[发明专利]一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法

说明书

本发明公开了一种适用于高原地区双车道公路的平曲线最小安全半径确定方法，包括以下步骤：（1）根据实地驾驶实验采集驾驶员行驶在海拔、半径不同的平曲线路段上的车速、心率和脑电数据；（2）对驾驶员的脑电和心率指标进行样本熵处理，提取脑电和心率指标的特征指标；（3）对心率样本熵和脑电信号样本熵进行主成分分析，得到驾驶员生心理负荷综合评价指标CISE；（4）构建综合评价指标CISE与不同海拔区间平曲线路段横向力加速度的回归模型；（5）通过拉格朗日中值定理，确定综合评价指标的阈值，最终提出高原地区不同海拔高度区间内双车道公路最小安全半径阈值。本发明提高了高原地区公路的行车安全。

技术领域

本发明涉及道路安全技术领域，特别是一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法。

背景技术

目前，高原地区公路多为低等级双车道公路。由于受到复杂地形条件和工程经济条件影响，高原地区双车道公路依山傍谷、沿溪临崖的路段较多，这导致了高原双车道公路低线形指标路段出现的频率较高。然而，线形指标较低的路段往往是交通事故易发路段，统计显示，我国高原重大交通事故基本都发生在双车道公路上。由于高原低压低氧环境对驾驶员的心生理状况存在一定消极影响，高原双车道公路低指标平曲线路段的线形设计安全面临更高挑战。

根据国内外目前研究现状，以往的研究大多集中在车辆动力学对平原地区水平曲线最小半径的影响。从高原上驾驶员的具体生理和心理状况来看，对最小半径的修正不够。由于高原独特的气候和地理环境，驾驶员的生理和心理特征不同于其他地区。高原地区低压低氧特殊环境对驾驶员行车安全的不利影响。因此，针对高原地区提出的水平曲线最小半径的研究，对提高高原公路的安全性具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法，基于驾驶员心生理特性对高原双车道公路平曲线路段最小安全半径开展研究，为提出高原地区不同海拔区间内双车道公路平曲线路段最小安全半径的建议值提供新手段。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法，包括以下步骤：

步骤1、进行高原地区实地驾驶实验，采集驾驶员行驶在海拔、平曲线半径不同的平曲线路段上的位置信息、车速、心率和脑电信号，并对车速、心率和脑电信号进行平滑降噪处理；

步骤2、对步骤1平滑降噪处理后的驾驶员的脑电信号和心率进行样本熵处理，得到脑电和心率指标的特征指标，脑电和心率指标的特征指标是指脑电样本熵和心率样本熵；

步骤3、对脑电样本熵和心率样本熵进行主成分分析，得到驾驶员心生理负荷综合评价指标CISE；

步骤4、根据步骤1采集的位置信息、平滑降噪处理后的车速，构建驾驶员心生理负荷综合评价指标CISE与不同海拔区间内平曲线路段中驾驶员所受横向力加速度a_h的回归模型；

步骤5、确定不同海拔高度区间内的CISE与横向力加速度a_h的回归模型中的曲线突变点对应的平曲线半径阈值R_safe，R_safe作为不同海拔区间内满足驾驶员心生理负荷处于安全状态的最小安全半径。

作为本发明所述的一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法进一步优化方案，步骤1具体如下：

平曲线路段的划分原则为圆曲线半径R≤600m且纵坡I≤3％，选取高原地区不同海拔区间内满足要求的双车道公路，进行室外实车驾驶实验，利用心生理反馈仪器采集实验过程中驾驶员的心率、脑电信号，利用GPS信号机记录驾驶过程中的位置信息和速度数据；利用Matlab软件对心率、脑电信号和速度数据进行平滑降噪处理，剔除离群值。