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原文传递公路车辆安全行驶速度研究

论文题名：	公路车辆安全行驶速度研究
关键词：	公路交通安全;安全行驶速度;临界速度;速度安全系数;限速值;模糊控制理论
摘要：	全世界每年约有120万人死于道路交通事故，受伤者更是乡达5000万人。如果不采取适当措施，到2020年道路交通伤害预计将成为全球疾病与伤害负担的第三位原因。在我国，随着城市化的快速推进和区域一体化的加速发展，公路运输的作用和地位更加突出、明显。但与之相伴的是，我国交通事故总量大、伤亡严重，形势不容乐观。随着小汽车大量进入家庭，我国公路的交通安全形势将更加严峻。　　本论文依托“十一五”国家科技支撑计划课题(2007BAK35802)“驾驶人安全驾驶行为分析平台与监测技术研究及示范”，开展“公路车辆安全行驶速度研究”。在进行研究时，论文始终贯穿着3个“2”和1个“1”：其中，第1个“2”是指两种视角，即论文在分析问题时，分别从驾驶员和交通管理者的角度出发，研究驾驶员应如何选择安全的车速，研究交通管理者应如何执行车速控制方法(本文主要是指限速值)；第2个“2”是指两种交通流状态，即自由流状态和拥挤状态，交通流状态不同，交通安全的影响因素也不同，论文分别对其进行了分析和研究：第3个“2”是指两套理论，即速度安全系数理论和速度安全可靠度理论，它们分别针对上述两种交通流状态，解决安全行驶问题：1个“1”是指一个基础，即临界速度模型，它是速度安全系数理论和速度安全可靠度理论的共同基础。　　论文首先明确了综合分析的思路，认为公路车辆安全行驶速度研究应基于一定的道路条件和交通状态。本文将道路条件等客观因素决定的公路车辆最高行驶速度定义为临界速度，临界速度真实、定量地反映了行车条件的优劣，是所有研究工作的基础。将交通状态分为自由流状态和拥挤状态。自由流条件下，安全行驶的关键是选择与道路条件相适应的车速，由于影响因素都是确定量，因此采用安全系数理论进行研究；拥挤条件下，安全行驶的关键是跟车距离的保持和减速度的控制，由于影响因素存在随机性和不确定性，采用可靠度理论进行研究。　　接着在对临界速度进行研究时，论文提出了三维临界速度确定方法，将限制车辆最高行驶速度的因素按轴向、横向和竖向分为三类，三个维度上的限制因素分别对车辆的最高行驶速度构成限制，将限制值分别定义为轴向最高行驶速度、横向最高行驶速度、竖向最高行驶速度。当三个维度上的限制速度大于车辆的最高行驶速度时，代表的意义是道路客观条件良好，车辆的临界速度为车辆性能决定的最高行驶速度；当有任一维度上的限制速度小于车辆的最高行驶速度时，车辆的临界速度将不能达到车辆性能决定的最高行驶速度，临界速度取值为三个维度中数值最小的限制速度。建立了临界速度的计算模型，可以方便地计算临界速度。　　在临界速度的研究基础上，论文将传统的安全系数理论引入公路交通安全领域，提出了速度安全系数的概念。从驾驶员的角度看，速度安全系数是为了保障行驶安全，将车辆的行驶速度控制在临界速度的一定比例之下，临界速度与车辆行驶速度的比值即为速度安全系数。从交通管理者的角度来看，速度安全系数是为了保障车辆的行驶安全，从车速控制和管理的角度出发，将公路的限制速度确定在临界速度的一定比例之下，临界速度与限制速度的比值即为速度安全系数。　　速度安全系数的研究重点和关键在于确定合适的速度安全系数值，平衡安全和效率的关系。论文综合3个方面对此问题进行研究。首先，以理论分析为主，研究速度安全系数对交通安全的作用机理，提出能保证交通安全的速度安全系数建议值；其次参考公路设计规范的设计要求，分析其暗含的对速度安全系数的要求；最后结合普通公路的交通事故案卷分析，研究速度安全系数与交通事故之间的关系。综合以上3个方面的分析，提出速度安全的取值建议。速度安全系数的主要应用领域为公路限速值的确定，建立了基于速度安全系数的公路限速值确定方法，并开发了配套软件。论文对不良天气条件下的安全行驶速度也进行了研究，并给出了详细的速度选择或控制表。　　论文对跟驰条件下的安全行驶速度问题进行研究，基于模糊数学和模糊推理等理论，分析一定条件下跟车状态的安全可靠程度，建立了速度安全可靠度模型。借助Matlab提供的模糊逻辑工具箱，通过编写速度安全可靠度计算函数，分析特定条件下跟车状态的速度安全可靠度。根据仿真数据，对驾驶员提出保持2．5秒跟车距离和尽量使用轻微和较轻微的减速，谨慎使用较紧急的减速，避免使用紧急的减速的建议；对交通管理者提出了基于交通密度的公路限速值动态调整策略。
作者：	王炜
专业：	交通运输工程;交通运输规划与管理
导师：	陆建
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文