山區(qū)高等級公路控速誘導(dǎo)技術(shù)及大范圍應(yīng)用研究.pdf

1、為了解決山區(qū)高等級公路由于超速導(dǎo)致車輛失控事故頻發(fā)的問題，針對我國山區(qū)高等級公路交通安全現(xiàn)狀的特殊性，在系統(tǒng)思想的指導(dǎo)下，開展基于人一車一路相結(jié)合的控速誘導(dǎo)技術(shù)研究，將是消除車輛超速行駛現(xiàn)象，避免惡性道路交通事故發(fā)生的根本途徑，對山區(qū)高等級公路交通安全狀況的改善具有重要的理論意義和實用價值。
　　 本研究以改善山區(qū)高等級公路運營安全性為目標(biāo)，通過調(diào)查研究、系統(tǒng)分析、實車道路試驗、動力學(xué)建模與仿真和多目標(biāo)優(yōu)化等方法，開發(fā)了安全、高

2、效的公路控速誘導(dǎo)系統(tǒng)，并投入了實際應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。研究的主要內(nèi)容有：
　　 (1)通過駕駛?cè)塑囁倏刂菩袨橛绊懸蛩胤治?，設(shè)計了基于提高公路車速控制誘導(dǎo)能力的強制控速設(shè)施調(diào)研方案，對180位有經(jīng)驗的駕駛?cè)朐庥鰪娭瓶厮僭O(shè)施時的控速行為和控速心理進行了問卷調(diào)查。根據(jù)問卷調(diào)查分析結(jié)論，運用同構(gòu)理論和霍爾三維結(jié)構(gòu)原理，構(gòu)建了具有控速誘導(dǎo)功能的時間弱相關(guān)公路控速誘導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由核心要素一強制控速設(shè)施和從屬要素一前置危

3、險警告信息、控速設(shè)施警告信息、視錯覺控速誘導(dǎo)信息按照信息流轉(zhuǎn)遞的特有結(jié)構(gòu)形式組成，通過負(fù)反饋和內(nèi)部協(xié)作力的作用，在自身漲落力的推動下實現(xiàn)了系統(tǒng)的整體最優(yōu)化，滿足了系統(tǒng)全局控速、充分控速和可靠控速的需求，解決了山區(qū)公路危險路段車速控制的系統(tǒng)性問題。
　　 在強制控速設(shè)施對駕駛?cè)丝厮傩睦碛绊懻{(diào)研和系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用目標(biāo)分層分解法，根據(jù)駕駛?cè)酥骺陀^認(rèn)知原理、車輛沖擊動力學(xué)及控速效果動力學(xué)理論，提出了公路控速誘導(dǎo)系統(tǒng)的評價指標(biāo)體

4、系，該體系包括控速有效性、使用可靠性和制作經(jīng)濟性三個一級評價指標(biāo)。
　　 (2)針對車輛與強制控速設(shè)施接觸過程的特殊性，提出了有效路形的計算模型，給出了解析求解方法；根據(jù)車輛懸架的結(jié)構(gòu)特性和脈沖輸入的振動特性分析，得到了分段線性的懸架模型；在有效路面激勵輸入和分段線性懸架模型的基礎(chǔ)上，建立了車輛一強制控速設(shè)施系統(tǒng)五自由度非線性沖擊動力學(xué)模型，并以隨機振動響應(yīng)為初值，采用空間步長恒定的方法開發(fā)了車輛一強制控速設(shè)施系統(tǒng)振動仿真計算軟

5、件。為了驗證車輛沖擊動力學(xué)模型的有效性，進行了實車道路試驗，試驗與仿真結(jié)果比較表明，該車輛沖擊動力學(xué)模型是有效的，能夠用于脈沖輸入條件下車輛振動的仿真計算，計算結(jié)果可為強制控速設(shè)施的多目標(biāo)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。
　　 (3)在仿真計算的基礎(chǔ)上，根據(jù)公路控速誘導(dǎo)系統(tǒng)的評價指標(biāo)體系，建立了以車輛沖擊強度、控速誘導(dǎo)力度和制作經(jīng)濟性為目標(biāo)，以高度、寬度和斷面形狀為決策變量的強制控速設(shè)施結(jié)構(gòu)形式的非線性離散型多目標(biāo)優(yōu)化模型。利用模糊最優(yōu)決策方

6、法得出梯形為強制控速設(shè)施的最佳斷面形狀，同時對多目標(biāo)優(yōu)化模型進行了簡化，然后通過無量綱方法對模型進行規(guī)范化處理，獲得多目標(biāo)優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)模型，并采用線性加權(quán)法和功效系數(shù)法獲得多目標(biāo)優(yōu)化問題的pareto最優(yōu)解，全面解決了強制控速設(shè)施的車輛沖擊強度、控速誘導(dǎo)力度和制作經(jīng)濟性相矛盾的問題；
　　 (4)根據(jù)公路控速誘導(dǎo)系統(tǒng)的評價指標(biāo)體系、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和路面結(jié)構(gòu)受力分析，提出了強制控速設(shè)施的最優(yōu)設(shè)置間距、最優(yōu)安裝方案和最優(yōu)表面花紋形式以及