基于平纵组合的山区高速公路连续下坡路段行车安全评价方法

受制于地理和经济条件,山区高速公路在建设中不可避免会存在连续下坡路段,其中平纵组合路段对车辆稳定性和安全性提出了更高的要求。为分析山区高速公路连续下坡平纵组合路段的行车安全,利用西南山区高速公路数据,以80 km/h的设计速度,在连续下坡路段的不同位置、不同平纵组合工况构建了驾驶仿真实验。根据驾驶者的心理数据、车辆速度变化数据和横向偏移数据推出综合评价指标;将综合评价指标与平曲线半径和纵坡进行相关性分析;再通过累计频率图划分评价阈值;提出了基于平纵组合的连续下坡路段行车安全评价方法,并依托评价方法提出了连续下坡路段坡顶、坡中和坡底位置的平纵组合设计建议值;并以西南山区某高速公路为例对该评价方法进行了应用与验证。研究结果表明:该方法能为高速公路连续下坡路段的行车安全评价提供有效的参考依据。

顶部隐伏溶洞对隧道围岩变形特征影响分析——以齐岳山高速公路隧道为例

齐岳山高速公路岩溶隧址区强致灾性隐伏溶洞较为发育,为研究隐伏溶洞对隧道围岩位移影响的变化规律,选取围岩等级、隧道埋深2个地质因素,对溶洞大小、溶洞与隧道的距离2个形态因素开展数值试验,讨论支护对围岩位移的影响,分析顶部隐伏溶洞对隧道围岩不同方向变形的影响,系统研究不同因素对顶部溶洞作用效果的影响规律。得到如下研究结果:1)顶部溶洞对围岩变形在垂直方向和水平方向的作用效果是相反的,在垂直方向,顶部溶洞减缓拱顶和拱底的收敛效果;在水平方向,顶部溶洞加剧拱腰的收敛效果,且对拱顶、拱底、拱腰位移变化的影响依次减小。2)随着围岩级别提高、隧道埋深增大、溶洞尺寸增大、溶洞与隧道距离减小,顶部溶洞对隧道围岩变形影响的作用效果增强;在因素设计范围内,各因素对顶部溶洞作用效果的影响差异明显。

基于实车路试的高速公路减速标线运行效果研究

为探寻高速公路减速标线设置对小客车的纵向运行特性的影响,明确减速标线的减速效果,以G50沪渝高速重庆段的3处减速标线区段为对象,开展了实车驾驶试验,采集了自然驾驶状态下的车辆速度、加速度和轨迹等数据,对比分析了车辆经过3处减速标线区段时的速度整体特征、幅值分布和变化模式;同时分析了纵向减速度变化特征;根据速度与加速度的组合示意图和纵向减速标线设置区段内速度的最大降幅、起止点的速度差异性,评价了减速标线的实施效果。结果表明:由于道路线形条件不同,3处减速标线区段的车辆行驶速度整体特征和变化模式存在差异,其中弯坡组合路段车辆速度存在波动,分为“近匀速—减速—加速—稳定—加速”的五阶段变化模式;减速度中位值和85%位值分别为0.123 m/s^(2)、0.225 m/s^(2)、0.185 m/s^(2)和0.346 m/s^(2)、0.513 m/s^(2)、0.489 m/s^(2)。减速标线主要有两方面作用效果:能够使车辆运行车速显著降低,或能够抑制车辆速度增加的趋势。研究成果为高速公路减速标线有效性评价及安全改善提供了基础数据支持。

支盘桩加固既有填砂路基深层软土的模型试验研究

高速公路改扩建中既有填砂路基深层软土加固时存在路面结构层和施工场地空间限制的问题。首先,提出使用单盘挤扩支盘桩方案进行地基处理,通过挤扩法成盘于桩顶,以期实现不破除路面结构层的情况下达到设置桩顶承台或托板的效果。其次,利用群桩地基物理模型试验模拟一个桩土单元体研究加固方案的承载过程,通过分析桩体、盘体和土体的力学及变形指标研究支盘桩加固既有填砂路堤的承载表现和土体变形特征,最后,考虑土体参数和桩体尺寸推导了既有填砂路基深层软土支盘桩加固方法的二维简化模型。研究结果表明,软土在恒载下桩体轴力和土压力随时间变化调整,原因在于软土的压缩性和砂土的散粒体属性;桩顶轴力总和与恒载大小近似线性正相关,同时支盘直径越大桩顶轴力总和越大、桩承荷载占比越高,试验发现支盘桩加固法的桩承荷载占比约70%。另外,利用所建二维简化模型进行参数分析发现填砂路基中的最小盘间净距与上覆荷载、填砂内摩擦角、深层软土强度指标和支盘桩几何参数相关。

PPP项目回报机制选择研究——以高速公路PPP项目为例

PPP项目回报机制的选择对于保障PPP项目顺利推进具有重要意义。在分析高速公路PPP项目回报机制选择影响因素的基础上,采用fsQCA方法,以我国55个高速公路PPP项目为样本,分析政府付费、使用者付费、可行性缺口补助等三种回报机制对应的内外部因素作用路径,总结归纳了PPP项目回报机制的选择原则,并以兴延高速公路为例进行验证说明。

基于多源数据的高速公路差异化收费路段识别

在全面推广高速公路差异化收费背景下,针对如何选取差异化收费路段的问题,建立一种基于多源数据的差异化收费路段识别方法.首先,基于高速公路门架数据、收费站出入口流量、普通国省道交通流量自动观测站数据等多源数据,从路段沿线社会经济发展水平、网络化水平、交通运行特征、交通可转移性、交通负荷均衡性5个维度,构建高速公路差异化收费路段识别指标体系.然后,基于k-means聚类和分类回归树算法(Classification and Regression Trees,CART)建立高速公路差异化收费路段识别模型.最后,以云南省130条高速公路路段为例,提取高速公路差异化收费路段细分规则及关键特征指标.研究结果表明:影响高速公路差异化收费路段细分的关键特征指标分别为路段成网率、收费站节点度、出行成本偏差率、路段全天小时拥挤度、可替代路径数量;根据决策树细分规则可将差异化收费路段划分为差异化上浮型、不适合差异化、差异化下浮型3种,符合高速公路实际收费运营情况.

基于元胞自动机的高速公路主线同侧连续入口间距研究

针对高速公路主线同侧连续入口处车辆行驶安全与通行效率问题,对高速公路主线同侧连续入口间距进行了研究。通过建立元胞自动机仿真模型,分析了主线与匝道设计速度的差异以及高速公路主线匝道连续入口间距各部分长度对交通冲突率、平均拥堵车辆数和平均速度的影响;提出了不同主线与匝道设计速度组合下的主线同侧连续匝道入口间距推荐值;并对不同间距组合下的工况进行了仿真对比分析。研究结果表明:当主线与匝道设计速度的差异较大时,现有规范中的高速公路主线同侧连续入口间距难以满足交通安全与通行效率要求;相比采用规范中的一般值,采用文中推荐值时的主线车辆平均速度由81.39 km/h上升到95.29 km/h,匝道车辆冲突率由0.0335次/(km·veh)下降到0.0256次/(km·veh),匝道车辆平均拥堵数由0.0077 veh/s下降到0.0022 veh/s,提高了车辆通行效率,降低了车辆发生事故的风险。

基于主线密度预测的快速路入口匝道控制方法

针对快速路入口匝道区域拥堵问题,本文提出一种基于交通密度预测的入口匝道控制方法。通过分析快速路匝道区域的交通特性,定义交通流缓行状态,利用经典宏观交通流模型对快速路主线的历史密度进行统计,基于速度、密度参数进行聚类分析量化缓行状态交通参数特征。基于城市交通流的日变化特性,利用时间序列模型对交通密度进行短期预测,基于预测结果识别缓行状态。针对交通缓行状态,提出一种快速路主线交通密度与入口匝道排队长度的协同控制模型,通过控制入口匝道进而控制主线下游密度不超过临界密度,利用PSO-PID(Particle Swarm Optimization-Proportional Integral Derivative Control)算法对控制模型进行求解。以南昌市洪都大道快速路为例,对晚高峰缓行时段进行仿真分析,并与经典的匝道控制方案进行对比分析。结果表明:本文模型相较ALINEA模型,将匝道调节率提高11.0%,匝道平均排队长度和平均延误分别降低了14.8%和13.5%。

高速公路小净距互通立交车辆纵向运行特性

为明确车辆在高速公路小净距互通立交的纵向运行特性,在G50沪渝高速公路重庆段的白杨沟立交和跑马坪立交,开展了38位被试的实车驾驶试验。利用车载仪器采集了自然驾驶状态下的车辆运行速度以及纵向加速度等参数,计算了速度极差、带宽以及聚集系数,分析了驾驶行为的约束性以及速度变化特征。提取了纵向加速度连续变化曲线的峰值,研究了纵向加速度的累积频率、概率分布特性以及特征百分位值。结果表明:在小净距区段,合流区与分流区相互重叠,车辆交织行为增多,车辆间干涉严重,速度极差较大,离散性较高;断面速度总体呈现偏态分布,小净距区段断面速度区间大于其它断面。纵向加速概率分布曲线总体呈现偏态分布,加速度负值分布区间大于正值分布区间;小净距区段交通环境相对更复杂,驾驶人操作更加谨慎,与常规净距立交相比,小净距立交纵向加速度平均值低0.28 m/s^(2)。汇入过程中,驾驶人对加速度的选择存在一定差异,偏向于较大的加速度正值(0.542 m/s^(2))与较低的加速度负值(-0.081 m/s^(2))。然而,驶出过程中,驾驶人对加速度的选择具有一定趋同性,加速度正值(0.300 m/s^(2))与负值(-0.350 m/s^(2))差异性小;男性驾驶人纵向操作频率高于女性,幅度低于女性,不同驾驶风格驾驶人纵向加速度变化趋势具有一定的趋同性。

高速公路隧道接近段视错觉控速标线信息感知研究

由于高速公路隧道洞口处存在黑洞效应,且隧道内外限速存在差异,因此,高速公路隧道洞口处成为事故高发路段。为了改善高速公路隧道洞口处行车的安全舒适性,常在隧道接近段布设视错觉控速标线给予驾驶员视觉冲击,起到提醒驾驶员安全减速的作用。本研究利用UC-win/Road软件建立仿真模型,通过室内模拟驾驶平台进行仿真试验,利用眼动仪对驾驶员视觉信息感知进行测量,选取物理指标速度降低率、最大减速度值和生理指标瞳孔直径变化率作为评价指标。基于加权RSR综合评价法,分别对行车道上不同闪现率的车速增加式视错觉控速标线(横向形、鱼刺形)和车道压缩式视错觉控速标线(正梳齿形、斜梳齿形)进行减速效果评价。结果表明:4种视错觉控速标线都具有影响驾驶员感知信息的能力,其影响程度从大到小为鱼刺形、横向形、正梳齿形、斜梳齿形;相同类型不同闪现率的视错觉控速标线减速效果存在差异性,相同闪现率下车速增加式视错觉控速标线减速效果较车道压缩式视错觉控速标线好;在满足行车舒适度要求下,快车道推荐布设闪现率为8 Hz的横向形视错觉控速标线,慢车道推荐布设闪现率为8 Hz的鱼刺形视错觉控速标线。

基于大数据分析的高速公路分车型拥堵态势评估

针对面向全车型的道路拥堵状态评估统一化和静态管控方法的局限性,围绕不同类型车辆的交通拥堵问题开展研究。首先,基于沈海高速公路福建段龙门架数据,采用聚类方法分析不同类型车辆在不同指标下的交通拥堵特征;其次,提出分车型数据驱动的模糊云模型,根据行业专家给出的数字特征计算不同车型下的拥堵等级隶属度;然后,选取拥堵指标作为模糊逻辑系统的输入,并采用Mamdani方法建立模糊关联矩阵,量化不同专家评价的可信度;引入Dempster-Shafter证据理论对所有专家的综合可信度进行模糊融合,根据隶属度最大原则综合评判道路交通状态;最后,验证了提出模型的精度及对车型间差异表征的准确性,分车型下的拥堵评价结果一致性达84.51%。结果表明:相比1~4型客车及小型货车,大型货车在移动过程中形成的瓶颈对高速公路上堵塞的消散表现出明显的迟滞作用;在低密度下,客车、少轴货车、多轴货车渗透率的提高对路况的影响依次提升;在高密度下,3~6轴货车渗透率的改变对拥堵状态的影响最为明显,1~4轴客车次之。分车型拥堵研究可为制订适应各类车型的主动交通管理提供定量的数据支撑,特别是在动态调控措施如错峰出行、可变限速等方面具有重要指导意义。

深基坑开挖对临近高速公路影响及支护系统受力与变形研究

由于城市基础建设的快速发展,出现了很多近邻高速公路的基坑,对基坑及近邻高速公路的变形控制提出了新的要求.为控制临近高速公路基坑施工变形与保证高速公路安全,根据某深基坑临近高速公路施工的工程概况、施工方法与加固措施,采用有限元方法考虑车辆荷载后建立三维数值模拟模型,系统性地分析了基坑开挖过程中及开挖后高速公路路面的位移、支护结构的位移及内力变化规律.结果表明:基坑开挖后高速公路路面呈现中间沉降、两侧隆起的现象,路面与支护结构均会发现偏向基坑方向的水平位移,支护结构会整体“上浮”,支护结构呈现出中间横梁受压、两侧横梁受拉且压力远大于拉力的现象,增加支护密度可以有效减小路面与支护结构位移.

基于XGBoost-SVR组合模型的高速公路建造碳排放量预测方法研究

开展高速公路碳排放量预测是实现交通领域节能减排的重要内容之一。选取高速公路建设中影响碳排放的路基长度、路面面积、桥梁长度、隧道长度等14个参数,采用生命周期评价法(LCA)对高速公路建造碳排放量进行核算,获得80个高速公路碳排放样本,并对碳排放量影响参数的重要性进行分析。通过等值赋权、残差赋权和自适应赋权3种赋权组合方式,建立XGBoost-SVR机器学习组合模型。结合高速公路碳排放样本,通过XGBoost-SVR组合模型训练得到碳排放量预测结果。基于误差和相关指数分析,对3种赋权方式的组合模型预测结果进行评判,并与单机器学习模型结果进行对比。研究结果表明:XGBoostSVR组合模型融合了XGBoost和SVR模型的优点,其预测效果明显优于单机器学习模型的预测效果;对比等值赋权、残差赋权和自适应赋权,基于自适应赋权的XGBoost-SVR模型预测精度最高,建议应用于高速公路建造碳排放量预测。

高速公路混合交通环境下的智能网联汽车换道策略研究

为推动智能网联汽车应用落地,提出高速公路混合交通环境下智能网联汽车换道策略。首先,改进NaSch元胞自动机模型,并采用马尔科夫链算法计算道路通行能力;其次,针对目标车道为专用车道和普通车道分别建立基于车速引导的决策模型和基于博弈论的双矩阵决策模型;最后,采用多目标轨迹优化算法优化换道轨迹。结果表明:目标车道为专用车道和普通车道时,所提出的策略可分别提高换道效率6%、3.38%。

不同风格驾驶员眼动特性分析——夜间快速路分流区

为提高驾驶员在夜间快速路分流区换道的安全性,以不同风格的驾驶员为研究对象,分析不同风格驾驶员换道时眼动参数的变化规律。首先在前人研究基础上自编夜间快速路驾驶风格量表,对量表进行信度和Pearson相关系数法的效度检验;然后通过主成分分析法对问卷调查法得出的结果进行分析,得出驾驶风格综合得分量化模型,并使用K均值聚类分析法划分驾驶风格;最后基于眼动仪进行实车试验,获取三种风格驾驶员换道的眼动数据。试验结果表明:谨慎型、一般型、激进型驾驶员对于后视镜平均注视次数占比为48%、27%、25%;对左右两侧的平均累计注视时间占比是31%、25%、19%;平均瞳孔面积占比为56.3%、27.6%、16.1%。试验结果可以为提高驾驶员换道的行车安全性研究提供一定的数据支持。

高速公路安全应急管理系统界面设计与评价

目的提升高速公路管理人员在使用安全应急系统时信息提取效率,拥有更好的用户体验感。方法首先,根据高速公路应急管理工作的需求,绘制任务流程图和用户体验地图,得到用户基本需求;其次,应用Kano-AHP模型得出核心需求的权重,继而结合核心需求权重建立用户需求和设计要素之间的QFD质量屋模型并量化关键性设计需求,为方案设计提供指引;最后,通过眼动实验和SUS量表进行界面设计的效果评价。结果用户在操作安全应急管理系统界面时,需要从文字识别性、数据易读性、界面简洁性和交互统一性等方面,重点呈现突发事件、指挥调度、隐患调查和风险管控四个重要模块。结论通过绘制用户体验地图结合Kano-AHP-QFD的模型研究方法,能有效提高界面管理系统的用户体验,研究成果可为高速公路安全应急智慧管理系统界面设计的后续优化提供参考。

公路明挖隧道近接穿越地铁高架桥跨段稳定性分析

结合无锡至太仓高速公路惠山新城隧道工程穿越无锡地铁1号线高架桥工程设计,研究公路明挖隧道近接穿越地铁高架桥跨时对高架稳定性的影响,结合相关工程资料进行分析,在此基础上对基坑围护进行设计,并根据基坑所处地理位置及工程地质情况,利用Midas GTSNX建立三维模型进行模拟,分析其位移及整体稳定性。

高速公路新能源汽车碳排放量的测算及空间分布特征

针对高速公路大范围路网中新能源汽车由于能源消耗所产生的间接碳排放量难以统计的问题,提出了一种基于高速公路ETC收费联网数据的新能源汽车碳排放量测算方法。首先,对高速公路新能源汽车车流数据进行清洗与处理;然后,依据高速公路路网门架分布定义并划分路段单元,在此基础上对不同类型的新能源汽车进行能耗分析;最后,建立了新能源汽车运行阶段的碳排放计量模型,并以广东省为例,进行了碳排放量的测算及空间分布特征分析。结果表明:1类纯电动客车为高速公路新能源汽车碳排放的主要来源,其碳排放量占新能源汽车碳排放总量的74.20%,其次是1类纯电动货车,其碳排放量占新能源汽车碳排放总量的14.18%,1类插电式混合动力客车的碳排放量占比为11.62%;新能源汽车碳排放量较高的地市主要集中在珠三角城市群,粤东、粤西、粤北等后发地区的碳排放总量占比不足13%;新能源汽车碳排放量较高的路段主要分布在发达城市的交通枢纽和市内高速环线中,以广州都市圈和深圳都市圈为中心对周边城市高速公路路网产生辐射效应;后发地区由于高速公路路网密度较低且基础设施建设相对滞后,新能源汽车的普及率较低,相应的碳排放量普遍处于较低水平。

基于信息化的高速公路布线快速选择研究

针对常规的高速公路布线快速选择主要根据实地勘测的数据建立评估模型,存在忽略信息化空间数据误差对选择结果造成的影响,致使选择结果的可靠度较低问题,提出信息化背景下的高速公路布线快速选择方法研究。首先对信息化背景下的高速公路布线数据进行预处理,并采用一次变换的方法对空间数据误差进行修正;然后初步选择布线方案的综合指标,据此建立高速公路布线快速选择模型;最后计算模型的指标权重对模型进行完善,将数据导入模型获得高速公路布线快速选择结果。结果表明,所提出方法应用后得出的快速选择结果可靠度较高,平均可靠度为0.979,应用效果较好,能满足高速公路建设的现实需求。

重庆巫溪至陕西镇坪高速公路设计难点及对策措施

为解决山区工程地质条件复杂,受控因素诸多的高速公路建设难题,以重庆巫溪至陕西镇坪高速公路总体设计为例,针对勘测难、设计难、施工难的问题,详细介绍了该类项目勘察设计的重难点及其设计优化策略。结果表明:1)在复杂山区高速公路施工前,精细化总体设计和专业化细部设计显得尤其重要;2)设计时应加强总体协调和方案比选,做好设计优化及专业间统筹衔接;3)加强地质调查,重视复杂山区桥梁、隧道、弃土场及施工便道的动态设计,确保勘察与设计的有机结合;4)通过全面的总体设计和优化设计,确保了工程的顺利进行,也为类似工程提供了宝贵的经验。