袁慶洲
(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院, 重慶 400074)
運(yùn)行速度在山區(qū)公路線形設(shè)計(jì)中的運(yùn)用研究
袁慶洲
(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院, 重慶 400074)
近些年來(lái),由于設(shè)計(jì)速度的不斷改進(jìn),我們使用的設(shè)計(jì)速度在平原地區(qū)的高等級(jí)公路具有良好的適應(yīng)性,在面對(duì)山嶺公路尤其是曲率變化極大的復(fù)雜線性組合的公路時(shí)很難取得好的應(yīng)用效果。雖然這些年我國(guó)加入了基于運(yùn)行速度曲線的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。但目前V85統(tǒng)計(jì)模型與公路實(shí)際的行駛速度很大差距,根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果建立關(guān)系模型,最后提出了行駛軌跡——行駛速度協(xié)同控制的山區(qū)公路平面線形設(shè)計(jì)新方法。
山嶺公路;運(yùn)行速度;行駛軌跡;V85統(tǒng)計(jì)模型
設(shè)計(jì)速度方法的思想是假定駕駛?cè)瞬倏v車輛以恒定速度沿道路中線行駛,然后用設(shè)計(jì)速度來(lái)決定道路幾何要素的取值。這種假設(shè)適用于平原地形設(shè)計(jì)速度60km/h的公路行駛特征。設(shè)計(jì)人員通過(guò)曲線半徑與路幅寬度合理組合,能使曲線路段和直線路段速度符合。行駛速度沿行駛方向基本是恒定的。
1山區(qū)公路在少數(shù)困難急彎或彎坡組合,行駛速度接近設(shè)計(jì)速度在大多數(shù)非受限地段實(shí)際行駛速度都遠(yuǎn)高于此值,因此按照設(shè)計(jì)速度得到的超高,曲線半徑,視距等指標(biāo)不能滿足實(shí)際需要。
2運(yùn)行速度基于駕駛?cè)藛T沿道路中線行駛,根據(jù)道路線性的幾何條件來(lái)調(diào)整行駛速度。用V85來(lái)決定道路幾何要素的取值的設(shè)計(jì)思想。體現(xiàn)了道路平曲線對(duì)駕駛員速度選擇的影響,很大程度上提高了道路選擇的一致性,相鄰曲線半徑R協(xié)調(diào)性得到了明顯的改善,目前在使用運(yùn)行速度方法在設(shè)計(jì)公路線性時(shí),只調(diào)整 R一個(gè)指標(biāo),而其他幾何變量,轉(zhuǎn)角、回旋線、偏轉(zhuǎn)方向、彎曲線段直線長(zhǎng)度和路寬得到調(diào)整。在真實(shí)的公路上駕駛?cè)藛T對(duì)預(yù)期行駛速度的選擇主要依賴于汽車預(yù)期行駛軌跡的曲率特征。對(duì)曲率軌跡起控制作用的是前方道路的整個(gè)幾何特征并非半徑R唯一控制。汽車軌跡和曲率還受到駕駛習(xí)慣和車輛性能的影響。
根據(jù)軌跡曲率在車輛動(dòng)力性能和行駛安全性舒適性的基礎(chǔ)上,決策出典型速度控制習(xí)慣對(duì)應(yīng)的控制速度,用行駛軌跡和行駛速度控制道路幾何要素的取值,由于半徑、轉(zhuǎn)角、回旋線、彎間距、偏轉(zhuǎn)方向和路幅寬度等要素能改變道路幾何邊界。因此這些要素變化時(shí),行駛速度和行駛軌跡必然發(fā)生變化、因此以行駛軌跡和行駛速度作為設(shè)計(jì)參量,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)上述全部幾何要素的設(shè)計(jì)控制。
研究工作主要是基于行駛軌跡——行駛速度協(xié)同控制路線,分析地形條件,車道數(shù)量,駕駛員類型,車型和連續(xù)行駛速度的關(guān)聯(lián)和影響,探討行駛速度的波動(dòng)特性與設(shè)計(jì)車速之間的偏差,研究公路上行駛車輛的橫向加速特性。根據(jù)汽車行駛特性的測(cè)試結(jié)果,闡述了橫向加速度與軌跡半徑及速度之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系,分析復(fù)雜道路汽車軌跡的決策方法,通過(guò)研究公路線性與車輛性能及行車干擾等因素對(duì)軌跡決策行為的影響機(jī)理和約束機(jī)制,建立典型方向控制下復(fù)雜道路行駛軌跡決策模型,分析道路環(huán)境,車輛性能對(duì)速度選擇行為的約束機(jī)制以及行駛軌跡——行駛速度之間的耦合機(jī)理,建立山區(qū)公路行駛速度決策模型和動(dòng)態(tài)求解算法。
基于運(yùn)行速度的道路線性方法尤其適用于起伏地形的高速公路設(shè)計(jì),這些公路由于要順勢(shì)地形,減少環(huán)境影響,線性復(fù)雜變化率大,車輛行駛處于不利狀態(tài),經(jīng)常發(fā)生車輛駛離路面的惡性事故。本設(shè)計(jì)方法可以適應(yīng)此種需求,與復(fù)雜線性結(jié)合緊密。
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