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。     

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%。     

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.     

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.     

基于小滚轮高频激励的高速列车齿轮箱箱体振动试验

为探究高速列车齿轮箱箱体振动特性和疲劳损伤, 应用小滚轮高频激励台架试验, 将滚轮表面加工成径跳量幅值为0.05 mm的13阶多边形, 可等效成20阶车轮多边形, 研究了某型齿轮箱箱体在不同垂向载荷与速度工况下的振动特性; 通过雨流计数法及Miner线性损伤法则, 分析了齿轮箱箱体单位时间应力累计损伤。研究结果表明: 受齿轮箱箱体共振影响, 不同垂向载荷与速度工况下, 高速列车运行速度为200 km·h-1时, 齿轮箱箱体各测点的垂、横向加速度均方根值均为最小; 当垂向载荷为23 t时, 大部分测点的垂、横向加速度均方根值均为最大; 齿轮箱箱体存在573 Hz的局部固有频率被激发共振, 其原因是试验速度为100 km·h-1时试验台发生共振, 以及试验速度为300 km·h-1时, 受到20阶多边形车轮转频约580 Hz的主频激扰; 车轮初始速度从0加速到200 km·h-1及从300 km·h-1减速至0的速度等级之间时, 齿轮箱箱体各测点的单位时间应力累计损伤波动较大, 其余速度等级段各测点的单位时间应力累计损伤波动很小; 单位时间应力损伤最大值出现在大齿轮箱齿面观察孔, 为3.72×10-10, 损伤最小值位于小齿轮箱轴承正上方, 仅为8.29×10-18。可见, 箱体共振、试验台减速运行、速度等级对齿轮箱箱体振动加速度影响较大; 非共振、试验台不减速运行、相同速度等级下, 垂向载荷对单位时间应力累计损伤影响甚微。      

中国高速公路运输态势

挖掘了中国高速公路13年的客货车运输量、车辆结构、运行速度、运输密度、货车空驶和货车超载等历史数据, 分析了高速公路上客货车运输态势。分析结果表明: 2018年高速公路行驶量为7.32×1011 veh·km, 其中货车行驶量为2.21×1011 veh·km, 客车行驶量为5.11×1011 veh·km, 高速公路行驶量与车道里程相关系数高达0.99; 2018年高速公路旅客周转量达到1.77×1012人次·km, 相当于2006年高速公路旅客周转量的3倍, 相当于同年铁路旅客周转量的1.25倍; 随着私家车保有量的增加, 7座以下客车出行总量和比例均持续大幅增长, 已从2006年占高速公路总旅客周转量的29.75%, 增长至2018年的71.74%;2018年中国高速公路货物周转量为2.99×1012 t·km, 较2017年同比增长约4.25%;2018年高速公路货物周转量占全社会营业性货车货物周转量的42.00%, 且高速公路运输量波动与经济周期基本同步; 中国各省高速公路客货车运输较为合理; 2018年各省旅客和货物运输密度的基尼系数分别为0.36和0.30, 均处于相对合理区间; 2018年高速公路货运车辆结构进一步优化, 与2017年相比超载现象降低了1.63%, 货车空驶现象增加了4.28%。