【博士】双车道公路弯道行车轨迹特性研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学交通运输工程学院　　学位年度： 2009年　　双车道公路是我国公路网中最普遍的一种公路类型，约占国省道干线公路的90％以上，在综合交通运输系统中发挥着巨大的作用。我国双车道公路安全形势十分严峻，根据公安部交管局的统计资料，公路交通事故中有60％以上发生在双车道公路上，造成的死亡人数约占公路总死亡人数的60％左右。因此，有针对性地开展双车道公路的交通安全问题研究，对于提高公路网的整体安全水平具有重要的现实意义。　　行车轨迹和车速一样，是道路交通系统各要素作用于驾驶行为上的另一种表现形式，也是评价道路线形设计的舒适性和安全性的重要指标。传统的道路路线设计方法以汽车行驶理论为基础，假设车辆严格地按照设计行车轨迹线行驶，该理论假设必将导致按照现行规范指导的道路几何线形设计，在承载实际的驾驶行为时产生功能上的偏差。在众多的影响因素中，道路的线形条件是驾驶员行车轨迹决策行为的主要依据，．因此，深入开展道路线形对行车轨迹行为的作用机理和规律研究，反过来再应用研究成果指导优化道路几何线形的设计，诱导驾驶员按照预期的行车轨迹线安全行驶，应该成为道路线形安全设计研究的有效途径。　　本文以双车道公路为研究对象，以实现道路路线设计的“安全可控"为根本目标。从道路交通系统工程的角度出发，综合考虑到驾驶员、车辆及道路(环境)三者之间的相互作用机理，采用计算机仿真和实验研究相结合的技术手段，针对弯道线形条件的特殊性和驾驶行为的复杂性，系统地开展双车道公路曲线段行车轨迹特性研究。得到了双车道公路曲线段行车轨迹特性动态变化规律及道路条件、车速对行车轨迹行为的作用规律，提出了双车道公路曲线段行车轨迹最大侧向偏移量预测模型。　　论文首先论述了传统应用于汽车操纵稳定性评价的驾驶员模型，应用到道路条件．驾驶员行车轨迹行为仿真研究的可行性和存在的问题。根据论文研究的对象和目的，在课题组杨轸博士提出的实际道路条件输入的驾驶员方向控制模型的基础上，以双车道公路曲线段的车速和行车轨迹实验观测数据为依据，以行车轨迹的最大侧向偏移量为控制指标，采用模型仿真和实验观测结果近似逼近法，对模型的前视时间参数进行了标定。提出了自由流交通环境下，驾驶员行车轨迹行为仿真研究的模型前视时间参数的取值标准。　　然后，应用参数标定后的驾驶员方向控制模型，在特定的线形条件及车速参数输入的情况下，模拟驾驶员操纵车辆在曲线段行驶时的行车轨迹决策行为，系统地开展了双车道公路曲线段行车轨迹特性研究。通过对各种线形技术指标和不同车速参数输入条件下的仿真研究，获得了在自由流的交通条件下，驾驶员行车轨迹决策行为只受道路的自身条件影响时，双车道公路曲线段行车轨迹特性的一般规律，得到了平曲线半径、缓和曲线长、CCR(曲率变化率)、曲线超高、车速对行车轨迹特性的影响规律。　　最后，采用聚类多元回归分析的数学方法，建立了双车道公路曲线段行车轨迹最大侧向偏移量预测模型。并以实验观测数据为依据，对模型的预测精度和可靠性进行了验证。　　论文的研究是对“以人为本，安全至上”的道路路线设计新理念的继承和发展，同时也是对道路路线安全性评价指标体系的补充和完善。研究成果对于指导公路平曲线各线元的协调设计具有重要的参考价值。　　

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