文档介绍：分类号:U46
10710-B2005111
博士学位论文
基于驾驶员因素的公路连续长坡路段线形研究
张娟
导师姓名职称刘浩学教授
申请学位级别博士学科专业名称交通环境与安全技术
论文提交日期 2011 年 12 月 8 日论文答辩日期 2012 年 3 月 13 日
学位授予单位长安大学
答辩委员会主席严宝杰
学位论文评阅人李百川、金立生、鹿应荣、许洪国、王云鹏
Continuous Long Slope Road Alignment Research
Based on Driver’s Factors
A Dissertation Submitted for the Degree of Doctor
Candidate:Zhang Juan
Supervisor:Liu Haoxue
Chang’an University, Xi’an, China
摘要I
摘要
近年来,公路连续长坡路段的安全问题越来越突出,出现了很多触目惊心的事故多
发段,表明传统以“汽车动力学”为基础的道路线形设计理论,在指导山区连续长坡路
段的设计方面存在局限性。
本文的研究从驾驶员角度出发,分析连续长坡路段线形指标对驾驶员的影响,试图
从“以人为本”的角度,提出更安全的、适宜的线形参数指标。研究成果对传统连续长
坡路段的线形设计理论进行改进,可对现行的标准、规范的参数指标的重新评价和修改
提供参考性建议;对即将建设和现有正在运行的连续长坡路段运用研究成果进行检查,
以发现事故隐患点,提高用路安全性。
基于以上目的,选择以实车试验作为获取研究数据的手段。随机选择 9 名在年龄和
驾驶经验上具有代表性的驾驶员;采用多导生理记录仪采集被试驾驶员的生理指标;用
GPS 来采集实车试验过程的实时速度。依据实测数据,运用统计分析方法,对试验数据
和道路线形参数指标进行分析研究,建立相关的回归分析模型,以心率增长率、速度增
长率分别作为表征驾驶员心理生理反应和车辆运行速度的指标,并建立其与线形参数指
标间的定量关系。
平面线形参数研究:对选取的典型公路连续长坡路段平曲线进行了 7 个位置区段划
分,对每个位置驾驶员心率增长率与曲线半径的关系进行研究,依据研究结果提出了连
续长坡路段独立非连续曲线的半径建议值;以圆曲线长与曲线长的比值作为指标,研究
其与驾驶员心率增长率的关系,提出了建议的取值;对缓和曲线长和驾驶员的心率增长
率进行研究提出了缓和曲线长的建议值;以平曲线半径与平曲线长的比值与驾驶员的心
率增长率的关系进行研究并建立相关模型,指出了最不利于安全的比值;对平曲线半径
和驾驶员心率增长率的关系进行研究,提出了不建议连接的相邻曲线半径的参考值。
纵断面线形参数研究:对公路连续长坡路段坡差与驾驶员心率增率进行研究,提出
了坡差建议值;将纵坡分为缓坡和陡坡,对缓坡段坡长与心率增率的研究,提出了坡长
建议值,陡坡段坡长与心率增率表明下坡方向驾驶员心理负荷较大;依据坡度与驾驶员
心率增率及速度的关系,发现下坡方向驾驶员对坡度的敏感性较弱,上坡方向传统设计
及规范建议采用两陡坡中间需加缓坡的设计在连续长坡路段有存在安全隐患的可能;得
到了速度增长率和坡长之间的变化规律;依据竖曲线半径和速度增率的关系,提出了竖
I
曲线半径的建议值。
对平纵组合的参数指标与驾驶员心率增率及速度增率的关系运用二次多项式逐步
回归方法进行了分析,并建立了拟合精度较好的模型。
论文在最后以研究结论为依据,结合事故调查数据,建立了 BP 神经网络训练模型,
并对该模型的可靠性进行了测试,也证实了本论文研究成果的可靠性;同时,该模型也
为连续长坡道路的前期安全性评价提供了一个有效的方法,使连续长坡路段在设计阶段
就可以对其安全性进行评定,以修改完善设计结果。
关键词:公路连续长坡路段,道路线形参数,心率增长率,速度增长率,BP 神经网
络
Abstract
Abstract
In recent years, continuous long slope roads appear a series of segments where accidents
are facile to happen, the tradition road alignment design theory on the base of vehicle
dynamics is exposing more and mor