【博士】理論運(yùn)行速度與公路線形設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)方法研究【2008】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長(zhǎng)安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　針對(duì)目前我國(guó)采用的基于設(shè)計(jì)速度的公路線形設(shè)計(jì)方法存在的局限性，本文對(duì)理論運(yùn)行速度模型，以及基于理論運(yùn)行速度的公路路線設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了研究，其目的是建立一種在給定公路線形條件下更接近于汽車實(shí)際行駛速度的理論預(yù)測(cè)模型，以指導(dǎo)公路線形設(shè)計(jì)，作為線形指標(biāo)取值、線形安全性評(píng)價(jià)的依據(jù)?！　≡诜治鲈O(shè)計(jì)速度、運(yùn)行速度V8s在公路路線設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)中的作用和局限性的基礎(chǔ)上，提出了理論運(yùn)行速度的概念。理論運(yùn)行速度是指在路面狀況良好的自由流條件下，汽車行駛只受駕駛操作行為、汽車的機(jī)械動(dòng)力性能，以及公路本身線形條件影響時(shí)理論上的運(yùn)行速度。論文分析和探討了基于理論運(yùn)行速度進(jìn)行公路線形設(shè)計(jì)及線形連續(xù)性評(píng)價(jià)的方法與步驟，并討論了理論運(yùn)行速度在線形設(shè)計(jì)與修改方面的具體應(yīng)用?！　±碚撨\(yùn)行速度模型的建立，充分考慮了人、車、路各種因素。本文根據(jù)汽車動(dòng)力學(xué)原理，研究縱面、平面、橫斷面及平縱組合等諸多因素對(duì)汽車運(yùn)行速度的影響，并綜合考慮汽車動(dòng)力性能、制動(dòng)性能、行駛性能、操縱性能，和駕駛員的舒適性、安全性、駕駛操作行為特征等因素，通過(guò)理論研究建立了基于公路線形的理論運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型。　　論文通過(guò)對(duì)駕駛行為和速度連續(xù)性的分析，分別對(duì)小客車和貨車的期望速度進(jìn)行了論證?；谄嚨膭?dòng)力性能和制動(dòng)性能，并考慮上坡過(guò)程中的換擋操作、下坡過(guò)程中的剎車制動(dòng)等操縱行為建立了基于縱斷面線形的速度模型；通過(guò)對(duì)汽車的加減速過(guò)程、汽車在平曲線運(yùn)行時(shí)的行車舒適性和駕駛員操縱性，及平曲線對(duì)理論運(yùn)行速度不再產(chǎn)生影響的臨界半徑等方面的研究，建立了基于平面線形的速度模型；在分別預(yù)測(cè)得到基于平面和縱斷面的理論運(yùn)行速度基礎(chǔ)上，取其中速度較小者為主速度、較大者作為次速度，并用次速度對(duì)主速度進(jìn)行分車型的折減修正，從而得到基于平縱組合線形的速度模型；橫斷面對(duì)理論運(yùn)行速度的影響是通過(guò)建立橫斷面影響因素模型，確定橫斷面對(duì)理論運(yùn)行速度的折減值而實(shí)現(xiàn)的。本文建立的基于公路線形的理論運(yùn)行速度模型，適用小客車、大貨車等不同車型以及不同公路等級(jí)情況下的運(yùn)行速度預(yù)測(cè)。通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)車速的對(duì)比研究，驗(yàn)證了本理論運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型的可靠性?！　≡O(shè)計(jì)速度是目前公路設(shè)計(jì)的控制依據(jù)，決定了路線線形設(shè)計(jì)要素的最小指標(biāo)值，而實(shí)際行駛速度是衡量與檢查路線設(shè)計(jì)指標(biāo)的合理性及相互間配合是否恰當(dāng)?shù)闹匾罁?jù)，其運(yùn)行速度的變化幅度客觀反映了線形指標(biāo)的均衡性和道路線形設(shè)計(jì)的連續(xù)性。因此，本文提出的基于理論運(yùn)行速度的路線設(shè)計(jì)方法與評(píng)價(jià)方法，實(shí)質(zhì)上是在現(xiàn)有設(shè)計(jì)步驟中增加一個(gè)運(yùn)用理論運(yùn)行速度對(duì)初始設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)和調(diào)整的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)階段，根據(jù)理論運(yùn)行速度在滿足規(guī)范要求和運(yùn)行速度一致性要求基礎(chǔ)上對(duì)平、縱面線形技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢查并修改，使公路線形滿足線形的連續(xù)性和速度的一致性要求，從而滿足安全行車的要求?！　⊥ㄟ^(guò)研究理論運(yùn)行速度和設(shè)計(jì)速度的關(guān)系、理論運(yùn)行速度變化率和線形指標(biāo)及線形組合之間的相關(guān)關(guān)系，在理論運(yùn)行速度模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)各種評(píng)價(jià)指標(biāo)的改進(jìn)、整合和補(bǔ)充，以連續(xù)性指標(biāo)為核心，建立了完整系統(tǒng)的一種基于分層加權(quán)的量化的線形安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系。探討了安全性評(píng)價(jià)體系的層次構(gòu)成、提出了各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算模型、權(quán)重系數(shù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，給出了公路線形安全性評(píng)價(jià)的步驟和流程，并提出量化的公路線形安全性評(píng)價(jià)綜合指標(biāo)模型——線形安全指數(shù)ASI?！　≡诨诰€形的理論運(yùn)行速度模型及公路線形安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了基于理論運(yùn)行車速預(yù)測(cè)的公路安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。對(duì)該系統(tǒng)的需求分析、系統(tǒng)架構(gòu)、總體設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了介紹，并重點(diǎn)討論了線形指標(biāo)規(guī)范符合性檢查、路段劃分、理論運(yùn)行速度預(yù)測(cè)、線形技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)、安全性指標(biāo)量化評(píng)價(jià)等功能模塊的實(shí)現(xiàn)方法?！　⊥ㄟ^(guò)對(duì)實(shí)際公路設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行的路線安全性分析和評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了本文提出的理論運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型、公路線形安全性評(píng)價(jià)體系的合理性和可行性?？梢詾楣肪€形的安全性、連續(xù)性設(shè)計(jì)提供依據(jù)?！　?

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