【博士】高速公路線形安全設(shè)計(jì)研究【2007】

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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： 2007年　　我國高速公路建設(shè)只用十余年的時(shí)間就走過了西方發(fā)達(dá)國家?guī)资甑臍v程，隨著高速公路通車?yán)锍毯推嚤Ｓ辛康目焖僭鲩L，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(dá)國家高速公路交通安全相比存在很大差距。高速公路設(shè)計(jì)速度高，汽車對(duì)交通安全的要求也高，相對(duì)于高速公路的其它部分，線形設(shè)計(jì)通過對(duì)駕駛者行為的客觀干擾，會(huì)對(duì)駕駛員的過失行為放大，使之與行車安全產(chǎn)生互動(dòng)關(guān)聯(lián)，從而導(dǎo)致了交通事故的發(fā)生。因此，線形設(shè)計(jì)在高速公路安全設(shè)計(jì)起著重要的作用，從定性到定量角度研究線形指標(biāo)對(duì)交通事故的影響，對(duì)優(yōu)化、改進(jìn)線形設(shè)計(jì)，預(yù)防交通事故的發(fā)生，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失至關(guān)重要?！　「咚俟肪€形安全設(shè)計(jì)不僅要滿足汽車行駛動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)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(duì)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(diào)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(shè)計(jì)，關(guān)鍵是不給駕駛員提供判斷錯(cuò)誤，誘導(dǎo)駕駛員超速的信息。　　本文以大量的平、縱面線形設(shè)計(jì)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(guān)系，闡述了高速公路線形安全設(shè)計(jì)的理論與方法，提出了高速公路線形安全設(shè)計(jì)指標(biāo)體系中各指標(biāo)相互協(xié)調(diào)配合的設(shè)計(jì)新思路：從交通事故、人、車、路特性等方面，對(duì)高速公路線形安全設(shè)計(jì)的提出綜合性的指導(dǎo)意見?！　∈紫?，通過分析高速公路線形設(shè)計(jì)中以設(shè)計(jì)速度為指標(biāo)進(jìn)行線形設(shè)計(jì)及線形組合設(shè)計(jì)理論中存在的問題，指出了現(xiàn)行設(shè)計(jì)指標(biāo)體系只考慮車輛、不考慮駕駛?cè)藛T駕駛行為的缺陷：從道路交通安全審計(jì)角度，提出了高速公路線形安全設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮的線形設(shè)計(jì)要素。并根據(jù)陜西580公里高速公路線形設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)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(shí)間、駕駛員特性、車輛類型、氣候狀況、事故原因、事故結(jié)果，首次對(duì)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(biāo)及線形組合與交通事故的相關(guān)關(guān)系；并用數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件SPSS進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，建立了線形指標(biāo)與交通事故的相關(guān)模型?！　∑浯危瑥能囕v動(dòng)力學(xué)的角度，研究了車輛動(dòng)力性能與高速公路縱面線形指標(biāo)的關(guān)系，首次提出了對(duì)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(shè)計(jì)概念?！　≡俅?，依據(jù)駕駛員對(duì)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(gè)基本環(huán)節(jié)；　　研究了預(yù)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(chǔ)，按照穩(wěn)態(tài)預(yù)測動(dòng)態(tài)校正假說、研究了駕駛員預(yù)期軌跡決策的駕駛安全性、合法性和駕駛輕便性三個(gè)基本模糊評(píng)價(jià)指標(biāo)；并應(yīng)用非線性系統(tǒng)控制論中局部等效線性方法解決汽車動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)強(qiáng)非線性問題，建立了駕駛員最優(yōu)預(yù)瞄縱向加速度和最優(yōu)預(yù)瞄側(cè)向加速度的．階線性傳遞函數(shù)模型、最優(yōu)預(yù)瞄加速度的決策及校正模型，高速公路平、縱面線形實(shí)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(guān)性分析及對(duì)車輛動(dòng)力性能的研究結(jié)果，提出了高速公路線形安全設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)要求；并利用平、縱面線形實(shí)際供給車速，駕駛員期望速度仿真與交通事故發(fā)生的對(duì)比分析，真實(shí)、客觀反映了線形設(shè)計(jì)在滿足現(xiàn)有公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范指標(biāo)條件下可能存在的隱形安全缺陷問題，提出了應(yīng)用駕駛員期望速度仿真圖評(píng)價(jià)線形設(shè)計(jì)的方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)、合理地解決了高速公路線形設(shè)計(jì)安全定量評(píng)價(jià)難題?！　?

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