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硕士研究生郭启明顺利通过研究生毕业论文答辩

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硕士论文题目:基于综合行为观测方法的组合线形安全评估与优化研究

摘要: 
    随着我国高速公路的快速发展,高速公路交通安全越来越受到社会各界的重视,公路设计应“以人为本”,考虑道路使用者安全的设计理念越来越深入人心。但是现有的公路设计和安全评价规范对驾驶人的考虑不足,对线形设计值的约束单一,没有量化的考虑公路组合线形对安全的影响。随着我国东部地区各级公路网的完善,未来公路的主要建设区将转移到我国的中西部地区。我国中西部地区地形条件复杂,在建设各级公路时势必会在设计中应用各类组合线形,这些组合线形的形式和设置是否安全、如何优化将成为道路设计者必须面对的问题。
本研究提出“几何设计参数-道路运行指标-事故替代指标-路段历史事故数”的公路线形安全性研究体系,首先基于线形设计参数预测道路运行指标的变化,而后基于道路运行指标变化曲线提取事故替代指标,然后基于历史事故数验证事故替代指标的有效性,最后基于验证有效的事故替代指标分析组合线形的安全性并提出优化建议,研究的主要内容与成果包括以下几个方面: 
    第一、构建基于线形设计参数的道路运行指标预测模型组。基于湖南永吉高速公路的设计图纸构建道路3D模型,开展驾驶模拟实验,采集到38名有效驾驶员样本的道路运行指标变化序列。基于实验数据,研究分析了现有基于点速度的预测模型缺陷,并提出了以路段上下游线形设计参数集计值为解释变量的连续建模策略。在提取上下游线形参数时,分别选择50m,100m,200m,300m,400m和500m的集计距离,通过比较预测模型的拟合优度选取各运行指标的最佳集计距离。对连续型变量速度、纵向加速度和侧向加速度,提取均值构建多元线性回归模型,基于各变量的驾驶员个体值构建以驾驶员为分类变量的混合线性模型;对有序离散变量侧向偏移等级,分别构建有序Logit模型和考虑驾驶员个体差异的分层有序Logit模型。
    第二、事故替代指标构建与有效性验证。基于四类道路运行指标提出反映道路纵向平顺性和横向稳定性的8个潜在的事故替代指标。研究基于湖南长张高速公路张家界段的设计图纸和目标道路3年历史事故数据的空间分布计算各路段单位公里事故率,使用斯皮尔曼相关系数研究路段事故率和各潜在的事故替代指标之间的相关性,并基于Tobit模型进一步筛选最合适的事故替代指标。研究最终确定的五个事故替代指标分别为:路段车速差(减速段)、最小纵向加速度、最大侧向加速度85%分位数值、无偏移比例以及严重偏移比例均值。
    第三、基于事故替代指标的组合线形安全评估与优化。考虑平曲线和竖曲线的道路设计要素,如圆曲线半径、圆曲线偏转角、回旋线参数、前坡坡度、后坡坡度和平纵曲线顶点相对位置等,使用Matlab模拟生成不同的组合线形设计参数序列,应用运行指标预测模型组生成各平纵组合线形的指标变化图,提取各组合线形路段上的五类事故替代指标。按照四类平纵组合线形:平曲线上坡、平曲线下坡、平曲线凸曲线、平曲线凹曲线,分别通过分类统计表和箱式图,研究事故替代指标和各道路设计要素之间的关系。


 

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