山區(qū)高等級(jí)公路控速誘導(dǎo)技術(shù)及大范圍應(yīng)用研究.pdf

1、為了解決山區(qū)高等級(jí)公路由于超速導(dǎo)致車輛失控事故頻發(fā)的問(wèn)題，針對(duì)我國(guó)山區(qū)高等級(jí)公路交通安全現(xiàn)狀的特殊性，在系統(tǒng)思想的指導(dǎo)下，開(kāi)展基于人一車一路相結(jié)合的控速誘導(dǎo)技術(shù)研究，將是消除車輛超速行駛現(xiàn)象，避免惡性道路交通事故發(fā)生的根本途徑，對(duì)山區(qū)高等級(jí)公路交通安全狀況的改善具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 本研究以改善山區(qū)高等級(jí)公路運(yùn)營(yíng)安全性為目標(biāo)，通過(guò)調(diào)查研究、系統(tǒng)分析、實(shí)車道路試驗(yàn)、動(dòng)力學(xué)建模與仿真和多目標(biāo)優(yōu)化等方法，開(kāi)發(fā)了安全、高

2、效的公路控速誘導(dǎo)系統(tǒng)，并投入了實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。研究的主要內(nèi)容有：
　　 (1)通過(guò)駕駛?cè)塑囁倏刂菩袨橛绊懸蛩胤治觯O(shè)計(jì)了基于提高公路車速控制誘導(dǎo)能力的強(qiáng)制控速設(shè)施調(diào)研方案，對(duì)180位有經(jīng)驗(yàn)的駕駛?cè)朐庥鰪?qiáng)制控速設(shè)施時(shí)的控速行為和控速心理進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查。根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查分析結(jié)論，運(yùn)用同構(gòu)理論和霍爾三維結(jié)構(gòu)原理，構(gòu)建了具有控速誘導(dǎo)功能的時(shí)間弱相關(guān)公路控速誘導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由核心要素一強(qiáng)制控速設(shè)施和從屬要素一前置危

3、險(xiǎn)警告信息、控速設(shè)施警告信息、視錯(cuò)覺(jué)控速誘導(dǎo)信息按照信息流轉(zhuǎn)遞的特有結(jié)構(gòu)形式組成，通過(guò)負(fù)反饋和內(nèi)部協(xié)作力的作用，在自身漲落力的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的整體最優(yōu)化，滿足了系統(tǒng)全局控速、充分控速和可靠控速的需求，解決了山區(qū)公路危險(xiǎn)路段車速控制的系統(tǒng)性問(wèn)題。
　　 在強(qiáng)制控速設(shè)施對(duì)駕駛?cè)丝厮傩睦碛绊懻{(diào)研和系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用目標(biāo)分層分解法，根據(jù)駕駛?cè)酥骺陀^認(rèn)知原理、車輛沖擊動(dòng)力學(xué)及控速效果動(dòng)力學(xué)理論，提出了公路控速誘導(dǎo)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體

4、系，該體系包括控速有效性、使用可靠性和制作經(jīng)濟(jì)性三個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　 (2)針對(duì)車輛與強(qiáng)制控速設(shè)施接觸過(guò)程的特殊性，提出了有效路形的計(jì)算模型，給出了解析求解方法；根據(jù)車輛懸架的結(jié)構(gòu)特性和脈沖輸入的振動(dòng)特性分析，得到了分段線性的懸架模型；在有效路面激勵(lì)輸入和分段線性懸架模型的基礎(chǔ)上，建立了車輛一強(qiáng)制控速設(shè)施系統(tǒng)五自由度非線性沖擊動(dòng)力學(xué)模型，并以隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)為初值，采用空間步長(zhǎng)恒定的方法開(kāi)發(fā)了車輛一強(qiáng)制控速設(shè)施系統(tǒng)振動(dòng)仿真計(jì)算軟

5、件。為了驗(yàn)證車輛沖擊動(dòng)力學(xué)模型的有效性，進(jìn)行了實(shí)車道路試驗(yàn)，試驗(yàn)與仿真結(jié)果比較表明，該車輛沖擊動(dòng)力學(xué)模型是有效的，能夠用于脈沖輸入條件下車輛振動(dòng)的仿真計(jì)算，計(jì)算結(jié)果可為強(qiáng)制控速設(shè)施的多目標(biāo)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。
　　 (3)在仿真計(jì)算的基礎(chǔ)上，根據(jù)公路控速誘導(dǎo)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立了以車輛沖擊強(qiáng)度、控速誘導(dǎo)力度和制作經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)，以高度、寬度和斷面形狀為決策變量的強(qiáng)制控速設(shè)施結(jié)構(gòu)形式的非線性離散型多目標(biāo)優(yōu)化模型。利用模糊最優(yōu)決策方

6、法得出梯形為強(qiáng)制控速設(shè)施的最佳斷面形狀，同時(shí)對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化，然后通過(guò)無(wú)量綱方法對(duì)模型進(jìn)行規(guī)范化處理，獲得多目標(biāo)優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)模型，并采用線性加權(quán)法和功效系數(shù)法獲得多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的pareto最優(yōu)解，全面解決了強(qiáng)制控速設(shè)施的車輛沖擊強(qiáng)度、控速誘導(dǎo)力度和制作經(jīng)濟(jì)性相矛盾的問(wèn)題；
　　 (4)根據(jù)公路控速誘導(dǎo)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和路面結(jié)構(gòu)受力分析，提出了強(qiáng)制控速設(shè)施的最優(yōu)設(shè)置間距、最優(yōu)安裝方案和最優(yōu)表面花紋形式以及