基于航拍数据的互通隧道小净距路段运行速度模型

为探究车辆在隧道出口-互通出口小净距路段运行速度变化规律,改善当前山区高速公路小净距路段行车安全性不足现状,开展小净距路段车辆运行速度模型研究。首先,基于无人机航拍获取西汉(西安—汉中)高速等4处隧道出口-互通出口小净距路段车辆实测数据,利用YOLO-v5算法编写航拍视频数据提取程序,输出车辆在目标路段的实时速度数据和轨迹数据,同时结合驾驶仿真模拟系统对试验进行对照组数据补充。其次,统计车辆在该区域运行情况及断面速度分布并进行宏观分析,确定构建运行速度模型的自变量。最后,应用非线性曲线拟合软件1stOpt对分析数据进行回归,分别建立小型车、大型车在出口小净距路段主线行驶、驶出主线的运行速度预测模型,并依托西南山区某小净距工程实际路段开展预测模型的有效性验证。研究结果表明:出口小净距路段车辆运行速度与主线半径、车辆距隧道洞口距离和净距长度存在显著正相关关系;建立的运行速度预测模型通过了拟合优度检验、统计学残差检验和相对平均误差检验,模型预测值与实测值的相对误差平均值均小于10%,回归模型满足精度要求。本研究能应用于实际工程中的隧道出口-互通出口小净距路段,能准确表征车辆在此区域的速度变化规律,在预测车辆运行速度和表征速度变化规律方面具有一定的参考价值。