【博士】理論運行速度與公路線形設(shè)計及評價方法研究【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：長安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　針對目前我國采用的基于設(shè)計速度的公路線形設(shè)計方法存在的局限性，本文對理論運行速度模型，以及基于理論運行速度的公路路線設(shè)計及評價方法進行了研究，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際行駛速度的理論預(yù)測模型，以指導(dǎo)公路線形設(shè)計，作為線形指標取值、線形安全性評價的依據(jù)。　　在分析設(shè)計速度、運行速度V8s在公路路線設(shè)計及評價中的作用和局限性的基礎(chǔ)上，提出了理論運行速度的概念。理論運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、汽車的機械動力性能，以及公路本身線形條件影響時理論上的運行速度。論文分析和探討了基于理論運行速度進行公路線形設(shè)計及線形連續(xù)性評價的方法與步驟，并討論了理論運行速度在線形設(shè)計與修改方面的具體應(yīng)用?！　±碚撨\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汽車運行速度的影響，并綜合考慮汽車動力性能、制動性能、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，通過理論研究建立了基于公路線形的理論運行速度預(yù)測模型?！　≌撐耐ㄟ^對駕駛行為和速度連續(xù)性的分析，分別對小客車和貨車的期望速度進行了論證?；谄嚨膭恿π阅芎椭苿有阅?，并考慮上坡過程中的換擋操作、下坡過程中的剎車制動等操縱行為建立了基于縱斷面線形的速度模型；通過對汽車的加減速過程、汽車在平曲線運行時的行車舒適性和駕駛員操縱性，及平曲線對理論運行速度不再產(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)測得到基于平面和縱斷面的理論運行速度基礎(chǔ)上，取其中速度較小者為主速度、較大者作為次速度，并用次速度對主速度進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；橫斷面對理論運行速度的影響是通過建立橫斷面影響因素模型，確定橫斷面對理論運行速度的折減值而實現(xiàn)的。本文建立的基于公路線形的理論運行速度模型，適用小客車、大貨車等不同車型以及不同公路等級情況下的運行速度預(yù)測。通過與現(xiàn)場實測車速的對比研究，驗證了本理論運行速度預(yù)測模型的可靠性。　　設(shè)計速度是目前公路設(shè)計的控制依據(jù)，決定了路線線形設(shè)計要素的最小指標值，而實際行駛速度是衡量與檢查路線設(shè)計指標的合理性及相互間配合是否恰當?shù)闹匾罁?jù)，其運行速度的變化幅度客觀反映了線形指標的均衡性和道路線形設(shè)計的連續(xù)性。因此，本文提出的基于理論運行速度的路線設(shè)計方法與評價方法，實質(zhì)上是在現(xiàn)有設(shè)計步驟中增加一個運用理論運行速度對初始設(shè)計進行檢驗和調(diào)整的設(shè)計檢驗階段，根據(jù)理論運行速度在滿足規(guī)范要求和運行速度一致性要求基礎(chǔ)上對平、縱面線形技術(shù)指標進行檢查并修改，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^研究理論運行速度和設(shè)計速度的關(guān)系、理論運行速度變化率和線形指標及線形組合之間的相關(guān)關(guān)系，在理論運行速度模型的基礎(chǔ)上，通過對各種評價指標的改進、整合和補充，以連續(xù)性指標為核心，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價指標和評價體系。探討了安全性評價體系的層次構(gòu)成、提出了各個評價指標的計算模型、權(quán)重系數(shù)和評價標準，給出了公路線形安全性評價的步驟和流程，并提出量化的公路線形安全性評價綜合指標模型——線形安全指數(shù)ASI。　　在基于線形的理論運行速度模型及公路線形安全性評價指標體系研究的基礎(chǔ)上，進行了基于理論運行車速預(yù)測的公路安全性評價系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。對該系統(tǒng)的需求分析、系統(tǒng)架構(gòu)、總體設(shè)計、功能設(shè)計及系統(tǒng)的具體實現(xiàn)進行了介紹，并重點討論了線形指標規(guī)范符合性檢查、路段劃分、理論運行速度預(yù)測、線形技術(shù)指標評價、安全性指標量化評價等功能模塊的實現(xiàn)方法?！　⊥ㄟ^對實際公路設(shè)計項目進行的路線安全性分析和評價，驗證了本文提出的理論運行速度預(yù)測模型、公路線形安全性評價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)計提供依據(jù)。　　

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