[发明专利]基于驾驶舒适性的双车道公路交通安全评价方法

摘要

本发明涉及基于驾驶舒适性的双车道公路交通安全评价方法，该方法以现有技术中的驾驶员舒适性的协同振荡模型为基础，根据人、车、路、环境四个因素对驾驶员心率变化率的综合影响，进一步优化，得到双车道协同振荡模型。该模型以驾驶员心率变化率为基准，利用驾驶模拟舱分析了不同驾驶员行驶在不同的环境条件下的心率变化率，充分考虑环境因素对驾驶员心率变化率的影响，进而得出环境因素与驾驶员心率变化率的定量关系，准确性更高。

主权项

一种基于驾驶舒适性的双车道公路交通安全评价方法，该方法的具体步骤是：(1)收集试验数据：收集所评估路段的道路线形数据，包括反向平曲线之间直线长度、平曲线半径、坡度、坡长，所评估路段的设计速度为40km/h，年平均日交通量不高于6000pcu/d；所评估路段为多种线形元素组合路段，所评估路段包括平曲线路段、反向平曲线路段、纵坡路段和弯坡路段；目测试验时的能见度；利用摆式仪测定路面摩擦因数；使用GPS实时记录试验车的行车速度及速度变化情况；(2)建立环境因素与驾驶员心率的关系：采用MultiGen‑Creator软件建模，并导入到驾驶模拟舱的操作系统，分别设定了不同的能见度和路面摩擦因数，通过驾驶模拟舱的仿真实验得到了驾驶员心率变化数据，应用SPSS软件分析实验数据，得到环境因素与驾驶员心率的定量关系式：∑N4(μ,D,k)＝k(‑10.313μ‑0.032D+22.678)，且0.1≤μ≤0.8,D≤250，式中，μ‑路面摩擦因数，正常干燥沥青路面的摩擦系数为0.8，雨天路面摩擦系数降为0.4，雪天路面的摩擦系数为0.28，结冰路面的摩擦系数为0.1；D‑能见度(m)；k‑横向干扰系数3.58‑4.15，根据横向干扰密度，取值由小到大；N4‑环境变化引起的心率变化率(％)；(3)建立双车道协同振荡模型：将步骤(2)得到的环境因素与驾驶员心率的定量关系式并入现有技术中的协同振荡模型中，进一步得到优化的双车道协同振荡模型F(N)，该模型中选取驾驶员心理承受指标为定值，取值为30％，F(N)＝K1N1‑[K2N2(Δν)+K3∑N3(L1,L2,r,I,ν)+K4∑N4(μ,D,k)]其中,N2＝|1.005|Δν|‑4.690|；∑N3(L1,L2,r,I,ν)＝N31+N32+N33+N34+N35；当路段为平曲线时，N33＝N34＝N35＝0；当路段为纵坡时，N31＝N32＝N35＝0；当路段为弯坡时，N31＝N32＝N33＝N34＝0；其中，所评估路段为平曲线路段时，且平曲线半径为20‑700m，坡度I＝‑2.5％～+2.5％，心率变化率与平曲线半径和行车速度的关系式是：N31＝‑11.565ln(r)‑0.03565ν+96.523；所评估路段为反向平曲线路段时，且反向平曲线之间的直线长度为10‑350m，坡度I＝‑2.5％～+2.5％，心率变化率与反向平曲线之间的直线长度和行车速度的关系式为：N32＝‑10.929ln(L1)‑0.27ν+90.093；所评估路段为纵坡路段时，坡度I﹥2.5％时，上坡时驾驶员心率变化率与坡度的关系为：N33＝1.139I+0.581ν+2.730；下坡时驾驶员心率变化率与坡度的关系为：N34＝‑0.665I+0.336ν+0.011L2+9.427；所评估路段为弯坡路段时，且平曲线半径为60‑600m，坡度I＝2.5％～6.5％的下坡路，弯坡路段引起的心率变化率为：N35＝15.796ln(I)‑2.448ln(r)+0.408ν+4.156；式中：K1N1为驾驶员心理承受指标；[K2N2(Δν)+K3∑N3(L1,L2,r,I,ν)+K4∑N4(μ,D,k)]为交通因子刺激函数；K2‑速度影响系数，取值范围为0.110‑0.143；K3‑道路综合系数，取值范围为0.823‑1.070；K4‑环境影响系数，取值范围为0.067‑0.087；N2‑速度变化引起的心率变化率(％)；N3‑道路线形变化引起的心率变化率(％)；N4‑环境变化引起的心率变化率(％)；r‑平曲线半径(m)；Δν‑行车速度与设计速度的差值(km/h)；v‑行车速度；L1‑反向平曲线之间直线的长度(m)；L2‑坡长(m)；I‑坡度(％)；(4)将步骤(1)中的试验数据代入步骤(3)中的模型，得到评价结果，即F(N)>0时是安全的；F(N)＝0时是临界点；F(N)<0时不安全的。