;在高速公路下坡路段,累计碳排放对坡度i_(下坡)∈[-3%,-6%]的变化最敏感,坡长次之。     

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。     

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%。     

长大纵坡路段沥青路面车辙规律和影响因素

为了探明长大纵坡路段车辙的分布特征及影响因素,改善沥青路面的抗车辙性能,以铜黄高速公路为依托,调查了该公路的日平均交通量和长大纵坡路段的车辙病害。首先,通过测量不同长大纵坡路段的车辙深度,分析了车辙沿深度方向的分布特点;其次,通过开挖典型车辙断面,分析了车辙在路面结构层内的分布规律;再次,钻取了典型车辙病害路段的圆柱形路面芯样(芯样直径150 mm),并结合圆柱形试件车辙试验(CSWTT)结果,揭示了长大纵坡路段沥青路面车辙的分布规律和产生机理;最后,分析了纵坡坡度与坡长、行车速度、温度、沥青混合料材料特性等因素对长大纵坡路段车辙的影响,同时提出了改善沥青路面长大纵坡路段抗车辙性能的建议。结果表明:长大纵坡路段沥青路面的车辙主要分布于中、下面层;长大纵坡路段的车辙主要由压密变形和剪切流动变形组成,前者来自于行车荷载的碾压,后者则是由沥青混合料在多因素(重载、高温、慢速等)耦合作用下的抗剪切能力不足引起,且后者对车辙产生的贡献率更大;当其他条件相同时,坡长对车辙的贡献率高于坡度,当纵坡坡长较长(超过或接近临界坡长),坡度较大(3%)时,则车速降低最快,相应地,长大纵坡路段沥青路面车辙最为严重。     

基于交通效率、安全和特定交通组成的纵坡合理坡长

由于用地及地形、地质等限制,纵坡常被迫用到规范推荐的限制值,而我国《城市道路设计规范》(CJJ37-90)对5%以下的纵坡坡长限制没有进行规定,如何确定此类纵坡的合理坡长直接影响到路段交通安全、效率、工程经济等。通过对已有的纵坡坡长限制研究成果整理分析,提出运用汽车动力学进行坡长计算时,应该考虑汽车坡中换档的情况,并引入适合车型的概念,建议根据道路交通组成的实际情况确定坡长。分析坡长对驾驶员心率增长率、制动鼓温度、事故率的影响,分别确定各影响因素下的最大坡长。最后提出综合考虑交通效率和安全的坡长限制确定方法,并在某大纵坡路段的纵坡论证中进行了应用。     

基于驾驶员心率增长率的穿村镇公路平面线形安全评价

为研究驾驶员心生理反应在穿村镇公路平面线形安全评价中的应用情况,以北京琉辛路密云县不老屯镇燕落村路段为例,采用心率增长率（growth rate of HR）作为衡量驾驶员心生理变化的指标,并通过驾驶模拟仓进行仿真实验,得出在实验路段中行驶的驾驶员心率增长率在1%~9%（绝对值）范围内,没有超出心率增长率的最大安全值10%。研究认为心率增长率的变化与穿村镇公路平面线形有直接关系,对驾驶员的驾驶行为有较大影响。     

MS-2型微表处抗滑处治应用效果

通过对13段已进行MS-2微表处处治,但交通荷载等级、纵坡坡度不同的路段开展处治效果问卷调查,定性分析抗滑处治效果与交通荷载等级、纵坡坡度的关系;选取2条交通荷载等级分别为中等、重的高速公路,对已进行过MS-2型微表处处治且纵坡坡度为1.0％～4.5％的路段开展抗滑性能跟踪检测,定量分析抗滑处治效果与交通荷载等级、纵坡坡度的关系.结果 表明:交通荷载等级为中等、纵坡坡度小于3.8％的路段,MS-2型微表处可有效改善路面抗滑性能,寿命一般为2.5年左右;交通荷载等级为重级的高速公路,纵坡坡度小于2.8％的路段,MS-2微表处进行抗滑处治寿命一般为1.0～1.5年.     

基于道路线形的智能汽车事故多发路段预判模型

分析了道路线形对智能汽车行驶安全性的影响,分别使用数据驱动的机器学习方法和模型驱动的经典数学建模方法,建立了以道路线形技术指标为输入的神经网络模型和多元数学模型,预测事故多发路段;计算了各个道路线形技术指标与事故率之间的偏相关系数,从中挑选出与事故率相关程度较大的道路线形特征,使用T检验和F检验验证了道路线形特征组合和单个特征对事故率的影响。结果表明：基于机器学习的神经网络模型和基于数值逼近理论的多元数学模型预测正确率基本相近,大约为90%;2种模型对道路安全影响较大的道路线形相关不利因素组合相同,均为平曲线转角、横向力系数和纵坡坡度;各种不利因素组合中,平曲线转角、横向力系数和纵坡坡度出现的频率分别为100.0%、91.7%和83.3%,远远大于其他因素;事故多发路段道路线形因素不仅与平曲线转角、横向力系数和纵坡坡度有关,而且与其线形组合有密切关系,组合不当亦会导致事故增加;2种模型可相互验证,考虑计算速度及参数的可解释性,实际中应优先选择多元数学模型进行事故预判。     

山区高速公路桥隧连接段安全评价技术

针对山区高速公路桥隧连接段事故率高的特点,为了从道路几何线形优化角度提高其行车安全性,对桥隧连接段特征点车速进行了观测,并开展了驾驶员心理生理指标的实车试验.在此基础上分析了车辆在桥隧连接段车速衍生值(平均速度差和加速度)以及驾驶员心理生理指标的变化情况,并运用数理统计理论定量分析了桥—隧路段、桥—隧—桥路段以及隧—桥—隧路段3种主要形式对车辆平均速度差、加速度以及驾驶员心率增长率的影响.结果表明,隧道洞口平纵线形和隧道之间的连接段长度对车辆平均速度差、加速度和驾驶员心率增长率都有一定的影响.最后,并针对桥隧连接段提出了基于平均速度差、加速度和心率增长率的评价方法.