基于驾驶员心率和速度差的高速公路纵坡度研究*

为减少高速公路纵坡路段的事故发生率,利用心生理检测仪采集驾驶员心率数据,使用V-Box采集道路高程和车辆实时速度数据,采用偏相关分析确定影响驾驶员心率增长率和速度差的显著性因素,分别构建驾驶员心率增长率和速度差与坡度之间的关系模型,通过心率增长率阈值和运行速度协调性,从驾驶舒适性角度确定安全坡度范围。研究结果表明:在纵坡路段行车时,驾驶员心率增长率随坡度增大而增加,速度差随坡度增大而增大,坡长与驾驶员心率增长率和速度差呈弱相关;设计车速为100 km/h的高速公路,上坡坡度应小于等于3.7%,下坡坡度应小于等于3.3%,因此建议纵坡坡度小于等于3.3%为宜。研究结果可为高速公路交通安全和人性化设计提供理论依据。     

弯道路段集重型大型货物运输车辆通过宽度研究*

为研究集重型大型货物运输车辆在弯道路段不同圆曲线半径条件下的通过宽度，基于Ackerman转向原理建立集重型大型货物运输车辆转弯模型，研究道路圆曲线路段车辆通过所需道路宽度与牵引车前轴中心运行半径和液压轴线挂车长度间的关系；得到车辆外廓弯道最外侧点的判别方法，以及牵引车前轴中心运行半径、液压轴线挂车长度对车辆通过所需道路宽度的影响强度、相对优势影响区域及三者间的分段函数关系；得到典型车辆通过不同半径弯道所需道路宽度与牵引车前轴中心运行半径间的关系。结果表明:计算方法及结果可为大型货物运输道路规划设计和集重型大型货物的运输路径优选提供理论依据。     

高速公路减速带对汽车平顺性的影响研究

针对山区高速公路长纵坡路段大型车事故多发的问题,依托云南罗富高速公路交通安全保障项目,围绕对大型车辆下长坡时有效控制车速的方案,建立了"人体-车身-车轮"系统振动模型,从理论上分析了不同断面减速带对汽车平顺性影响的理论研究,设计了适合高速公路使用特点的减速带,并辅以道路试验进行方案优化,最后给出了减速带布置方案.结果表明,轿车车速为60～70 km/h,货车车速为30～40 km/h时,减速带对汽车平顺性的影响既在乘员可承受范围内,也不会降低汽车的行驶安全性,同时有效降低了事故多发路段的事故率,减少了人员伤亡和经济损失.     

双向四车道公路大货车弯道运行速度及驾驶员注视与心率特性研究

通过对大货车驾驶员注视及心率增长率参数和大货车运行速度进行检测,融合交通工程学和人因工程学的基础理论,与小客车对比分析,研究了双向四车道公路直线路段、圆曲线路段的大货车驾驶员注视分布和心率增长率变化规律.结果 表明:道路直线段和圆曲线段大货车和小客车驾驶员注视点主要集中在视野中上偏右侧区域,直线段大货车驾驶员注视点分布相对于小客车偏右3.01°、偏下1.16°,圆曲线段大货车驾驶员注视点分布相对于小客车偏右4.78°、偏下0.21°,在圆曲线路段比在直线路段,大货车驾驶员相比小客车驾驶员更加关注视野中线右侧的道路环境;构建了道路圆曲线路段大货车和小客车运行速度模型及驾驶员心率增长率模型,通过与小客车的对比,分析了大货车运行速度、驾驶员心率增长率与道路圆曲线半径、纵坡坡度间的内在变化关系,并以大货车驾驶员心理紧张度作为约束条件,给出了道路圆曲线的一般最小半径.     

排气制动下汽车制动失效的坡长临界值计算

针对连续长下坡汽车王制动器失效的现象,研究了在排气制动下汽车下坡制动失效的坡长临界值问题.根据汽车主制动器制动毂温升模型,推导出在山区不同长纵坡路段,排气制动下汽车主制动器制动失效的坡长临界值,提出r伍5%、6%坡道上,采取Ⅳ档排气制动时,维持40km/h的安全稳定车速,主制动器制动失效的坡长临界值分别为3072m和1929 m,为长下坡路段交通安全设施的设计提供了理论依据.     

基于心率指标的山区三级公路安全坡度研究

为研究驾驶员心率与山区公路纵断面坡度及车速间的关系,随机选取26名驾驶员在山区三级公路进行实车试验。利用动态生理仪采集驾驶员行车时的心率数据,GPS采集试验车辆的实时车速数据;通过偏相关分析,确定出影响驾驶员在山区公路纵坡路段行车时心率变化的主要因素,并建立上坡方向行车时驾驶员心率增长率与坡度及速度的关系模型。分析结果表明:上坡方向行车时,驾驶员的心率增长率随坡度增大而增加、随速度的增加而增大;因此,考虑驾驶员的舒适性和安全性,建议山区双车道三级公路上坡方向最大安全坡度不宜超过6.8%。     

人-车-路耦合环境中车辆稳态安全仿真

为揭示驾驶员、道路、车辆综合作用下车辆运行状态的失稳机理,基于多Agent建模与安全仿真技术,构建包含驾驶员、道路、车辆、协调中心、人机接口等5方面的多Agent车辆稳态安全仿真框架;建立车辆多体动力学、道路三维空间、驾驶员预瞄控制与跟随仿真模型,从车辆稳定性和驾驶员操作负荷2方面分析车辆稳态安全性。以小轿车为代表车型,针对某二级公路开展车辆稳态安全仿真试验。仿真结果表明,当汽车以60和70 km/h行驶时,前后轮总体围绕平均轴重波动,稳态运行;以80 km/h行驶时,汽车冲出车道,轮胎最小垂直反力仍然大于0;3种速度下侧向加速度均大于0.3 g(g为重力加速度),且速度越高,侧向加速度越大,表明汽车冲出车道由侧滑引起。     

双车道山区公路反向连续弯道危险区域研究

为定量分析双车道山区公路小半径反向连续弯道危险区域,以福州市森林公园至鼓岭道路的一个反向连续弯道为研究对象,采用路侧激光交通调查仪采集以小型车为主的交通流参数,并用摄像法和人工记录法获取小型车辆左前轮的行驶轨迹偏移量值;根据实测数据和断面位置的标定值,建立行驶轨迹偏移量、断面位置和行驶速度的三维关系模型;根据关系模型计算出不同速度下危险区域的长度和面积。结果表明:当车辆速度大于临界值时,危险区域的长度、面积与速度间存在二次多项式关系,随着车辆速度的增长,危险区域的范围不断扩大,危险等级不断上升。根据危险区域的变化情况,建议该路段的限速值为20~27 km/h。     

凝冰路面弯道路段停车视距计算方法

考虑到我国公路路线设计规范中停车视距计算未涉及弯道参数及路面凝冰引起的路面摩阻系数降低等严重危害车辆行驶安全的因素,以AASHTO模型为基础,通过分析弯道路段车辆行驶时的受力、路面摩阻系数、超高、圆曲线半径等因素推导了凝冰路面弯道路段停车视距计算模型,得出了最不利情况下凝冰路面弯道路段停车视距参考值。当路面发生凝冰现象时,若车辆以交通安全法规规定的冰雪路面最高车速30 km/h行驶,通过对比该行驶速度下凝冰路面弯道路段停车视距与我国规范规定的停车视距可知,没有发挥道路的最大通行能力。以现有道路设计采用的停车视距反算出在役路面发生凝冰现象时的安全行车控制速度,为凝冰路面弯道路段车辆安全行驶控制提供参考。     

限行对LPG公交车工况影响与减排效果

以大型LPG公交车为对象,研究广州市限行措施对车辆运行工况及排放的影响。采用车载排放测试实时测试亚运限行前后公交试验车辆道路运行工况与排放,进行数据统计分析。结果表明,限行措施使公交车辆平均车速提升了37.9%,怠速运行时间占比下降了6.28%,低于20 km/h的低速运行时间占比下降了15.5%,20~40km/h的中速运行时间占比增加了11.1%。限行使公交车辆平均加速度增大,平均比功率VSP变大。CO、HC和NOx的平均排放速率随车速、比功率VSP增大呈先增大后降低的趋势,随加速度增大而增大。限行使公交车辆负荷率增大,排气中CO、HC和NOx的平均排放速率较未限行时有所提高。相同运行里程下,限行使公交车辆运行时间减少27.5%。综合结果,限行使公交车辆尾气中CO、NOx和HC的排放量分别降低了21.71%、10.36%和11.95%,使平均排放因子降低。限行使道路拥堵情况得到改善,有效提高了公交车辆行驶速度,减少了尾气排放。     

高速公路工程道路交通安全评价研究及工程应用

针对我国高速公路工程日益突显的安全问题,结合四川省桃园（川陕界）至巴中高速公路工程的实际情况,分别从停车视距、竖曲线、隧道进出口、横断面超高、长大下坡等5个方面进行安全性分析。研究提出高速公路工程道路交通安全评价程序：要以潮湿路面情况下计算出来的停车视距为标准进行安全评价,凸曲线路段和凹曲线路段都应满足竖曲线最小半径,隧道平曲率半径大于所允许的最小半径值并通过基于运行车速差的隧道进出口区域运行安全性的评价方法对隧道进出口进行安全预评价,超高安全评价要以一般圆曲线最小半径为标准,对于长大下坡的运行速度与设计速度差应满足评价标准,最后结合实际工程数据,运用该安全评价方法,证明了其实用价值,为其它高速公路工程道路交通安全评价提供参考。     

大跨度公路隧道洞口段爆破对高边坡安全影响研究

为研究大断面公路隧道洞口段爆破开挖对边坡稳定性的影响，以某公路隧道洞口段工程为研究背景，基于Abaqus有限元软件，建立隧道—边坡三维数值计算模型，研究隧道洞口段爆破开挖对两侧高边坡安全性的影响，并分析砂浆锚杆对边坡的加固效果。结果表明:隧道洞口段爆破开挖施工时边坡坡脚处围岩振速最大，爆破对边坡水平振速影响较竖向振速及轴向振速更为显著，爆破时应控制坡脚及坡肩的水平振速；边坡坡面最大振速出现在洞口边坡坡面与仰坡坡面交线位置，边坡坡面与仰坡坡面交线上顶点为坡肩振速最危险的特征点，下端点为坡面振速最危险的特征点；增加锚杆长度对边坡水平位移的控制效果较竖向位移更为显著，锚杆长度宜取14 m。研究结果可为类似工程提供理论借鉴。     

路径-脆弱点最短距离最大化的危险品运输网络设计

为了实现危险品运输网络的有效设计,进而降低危险品运输风险。将分布于公路两侧的医院、学校、居民区、购物中心等人口集聚场所定义为“脆弱点”,并通过计算运输路径和脆弱点间的加权距离来评估路段风险;结合双层理论构建模型,上层规划为政府的网络设计问题,通过关闭部分路段来最大化危险品车辆行驶路径与各脆弱点间的最小加权距离,下层规划则为承运商的车辆路径选择问题;为求解模型,设计1类启发式算法,并对算法的计算时间复杂性进行证明,最后根据算例分析发现,该算法经过有限数量的迭代即可得到风险最小的、次小的、…、第k小的运输路径及对应的路段关闭方案,为寻求兼顾运输风险和运输成本的最优方案提供决策支持。     

基于BP神经网络的矿车运行时矿井摩擦阻力的预测*

为了快速有效地确定矿车等运输设备在巷道内运行时矿井摩擦阻力的变化情况,克服模拟软件计算量和现场实测工作量大的问题,以巷道风流速度、矿车运行速度、阻塞比、矿车长度4个矿车运行时巷道摩擦阻力的影响因素作为切入点,采用动网格技术模拟得到矿车在巷道内运行时有关矿井摩擦阻力的数据,以此为样本构建基于BP神经网络的矿井摩擦阻力预测模型,运用MATLAB软件进行网络训练,并将BP神经网络预测值与FLUENT模拟值进行对比。研究结果表明:BP神经网络结构比较简单,能以较快速度收敛,预测值与模拟值最大误差在7%以内,该神经网络模型用于求解矿车等运输设备在巷道内运行时摩擦阻力的变化情况是可行的。     

基于粗糙集理想解高陡边坡稳定性模糊评价*

为评价山区公路沿线高陡边坡稳定性,保障道路行车安全,基于代数表示的粗糙集理论和条件信息熵表示的粗糙集理论,结合理想解的思想重新定义各属性重要度的确定方式,提出新的适用于山区高陡边坡的权重确定方法,并建立高陡边坡稳定性评价体系,基于模糊理论以某高速公路高陡边坡工程为研究背景,建立山区高陡边坡模糊稳定性评价模型,对边坡稳定性进行评价。研究结果表明:隶属度最大值为0.397,对应边坡稳定状态为“极不稳定”,与实际情况基本一致,验证该权重方法客观、准确,为更好评判山区公路沿线高陡边坡稳定性提出新的方法。     

基于事故分析的公路限高门架警告标志优化设置*

为优化设置公路限高门架警告标志,利用Kruskal-Wallis检验与二元logistic回归分析,从工效学及人因工程学角度剖析事故原因,基于大型车辆驾驶员视认特征与道路交通环境特点,提出警告标志前置设置最低要求,构建考虑大型车辆驾驶员视认角度标志前置距离模型,并提出预防措施。结果表明:限高门架高度警示标志设置不规范,导致停车安全距离不足,标志视认能力下降;根据模型得出公路限高门架警告标志前置参考距离,验证模型有效性,并有针对性提出限高门架警示标志优化设置意见。研究结果可为公路限高门架警告标志设置提供参考和借鉴。     

坡度对跨座式单轨隧道临界风速的影响

为研究不同坡度隧道在大功率火源情况下的烟气运动,采用1∶20的缩尺隧道模型,通过试验对不同坡度情况下(-6%,-3%,0%,3%,6%)的大火源功率火灾(20,50 MW)时的隧道纵向通风临界风速进行研究。结果表明:0%坡度时,20 MW和50 MW的临界风速相差不大;有坡度时,逆坡送风的临界风速大于顺坡送风的临界风速。根据试验结果拟合得出大火源功率(20,50 MW)条件下坡度为-6%至6%时的临界风速与坡度的关系,并对前人提出的坡度与临界风速的关系式进行修正。     

高烈度地震区跨断层隧道不同厚度减震层减震效果分析*

为进一步提高高烈度地震区跨断层隧道抗震性能,基于达万高速天坪寨隧道F1断层段,利用有限差分数值软件FLAC3D对跨断层隧道施设不同减震层厚度减震效果进行研究。结果表明:当天坪寨隧道F1断层段施设减震层厚度为150 mm时,减震效果最优,其次为200,100,50 mm;当施设150 mm减震层时,横向与竖向位移分别减小5.88%与8.50%,最大主应力减小36.02%,最小主应力减小12.21%,最大剪应力减小51.61%,最小安全系数提高52.45%～65.32%。研究结果可为高烈度地震区跨断层隧道抗震设计提供参考。