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随着社会经济水平的不断进步,我国高速公路的发展日新月异,近年来,尤其是在西部山区得到了大力发展和完善。随之而来的则是高速公路限速与人们日益增长的“提速”愿景之间的矛盾也变得越发尖锐。然而,限速提升是一项十分复杂且考究的工程,不能一蹴而就,而目前的速度管理大多以隧道和长下坡段为主,针对山区高速公路中较低设计指标的弯道路段的却很少,因此本文以高速公路的限速提升需求与弯道路段的行车安全为背景展开研究,对完善高速公路速度管理多元化、具体化有重要意义。
首先,本文以山区高速公路弯道路段为研究对象,分析了其基本线形组合和交通运行特性,通过事故统计发现弯道路段的事故损失及严重程度均较大,事故形态则多以侧滑和侧翻为主要,因此保障车辆在弯道路段的行驶稳定性是改善行车安全的重要保障,进而从运行速度、道路和天气因素分析了其发生事故风险的主要影响因素。
其次,以行驶稳定性为切入点,以车辆发生侧滑和侧翻事故为安全临界状态运用多自由度车辆动力学建立弯道路段的车路耦合安全速度模型。根据山区高速弯道及车辆特性对模型参数进行标定,运用该模型对比分析既有经典计算模型说明了其适用性,进而分析了圆曲线半径、路面附着系数、超高横坡及纵坡对行驶稳定性的影响,结果发现无论是小客车还是大货车,当道路设计指标较低且路面条件较差时,稳定性安全速度可能存在小于设计速度的情况。并通过Carsim/Trucksim车辆动力学仿真发现模型计算值略小于仿真值,从而验证了本文模型的正确性。
最后,分析了现有限速管理中存在的问题,以车路耦合稳定性安全速度模型和运行速度模型为基础,引入安全速度系数将弯道路段的速度管理策略划分为限速区和建议限速两种。从行车安全、运行速度协调和运行效率的角度,针对不同速度管理策略探讨了其限速值的确定方法,从人体工效学的角度,在考虑部分超速行为情况下提出了补偿减速距离,进而探讨了不同策略下的入弯前置距离及设置方法。以典型的山区高速成渝高速公路为例,运用安全速度系数划分了速度管理策略,确定了限速区管理和建议限速管理的弯道路段及其设置方法。
首先,本文以山区高速公路弯道路段为研究对象,分析了其基本线形组合和交通运行特性,通过事故统计发现弯道路段的事故损失及严重程度均较大,事故形态则多以侧滑和侧翻为主要,因此保障车辆在弯道路段的行驶稳定性是改善行车安全的重要保障,进而从运行速度、道路和天气因素分析了其发生事故风险的主要影响因素。
其次,以行驶稳定性为切入点,以车辆发生侧滑和侧翻事故为安全临界状态运用多自由度车辆动力学建立弯道路段的车路耦合安全速度模型。根据山区高速弯道及车辆特性对模型参数进行标定,运用该模型对比分析既有经典计算模型说明了其适用性,进而分析了圆曲线半径、路面附着系数、超高横坡及纵坡对行驶稳定性的影响,结果发现无论是小客车还是大货车,当道路设计指标较低且路面条件较差时,稳定性安全速度可能存在小于设计速度的情况。并通过Carsim/Trucksim车辆动力学仿真发现模型计算值略小于仿真值,从而验证了本文模型的正确性。
最后,分析了现有限速管理中存在的问题,以车路耦合稳定性安全速度模型和运行速度模型为基础,引入安全速度系数将弯道路段的速度管理策略划分为限速区和建议限速两种。从行车安全、运行速度协调和运行效率的角度,针对不同速度管理策略探讨了其限速值的确定方法,从人体工效学的角度,在考虑部分超速行为情况下提出了补偿减速距离,进而探讨了不同策略下的入弯前置距离及设置方法。以典型的山区高速成渝高速公路为例,运用安全速度系数划分了速度管理策略,确定了限速区管理和建议限速管理的弯道路段及其设置方法。