高速路上限速設(shè)計(jì)方案

1、題 目 高速路上限速設(shè)計(jì)方案 學(xué)生姓名 趙炳彰 學(xué)號(hào) 1109014028 所在學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)數(shù)教1101班 指導(dǎo)教師 和斌濤 完成地點(diǎn) 陜西理工學(xué)院 2015 年 6 月 10 日高速路上限速設(shè)計(jì)方案趙炳彰（陜西理工學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)數(shù)教1101班 陜西 漢中 723000）指導(dǎo)教師:和斌濤摘要 分析了影響高速公路限速的各種因素，從我國(guó)的情況出發(fā)，構(gòu)建了高速公路分段限速值設(shè)計(jì)方法及流程論文結(jié)合了車輛性能、安全性和舒適性等因素，選擇性能適中的車輛為研究對(duì)象，保證事故死亡率及舒適度在相應(yīng)允許范圍，然后對(duì)基準(zhǔn)值進(jìn)行求解該設(shè)計(jì)方案綜合考慮

2、了運(yùn)行速度、高速公路線形、設(shè)計(jì)速度和交通安全等因素，能合理的設(shè)計(jì)高速公路限速值關(guān)鍵詞 高速公路；設(shè)計(jì)速度；運(yùn)行速度；限速標(biāo)準(zhǔn)；限速方法1 引言 我國(guó)高速公路限速管理尚無規(guī)范、法規(guī)可依，而道路交通安全法的規(guī)定是，最高限速最高只能標(biāo)定為120km/h目前一般多為100-120km/h之間，有些遂道、橋梁會(huì)限在80km/h隨著我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展、高速公路路網(wǎng)的不斷完善，公路交通運(yùn)輸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所處的重要地位日益凸顯，運(yùn)輸任務(wù)也越來越繁重如何充分發(fā)揮高速公路安全、舒適、高效和經(jīng)濟(jì)等運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高速公路運(yùn)營(yíng)管理科學(xué)化已成為我國(guó)高速公路發(fā)展過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)目前我國(guó)高速公路限速管理中還沒有一套

3、全面、有針對(duì)性的合理限速管理方法、指南或規(guī)范，造成道路交通管理者在選取限速值時(shí)，沒有相應(yīng)依據(jù)，限速設(shè)置混亂而我國(guó)高速公路限速標(biāo)志設(shè)置現(xiàn)狀主要有以下幾個(gè)方面不足：如限速值設(shè)置過低，不能反應(yīng)行車實(shí)際條件，導(dǎo)致運(yùn)輸效率下降；標(biāo)志位置不合理，不能人性化；交通設(shè)施不完善，科技含量不高如何選擇合理的限速值以及高效的限速標(biāo)志來平衡運(yùn)輸效益和交通安全的關(guān)系，使整體效益最大化，成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)和擺在交通工程研究人員及高速公路運(yùn)營(yíng)管理人員面前的難題2 高速公路限速要求2.1 道路交通安全法的規(guī)定因?yàn)樵O(shè)計(jì)規(guī)范中沒有明確規(guī)定的，在交通安全法中已明確做了要求，為限速所實(shí)施的方案和管理方法都必須以符合該法律規(guī)定為前提根

4、據(jù)交通安全法第四十二條，機(jī)動(dòng)車上道路行駛，不得超過限速標(biāo)志標(biāo)明的最高車速在沒有限速標(biāo)志的路段，應(yīng)保持安全車速根據(jù)交通安全法第六十七條，行人、非機(jī)動(dòng)車、拖拉機(jī)、輪式專用機(jī)械車、鉸接式客車、全掛拖斗車以及其他設(shè)計(jì)最高時(shí)速低于70km的機(jī)動(dòng)車，不得進(jìn)入高速公路、高速公路限速標(biāo)志標(biāo)明的最高時(shí)速不得超過120km根據(jù)實(shí)施條例第七十八條，高速公路應(yīng)當(dāng)標(biāo)明車道的行駛速度，最高車速不得超過120km/h，最低車速不得低于60km/h在高速公路上行駛的小型載客汽車最高車速不得超過120km/h，其他機(jī)動(dòng)車不得超過100km/h，摩托車不得超過80km/h2.2 高速公路限速遵循的原則為充分發(fā)揮高速公路安全、快速

5、和舒適功能，使限速方案切合實(shí)際、有效，限速管理時(shí)，應(yīng)遵循如下幾條原則：（1）保障交通安全的前提下，盡可能發(fā)揮高速公路的運(yùn)輸效率限速管理中，保障交通安全是第一位，高速公路作為我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)闹匾d體，其快捷和高效的服務(wù)功能也應(yīng)在限速方案中得到充分體現(xiàn)因此，限速方案應(yīng)能平衡運(yùn)輸安全與運(yùn)輸效率之間的關(guān)系，在保障交通安全的同時(shí)，也能發(fā)揮高速公路的運(yùn)輸效率；（2）堅(jiān)持以人為本原則限速標(biāo)志的設(shè)置應(yīng)符合駕駛員的信息選擇習(xí)慣，在傳達(dá)高速公路限速信息的同時(shí)，也應(yīng)充分發(fā)揮其引導(dǎo)、指示作用，限速標(biāo)志信息應(yīng)明確、易被駕駛員識(shí)別、理解和不存在多意性；（3）采用綜合措施控制速度限速標(biāo)志只能提供駕駛員限速信息，在目前駕駛員安

6、全意識(shí)不強(qiáng)情況下，駕駛員遵守限速規(guī)定的概率較低，經(jīng)研究，限速標(biāo)志與其他限速管理措施綜合使用可達(dá)到一個(gè)較好的速度控制效果，因此限速管理需采用綜合措施3 影響高速公路限速的因素 限速值理論分析：合理地限制車速是確保公路安全、高效運(yùn)營(yíng)必不可少的措施，確定車速限制值的方法有很多，各國(guó)的確定方法通?？紤]下列因素：85%位車速、交通法規(guī)、交通量和車輛組成、設(shè)計(jì)車速、公眾意見、路面特性和道路寬度、現(xiàn)有的交通控制設(shè)施以及平均車速等確定高速公路限速值需掌握影響限速的因素，下面分析這些因素及其與限速之間的關(guān)系3.1 高速公路線形及設(shè)計(jì)速度高速公路線形水平與速度有著重要關(guān)系，研究也往往通過線形指標(biāo)來預(yù)測(cè)高速公路運(yùn)行

7、速度線形水平較高的高速公路限速值一般要高于線形水平較低的高速公路，高速公路的限速水平較高，所以限速一般要遠(yuǎn)高于其他等級(jí)公路根據(jù)美國(guó)研究結(jié)果，出于線形協(xié)調(diào)性的考慮，設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度差最好要小于20km/h，所以限速值與設(shè)計(jì)速度值應(yīng)不宜高于20km/h設(shè)計(jì)速度是公路設(shè)計(jì)時(shí)確定幾何線形的基本要素，也是最關(guān)鍵的參數(shù)它是在氣象條件良好，車輛行駛只受公路本身?xiàng)l件影響時(shí)，具有中等駕駛技術(shù)的人員能夠安全、舒適駕駛車輛的速度，因此與運(yùn)行速度有密切關(guān)系3.2 路側(cè)環(huán)境高速公路上存在影響限速值設(shè)計(jì)的路側(cè)環(huán)境因素很少，但在城市高速公路和低等級(jí)公路存在如行人、路側(cè)高差較大等易造成較大傷害的因素所以在限速設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮

8、這些因素的存在3.3 交通流速度按照工程研究方法，交通流速對(duì)限速有著至關(guān)重要的影響，根據(jù)較成熟的研究經(jīng)驗(yàn)，常取85%位速度作為制定限速值的依據(jù)這是因?yàn)?，研究發(fā)現(xiàn)在85%位車速處事故發(fā)生的可能性最低，此外只對(duì)15%的駕駛員進(jìn)行行車速度限制，符合法律原則運(yùn)行速度是指當(dāng)交通處于自由流狀態(tài)，且天氣良好時(shí)，在路段特征點(diǎn)上測(cè)定的第85個(gè)百分位上的車速它表示所觀測(cè)到的車輛中，有85%的車輛具有這種速度或者這個(gè)速度以下，只有15%的車輛速度高于此值在交通管理上常用此速度作為某路段的最高車速限制標(biāo)準(zhǔn)也就是說，超過這種速度行駛時(shí)，會(huì)缺乏安全性3.4 運(yùn)輸效率高速公路限速值與運(yùn)行效率之間存在直接關(guān)系，高速公路限速值

9、越高，車輛平均運(yùn)行速度也隨之提高所以限速需要考慮運(yùn)輸效率的影響，限速值應(yīng)能平衡運(yùn)輸效率與安全之間關(guān)系3.5 高速公路交通安全高速公路限速的初衷在于規(guī)范駕駛行為，確保在目前技術(shù)條件下交通參與者的安全國(guó)外學(xué)者研究表明車速超過96km/h后事故嚴(yán)重度隨速度增加快速增加，車速超過112km/h后致命傷亡的可能性迅速增加所以進(jìn)行高速公路限速設(shè)計(jì)需考慮交通事故發(fā)生的可能性及嚴(yán)重性4 建立運(yùn)行速度模型4.1 建模的目的和模型假設(shè)（一）建模目的：預(yù)測(cè)某一半徑的車輛運(yùn)行速度值（二）模型假設(shè)：（1）在一條曲線段上，車輛的速度值是不變的，即Vmiddle 近似代表了整個(gè)曲線段的運(yùn)行速度（2）速度是連續(xù)可微函數(shù)雖然，

10、不同半徑下的速度是離散的，但當(dāng)曲線半徑變化時(shí)，可近似認(rèn)為它是連續(xù)變化的（3）影響速度的因素很多，在此只考慮其中的一個(gè)主要因素 平曲線半徑，其余的因素不考慮（4）速度增長(zhǎng)率是常數(shù)根據(jù)采用的試驗(yàn)車法在試驗(yàn)路段上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)速度隨半徑的增長(zhǎng)率近似可以看作為常數(shù)，故作此假設(shè)，即一定的道路條件下，速度的變化值與當(dāng)前半徑值成正比，且比例系數(shù)為常數(shù)4.2 模型構(gòu)造與求解 （一）模型構(gòu)造： 設(shè)半徑為 時(shí)的速度值為，速度增長(zhǎng)率為，則依據(jù)上述假設(shè)，在處的速度為 (4.1)即 (4.2)再令趨近于0，得 (4.3) （二）模型求解：上式是一個(gè)微分方程，其通解為 (4.4)假定在半徑處的速度值為，則 (4.5)代

11、入(4.4)式得 (4.6)由此可以看出，速度隨半徑按指數(shù)形式增長(zhǎng)4.3 參數(shù)標(biāo)識(shí)(4.6)式中的參數(shù)c的取值，需要用統(tǒng)計(jì)分析的方法確定根據(jù)試驗(yàn)車法調(diào)研采集的數(shù)據(jù)顯示于表4.1表4.1 試驗(yàn)車采集的轉(zhuǎn)角、速度及曲線半徑值轉(zhuǎn)角/度速度/(km/h)半徑/m轉(zhuǎn)角/度速度/(km/h)半徑/m13.426.934.251.16044012.62736.21.06046011.927.138.2380.25623002.556176.4381.1584003.938115.57213.22734.5028.92951.08911.52639.566.63168.8329.1285011.52639.5

12、932.1542159.92845.9632.1502108.22955.4252.3491951.7602601.5602903.34513510.43043.9778.02956.7685.93577.4985.034906.43271.1169.12550.2639.328.748.879將式(4.6)變形，得 (4.7)令,由參數(shù)的最小二乘法估計(jì)得因此得 (4.8)5 最高車速限制的確定方法5.1 最高車速限制的原則 在理想條件下，即當(dāng)氣候條件良好、交通密度小、汽車運(yùn)行不受道路本身?xiàng)l件（幾何要素、路面、附屬設(shè)施等）影響時(shí)，應(yīng)在考慮車輛性能的情況下，兼顧安全性、舒適性在確定高速道路最高車

13、速限制值時(shí)應(yīng)遵循以下原則： (1)在車輛性能運(yùn)行的情況下，應(yīng)實(shí)現(xiàn)行車速度的最大化，盡量提高最高車速的限制值，保證高速公路的運(yùn)行效率最大化； (2)最高車速限制并不是要保證道路車輛的零事故率，而是要使事故率保持在一個(gè)可按受的范圍，保證事故嚴(yán)重程度盡量??； (3)最高車速限制值應(yīng)盡量使高速道路行駛車輛在保證效率、安全的前提下，車輛以該速度行駛時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)不致使駕駛員產(chǎn)生明顯的不舒適感5.2 最高車速限制的基本思路 高速公路最高車速限制應(yīng)實(shí)現(xiàn)效率、安全、舒適三個(gè)目標(biāo)，而這三個(gè)目標(biāo)之間也存在著相互制約的關(guān)系在自由流條件下，車速越高，則運(yùn)行效率越高，而安全性、舒適性卻會(huì)下降；反之，車速越低，則運(yùn)行效率

14、越低，而舒適性會(huì)有所提高因此，保證運(yùn)行效率、安全性與舒適性的相對(duì)適中，尋求一個(gè)最優(yōu)解，是確定合理最高車速限制值的基本思路最高車速限制值的約束條件如下： (1)運(yùn)行效率：選擇性能適中的車輛為研究對(duì)象，車輛性能所能達(dá)到的最大行駛速度，即能保證運(yùn)行效率最大化 (2)安全性：以事故嚴(yán)重程度作為高速公路安全性的度量標(biāo)準(zhǔn)，借鑒已有的事故死亡率與車速的關(guān)系模型，給出高速公路最高車速限制基于安全性的約束條件； (3)舒適性：根據(jù)已有的車速與舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)系模型，給出高速道路最高車速限制基于舒適性的約束條件5.3 最高車速限制基準(zhǔn)值確定的基本方法 理想車速是指：在設(shè)計(jì)速度為120km/h(高速公路的最大設(shè)計(jì)

15、速度)的平直路段，在路面條件良好的情況下，在不受車速限制等交通管制措施約束，以時(shí)間效益最大化為目標(biāo)時(shí)，駕駛員在行駛過程希望達(dá)到的最高行駛車速參與交通過程的主體有駕駛員和行駛車輛，不同類型的駕駛員對(duì)交通誘導(dǎo)信息做出的反應(yīng)不同；不同駕駛員面對(duì)同樣的駕駛環(huán)境對(duì)，對(duì)駕駛行為的處理方式也不同不同車輛的安全性能不同，以及在行車過程中的平穩(wěn)性和舒適性也不盡相同因此，研究道路理論車速，在外在條件確定的情況下，還應(yīng)確定車輛性能與駕駛員的類型，從而保證科學(xué)性和合理性 (1)車輛性能 車輛的性能關(guān)系著行車過程中駕駛員的安全性和舒適性有較好行車的車輛，其安全性能更高，乘坐時(shí)更加舒適在同樣的道路條件、天氣條件等外在條件

16、下，對(duì)于駕駛不同性能的車輛，駕駛員有不同的駕駛行為當(dāng)車輛的性能狀況良好的情況下，駕駛員在行駛過程中偏向于選擇一個(gè)相對(duì)較高的速度進(jìn)行駕駛行為；而當(dāng)車輛性能狀況不佳的情況下，駕駛員在駕駛過程中則傾向于使用較低的速度進(jìn)行駕駛行為所以在研究高速公路限速值過程中，應(yīng)選擇性能適中的車輛作為研究依據(jù)，即應(yīng)選擇駕駛車輛性能良好、檔次居中的車輛 (2)駕駛員類型 駕駛員是交通信息的直接獲得者和處理者，對(duì)交通信息的處理方式將直接影響駕駛員的駕駛行為基于駕駛員對(duì)安全間距的把握尺度，可以將駕駛員群體分為保守型、冒險(xiǎn)性和適應(yīng)型三種在同樣的道路條件、天氣條件等外在條件下，同樣的跟車行駛行為，不同類型的駕駛員駕駛時(shí)與前車的

17、車距有所不同其中適應(yīng)型駕駛員與前車的駕駛間距始終近似等于安全間距，保守型駕駛員與前車的駕駛間距在絕大多數(shù)情況下均大于安全間距：冒險(xiǎn)型駕駛員與前車的駕駛間距在絕大多數(shù)情況下均小于安全間距有關(guān)調(diào)查研究表明，在相同的道路、交通、環(huán)境條件下，冒險(xiǎn)型駕駛員確定的車速數(shù)值與保守型駕駛員確定的期望車速數(shù)值差距最高達(dá)30%左右3所以，研究高速公路限速值的基準(zhǔn)值時(shí)，所選擇的駕駛員既不能太冒進(jìn)，也不能太保守，應(yīng)選擇適應(yīng)性的駕駛員作為研究依據(jù) 假設(shè)基準(zhǔn)限速值為，適應(yīng)型駕駛員選擇車輛性能適中的車輛行駛，若行車外在條件均比較理想，則該駕駛員所能行駛的最大車速即為此時(shí)，車輛其能否達(dá)到最大行駛速度，受汽車性能、安全性、駕駛

18、員的舒適性等因素的影響根據(jù)車輛性能求出的最大行駛速度，保證車輛安全行駛的最大速度和駕駛員的舒適度的要求得出的，最終的基準(zhǔn)限速值為為= (5.1)式中基準(zhǔn)限速值；根據(jù)車輛性能求出的最大行駛速度；保證車輛安全行駛的最大速度；保證駕駛員的舒適度的最大速度車輛性能的相關(guān)約束駕駛員在駕駛行為過程中，車輛所受到的力包括發(fā)動(dòng)機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力、空氣阻力和道路摩擦力等根據(jù)力的平衡原理，只有當(dāng)驅(qū)動(dòng)力與阻力達(dá)到相互平衡狀態(tài)的時(shí)候，才能保證車輛的穩(wěn)定運(yùn)行，則可得到車輛穩(wěn)定的最大行駛速度考慮理想運(yùn)行條件下的最大行駛車速，車輛所受阻力包括地面摩擦阻力和空氣阻力，汽車行駛時(shí)，力的相互作用方程式如下： (5.2)式中一發(fā)動(dòng)機(jī)提

19、供的驅(qū)動(dòng)力；摩擦阻力；空氣阻力由汽車動(dòng)力學(xué)理論，可得到汽車驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式如下 (5.3)式中有效轉(zhuǎn)矩： 傳動(dòng)比；一機(jī)械效率，小汽車的機(jī)械效率取值為0.9；一主減速比； 轉(zhuǎn)動(dòng)半徑根據(jù)以上原理還可以得到車速與轉(zhuǎn)速等的關(guān)系式如下 (5.4)根據(jù)空氣阻力與地面摩擦力的計(jì)算公式，通過與式(5.2)、(5.3)、(5.4)的相互變換，在理想條件下，當(dāng)小汽車達(dá)到最高行駛速度時(shí)，可得到汽車驅(qū)動(dòng)力與阻力的平衡方程如下 (5.5)式中地面摩擦阻力系數(shù)；重力加速度；空氣阻力系數(shù)；迎風(fēng)面積，選取某一性能式中的小汽車作為研究對(duì)象，對(duì)比其相關(guān)性能，獲得以上參數(shù)，通過計(jì)算，可以得到，該小型車根據(jù)車輛性能所能達(dá)到的最大行車

20、速度為176km/h安全性的相關(guān)約束目前，交通事故的數(shù)量與行車速度之間的關(guān)系，尚未有確定，其相互之間的影響不十分明顯但是通過交通事故數(shù)據(jù)的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，行車速度與事故的嚴(yán)重程度有著直接的關(guān)系行車速度越快，交通事故越嚴(yán)重英目對(duì)事故和速度關(guān)系做了相關(guān)研究，結(jié)果表明，若平均車速每增加1km/h，則人員死亡的事故數(shù)將增加3%；歐洲交通安全委員會(huì)指出，在嚴(yán)重傷亡的事故中，車速的影響較大，若平均車速每增加1km/h，則人員死亡的事故數(shù)將增加5%-6%；Ranta和Kallberg分析了車速在安全方面的影響，其結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了英國(guó)的研究結(jié)論 行車速度與事故強(qiáng)度的是密切聯(lián)系的，根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理，運(yùn)動(dòng)車輛所具有的

21、能量是其質(zhì)量與速度平方的乘積在事故碰撞中，若車輛消散的動(dòng)能越多，則乘員所受的危害越大也就是說，在同樣的交通運(yùn)行條件下，車輛以越快的速度行車，則其所動(dòng)能越大；速度越小，其動(dòng)能越小在事故發(fā)生時(shí)，車速在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生極人的變化，因而車輛動(dòng)能變化也很大，發(fā)生能力的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移的能量越多，乘客所受的沖擊力越大，故而傷害也越大事故的嚴(yán)重程度取決于碰撞過程巾車輛速度的變化根據(jù)美國(guó)嚴(yán)重事故研究所(NCSS)提供的數(shù)據(jù)，可以得到交通事故死亡率與速度梯度的4次方成正比，其關(guān)系如下： (5.6)式中，一交通事故死亡率(%)； 一速度梯度，即運(yùn)行車速與平均運(yùn)行車速的差值（km/h）通過式(5.6)可得到速度梯度與事故死亡

22、率的關(guān)系曲線，當(dāng)車輛行駛速度的梯度超過114.2km/h時(shí)，發(fā)生交通事故而致死的幾率是100%根據(jù)部分發(fā)達(dá)國(guó)家與中國(guó)道路交通事故數(shù)量、事故死亡人數(shù)及事故死亡率的分析，本文取發(fā)達(dá)國(guó)家事故死亡率的最大值6.4%作為事故死亡率容忍值，則可計(jì)算得到車輛最高行駛速度為127.3km/h實(shí)際執(zhí)行過程中取=130km/h舒適性的相關(guān)約束隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的需求層次不斷提高，在參與交通過程中，保證交通設(shè)施的舒適性成為當(dāng)今交通研究的重要課題交通設(shè)施的舒適度，決定了交通參與者的交通環(huán)境所以，如何使道路交通設(shè)施的舒適程度不斷提高，使之更交通設(shè)施更加人性化，是等待研究的課題汽車振動(dòng)舒適性是指汽車行駛過程中所產(chǎn)生

23、的振動(dòng)與沖擊使人體感到不舒適、疲勞甚至損害健康的性能，研究表明，振動(dòng)是影響乘坐舒適性影響最大的因素人體的振動(dòng)感越強(qiáng)，不舒適度就越大英國(guó)的南安普頓大學(xué)的振動(dòng)噪音研究所最早提出人體全身振動(dòng)評(píng)價(jià)的概念，通過當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人體的振動(dòng)傳遞特性與人體的姿勢(shì)、體格等因素有關(guān)也就是說，不同體質(zhì)的人對(duì)振動(dòng)的感覺不同，人體姿勢(shì)的擺放直接影響其對(duì)振動(dòng)的感受李偉等人通過建立臥鋪客車的“人臥具”振動(dòng)模型，實(shí)車計(jì)算出長(zhǎng)途臥鋪客車的振動(dòng)舒適程度，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)；根據(jù)人體累積承受振動(dòng)時(shí)間的評(píng)價(jià)方法，萬里翔等人解決了不同車速對(duì)振動(dòng)影響問題，但沒有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，也沒有加入路面影響影響因素ISO2631-1997標(biāo)準(zhǔn)描述了人

24、體坐姿的受振模型，在進(jìn)行舒適性評(píng)價(jià)時(shí)，除了要考慮座椅的支承面處輸入點(diǎn)的三個(gè)方向的振動(dòng)因素，還應(yīng)考慮該點(diǎn)三個(gè)方向的角振動(dòng)因素，以及腳支承面和座椅靠背的兩個(gè)輸入點(diǎn)三個(gè)方向的線振動(dòng)因素，總共是三個(gè)輸入點(diǎn)的十二個(gè)軸向的振動(dòng)小汽車運(yùn)行過程中，腳處線、座椅面及靠背垂直方向的振動(dòng)，對(duì)人體的影響相對(duì)較小，故一般忽略不計(jì)根據(jù)人體乘坐舒適性的相關(guān)研究表明，影響人體乘坐舒適性的最大因素是振動(dòng)行車過程中的振動(dòng)越大，人的舒適感就越低，進(jìn)而影響駕駛員的駕駛行為駕駛員在行車過程中要選取合適的速度，以保證行車過程中的舒適性根據(jù)人體對(duì)振動(dòng)的直觀感受，選取正確的振動(dòng)物理量（如加速度等）作為舒適性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，是汽車乘坐舒適性評(píng)價(jià)方

25、法的重點(diǎn)則可以得出加速度均方根值和人體主觀感覺之旬的關(guān)系，如表5.1所示；還可得出車速與的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，如表5.2所示表5.1 與人體感覺的關(guān)系加速度均方根值人體主觀感覺<0.32舒適較舒適較不舒適不舒適表5.2 車速與的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)車速（km/h)加速度均方根值車速（km/h)加速度均方根值300.287800.490400.345900.551500.4751000.584600.4421100.614 由表5.2中的數(shù)據(jù)，可以擬臺(tái)分析車速與加權(quán)加速度均方根，則可得到如下式 (5.7) 通過表5.1和公式(5.7)的計(jì)算，得到車速與人體主觀感覺之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表5.3所示表5.3 車速與人

26、感受關(guān)系車速(km/h)人主觀感受舒適較舒適較不舒適不舒適 從表5.3可以看出，當(dāng)車速低于32km/h時(shí)，乘客的主觀感受為舒適；當(dāng)車速介于32km/h和132km/h時(shí)，乘員主觀感受為較舒適；而當(dāng)車速介于132km/h和179km/h之間時(shí)，乘員將出現(xiàn)較不舒適的感覺；當(dāng)車速高于179km/h時(shí)，乘客的不適感會(huì)急劇增加根據(jù)高速公路限速值的基準(zhǔn)值制定時(shí)的舒適性約束條件，選取乘客較舒適為最高限速，可以得到車輛最高行駛速度為132km/h根據(jù)基準(zhǔn)值的計(jì)算方法，=，可以計(jì)算得出最終確定的基準(zhǔn)限速值為130 km/h不同設(shè)計(jì)速度的高速公路，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)速度的比值進(jìn)行確定，其計(jì)算如式(5.8)所示 (5.8)

27、 式中不同設(shè)計(jì)速度對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)限速值；道路的設(shè)計(jì)速度根據(jù)式(5.8)計(jì)算，得到不同設(shè)計(jì)速度下高速公路最高車速限制基準(zhǔn)值的理論值如表5.4所示表5.4 高速道路最高車速限制基準(zhǔn)值設(shè)計(jì)速度(km/h)計(jì)算值(km/h)實(shí)際值(km/h)120130130100108.31058086.7856065655.4 基準(zhǔn)限速值的修正在非理想條件下，確定高速的限速值，需要高速公路艱速基準(zhǔn)值修正系數(shù)也就是，在非理想條件下，對(duì)指定的道路、交通條件大多數(shù)駕駛員的運(yùn)行車速(85%位車速)與理想條件下運(yùn)行車速的比值，其取值范圍為0，1當(dāng)修正系數(shù)為1時(shí)，說明此時(shí)的外在條件已不會(huì)對(duì)駕駛員的車速產(chǎn)生影響，其車速與理想條件下

28、的運(yùn)行車速一致研究非理想條件下道路基準(zhǔn)限速值的修正方法，對(duì)高速公路限速值的影響因素即道路線形、交通量與交通組成、能見度與路面摩擦系數(shù)等的量化指標(biāo)與運(yùn)行車速進(jìn)行回歸分析，建立關(guān)系模型，計(jì)算其影響修正系數(shù)，修正系數(shù)為非理想條件下的駕駛員運(yùn)行車速與理想條件下運(yùn)行車速的比值，計(jì)算方法如下 (5.9)式中修正系數(shù)；汽車運(yùn)行速度； 理想車速，km/h，小型車為135km/h；設(shè)計(jì)速度高速公路限速值的確定應(yīng)在基準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上乘以各影響因素修正系數(shù)，得到道路最終的理論限速值，計(jì)算式如下 (5.10)式中最終限速值，km/h；基準(zhǔn)限速值，km/h5.5 小結(jié) 論文以理想條件下的最高車速限制值為基準(zhǔn)值，選擇性能適中

29、的車輛為研究對(duì)象保證事故死亡率及舒適度在相應(yīng)允許范圍，采用大中求小的數(shù)學(xué)方法對(duì)基準(zhǔn)值進(jìn)行求解在非理想條件下，用修正系數(shù)對(duì)基準(zhǔn)限速值加以修正6 高速公路分段限速值設(shè)計(jì)方法 分段限速是指將一條連續(xù)運(yùn)營(yíng)的高速公路基于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)指標(biāo)乃至運(yùn)營(yíng)條件的排斥性差異，劃分成不同的區(qū)段，實(shí)施不同的限速限速區(qū)段內(nèi)，需降低限速以保障安全的局部路段將采取必要的局部限速由于同一路線在管理范圍內(nèi)可能不止劃分一個(gè)限速區(qū)段，因而具體的限速設(shè)計(jì)路段有可能跨越不同的限速區(qū)段確定分段限速值采用85%位車速調(diào)查法，具體通過以下幾個(gè)操作步驟來完成一：劃分區(qū)段基于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)指標(biāo)，以及地形氣候等相關(guān)運(yùn)營(yíng)條件是否存在排斥性差異，將限速

30、設(shè)計(jì)路段預(yù)先劃分為一個(gè)或多個(gè)限速區(qū)段（不適當(dāng)?shù)膮^(qū)段劃分偏差可通過分段限速值的調(diào)查或測(cè)算情況予以修正），繼以確定相應(yīng)的分段限速值二：調(diào)查(1)確定分段交通組成通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可獲得交通組成，按照表6.1劃分交通組成車型未開通公路交通組成可參考公路建設(shè)調(diào)研報(bào)告中的交通組成預(yù)測(cè)分析部分內(nèi)容來確定(2)分段車速調(diào)查對(duì)于營(yíng)運(yùn)高速公路，在、以及的曲線段和長(zhǎng)度大于的直線段中各取10%的路段確定調(diào)查點(diǎn)表6.1 車型劃分標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)載客載車客座20客座>20車型小客車客車貨車 在確定各調(diào)查點(diǎn)車速后，將所有調(diào)查點(diǎn)車速的平均值作為該限速區(qū)段的車速值對(duì)于未開通高速公路，采用小客車預(yù)測(cè)模型通過計(jì)算，來確定車速值經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)

31、，當(dāng)時(shí)，曲線路段和直線路段的小客車車速趨于一致課題研究發(fā)現(xiàn)直線段的小客車為128km/h具體采用公式(6.1)計(jì)算各區(qū)段中每一曲線段或直線段的運(yùn)行速度，再將各速度取平均值作為該限速區(qū)段的車速值 (6.1) 式中：平曲線半徑，單位 三：確定限速初始值 分段車速確定后，結(jié)合我國(guó)高速公路交通安全法以及相關(guān)限速管理要求，擬定分段限速初始值 基于“高速公路交通安全法”要求，高速公路最高限制速度為120km/h，最低限制速度為60km/h ,因此高速公路限速管理以60km/h、70km/h、80km/h、90km/h、l00km/h、l10km/h、120km/h為可選限速值 將各可選限速值與分段值比較，

32、選取與值最接近的限速值作為限速初始值 四：基于設(shè)計(jì)速度的修正 高于設(shè)計(jì)速度30km/h或以上時(shí)，可能需要對(duì)值進(jìn)行修正若設(shè)計(jì)采用的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)本身趨近于更高一級(jí)設(shè)計(jì)速度的對(duì)應(yīng)要求，則值按設(shè)計(jì)速度增加30km/h確定或修正；否則值按設(shè)計(jì)速度值增加20km/h修正五：基于線形指標(biāo)的修正首先考察一般交通條件下平曲線處運(yùn)行的車輛有否因超高不足引發(fā)側(cè)翻、側(cè)滑的危險(xiǎn)當(dāng)存在危險(xiǎn)的路段比例過大時(shí)，須對(duì)值進(jìn)行修正 與一定的平曲線半徑和超高相適應(yīng)的行車速度按公式(6.2)計(jì)算： (6.2)式中： 推算行車速度，單位：km/h； 橫向力系數(shù)，取值見表6.2； 路拱超高橫坡度； 路段運(yùn)行速度要求的平曲線半徑，單位：其中

33、值是影響交通安全的關(guān)鍵值，當(dāng)車輛在平曲線上以行車速度運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的離心力要通過和來抵消由此，可以在既定的行車速度、平曲線半徑和路拱超高橫坡度數(shù)值下，推算出值，檢查當(dāng)前的行車速度值是否滿足安全要求或者指定安全的值，計(jì)算出合適的運(yùn)行速度 汽車能在彎道上行駛的基本前提是輪胎不在路面上滑動(dòng)，這樣要求橫向力系數(shù)值要低于輪胎與路面之間所能提供的橫向摩阻系數(shù)，即由于高速公路所處區(qū)一般冬天不結(jié)冰，所以值取到比較低的不大于0.2，當(dāng)不大于于0.2時(shí)，足以滿足公式，不會(huì)出現(xiàn)安全問題 將高速公路限速區(qū)段中偏小的平曲線半徑代入公式(6.2)，計(jì)算取0.2時(shí)的值表6.2 值取值表 取值情況取值情況干燥路面0.20.4當(dāng)出

34、現(xiàn)<的曲線路段，且<的曲線路段累計(jì)長(zhǎng)度超過限速區(qū)段長(zhǎng)度的10%時(shí)，需向下選取另一可選限速值作為值，以滿足<的曲線路段累計(jì)長(zhǎng)度不超過限速區(qū)段長(zhǎng)度的10% 小于值的曲線路段另行確定局部限速值六：確定分段限速值經(jīng)上述修正后的值即為相應(yīng)路線區(qū)段的分段限速值7 結(jié)論論文結(jié)合了車輛性能、安全性和舒適性等因素，選擇性能適中的車輛為研究對(duì)象，保證事故死亡率及舒適度在相應(yīng)允許范圍，然后對(duì)基準(zhǔn)值進(jìn)行求解論文且對(duì)影響因素的修正系數(shù)做了合理調(diào)整之后，再對(duì)基準(zhǔn)值進(jìn)行修正，獲得限速值以及運(yùn)行速度的引入，有效地解決了把設(shè)計(jì)速度作為高速公路限速指標(biāo)的單一及簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)為高速公路合理的限速設(shè)計(jì)提供了依據(jù)根據(jù)國(guó)內(nèi)

35、外觀測(cè)研究，當(dāng)設(shè)計(jì)速度高時(shí)，運(yùn)行速度低于設(shè)計(jì)速度；而當(dāng)設(shè)計(jì)速度低時(shí)，運(yùn)行速度高于設(shè)計(jì)速度這也說明設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度安全有關(guān)根據(jù)不同路段的具體情況，分別采用設(shè)計(jì)速度或運(yùn)行速度值，分段進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)闡述了影響高速公路限速的因索，結(jié)合我國(guó)的交通特性，提出了適合我國(guó)的基于多元因素的高速公路限速設(shè)計(jì)方法及其流程綜合考慮設(shè)計(jì)速度、運(yùn)行速度、事故指標(biāo)等因素，設(shè)定科學(xué)的限速值，對(duì)于創(chuàng)造和諧、高效的高速公路具有重大的意義參考文獻(xiàn)1中華人民共和國(guó)交通部.公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南M.北京人民交通出版社,2004.2C.Corbett.Explanations for Understating in Self-reported Speeding BehaviourJ.Transportation Research Part F.2001,4,133-150.3余凱,張存保,石永輝.基于多元因素的高速公路可變限速值計(jì)算方法研究J.交通信息與安全,2011,29(1):4-7.4M.E.Ossiander,P.Cummings.Freeway Speed Limits and Traffic Fatalities in WashingtonJ.Accident Analysis and Prevention.2002,34:13-18.5路楠,邵春福.道路交遙設(shè)施