科技成果

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成果名称: 公路运行速度体系、安全性评价与工程应用技术研究

成果登记号: 9612015Y0189

第一完成单位: 中交第一公路勘察设计研究院有限公司

联 系 人: 刘向阳

成果类型: 应用技术

技术领域: 现代交通

应用行业: 交通运输、仓储和邮政业

成果简介:

   1、课题来源与背景   本项目属交通运输科学技术领域,是对运行速度与安全性研究系列成果的总结和提升,包含6个西部交通科技项目,即《西部地区公路运行速度特征与应用模型研究》、《基于运行速度理念的西部地区公路线形设计及安全评价技术研究》、《西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究》、《高速公路运行速度设计方法和标准研究》、《山区双车道公路路线设计参数研究》和《山区高速公路匝道线形设计技术研究》。   2、研究目的与意义   道路交通安全一直是世界性的难题。作为发展中国家,我国在社会经济快速发展的同时,道路交通安全形势非常严峻。运行速度能综合反映驾驶行为、汽车性能以及公路几何条件等诸多因素,表征公路运行安全和效率的综合状态。采用运行速度方法进行公路安全设计评价及速度控制,是减小车辆行驶速度差、有效保证公路与车辆行驶之间的协调性,消除安全隐患,提升公路行车安全的科学途径。   3、主要论点与论据   (1)针对我国公路交通流运行特性,通过调查获取130多个厂家的9019种车型数据,应用多元综合聚类分析法,首次提出了适合我国高速、一级和双车道公路特点的、基于车辆轴距与比功率的运行速度代表车型和车型划分标准,表征了我国运行车辆对速度影响的特殊性,突破了国外单一轴距划分标准,创立了我国大小车型轴距和比功率双控标准。   (2)通过对全国不同代表性地区、不同等级公路的海量实车观测和数据采集,经多种数学方法计算分析与验证,系统构建适合我国公路交通特点的高速公路、公路隧道、互通区等特殊路段的运行速度应用模型,以及出入口当量化的一级公路、双车道公路、路侧冲突干扰系数模型和青藏高原高海拔地区的运行速度应用模型,与实测数据对比,模型预测速度精度小于10km/h,达国际领先水平。   (3)首次提出车速变化特征、路线几何特征和驾驶员工作负荷3大类指标,建立适合我国各级公路的安全性评价指标和标准体系。   (4)首次研发包含运行速度测算分析、路线几何数据获取、自动路段划分、速度突变位置判定、空间曲率指标测算分析、驾驶负荷度指标测算分析、安全性分析结果自动判识等核心功能的公路安全性综合评价技术,实现了公路虚拟环境下的运行速度测算、多种视距检验与分析、路面超高与行车舒适性分析等功能目标。经工程应用实践检验,系统稳定快速,较传统单一计算效率提高20倍以上。   (5)首次提出以"运行速度过渡设计"为核心的公路安全性设计方法。   (6)研究建立了限速区、限速区过渡段长度计算模型,提出了公路限速区、限速区过渡段的最小长度的推荐值和限速区段的具体设计方法,并提出符合我国公路交通特点和驾驶行为习惯的公路速度综合控制技术。   (7)在分析研究限制速度对交通安全、运行效率和执法成本相互关系的基础上,首次建立了基于运行效率、经济性、安全性、舒适性、实用性等多目标公路限速综合决策模型,发展了适合我国国情的公路限速理论。经多年应用实践,提高公路运行效率平均达26%,降低事故率平均达50%。   4、创见与创新   经多家单位联合攻关,在公路运行速度与安全关键技术领域取得重大创新,"创建了一个理论、创新三大技术":   (1)揭示我国各等级公路的运行速度特征和规律,提出基于车辆轴距与比功率的运行速度标准车型划分标准;构建各等级公路运行速度应用模型;建立基于运行效率、安全性等多目标限速综合决策模型。系统创建了符合我国公路交通特点的公路运行速度设计与控制基础理论,填补了我国公路运行速度应用模型、设计与速度控制基础理论方面的空白。   (2)在国际上首次建立车速特征、几何线形和驾驶员心生理等多指标评价标准,创新具有自主知识产权的路线安全性综合评价技术,实现了我国公路安全性评价从定性到定量化评价的突破。   (3)提出基于运行速度动态检验为核心的公路路线安全设计指标体系、公路"速度过渡设计"方法,以及路线几何指标合理取值范围(推荐值);基于数字仿真和CAD技术,集成公路视距检测分析、路侧净空距分析、货车制动器热衰退计算及长大纵坡处置等安全设计技术。   (4)研究建立限速过渡段长度计算模型,提出限速区段设计方法和不同限速技术组合应用的公路速度综合控制技术,为我国公路安全设计、评价,以及公路速度控制和管理提供了具体手段和措施。   5、社会经济效益,存在的问题   自2003年以来,系列成果逐步纳入我国公路行业标准、规范,累计指导各级公路安全设计检验、安全性评价和速度管理10万公里以上(高速公路3万公里以上)。特别是随着2014版《公路工程技术标准》的发布,成套的安全评价、审计技术将在全国更为广泛的推广应用,这样对提高我国公路安全设计、安全管理水平发挥了巨大的推动作用。   6、历年获奖情况   本项目获得2010年度中国公路学会科学技术特等奖。