双车道公路不同线形组合路段划分标准研究

针对驾驶员驾驶安全舒适性特性,以我国双车道公路不同线形组合路段划分标准为研究对象,引入驾驶员驾驶工作负荷理论和驾驶工作负荷度计算模型,通过对驾驶员在双车道公路不同平曲线半径和纵坡坡度条件下的动态驾驶试验方案设计,采集了36名驾驶员在双车道公路不同平曲线半径和纵坡坡度上行车时的运行速度和心电指标数据;在此基础上通过驾驶员在驾驶过程中眼动视频的分析处理,得到小客车和大货车驾驶员在双车道公路不同平曲线半径和纵坡坡度线形、自由流条件下行驶时的驾驶工作负荷度变化规律,发现不同的平曲线半径和纵坡坡度对驾驶员驾驶工作负荷度的影响不同,并确定了满足驾驶安全舒适性的平曲线半径和纵坡坡度划分阈值,最终提出了基于驾驶工作负荷度的双车道公路不同线形组合路段划分标准.     

考虑制动器温度的连续长大下坡纵坡设计方法

为提升连续长大下坡路段安全水平,研究一种基于制动器温度的纵坡设计方法。以7个典型连续长大下坡路段为研究对象,分析了下坡速度、车辆总质量对特定连续长大下坡路段货车制动器温度的影响。并以车辆到达连续长大下坡终点的制动器温度、制动器温度达到200℃和260℃时距连续长大下坡起点的距离为特征值,分析了采用等效平均纵坡单一坡度和设置缓坡两种展线形式对货车制动器温度的影响,提出了连续长大下坡路段区段划分量化标准和纵坡设计建议。研究表明：从降低货车制动器温度角度考虑,连续长大下坡路段应尽可能采用单一坡度展线,相邻坡段采用不同纵坡坡度时坡差不宜过大,特别是下部区段。     

基于货车制动安全的公路长大下坡可靠性设计方法

为了提高长大下坡路段的交通安全水平,提出了基于货车制动安全的公路长大下坡可靠性设计方法.以现行公路工程结构可靠度设计统一标准为依据,对纵坡可靠度进行定义,以货车制动器制动效能下降的临界安全温度作为约束条件,建立了货车下坡过程制动器温升模型的功能函数,推导了纵坡可靠性计算模型,提出了纵坡可靠性计算模型的求解方法.采用此方法并结合工程案例,得出了事故路段的可靠度.该结果示范了纵坡可靠性设计方法的应用,并验证了可靠性设计方法的合理性.最后,基于可靠性设计方法,计算了高速公路组合纵坡的不同平均纵坡值所对应的最大安全坡长.     

双车道公路下坡弯道路段货车偏移行为仿真研究

为了研究货车在下坡弯道路段的偏移行为,采用驾驶模拟仿真的方法,采集了货车在不同坡度、不同半径、不同转向条件下的行车轨迹数据,分析了横向偏移的形态及分布规律。结果表明:相同半径、相同坡度、不同转向条件下,货车横向偏移的主方向、累计偏移方向均相反;最大偏移量随着曲线半径的减小而增大;半径和转向一定的条件下,坡度对偏移的均值和波动性影响不明显;最大偏移量服从正态分布。这些结论可作为安全设计的重要参考依据。     

山区双车道公路摩托车事故黑点及致因集成分析

为治理山区双车道公路突出的摩托车事故问题,结合山区公路特性提出了摩托车事故黑点鉴别及致因分析集成方法.基于移动步长法比较事故密度选取最佳移动步长,采用累计频率法对黑点进行初选,再将研究路段按线形划分为直线路段、纵坡路段、平曲线路段和平纵组合四类,利用正态分布曲线模型计算各类线形路段黑点阈值进行黑点精确识别.利用Logistic模型对黑点进行事故致因分析,获取摩托车事故的主要诱因.以典型山区双车道公路云南省元双公路为例,进行实例分析.结果表明:元双公路摩托车事故初选黑点12段,共3.2 km,精确识别黑点8段,共2.8 km;曲线路段黑点的危险性整体高于直线路段黑点,有坡路段黑点危险性整体高于无坡路段黑点,直线路段、纵坡路段、平曲线路段和平纵组合路段事故黑点的判别阈值分别为60.8、68、62、69.3;驾驶员年龄、事故时段和事故形态与各类线形路段的摩托车黑点事故相关性较高,纵坡路段事故黑点的主要诱因为黑夜、单车参与事故;平曲线路段和平纵组合路段事故黑点的主要诱因为黑夜、单车参与事故、低龄驾驶员.     

视觉偏差现象形成机理对线形安全设计的启示

分别以连续弯道半径比和竖曲线坡差来表征平曲线和竖曲线的线形一致性,设计100 m/400 m、200 m/400 m、300 m/400 m、400 m/400 m四种工况的弯道半径比和1%、2%、3%、4%、5%五种工况的坡差,并对竖曲线区分凸曲线上坡路段和凹曲线下坡路段,利用UC-win/road对各种工况下的线形建立道路三维模型,通过驾驶仿真模块播放动画,选取40名驾驶经验较丰富的驾驶员调查视觉感知情况。结果表明:近处弯道的感知半径较远处弯道更大,远处弯道感知半径往往比实际半径小,连续弯道半径相差不大时,容易出现视觉偏差现象;坡差越大,视觉偏差现象越明显,对于凸曲线上坡路段,当坡差超过3%时,视觉偏差现象较为显著;对于凹曲线下坡路段,当坡差超过2%时,视觉偏差现象已经十分显著;相比凸曲线上坡路段,凹曲线下坡路段的视觉偏差现象对坡差更加敏感。     

双车道公路小半径曲线段横向加速度特性

为研究横向加速度在双车道公路小半径曲线段上的变化特性以及与横向偏移量的关系,运用驾驶模拟器进行小半径曲线段上车辆行驶的仿真实验,获得车辆的横向加速度与横向偏移量.针对双车道公路小半径曲线段横向力作用大的特点,对曲线段上的横向加速度变化特性进行分析,通过Matlab软件建立车辆横向加速度预测模型、横向加速度与横向偏移量相关性的数学模型.结果表明,随着车速的增加,横向加速度增大,在圆缓(YH)点附近横向加速度与横向偏移量达最大值,圆曲线段的横向加速度与横向偏移量成对数正相关关系.研究成果为评价双车道公路小半径曲线段行车安全性提供了理论支持.     

货车制动在公路长大下坡安全研究中的应用

为了改善山区高速公路长大下坡的安全性能,用能量守恒理论建立了长大下坡货车制动器变速温度模型.通过野外试验和数理统计,对模型的部分参数进行了标定和修正.提出长大下坡临界坡度Ⅰ、Ⅱ的概念,提出我国长大下坡安全风险分级指标.结合运行速度和制动器温度对我国公路的长大下坡安全风险进行评价.结果表明:基于制动器温度的临界坡度是山区高速公路长大下坡缓和过渡段设计的控制坡度.货车主制动器升温模型作为一种有效快速的道路安全评价手段,可量化长大下坡安全风险等级,有助于避险车道位置选定和其他安全辅助措施的实施.     

高速公路平曲线路段半挂汽车列车的横向稳定性

为提升半挂汽车列车在高速公路平曲线路段行驶的安全性,采用TruckSim软件构建车辆动力学仿真系统,选取车轮临界横向附着系数和横向载荷转移比作为车辆横向稳定性评价指标,通过单因素分析和多因素方差分析,确定了高速公路平曲线路段的几何线形、车速和车辆总质量对横向稳定性指标的影响.运用SPSS软件建立了半挂汽车列车的横向稳定性参数模型,并对半挂汽车列车在雨雪路面的运行安全进行评价.研究结果表明:总质量48 t的半挂汽车列车以任何速度在结冰路面上行驶都会发生侧滑;在积雪路面上均可保证低速安全运行;在积雨路面上,半挂汽车列车可以保证以90 km/h的车速安全运行.研究成果量化了平曲线几何线形、车速和车辆总质量对半挂汽车列车横向稳定性的影响,所建立的车辆横向稳定性模型可以为构建高速公路行车安全保障体系提供理论依据.     

设置广告牌的高速公路平曲线路段驾驶行为分析

为研究广告牌设置对高速公路平曲线路段驾驶行为的影响,收集了50名驾驶员在20组不同广告牌设置参数与平曲线半径上的速度与横向偏移数据,构造速度区域面积、越线行为、横向偏移量指标确定广告牌影响下驾驶行为显著变化的起终点。结果表明：广告牌架设形式、距道沿距离、平曲线半径对驾驶行为的起终点均存在显著性影响,布设密度仅影响速度变化与横向偏移的终点;不适合在半径小于1000 m的平曲线路段设置广告牌,即使是影响程度最小的落地式广告牌。     

高速公路几何线形综合指标三维空间描述模型

为综合评判公路线形的客观安全性,根据公路平、纵、横线形技术指标对车速及公路安全性的影响机理、考虑驾驶员的驾驶行为,分别构建表征线形平、纵、横几何特征的函数;基于空间几何学原理及公路线形设计特点,以平、纵线形综合指标为主,横断面线形指标作为修正的方式,并考虑桥梁、隧道等结构物的影响,建立包括曲率、曲率变化率、曲线转角、纵坡度、车道宽度等指标的三维公路线形综合指标描述模型,解决了运行车速的预测和公路线形安全性评价中的关键技术问题.     

菱形立交分流区主线线形指标分析

为确定菱形互通式立交分流区域主线线形指标,分析了菱形互通式立交分流处的交通事故特征,运用汽车理论、交通心理学及人机工程学获取菱形立交分流区的识别视距,运用VB程序开发软件及高速公路横净距设置条件建立菱形立交区域主线平面及纵断面指标和识别视距关系模型,提出菱形立交分流区满足识别视距要求的主线圆曲线半径及凸形竖曲线半径值.结果表明:对待建菱形立交分流区应分析识别视距,并用识别视距对主线线形指标验算;对已建成菱形立交分流区,应加强安全保障措施,保证主线及驶离主线车辆行车安全.     

基于人车环境协同的车辆弯道行驶安全预警系统

为了解决车辆弯道行驶安全问题,在虚拟仪器LabVIEW开发环境下设计了一套基于人车环境协同的车辆弯道行驶安全预警系统. 通过分析影响车辆行驶安全性的人、车、路、环境等因素,运用层次分析法和权的最小平方法建立基于人-车-路-环境的车辆行驶安全度静态综合评价体系;引入安全系数k,结合车辆行驶安全临界车速和车辆行驶安全度评价模型,构建基于人车环境协同的车辆弯道行驶安全预警模型,运用TruckSim仿真验证了模型的有效性. 在虚拟仪器LabVIEW开发环境下,设计了一套车辆弯道行驶安全预警系统,并进行了仿真验证. 结果表明:该预警系统可对驶入弯道且有危险的车辆进行预警,能有效提高车辆行驶安全性.     

九度地震区高铁组合减隔震体系桥梁振动台试验研究

为研究一种组合减隔震体系在九度地震区高铁简支梁桥中的可行性及适应性,以某九度强震区高铁典型32 m简支箱梁为原型,开展了1∶10缩尺模型的3跨简支梁全桥振动台试验。采用15组近断层地震波按多遇、设计、罕遇地震强度进行纵向+竖向、横向+竖向联合输入,采集试验过程中桥梁关键构件地震位移、加速度、钢筋应变等响应数据,观测各地震输入工况后桥梁损伤情况,综合分析试验现象和实测数据。结果表明:采用双曲面减隔震支座+榫形金属减震限位装置+钢防落梁组合减隔震体系后,多遇地震下,桥墩保持弹性状态,墩梁相对位移较小,主梁横向和竖向加速度分别控制在0.3g和0.5g以内,保障了行车安全;设计地震作用下,组合减隔震体系发挥了良好的减隔震效果,耗散了地震能量,墩梁相对位移控制在20 mm以下,桥墩发生轻微损伤,其位移延性比小于1.2;罕遇地震作用下,组合减隔震体系稳定工作,保证了主梁不发生落梁震害和跳梁风险,桥墩发生中等损伤,其位移延性比控制在2.2以下,没有倒塌风险。组合减隔震体系实现了9度地震区高铁32 m跨简支箱梁各项抗震性能目标,可为今后9度地震区高铁简支梁桥减隔震设计提供试验依据。     

疲劳驾驶时的车速变化特征

通过驾驶模拟实验研究疲劳驾驶时的车速变化特征.模拟实验场景设计为单调的高速公路环境,有15名被试者参加实验,得到14组有效数据.实验实时采集了车速、加速度、车辆位置坐标及时间信息,采集频率为8Hz,并截取了3个不同线形路段上的数据进行分析.实验结果表明,疲劳驾驶时车速偏高,容易超速,但车速高低没有明显变化规律;车速标准差随疲劳程度上升有显著差异(α=0.05),疲劳时的车速标准差较小;疲劳驾驶时加速度频谱由低频成分为主逐渐转变为高频成分为主,或者加速度幅度和能量值显著减小.     

车辆弯道行驶侧倾稳定性分析与侧翻预警研究

车辆在弯道上高速行驶易发生侧翻事故,为此研究了车辆弯道防侧翻预警算法.首先分析车辆弯道行驶的侧倾稳定性,进而导出车辆弯道行驶侧向加速度极限方程,结合弯道半径等道路信息计算车辆进入弯道的安全车速.通过硬件在环驾驶模拟试验台对该预警算法进行验证,结果表明:该算法能对驶入弯道且具有侧翻风险的车辆进行预警,以有效避免侧翻,同时提高弯道车辆通行效率.     

弹簧隔振支座水平滞回性能试验与分析

为获得大型设施竖向隔振所需的弹簧支座的抗振性能与抗振设计方法,以盖板水平位移是否被限制以及竖向力的大小为基本参数,完成了100 k N和300 k N两类共计10个试件的弹簧隔振支座水平反复荷载与水平位移关系的拟静力试验,获得了考虑竖向荷载影响的滞回关系曲线.试验发现:滞回关系均呈现为初期小位移下为线弹性关系,竖向压缩对单圈极限侧移影响可忽略;较大位移后由于盖板的限制作用使滞回曲线表现为一定耗能;盖板无位移限制时,竖向压缩与水平变形的累积效应可导致局部弹簧发生不可逆塑性变形,其耗能能力和极限侧移能力较大.基于试验结果,提出了两类弹簧隔振支座弹性刚度、弹性变形限值取值方法,建议了罕遇地震影响下弹簧隔振支座位移弹性变形应组合竖向变形.事实证明,在大型设备以及建筑物中预设弹簧隔振支座可以在地震发生时有效提高设备以及建筑物的抗振性能,该研究结果可为大型消声室或半消声室等布置竖向弹簧隔振支座的大型设施震性能评价与抗震设计提供参考.     

水平与竖向加速度-时程曲线叠加效应下边坡永久位移计算的极限上限分析

实际边坡动力稳定性受地震竖向与水平方向效应共同作用,传统边坡地震永久位移计算方法较少考虑竖向地震波影响,采用实际地震的竖向与水平方向加速度-时程曲线共同效应更符合工程实际。基于极限分析上限法和Newmark刚塑性滑块模型,提出一种基于实际水平向与竖向地震加速度-时程曲线的边坡永久位移计算改进方法,以3个工程边坡为例,探讨了两组具有代表性实测典型水平和竖向地震地面运动记录对边坡地震永久位移计算的影响。研究结果表明:不考虑竖向地震加速度时程曲线时,本文方法可蜕化为与前人方法兼容;不同地震波的竖向与水平地震动时程曲线的叠加效应不同,竖向地震对边坡永久位移的影响不可忽略。