基于行驶轨迹的道路平面线形研究之直线篇

道路是车辆通行的载体,道路平面线形拟合车辆行驶轨迹的程度高低,体现了车辆通行条件的优劣。基于车辆的行驶轨迹,考虑人、车、路、环境等因素,探讨了车辆在直线、圆曲线、缓和曲线上行驶时的理论公式,在满足车辆安全、舒适的行驶条件下,测算了最大长直线、圆曲线最小半径及最大半径、最短缓和曲线等数据,为路线规范的修订提供参考。结合标准、规范,理论联系实践地探讨了直线、圆曲线、缓和曲线,有利于设计人员对道路线形设计的理解,有利于设计人员确定特定车辆的通行条件。     

基于行驶轨迹的道路平面线形研究之曲线篇

道路是车辆通行的载体,道路平面线形拟合车辆行驶轨迹的程度高低,体现了车辆通行条件的优劣。基于车辆的行驶轨迹,考虑人、车、路、环境等因素,探讨了车辆在直线、圆曲线、缓和曲线上行驶时的理论公式,在满足车辆安全、舒适的行驶条件下,测算了最大长直线、圆曲线最小半径及最大半径、最短缓和曲线等数据,为路线规范的修订提供参考;结合标准、规范,理论联系实践,探讨了直线、圆曲线、缓和曲线,有利于设计人员对道路线形设计的理解,有利于设计人员确定特定车辆的通行条件。     

基于多因素的道路线形拟合方法综合评价

为研究不同道路线形拟合方法的优缺点,对道路改扩建工程线形拟合方法选择提供一定的指导,故选取了基于GPS数据的最小二乘法、基于MATLAB的半自动线形拟合法、三次样条曲线法3种拟合方法,对这3种方法进行多因素评价。提出了基于层次分析法的多因素评价体系,对3种方法的精度、稳定性、难易性进行了探究。结果表明:最小二乘法精度最高;样条曲线法最简便;稳定性方面基于MALTLAB的半自动拟合最强。最后利用层次分析法进行拟合方法评价,最小二乘法评分最高,基于MATLAB的半自动化拟合法是基于GPS数据的最小二乘法的61.05%,三次样条曲线法是最小二乘法的42.72%。     

道路曲线半径拟合的计算方法

在以道路交点为原点的路线直角坐标系中，建立带有缓和曲线段的圆曲线函数式，各路线控制点到圆曲线的距离满足最小二乘法原理，通过迭代法求圆曲线半径近似解。     

公路几种平曲线的组合设计方法

就公路平面线形设计中，几种主要线形组合的圆曲线半径和以回旋线作为缓和曲线的长度的拟定及其计算方法进行探讨     

旧路改造平面线形拟合方法及拟合精度评价

对旧路平面线形的拟合方法及拟合精度进行了分析,在原始的拟合方法上提出了改进意见。在直线段利用一元线性模型进行拟合,结合Excel求出直线段坐标点的线性方程;在进行曲线段的拟合时利用公路测设软件来调配圆曲线的半径及缓和曲线的长度,使其拟合效果达到最佳;对于其拟合后的精度评价采用法线偏差的均方差作为评价指标。     

温度场实测温度数据的处理研究

以温度场实测数据为基础,提出了温度实测数据的处理及拟合方法。介绍路面温度的测定方法及传感器的标定过程;由实测数据发现,在短时间间隔内,路面沿深度的升温曲线近似为线性分布,根据导热理论及实测温度数据提出用三次多项式拟合路面温度的深度曲线。用最小二乘和加权最小二乘拟合路面温度的深度曲线。     

老路平面线形参数的拟合

在老路改扩建过程中,老路平面线形参数的恢复起着关键作用。介绍一个简单易操作但能准确获取平曲线参数的方法:运用数学工具对老路的平面测量数据进行插值拟合,然后求解拟合曲线上每个测量点的曲率半径,通过曲率半径——桩号图来判断并获取平面参数。最后给出了案例。     

旧路改扩建中平面线形拟合的理论探讨

结合工程实践介绍了平面线形拟合的理论依据,着重介绍最小二乘法在平面线形拟合中的应用.     

CASIO fx—3800p计算器在曲线测设中的应用

本文用可编程序计算器对公路测量中的缓和曲线，圆曲线测设数据进行编程计算，外业工作中，只需输入曲线半径，缓和曲线长度，转向角及相应的弧长，便可快速，准确地获得曲线综合元素数据以及偏角法或切线支距法详细设曲线的数据。     

考虑热流通道效应的沥青路面温度数据的处理方法研究

以温度场实测数据为基础,提出了温度实测数据的处理及拟合方法.路面实测温度沿深度呈散点分布,但在短时间间隔内路面沿深度的升温曲线近似为线性分布.根据导热理论推断温度沿深度的二次导数为深度的一次函数,可以近似用三次曲线拟合路面温度的深度分布;用最小二乘拟合路面温度的深度曲线,发现路面内部存在热流通道,温度高的部位热流大,温度低的位置热流小.最后推荐采用加权最小二乘法拟合路面温度分布.     

缓和竖曲线的几何特性研究(上)

当前，在平面线形中圆曲线前后设置回旋曲线已广泛使用，因为这样可以增强交通安全、增加道路美观、改善视距和提高驾驶舒适性。然而竖曲线的设计仍然采用抛物线直接与直线段相切的方法(不设过渡段)。该文介绍一种用三次多项式拟合的竖向缓和曲线，布置在抛物竖曲线前后。文中给出了求任意点的高程、斜率、曲率以及与原切线的偏移值的详细的数学公式和求导方程。缓和竖曲线的最小长度是根据行驶舒适性标准推导出来的。最后，用两个实例对缓和竖曲线的设计做了描述和说明。缓和竖曲线的这个新概念，和回旋水平曲线十分相似，在道路纵断面线形设计中应加以考虑。     

缓和竖曲线的几何特性研究（上）

当前，在平面线形中圆曲线前后设置回旋曲线已广泛使用，因为这样可以增强交通安全、增加道路美观、改善视距和提高驾驶舒适性。然而竖曲线的设计仍然采用抛物线直接与直线段相切的方法（不设过渡段），该文介绍一种用三次多项式拟合的竖向缓和曲线，布置在抛物竖曲线前后，文中给出了求任意点的高程、余率、曲率以及与原切线的偏移值的详细的数学公式和求导方程。缓和竖曲线的最小长度是根据行驶舒适性标准推导出来的，最后，副县长两个实例对缓和竖曲线的设计做了描述和说明，缓和竖曲线的这个新概念，和回旋水平曲线十分相似，在道路纵断面线形设计中应加以考虑。     

一种新的GPS高程拟合方法及其在京哈高速公路测量中的应用

基于BP神经网络法和最小二乘支持向量机(LS—SVW),提出一种新的针对道路控制测量的GPS高程拟合方法。选择高斯函数作为其核函数,将其应用至京哈高速过境段的控制点测量中,并将高程拟合结果与BP神经网络、平面拟合、最小二乘法、GA—GRNN、LS—SVM二次曲面和三次样条曲线拟合法等高程拟合方法对比。结果表明,该模型具有拟合精度高、所需样本小、泛化能力强等特点,成功地解决了高维数、非线性、小样本等问题,是一种较适合于公路控制测量的GPS高程拟合方法,具有较高的推广价值。     

公路隧道出入口平面线形一致性检验研究

由于地形、地物等条件的限制,项目选线中隧道洞口段位于回旋曲线上,考虑到洞口段行车的安全,规范对隧道出入口的平面线形一致性有专门的要求,但在实际操作过程中存在一定的困难和分歧。以JTG D20--2006公路路线设计规范中不设缓和曲线的圆曲线最小半径以及回旋曲线最小长度计算出的临界内移值P,提出了一个隧道出入口平面线形一致性检验的定量化判据,即行车道中心线上距洞口3s设计速度行程终点与驾驶员继续按设计时速行驶3s后的位置偏差△D≤临界内移值P,否则就认为不满足一致性要求。     

多车道匝道视距评价与优化方法研究

为从视距角度分析多车道匝道上小车超大车引发交通事故的致因,建立基于视距分析的多车道匝道视距评价与优化模型,并将该模型应用于实际立交的多车道匝道评价与优化.分析匝道上小车超车过程中停车视距指标的变化情况,并找出最不利状态进行研究;建立多车道匝道视距评价与优化模型,对该模型中匝道圆曲线半径、圆曲线长度、圆曲线与缓和曲线组合这3个关键要素进行深入研究,并提出满足视距要求的匝道平面线形要素推荐值;结合交通安全设施提出一套综合性的视距优化方案;利用该模型对四川省某高速公路的互通立交进行检验.研究结果表明,该模型可较好地解决多车道匝道视距不足的问题.在设计速度小于40 km/h的匝道,使用"平面线形优化法"效果较好.匝道圆曲线半径需要平均增大18.4%,圆曲线长度与缓和曲线长度均为3s行程长度.在设计速度大于40 km/h的匝道,"交通工程设施优化法"中的限速措施能更好的解决问题,其中设计速度与限速值的差值为15 km/h.      

城市道路缓和曲线最小长度研究

为提高行车安全性及舒适性,弥补道路缓和曲线长度现行设计方法的不足,本文从多方面对道路缓和曲线最小长度取值进行了研究。针对城市道路缓和曲线最小长度规范取值局限性及设计中存在的问题,分析研究了缓和曲线最小长度的计算方法及规范取值的侧重点,首次提出了满足汽车离心加速度的变化率、考虑驾驶者操作反应时间、超高因素和视觉美观性等4种情况下城市道路缓和曲线最小长度计算模型。计算结果：（1）考虑驾驶者操作反应时间条件下,计算结果与规范取值相适应;（2）考虑汽车离心加速度的变化率条件下,当设计车速小于等于50km/h时,计算结果与规范取值相适应,当设计车速大于50km/h时,计算结果略高于规范取值;（3）考虑超高因素条件下,计算结果为规范取值1.5~3.4倍;（4）考虑视觉美观性条件下,当R为不设超高半径,设计车速小于等于50km/h时,与规范取值相适用,当设计车速大于50km/h时,计算结果为规范取值1.3~2倍。研究结论：（1）当不涉及圆曲线超高情形下,着重考虑汽车离心加速度变化率、驾驶者操作反应时间等因素对缓和曲线长度的影响,当设计车速小于等于50km/h时,缓和曲线最小长度取值与规范取值一致,当设计车速大于50km/h时,缓和曲线最小长度取值比规范取值大5m;（2）当涉及超高因素条件下,应综合考虑汽车离心加速度的变化率、考虑驾驶者操作反应时间、超高因素和视觉美观性等因素对缓和曲线长度的影响。     

基于最小二乘法的低等级公路改扩建设计研究

随着我国经济的飞速发展,道路交通量及交通荷载得到快速增长,早期修建的公路出现交通拥挤,路面大面积破损的情况,许多等级公路渐渐进入改扩建阶段。其中低等级公路由于道路初期建设标准较低,道路病害严重,其改扩建设计更为复杂。现基于最小二乘法原理,对老路进行平面拟合设计和误差分析,为低等级公路水泥路面的改扩建工程提供参考和借鉴。     

考虑道路平曲线设计的驾驶疲劳对车道保持能力影响研究

不同的道路平面线形几何设计对于驾驶人车道保持能力的需求是有差异的,驾驶人受疲劳程度影响也会呈现车道保持能力下降的趋势,当前的研究未综合考虑以上2个因素:线形和疲劳程度对驾驶横向表现的交互影响.邀请41位被试者分别开展550 km的实车实验,获取车辆位置信息GPS以匹配道路线形类型,基于问卷调查方法获取驾驶过程疲劳等级.分析不同疲劳程度、不同平面线形类型以及弯道半径条件下的车道偏离标准差参数,构建了多元线性回归模型.数据分析结果表明,相同疲劳程度下驾驶人在圆曲线段驾驶的偏离值要超过直线段以及缓和曲线段;当弯道半径超过5 500 m时,曲线段弯道半径越大,车道偏离差值越高.同时,考虑了线形影响的多元线性回归模型对疲劳程度的预测精度要高于未考虑线形因素的模型,进一步说明在针对驾驶疲劳行为表现开展研究时,有必要对道路设计参数加以考虑以提高疲劳辨识精度.      

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。