高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段線形優(yōu)化理論與方法研究.pdf

1、近年來(lái)，為滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要，高速公路建設(shè)重點(diǎn)已從東部平原微丘逐步向中西部山區(qū)重丘轉(zhuǎn)移。受山區(qū)地形地貌、地質(zhì)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面的限制，山區(qū)高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段的數(shù)量和長(zhǎng)度不斷增加，并呈現(xiàn)了與隧道群、橋隧群、螺旋隧道、高墩橋梁等特殊結(jié)構(gòu)物組合的特征。同時(shí)，受高海拔的影響，連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段通常存在霧、冰雪、強(qiáng)側(cè)風(fēng)、強(qiáng)降雨等不利氣候條件，車(chē)輛運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)較大。調(diào)查表明，國(guó)內(nèi)大多數(shù)連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段為事故相對(duì)多發(fā)路段，部分高速公路甚至因

2、連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段導(dǎo)致的群死群傷事故而被稱(chēng)為“死亡之路”。盡管?chē)?guó)內(nèi)在連續(xù)長(zhǎng)大下坡安全保障方面已經(jīng)開(kāi)展了大量研究，但針對(duì)線形指標(biāo)的研究較薄弱，連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段的運(yùn)營(yíng)安全問(wèn)題仍較嚴(yán)峻。因此，有必要針對(duì)高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段的線形設(shè)計(jì)和優(yōu)化技術(shù)開(kāi)展更深入和更具針對(duì)性地研究，為進(jìn)一步提高連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段的運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)防控能力提供技術(shù)支撐。
　　本論文以高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段為研究對(duì)象，在分析連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段主要運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)因子的基礎(chǔ)上，

3、針對(duì)連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段駕駛負(fù)荷與線形指標(biāo)關(guān)系、縱斷面指標(biāo)優(yōu)化技術(shù)、平縱線形組合優(yōu)化技術(shù)開(kāi)展研究，主要內(nèi)容包括以下四方面:
　　(1)連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)因子分析。從駕駛?cè)诵袨椤④?chē)輛狀態(tài)、設(shè)施條件和交通環(huán)境等角度分析梳理了高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段主要存在的不利交通安全因素，建立了高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)因子清單，構(gòu)建了連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)防控措施總體架構(gòu)。
　　(2)連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段駕駛負(fù)荷與線形指標(biāo)

4、關(guān)系研究。分析了車(chē)輛在連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段行駛時(shí)駕駛?cè)说男熊?chē)感受、車(chē)輛操作行為特征、不同展線形式下路徑選擇和安全設(shè)施使用效果的直觀感受等特性，開(kāi)展了高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段駕駛負(fù)荷實(shí)車(chē)試驗(yàn)，建立了高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段平縱線形指標(biāo)與駕駛負(fù)荷的定量關(guān)系模型，提出了基于駕駛負(fù)荷的線形指標(biāo)評(píng)估方法。
　　(3)連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段縱斷面指標(biāo)優(yōu)化研究。綜合考慮連續(xù)長(zhǎng)大下坡長(zhǎng)度、平均縱坡、縱坡坡段組成、下坡速度、重載貨車(chē)車(chē)輛特性和車(chē)輛總重等因素，

5、采用制動(dòng)器溫升模型和基于TruckSim的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)，分析了特定連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段貨車(chē)下坡過(guò)程中制動(dòng)器溫度和制動(dòng)力矩的變化趨勢(shì)、貨車(chē)不同軸之間制動(dòng)力矩的分布特性以及坡段縱坡對(duì)貨車(chē)制動(dòng)力矩的影響和車(chē)輛總重、運(yùn)行速度對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度及制動(dòng)力矩的影響，探討了高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段采用單一縱坡下坡和設(shè)置緩坡兩種展線形式對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度和制動(dòng)力矩影響的差異，提出了高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段區(qū)段劃分的量化標(biāo)準(zhǔn)、縱坡設(shè)計(jì)和安全對(duì)策措施建議，為《

6、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2003)第3.0.17條的修訂提供了支撐。
　　(4)連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段線形組合優(yōu)化研究。針對(duì)高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段道路環(huán)境特征，考慮平縱線形組合、駕駛?cè)雱?dòng)態(tài)視覺(jué)特性、車(chē)輛運(yùn)行速度和車(chē)前燈照射范圍等因素，采用三維動(dòng)態(tài)視距作為評(píng)估線形組合的關(guān)鍵指標(biāo)，提出了基于三次B樣條曲線的三維公路線形擬合方法。進(jìn)一步以駕駛?cè)胍朁c(diǎn)和視距驗(yàn)算點(diǎn)的連線與視線中心線的夾角和駕駛?cè)嗽谠摲较蛏献畲髣?dòng)態(tài)視角的關(guān)系作為約束條