基于運行速度的公路設(shè)計一致性

1、研 究 生 試 卷2015年2016年度 第一學(xué)期課 程 名 稱：_專 業(yè)：_研 究生 姓名：_任課老師姓名：_評分：_年級：_學(xué)號：_注 意 事 項1. 答題必須寫清題號；2. 字跡要清晰，保持卷面清潔；3. 試題隨試卷交回；4. 考試課按百分制評分，考查課按5級分制評分；5. 閱完卷后，一周內(nèi)將試卷、試題、成績單由任課教師簽名后，送有關(guān)部門。摘要公路交通事故與公路條件尤其是線形條件有著密切的聯(lián)系，科學(xué)順暢的線形、清晰醒目的行車指示、充分的視距保證和符合駕駛期望的路線是車輛行駛安全的基本保障。因此從道路線形設(shè)計一致性的方向?qū)钒踩赃M(jìn)行研究，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞: 線形設(shè)計一致

2、性；公路；公路安全AbstractHighway traffic accidents and highway conditions，especially liner condition are closely linked.Graceful and smooth linear, clear and eye-catching driving direction, the drivers' sight of full assurance and the linear of meeting drivers' expectation are the basic guarantee of

3、 traffic safety. Therefore，road safety is evaluated from highway design consistency, which is important to theoretical development and practice.Key words：Alignment design consistency ；roadway；traffic safety 1引言公路運輸在整個國民經(jīng)濟(jì)中一直發(fā)揮著重要的作用。近年來，隨著我國改革開放的逐步深入，社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長。城市與城市、地區(qū)與地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)交往日益頻繁，城鄉(xiāng)居民出行大幅度增加，客貨流

4、動量急劇上升，其中很大部分要通過公路實現(xiàn)快速、高效、安全的“點點”運輸。但是隨著公路通車?yán)锍痰闹鹉暝鲩L，我國公路交通事故也呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢，交通安全形勢異常嚴(yán)峻。 在對交通事故的分析中，除部分事故純粹是由于駕駛員粗心駕駛等主觀原因引起的以外，有相當(dāng)一部分事故是人為操作不當(dāng)與困難的行駛條件共同引起的，而困難的行駛條件則與公路線形設(shè)計有密切的關(guān)系。因此，作為交通事故發(fā)生的主要影響因素之一，公路線形對交通安全的影響不可忽視。公路線形作為公路工程的骨架，它不僅決定了公路的走向和具體位置，還對公路運營階段的使用質(zhì)量有重要影響，即行駛的安全性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性。因此，公路線形設(shè)計時應(yīng)綜合考慮汽車行駛的安

5、全性、舒適性，以及與周圍環(huán)境的和諧。根據(jù)公路等級及功能，正確運用技術(shù)指標(biāo)保持線形連續(xù)、均衡，使公路線形平、縱、橫三方面協(xié)調(diào)，確保行駛安全、舒適，以提高公路線形設(shè)計質(zhì)量和建設(shè)水平。2 基于理論運行速度的公路設(shè)計一致性 2.1理論運行速度的提出為了解決設(shè)計速度在路線設(shè)計中存在的問題，利用運行速度進(jìn)行線形設(shè)計檢查的方法作為我國現(xiàn)行設(shè)計方法的補充，是改善我國道路行駛安全的手段之一，也是近年來國內(nèi)外研究和應(yīng)用的主要方法。鑒于運行速度模型、可能速度模型等均存在不同程度的局限性或不足，研究一種科學(xué)合理的、更接近于汽車實際行駛速度的理論預(yù)測模型，對指導(dǎo)公路線形設(shè)計，作為線形指標(biāo)取值、線形安全性評價的依據(jù)具有重

6、要意義。為此，本文提出如下理論運行速度的概念：理論運行速度是指在路面狀況良好的自由流條件下，汽車行駛只受駕駛操作行為、汽車的機(jī)械動力性能以及公路本身線形條件影響時理論上的運行速度。2.2基于理論運行速度的公路線形連續(xù)性設(shè)計2.2.1公路線形連續(xù)性設(shè)計概述公路線形的連續(xù)性是路線設(shè)計的基本要求之一，是指公路設(shè)計中的幾何條件（公路的實際特征）與駕駛員的期望駕駛速度相適應(yīng)的特性。即公路幾何條件既不違背駕駛員的期望，也不違背駕駛員安全地操作和駕駛汽車的能力。公路線形的連續(xù)性設(shè)計是確保駕駛員能夠沿著路線以他們期望的速度行駛的基本條件。 線形設(shè)計連續(xù)性可以保證公路全線的幾何線形設(shè)計的整體協(xié)調(diào)性，可以控制平、

7、 縱技術(shù)指標(biāo)的取值，保證線形指標(biāo)的均衡性，可以用來評價公路線形設(shè)計的安全性，是評價線形設(shè)計質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。理論運行速度模型的提出，給公路線形連續(xù)性設(shè)計及評價提供量化的可實施方法創(chuàng)造了條件。2.2.2基于理論運行速度的公路線形連續(xù)性設(shè)計方法基于理論運行速度進(jìn)行線形設(shè)計的方法，其基本設(shè)計思路是：根據(jù)前期可行性研究確定的公路計算行車速度標(biāo)準(zhǔn)，采用計算行車速度概念進(jìn)行公路線形初始設(shè)計，在此設(shè)計的基礎(chǔ)上通過理論運行速度預(yù)測模型推算全路段理論運行速度， 并以線形的連續(xù)性和速度的一致性作為路線設(shè)計質(zhì)量評價原則，檢驗和修正初期的平縱線形幾何設(shè)計，如此反復(fù)檢查、修改，直到滿意為止，然后根據(jù)調(diào)整后的路線平縱線

8、形最終確定路線各技術(shù)指標(biāo)，完成路線設(shè)計。2.2.3 基于理論運行速度的公路線形連續(xù)性計算方法在弧線中點的速度模型已經(jīng)成熟。在模型中應(yīng)用的說明變量是半徑（r）、半徑的倒數(shù)（1/r）、半徑開方的倒數(shù)（1/）、曲線變化率（CCR）、弧長（）、偏轉(zhuǎn)角（）、正切速度（）（200m弧線）、車道寬度和肩寬。速度模型的獲得和他們的決定系數(shù)（和）是 （1） (2)通過等式（1），弧長增大，偏轉(zhuǎn)角減小，速度增加。把弧長和偏轉(zhuǎn)角作為唯一變量（不包括半徑和弧度）對以前大多數(shù)的模型來說是一個重大改變?；￠L、偏轉(zhuǎn)角和半徑（或弧度）的關(guān)系（）也應(yīng)該考慮在內(nèi)。為了避免多重共線性問題，建議這三個變量不出現(xiàn)在一個模型中。此外，等

9、式（2）將切速度作為獨立變量（切速度增大，弧線速度增大）。在顯著性水平5%的情況下，所有的變量都是重要的，包括橫截面特征（例如車道寬和肩寬）。然而，在顯著性水平5%的情況下，這些沒有統(tǒng)計意義。在弧線開始，弧長（）、偏轉(zhuǎn)角（）、正切方向V85用作獨立變量。（表1） （3） (4)對弧線終點的速度，最適合的模型是用弧長（）、偏轉(zhuǎn)角（） (5)研究弧線開始前的200m處的切速度被研究。而且這部位的幾何特征和正切速度沒有統(tǒng)計學(xué)上的關(guān)聯(lián)。95%置信區(qū)間被確定為平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。這個置信區(qū)間的平均速度從85.7km/h到90.3km/h，標(biāo)準(zhǔn)偏差從3.9km/h到7.3km/h變化。在一致性研究中這個平均

10、值（88km/h）被用作獨立切速度（長度>200m）。從哥倫比亞高速公路得到的這個數(shù)值低于美國和加拿大的一些作者（Lamm和Choueiri 1987;Krammes et al. 1995;Hassan et al. 2000;Misaghi和Hassan 2005）建議的數(shù)值。在這項研究中，對每輛車在正切（在弧線開始前200m）和弧線中點的速度差單獨計算，而且每個弧線/正切處差值的V85也被計算。V85沒有超過在自由流通狀況下85%的司機(jī)。速度差從正切處的減速度上得到，而且弧線中點（）的速度差也被計算。等式（6）展示了和之間的一個近似回歸。 （6）通過等式（6）和的差值比從McFad

11、den和Elefteriadou(2000),Misaghi和Hassan(2005)和Park和Saccomano(2006).下面的式子成立。 （7）通過模型看，當(dāng)切速度增加， 也增加，這是可預(yù)期的，因為司機(jī)在切點處以一個更高的速度行駛通常需要更多的調(diào)整來通過弧線?；【€的偏轉(zhuǎn)角（）也影響，偏轉(zhuǎn)角越大，速度降低越快。半徑也小程度的影響，半徑越大，速度減少越小。通常情況下，這些結(jié)果與McFadden和Elefteriadou(2000),Misaghi和Hassan(2005)的相一致。2.3結(jié)論：對哥倫比亞農(nóng)村雙車道公路，好幾個運行速度預(yù)測模型被確定下來。在曲線起點、中點、終點的車速取決于曲

12、線長度和偏轉(zhuǎn)角。在一些情況下，取決于切速度。只用曲線長度和偏轉(zhuǎn)角（不包括半徑和曲度）相比較以前的模型具有顯著差別。在一致性研究中的切速度比其他作者建議的低。比較研究突出于根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r選擇模型的重要性。速度差異研究表明，在設(shè)計一致性評估方面使用的V85可能低估了由于司機(jī)個人經(jīng)驗所產(chǎn)生的速度降低，盡管這些差異比其它研究中得到的還小。3基于操作速度的公路設(shè)計一致性 本研究的目的是開發(fā)設(shè)計一個一致性模型,可以作為替代措施來評價農(nóng)村雙車道的道路安全。幾項措施都是基于操作速度資料,目的是獲得一個對整個公路段一致性的值,而不是只關(guān)注單個或連續(xù)道路幾何元素。設(shè)計一致性參數(shù)將基于連續(xù)操作的速度模型,通過創(chuàng)新的技

13、術(shù),在先前的研究基礎(chǔ)上開發(fā)使用GPS的實際監(jiān)控設(shè)備來監(jiān)控駕駛者的實際行為。因此,操作速度數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確,更好的反映出司機(jī)的實際行為。事故的頻率也將在模型內(nèi)考慮。因此,獲得的一致性和事故率之間的關(guān)系,是協(xié)助工程師設(shè)計更安全的道路的一個重要工具。3.1數(shù)據(jù)庫3.11數(shù)據(jù)收集這項研究中開發(fā)的一致性測量措施是基于對農(nóng)村雙車道公路段操作速度數(shù)據(jù)的分析。為了校準(zhǔn),一些速度數(shù)據(jù)將與事故數(shù)據(jù)相比較，這是為了獲得一個有助于設(shè)計更安全道路的一致性模型。因此，三個主要數(shù)據(jù)庫的研究是必要的:幾何特征、交通量和事故數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是從瓦倫西亞社區(qū)(西班牙）65個的農(nóng)村雙車道公路段獲得的,所以大量的數(shù)據(jù)分析取得了這次研究的進(jìn)展

14、。3.1.2數(shù)據(jù)描述:幾何特征、交通量、事故數(shù)據(jù)幾何數(shù)據(jù)的目的是,通過一些模型研究他們的操作速度數(shù)據(jù)瓦倫西亞社區(qū)(西班牙)的65個路段被選擇,呈現(xiàn)2到5公里之間的長度,縱向等級低于5%,沒有重要的十字路口。這些路段的道路交通量數(shù)據(jù)是公共的,因此可從官方網(wǎng)站下載。數(shù)據(jù)庫包括過去15年中所有路段的數(shù)據(jù)。這種大型數(shù)據(jù)庫在研究很重要,但也必須小心處理,因為可能在這漫長的一段時間中有些路段的幾何情況發(fā)生了改變。為了防止這個問題,進(jìn)行了交通量值檢查以確定年平均日交通量（AADT）多年的不規(guī)則變化以及所有路段的歷史,進(jìn)行檢查重新設(shè)計。針對每個特定情況,一些特定的年或道路段不再考慮。事故數(shù)據(jù)是由地方政府提供。

15、它包含在過去13年中所有這些道路事故報道。事故的要點是位置,天,小時,日光條件、嚴(yán)重性、車輛類型、驅(qū)動特點、外部因素、原因和其他條件?？紤]到所有數(shù)據(jù),過濾過程完成后，所刪除所列事故中至少有下述問題中一個的：1.事故發(fā)生時候沒有統(tǒng)計交通量數(shù)據(jù)2.只是財產(chǎn)損失(PDO)事故。在西班牙,這些事故有些報告有一些不報道,所以事故數(shù)據(jù)庫不顯示發(fā)生事故,但意外事件數(shù)據(jù)庫會顯示。為了不增加外部變化對事故數(shù)據(jù)的影響,只考慮事故有受害者的情況(他們總是報道)3.所有事故都檢查原因,將這些與外部因素相關(guān)的去除(如由于司機(jī),以前的疾病或動物過馬路),或小路口(因為一致性模型沒有考慮這個因素)3.2操作速度模型 操作速

16、度數(shù)據(jù)是通過兩種類型的操作速度模型獲得的:一個用于平面曲線另一個用于切線和一些建筑鍵。為了得出最后的操作速度數(shù)據(jù),加速和減速率也取決于幾何特性。這些數(shù)據(jù)通過GPS設(shè)備從個體司機(jī)處獲取。用于校準(zhǔn)的司機(jī)是在道路上使用個人車輛實際駕駛的司機(jī)，道路特征和地理區(qū)域與用于校準(zhǔn)的路段是相似的。 這些操作速度模型的主要優(yōu)點是,他們不是基于speed-spot數(shù)據(jù)收集,而是基于連續(xù)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)。因此,他們更好地反映實際的司機(jī)的行為。 操作速度曲線模型是由Pirezetal等人在2010年使用半徑作為解釋變量建立的。在那項研究中，司機(jī)的行為的巨大變化是當(dāng)曲線半徑是大于或小于400米時出現(xiàn)的。因此,開發(fā)了兩個模型:一個

17、用于所有曲線另一個用于曲線半徑小于400米。同時,有一個半徑曲線小于70的具體模型低估了實際操作的速度,因此它需要通過側(cè)摩擦力表達(dá)式計算的速度取代。在這個研究中,只有少數(shù)的曲線必須考慮其他模型。其中： V85:操作速度曲線(公里/小時)R:半徑Ft:端摩擦力e:超高率(%)還開發(fā)了一個操作切線速度模型,它考慮了切線的長度和之前曲線的速度。鑒于所有司機(jī)需要達(dá)到一個期望速度,因此將其設(shè)置為110 km / h。然而,根據(jù)切線的長度可以或多或少偏離操作速度曲線。因此,切線的長度越長越接近其操作所需的速度。其中：V85c:曲線上操作速度(km/h)V85t:切線上操作速度Vdes:期望速度R：平面曲線

18、半徑(m)L：切線長度（m）這個模型相比以前模型的區(qū)別是，基于個人速度的檢查，無論位置在哪，每個司機(jī)達(dá)到的速度可以準(zhǔn)確確定。先前的模型是基于點速位置的方法,沒有考慮每個司機(jī)的速度記錄是否是最大速度。為了繪制操作速度曲線,必須獲得加速和減速率。減速率是由佩雷斯獲得的(2011),而本研究中加速度率的獲得使用相同的方法。他們都是基于曲線的半徑。它相對于其他操作速度模型來說是一個重要的提升,因為它依賴于曲線半徑,而不是使用恒定加速或減速。這些減速和加速率通過單獨考察每個司機(jī)獲得,在每個司機(jī)開始和結(jié)束的速度變化的地方選擇特定的點,而不是考慮所有司機(jī)具有相同的速度變換長度。因此,加速和減速率更好的反映司

19、機(jī)的行為。3.3操作速度數(shù)據(jù)建設(shè)考慮前面的模型,開發(fā)了一個計算機(jī)程序來計算每個路段前后兩個方向的運行速度數(shù)據(jù)。在兩個步驟完成:確定每個道路段的水平相同；基于前面的模型計算操作速度。正如前面提到的,幾何特征不是對所有路段可用。我們只有所有路段的GPS坐標(biāo)。水平對齊的計算是基于每個路段的曲率圖。這個計算有兩個步驟:第一步需要一系列的點軸并且計算曲率。在這個計算中,不僅考慮三個方面,這個過程更準(zhǔn)確。所得到的結(jié)果是一個未加工的曲率圖，它提供了道路的概況，但仍然不是由切線,圓曲線和螺旋曲線組成。第二步需要將前面的曲率圖轉(zhuǎn)換成最終的圖,由直線表示的切線,螺旋曲線和圓曲線組成。在處理的所有路段中,有一些顯示

20、錯誤的坐標(biāo),把他們從中剔除,最終建立路段的數(shù)量在43個。由水平方向確定的所有路段確定他們的操作速度。同一計算機(jī)程序也進(jìn)行了計算,分兩個步驟:第一步，基于前面模型操作速度常曲率元素(圓曲線和切線)的計算和圖示。第二部，基于加速和減速率的規(guī)則發(fā)展操作速度數(shù)據(jù)。有必要指出,每個道路段提出了兩個操作速度數(shù)據(jù):一個用于每個方向的旅行。3.4一致性模型開發(fā)設(shè)計一致性參數(shù),過程是:首先,為每一個公路段估計事故率。同時,確定所有操作速度,并通過他們計算幾個變量。這個計算后,檢查所有變量之間的相關(guān)性,選擇其中的五個校準(zhǔn)一致性模型。通過檢查它與安全性關(guān)系來校準(zhǔn)一致性模型,選擇一個模型,用于設(shè)計有關(guān)道路。3.4.1

21、交通事故量幾乎所有路段都可以獲得近13年的事故數(shù)據(jù)。為了提高模型的準(zhǔn)確性,用安全性能函數(shù)估算近十年事故的數(shù)量。為了校準(zhǔn)和邏輯性, 根據(jù)接觸單元(長度和AADT)和一個對齊指數(shù)(表3)提出了負(fù)二項回歸。基于所研究的所有路段得到四個一致性指標(biāo):幾何平均半徑(AR)、曲率變化比率(CCR),比值最大和最小半徑的道路段(RR),最小半徑和道路的平均半徑(Rmin / AR)。考慮曝光和每一個指數(shù)來形成不同的回歸。只有最后一個對安全性有很大的影響,所以它包含在安全性能函數(shù)的最終形式里。 表3負(fù)二項模型的事故頻率預(yù)期的事故數(shù)量通過防曬系數(shù)和發(fā)生過的事故數(shù)量，用貝葉斯方法估計事故的最終數(shù)量。通過他們獲得每段

22、道路的事故率(106 veh/km事故的受害者)安全性能函數(shù)參數(shù)最后,經(jīng)驗貝葉斯方法估計事故的數(shù)量的:3.4.2變量之間的相關(guān)性對所有道路段操作速度在兩個方向上考慮。通過他們得到了速度離散和減速和處理速度的措施。所有路段的限速也檢查,同時對一些考慮速度離散和速度限制的變量也進(jìn)行檢查。檢查變量的總數(shù)是14?？紤]到操作的速度數(shù)據(jù)，平均操作速度和標(biāo)準(zhǔn)差的操作速度直接獲得。第一個是為了獲得道路指標(biāo),而第二個是決定操作速度離散。離散越高道路一致性越差?？紤]到操作速度,平均速度和上傳速度,應(yīng)嘗試采取其他一些措施:Ra： Polus和Mattar-Habib(2004) 首次引入,在操作速度文件和每個路段的

23、平均速度之間的區(qū)域采取措施。因此,它是全球變化速度的措施,呈現(xiàn)隨著速度增加而增加的趨勢Ea10:這也是速度離散的一個測量量。與前面的措施相比,它是操作速度和平均操作速度大約上下10公里/小時區(qū)域的總和，然后除以它的長度。Ea20: 與前面的指數(shù)相同,但是考慮到20公里/小時。L10：道路總長度和道路段的長度之間的比率L20：同前，但使用20 km / h。通過操作速度,很容易確定所有的減速過渡。檢查所有路段,計算速度(公里/小時)的絕對值差并用于每個速度過渡的距離，所有低于1 km / h的都不考慮,因為他們的低值可能不會被用戶在意。一些路段提出了一個非常低的減速。為了不影響進(jìn)一步的計算,這些

24、路段從分析中剔除了,因為他們與其他的表現(xiàn)完全不同。因此,最后的道路段數(shù)是33。表4顯示了主要特征,每個路段交通量和事故數(shù)據(jù)?？紤]對于每個路段所有減速過程在兩個方向上,得到以下變量:1.平均速度降低。平均的減速過程發(fā)生在每一個公路段。此變量越高,在這個道路段的速度降低越劇烈，所以路段會更不一致。2.標(biāo)準(zhǔn)偏差的速度降低。為每個路段減速值測標(biāo)準(zhǔn)差。標(biāo)準(zhǔn)差越高,司機(jī)的行為越分散,所以路段更不一致。3.減速的平均距離。用于一條道路的減速段距離平均值。由于加速和減速率可以從從幾何關(guān)系獲得，類似的速度差異可以通過測量不同距離的方法獲得。因此,這種方法可以對平均減速值與事故的關(guān)系增加更多的可變性。4.減速強(qiáng)度

25、。個人減速過程,他們的大小除以所使用的長度,確定個人減速強(qiáng)度(km / h / m)。這個值代表每個路段的平均價值。5.每個路段的減速長度率。這是一個距離在減速的情況下的指數(shù)。公路段上個人減速長度除以它的總長度。所有先前的值取決于每個路段速度本身。也考慮到限速,確定了兩個新的變量:1.區(qū)別操作速度和平均速度限制。這個限速作為限速加權(quán)平均值來計算。計算絕對值沒有考慮區(qū)別。它的目的是為作為一個輔助變量關(guān)聯(lián)幫助其他變量添加到最終的模型。出于這個考慮,速度被選為每個路段限速。2.對于Ea10和Ea20，區(qū)別是在操作速度和道路段的速度限制區(qū)域總和的不同。最后,都是除以它的長度。其中有些變量相關(guān),顯示一些

26、有趣的關(guān)系。平均速度降低和標(biāo)準(zhǔn)偏差是高度相關(guān)的:高減速值與高可變性融合。 在圖1中,所有路段的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差與他們的平均值相反。在圖中，估計事故率的值已經(jīng)被不同的顏色區(qū)分。通過除以在每個路段事故總數(shù)來獲得這個值(計算其長度和十年以內(nèi)交通量)。考慮到所有14個變量，進(jìn)行相關(guān)性分析以確定模型中最終的變量。表5所示的相關(guān)矩陣中。深灰色的相關(guān)性較高，而中等相關(guān)性是灰色的。正如我們在相關(guān)矩陣中看到的，有以下的相關(guān)性：，和顯示出高相關(guān)值?？紤]到曾經(jīng)被Polus和Mattar-Habib（2004）應(yīng)用，所以建議考慮在以下階段的分析。顯示出高相關(guān)值，所以只有速度平均值被考慮應(yīng)用于接下來的分析。和其他變量具有中

27、度相關(guān)性，由于相關(guān)性是介質(zhì),建議保持進(jìn)一步的研究。與其他變量不相關(guān)限制速度的影響下,這些變量之間相互關(guān)聯(lián),與平均運行速度具有中度相關(guān)性。用于接下來步驟的變量如下所列：平均運行速度（）減速條件下道路段的比例（）平均降低速度（）要指出的是, 由Polus和Mattar-Habib(2004)發(fā)展的一致性模型包括和的組合,這些變量已被證明具有較高的相關(guān)性。建議只使用其中一個,并結(jié)合另外的變量,可能獲得更高的統(tǒng)計學(xué)意義。安全關(guān)系 考慮到前面的變量,幾個模型都是為了ECR和單獨變量之間的關(guān)系。這些模型在表6所示。在表6可以看出變量，和有更好的擬合事故率,其他變量相關(guān)系數(shù)很低,所以他們不符合事故率并且他們

28、只用于改善最終的模型。只考慮最好的變量, 結(jié)合一個單一的指數(shù)對其他的模型進(jìn)行檢測。這些模型在表7所示。事故率最強(qiáng)的相關(guān)性是由平均降低速度和平均速度值的平方給出的。一旦獲得主要關(guān)系，幾個步驟都是增加從這種分析中得到的兩個變量中的任意一個,但并沒有取得了較好的效果。因此,提出設(shè)計一致性指數(shù)如下:兩個速度都是km/h,所以最后的指數(shù)也是km/h。分析其組成，更均勻的速度以較低的平均速度減少的道路段將有更高的一致性值。較高的運行速度平均值與更好、更一致的道路是相關(guān)聯(lián)的。值得強(qiáng)調(diào)的是，該模型只考慮平均速度及其變化。作為一種區(qū)別于其他的一致性指標(biāo)的模型，該模型只考慮在決策過程中的減速，而不是加速和減速都考

29、慮，并用運行速度的標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示。3.4.3事故率估計確定一致性模型的組成后，轉(zhuǎn)而確定其與安全性的關(guān)系。由于根據(jù)事故率的一致性模型已經(jīng)匹配好，等式也就隨之得到（模型7和8）。從表7中可以看到,模型7比模型8有更多相關(guān)數(shù)據(jù),但是對于低相關(guān)性路段模型8表現(xiàn)略好。兩種模式都繪制在圖3中,但是模型8被最終選擇估計事故率。在圖3中，所有路段的估計事故率作為他們的一致性指數(shù)函數(shù)。3.5結(jié)論道路事故是我們社會的重要問題，每年造成成千上萬死亡。為了提高道路安全，這篇研究提出了一個新的設(shè)計一致性模型，這個模型可以用作農(nóng)村雙車道道路安全研究的替代措施。這個一致性模型已經(jīng)發(fā)展成速度測量和事故數(shù)據(jù)之間的回歸分析。已用

30、的速度測試不僅包括運行速度的變化而且也包括減速和限速。所有這些都已從在以往的研究中建立的運行速度和減速/加速模型的運行速度配置中獲得。這些模型的連續(xù)速度數(shù)據(jù)被一種創(chuàng)新技術(shù)校準(zhǔn),這項技術(shù)使用GPS設(shè)備監(jiān)控司機(jī)的行為。因此,操作速度記錄數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確,更好的近似司機(jī)的實際行為。事故數(shù)據(jù)沒有直接觀察到的事故。這些事故,安全性能函數(shù)校準(zhǔn)顯示偏大0.1519。然后,基于該參數(shù)和觀察到的事故、貝葉斯方法應(yīng)用于更加準(zhǔn)確地估計事故的數(shù)量和碰撞頻率。14個相關(guān)運行速度變量從操作速度配置,事故數(shù)據(jù)和所有路段的限速分析中獲得。相關(guān)性分析是為了減少最終參數(shù)的數(shù)量,減少變量的最終數(shù)字到五,在最終一致性模型形式中作為參考。而

31、且，一些有趣的變量之間的關(guān)系被發(fā)現(xiàn),如達(dá)到操作速度變化的中間值是有更高的事故率,或者是這個參數(shù)和操作速度偏差之間的高相關(guān)性。統(tǒng)計分析后,提出事故相關(guān)數(shù)據(jù)道路幾何模型如下:其中C是設(shè)計一致性指數(shù)，估算如下：新模型和一致性指數(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了測量整個公路段的新的設(shè)計一致性。此外,由于該模型提出了一致性和事故率之間的關(guān)系,可以使用這個參數(shù)作為評估道路安全的替代措施。因此,這項研究的結(jié)果可以是協(xié)助工程師決定的一個創(chuàng)新工具。事實上,根據(jù)這一方法,工程師可以評估一致性和道路安全的幾種可能的解決方案并選擇最安全的。此外,提出模型還可以應(yīng)用到事故數(shù)據(jù)不可獲得的路段的事故率的估計。進(jìn)一步的研究建議主要集中在確定一致

32、性臨界值。一旦一致性模型和一致性指數(shù)確定，一致性測量的臨界值應(yīng)在詳細(xì)的事故觀測數(shù)據(jù)之后提出。因此，考慮到指數(shù)和事故率預(yù)測之間的關(guān)系,司機(jī)的道路充足率期望也從這條路安全參數(shù)值測量到。4.基于操作速度的公路設(shè)計一致性實例4.1數(shù)據(jù)收集選取泰贛高速即大廣高速G45江西段的一21公里路段進(jìn)行模擬實驗，將全線劃分為38個小區(qū)段，包括22個曲線段和16個直線段，并轉(zhuǎn)化為模擬器系統(tǒng)中的圖像模型。42個駕駛員參與了在模擬環(huán)境中進(jìn)行駕駛操作，車速、車輛位置及其它實時交通信息被記錄在系統(tǒng)中。4.2一致性水平在許多先前的研究,高速公路的設(shè)計參數(shù)被報道成與速度變化和事故率相關(guān)，因此，在標(biāo)準(zhǔn)I和II的情況下，V85的值

33、確定每個部分的公路線性,然后我們評估相應(yīng)的連續(xù)設(shè)計元素的一致性，特別是過渡曲線。這里我們使用一個參數(shù),單一曲線的曲率變化率(CCRs)描述前兩個標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合每個連續(xù)兩部分V85值的差異,如等式（1）所示。其中L是整個單向曲線部分的長度，L=+；是圓弧的長度；和是弧線前或者后的回旋曲線的長度；R是圓弧半徑。 因此，為n曲線綜述部分,總的單曲線的平均變化率估計:其中是曲線i的曲率變化率，是曲線i的長度。在標(biāo)準(zhǔn)3的情況下,和是采用曲線和切線長度的中點的仿真數(shù)據(jù)。切向摩擦力如等式（3）所示，根據(jù)設(shè)計速度VD側(cè)摩擦假定是一個切向摩擦作用，表達(dá)式：其中n為新設(shè)計的丘陵/山地線性等于0.4的系數(shù)，對于那些新

34、設(shè)計和平面為0.45，或?qū)τ诜?wù)為0.6。 此外，該摩擦阻力的要求是采用美國國有公路運輸管理員協(xié)會（AASHTO）結(jié)果計算其中e為超高率這些標(biāo)準(zhǔn)分為三個層次:好的(安全),可接受的(邊際)和差(危險),如表2所示,好=沒不需要調(diào)整,可接受的=不需要一致性校正,但可能需要改進(jìn)交通標(biāo)志、標(biāo)記、障礙等,和差=線性需要重新設(shè)計。需要注意的是,所有的線性部分滿足好或可接受的標(biāo)準(zhǔn)的要求,否則,這些被評為“差”的部分可能是潛在的黑點或易出事故的地方。最終判決取決于最差排名。如果一個特定部分被一個標(biāo)準(zhǔn)評定為“差”,但在其他兩個標(biāo)準(zhǔn)評定為“好”或“可接受”,例如,最后的建議是降級為“差”。調(diào)查結(jié)果與討論數(shù)據(jù)結(jié)合

35、方程式(1)-(5),三個標(biāo)準(zhǔn)可以定量測量泰贛高速公路K2913和 K2934之間38個小區(qū)段之間有關(guān)的幾何排列,如表3所示。由于地理位置的限制,第一節(jié)有一個最高設(shè)計時速減少到100公里/小時,根據(jù)大斜坡,和其他37個部分統(tǒng)一設(shè)計速度120公里/小時。根據(jù)記錄的速度特征數(shù)據(jù),總結(jié)了每種類型的每個部分的中間點的速度來確定相應(yīng)V85,隨后獲得整體交通流的平均V85,如表3中列出。每個部分的綜述了38個(22曲線和16切線)測試,速度VD V85和設(shè)計之間的差異,V85任何兩個連續(xù)的變化部分,假設(shè)/要求側(cè)摩阻力計算提出的三個標(biāo)準(zhǔn)。由于曲率變化率| CCR - ACCR |和| CCR |單圓曲線的過

36、渡曲線是小于150, 根據(jù)提出的三個標(biāo)準(zhǔn),對應(yīng)的曲率一致性突出了“好”。更具體地說,車輛的軌跡的曲率變化與水平線性一致性密切相關(guān),因此反映了線性設(shè)計質(zhì)量。 重新考慮表3的結(jié)果, 分別基于標(biāo)準(zhǔn)1、2、3，每個部分的一致性突出了“好”,“接受”或“差”。圖1顯示了使用測試數(shù)據(jù)得到的車輛軌跡平均曲率,在外面的直線和里面的曲線代表道路的曲率線和車輛移動軌跡。 顯然,車輛路徑的曲率范圍與水平曲率波動在一個更小的振幅內(nèi)。如表4中列出,清晰地指出,標(biāo)準(zhǔn)1確定19部分一致性好,17個部分可接受的一致性和2部分的一致性差, 其次是標(biāo)準(zhǔn)2確定的 30、6和2部分的好、可接受和差。但對于標(biāo)準(zhǔn)3,11部分排名好,9部

37、分是可以接受的,只有一個部分很差。最后, 根據(jù)提出的標(biāo)準(zhǔn),如表4所示，對總體設(shè)計的線性一致性12個部分是好,21部分是可以接受的,5部分是差。因此，樣品路一直遵循高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計，每個部分都是連續(xù)的同質(zhì)的。圖2顯示了平均V85的曲線半徑,坡度和高度。然而,有限的地理條件影響車輛的運行速度,特別是在一些坡度大于3.5%的關(guān)鍵位置。4.3結(jié)論在中國，高速公路事故是最嚴(yán)重的問題之一 ,特別是在山區(qū),每年造成成千上萬人傷亡。為應(yīng)對高速公路安全的提升,本研究提出了一種幾何設(shè)計的一致性的系統(tǒng)性評價模型,它可以作為替代措施評估現(xiàn)有高速公路的交通安全水平或應(yīng)用于設(shè)計或施工階段。具體地說,應(yīng)用三個標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)計一致性,

38、操作速度一致性和推動力一致性)和三個層次(好,可以接受,和差)來衡量道路的線形設(shè)計一致性的質(zhì)量。為了收集速度和道路數(shù)據(jù), 42個測試人員通過特定的駕駛模擬器在現(xiàn)有的中國江西泰贛高速公路進(jìn)行仿真實驗,所選21公里道路段被分為38部分(22曲線& 16切線)，以圖形元素的形式存儲在模擬器系統(tǒng)。在模擬駕駛過程中,車輛的位置、速度以及其他相關(guān)參數(shù)記錄在模擬器中。正如實驗結(jié)果證實的,提出的模型給了一些在特定的情況下的安全狀況,可以作為進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)。因為預(yù)測減速與事故頻率和嚴(yán)重程度密切相關(guān),速度的降低應(yīng)該是整個道路線性設(shè)計質(zhì)量的首要測量因素。因此,為了實現(xiàn)這個目標(biāo),預(yù)測速度的方法應(yīng)該進(jìn)行改進(jìn),包括對卡車的問題。 進(jìn)一步的研究還建議結(jié)合失事率和一致性指數(shù)和一致性閾值, 通過詳細(xì)的事故數(shù)據(jù)觀察形成一個創(chuàng)新的測量方式來評估道路安全，為工程師提供決策幫助。這個未來的研究還應(yīng)該使用安全性能函數(shù)而不是碰撞率來描述安全水平。 作為一個有效的仿真軟件,交互式公路安全設(shè)計模型(IHSDM)強(qiáng)烈建議進(jìn)行安全評價和高速公路幾何設(shè)計的影響分析。預(yù)計這種涉及中國條件的