【博士】高速公路線形安全設計研究【2007】

內容簡介

　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：長安大學　　學位年度： 2007年　　我國高速公路建設只用十余年的時間就走過了西方發(fā)達國家?guī)资甑臍v程，隨著高速公路通車里程和汽車保有量的快速增長，交通事故的發(fā)生次數(shù)明顯上升、死亡人數(shù)也呈大幅增加趨勢，且重大、惡性交通事故居多，與西方發(fā)達國家高速公路交通安全相比存在很大差距。高速公路設計速度高，汽車對交通安全的要求也高，相對于高速公路的其它部分，線形設計通過對駕駛者行為的客觀干擾，會對駕駛員的過失行為放大，使之與行車安全產(chǎn)生互動關聯(lián)，從而導致了交通事故的發(fā)生。因此，線形設計在高速公路安全設計起著重要的作用，從定性到定量角度研究線形指標對交通事故的影響，對優(yōu)化、改進線形設計，預防交通事故的發(fā)生，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失至關重要。　　高速公路線形安全設計不僅要滿足汽車行駛動力學和運動學的要求，更要考慮駕駛員生理、心理方面的要求，考慮為司乘人員提供怎樣的行車環(huán)境；其綜合反映為高速公路線形提供給駕駛員的速度，以及駕駛員從安全角度對高速公路線形及其環(huán)境判斷所采用的期望速度。一般情況下，只要條件允許，駕駛員總是傾向于采用高速行駛，交通事故調查資料也表明在平坦路段的交通事故比急彎、陡坡段要高。因此，高速公路線形安全設計，關鍵是不給駕駛員提供判斷錯誤，誘導駕駛員超速的信息。　　本文以大量的平、縱面線形設計資料、交通事故資料，全面綜合分析了高速公路交通事故與人、車、路的相互影響及關系，闡述了高速公路線形安全設計的理論與方法，提出了高速公路線形安全設計指標體系中各指標相互協(xié)調配合的設計新思路：從交通事故、人、車、路特性等方面，對高速公路線形安全設計的提出綜合性的指導意見?！　∈紫?，通過分析高速公路線形設計中以設計速度為指標進行線形設計及線形組合設計理論中存在的問題，指出了現(xiàn)行設計指標體系只考慮車輛、不考慮駕駛人員駕駛行為的缺陷：從道路交通安全審計角度，提出了高速公路線形安全設計中應重點考慮的線形設計要素。并根據(jù)陜西580公里高速公路線形設計數(shù)據(jù)及其對應的3年來交通事故數(shù)據(jù)，分析了高速公路交通事故產(chǎn)生的時間、駕駛員特性、車輛類型、氣候狀況、事故原因、事故結果，首次對巨量樣本采用聚類分析方法研究了高速公路平、縱面線形指標及線形組合與交通事故的相關關系；并用數(shù)理統(tǒng)計軟件SPSS進行了統(tǒng)計分析，建立了線形指標與交通事故的相關模型?！　∑浯?，從車輛動力學的角度，研究了車輛動力性能與高速公路縱面線形指標的關系，首次提出了對山區(qū)高速公路上、下行采用不同最大縱坡及坡長限制，理想最大縱坡、一般最大縱坡、極限最大縱坡、緩和坡段縱坡的設計概念?！　≡俅危罁?jù)駕駛員對車輛、高速公路信息的感知，分析了駕駛員的駕駛行為特性及駕駛操縱行為，將駕駛員開車過程分為信息感知、軌跡決策和操作校正三個基本環(huán)節(jié)；　　研究了預瞄跟隨理論、系統(tǒng)模糊決策理論、非線性系統(tǒng)控制論等建模理論，并以模糊決策理論為基礎，按照穩(wěn)態(tài)預測動態(tài)校正假說、研究了駕駛員預期軌跡決策的駕駛安全性、合法性和駕駛輕便性三個基本模糊評價指標；并應用非線性系統(tǒng)控制論中局部等效線性方法解決汽車動力學控制系統(tǒng)強非線性問題，建立了駕駛員最優(yōu)預瞄縱向加速度和最優(yōu)預瞄側向加速度的．階線性傳遞函數(shù)模型、最優(yōu)預瞄加速度的決策及校正模型，高速公路平、縱面線形實際供給車速及駕駛員期望速度模型?！　∽詈?，根據(jù)交通事故與高速公路線形要素的相關性分析及對車輛動力性能的研究結果，提出了高速公路線形安全設計的總體要求，公路平面線形要素、縱面線形要素、平縱面線形組合的設計要求；并利用平、縱面線形實際供給車速，駕駛員期望速度仿真與交通事故發(fā)生的對比分析，真實、客觀反映了線形設計在滿足現(xiàn)有公路工程技術標準、公路路線設計規(guī)范指標條件下可能存在的隱形安全缺陷問題，提出了應用駕駛員期望速度仿真圖評價線形設計的方法和評價標準，科學、合理地解決了高速公路線形設計安全定量評價難題?！　?

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