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原文传递高速公路扩建关键安全技术研究

论文题名：	高速公路扩建关键安全技术研究
关键词：	多车道高速公路;交通安全;运行速度;驾驶疲劳
摘要：	我国早期修建的高速公路多为双向四车道，随着社会经济的发展，交通需求快速增长，部分四车道高速公路已经不能满足交通需求，出现了交通拥挤，大小车混行严重，驾驶安全形势严峻等问题。在此背景下，相当一部分的四车道高速公路开始扩建为六车道或者八车道高速公路。高速公路扩建已经成为目前高速公路建设的重要方式。高速公路扩建后带来一些新的安全问题，随着自由流的恢复，大小车分道行驶，交通事故分布特征等与以往有较大不同。本文对高速公路扩建带来的新的交通安全问题进行讨论分析，在此基础上提出应对扩建带来新的交通安全问题的相关技术措施。　　为了分析扩建工程带来的新的交通安全问题，论文收集了平原微丘区一条280km长的八车道高速公路在扩建前、中、后各两年内的事故数据。对其扩建前中后的事故差异进行讨论分析。主要包括各个阶段事故在不同天气、时间、车型、事故形态等条件下的分布情况;并应用改良的累计频率法，对扩建后的事故多发段进行鉴别。对事故多发段处的事故进一步分析发现，扩建后高速公路的事故多发段具有明显的聚集性特征，典型的事故多发段包括:互通式立交、服务区段，平直路段，分离路基段，平纵组合不良段（主要是平纵组合不良产生的路面积水）。对不同事故多发段的事故主要影响因素进行分析，发现导致扩建后事故多发的关键原因为①运行速度差增大;②通视障碍问题凸显;③驾驶疲劳问题加剧。论文主要对该三个问题进行研究。　　首先，针对扩建后高速公路交通流恢复自由流，主线和进出匝道车辆的运行速度差增大问题进行了研究。在对运行速度概念及相关预测模型进行总结分析基础上，建立了平原微丘区多车道高速公路的小客车和大货车的运行速度模型，主要包括运行速度采集，模型指标确定，预测路段划分，模型建立四个步骤。对速度错觉进行理论分析，继而设计室内虚拟驾驶试验，在UC-win/Road虚拟驾驶平台上，征集驾驶员进行虚拟驾驶，对不同车速条件下，驾驶员进行降速时对车速的估计值进行记录，统计分析不同车速条件下，驾驶员对减速时的速度估计值的规律。根据试验结果，提出在互通式立交设计中综合运行速度与速度错觉改善相关指标的选取。　　其次，研究了扩建后多车道高速公路的通视障碍对驾驶安全的影响并提出了对策建议。通过车辆到达的概率分布以及车辆的几何尺寸及运动形态，对大车遮挡条件下的标志牌设置位置进行了理论研究。首先对没有大车遮挡条件下的标志牌设置位置进行计算，然后对大车遮挡的遮挡矩形内出现的大车的概率进行分析，最后考虑外侧两车道上不同比例的大车分布，对不同情况下的标志牌设置进行讨论分析。基于理论分析，提出了标志牌位置和设置方式的相关建议。　　再次，为了确保多车道高速公路的通视，论文进一步对停车视距进行研究。通过理论计算，提出三维条件下可用停车视距SSDavail的简化算法，以及在运行速度条件下需求停车视距SSDreq的计算模型。并开发了高速公路三维停车视距检验系统，系统基于Microsoft公司的VisualC++2002语言开发环境，Autodesk公司的ObjectARX2004程序运行扩展环境以及Excel数据库开发技术，运行于AutoCAD环境中。所开发的系统可以直接调用AutoCAD软件，用户的基本操作包括:路线设计资料的导入、相关参数输入、运行速度计算、停车视距计算、视距检验图的绘制，均可在AutoCAD软件及系统对话框中完成。　　最后，研究了驾驶疲劳对驾驶安全的影响。针对驾驶疲劳问题，论文主要通过理论分析影响驾驶疲劳的因素，继而设计室内虚拟驾驶试验，在虚拟驾驶平台上，应用生理反馈仪记录驾驶员在不同驾驶疲劳影响因素条件下进行驾驶时的脑电波，对反映驾驶疲劳的脑电波theta波的分布情况进行讨论，对理论分析的结果进行验证。论文进一步结合室内外试验，对公路线形和驾驶精神疲劳的相关性进行研究，在室内试验中确定驾驶员精神疲劳的阈值。选取沪宁连接线进行现场试验，对不同线形上的脑电波性分布进行讨论分析，得出驾驶员精神疲劳在不同的线形上的分布规律。论文最后提出了缓解平直路段驾驶疲劳的对策，包括:设置警示标志，改良路面标线，保证夜间车辆的可视性，设置震荡带，恢复超高，设置缓边坡。
作者：	陈飞
专业：	道路与铁道工程
导师：	黄卫
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文