動(dòng)態(tài)行車環(huán)境下確定隧道出入口線形一致性特征參數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種確定隧道出入口線形一致性特征參數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著近幾年高速公路通車?yán)锍痰目焖僭鲩L(zhǎng)，尤其是高速公路不斷向山區(qū)延伸，由 于地形的局限性，高速公路隧道數(shù)目日益增多。隧道與其他道路單元相連接的特殊環(huán)境 導(dǎo)致了隧道出入口事故高發(fā)，隧道出入口線形一致性能保證行車過(guò)渡的安全性與駕駛舒適 性，同時(shí)也對(duì)過(guò)渡環(huán)境的順適應(yīng)漸變具有一定理論意義與實(shí)踐價(jià)值。
[0003] 通過(guò)檢索發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)規(guī)范對(duì)隧道出入口線形一致性有專門的要求，而與 隧道相關(guān)專利均集中在完善基礎(chǔ)設(shè)施（光照、通風(fēng)、消防）方面，如中國(guó)實(shí)用新型專利《一種 高速公路隧道消防系統(tǒng)》【CN201420252394. 5】中，設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和滅火自 動(dòng)化的裝備；中國(guó)實(shí)用新型專利《一種隧道自然通風(fēng)降溫結(jié)構(gòu)》【CN201320525156. 2】中，提 出了一種可以保證司乘與維修人員正常通行與工作的降溫結(jié)構(gòu)的方法；此外，中國(guó)發(fā)明專 利《設(shè)置在公路隧道口處的減光棚》【CN200710055236. 2】中，設(shè)計(jì)了一種能夠降低駕駛?cè)?員進(jìn)入隧道產(chǎn)生明暗適應(yīng)程度的裝備。這些專利無(wú)疑對(duì)完善隧道設(shè)施建設(shè)起到了一定的作 用，但是并未提出結(jié)合駕駛?cè)诵睦砩淼乃淼莱鋈肟诰€形一致性的方法，無(wú)法準(zhǔn)確保證隧 道出入口過(guò)渡段行車的安全性。 關(guān)于車頭時(shí)距模型的研宄，國(guó)內(nèi)學(xué)者分別從交通流特性、車輛特性與駕駛?cè)藛T特性等 方面出發(fā)，建立了不同的分布模型，但這些模型都存在著不足之處，基于交通流演變而來(lái)的 模型更適用于城市道路；車輛隨機(jī)到達(dá)概率分布模型和建立在駕駛?cè)藛T特性、車輛特性與 車頭時(shí)距關(guān)系上的分布模型主要研宄對(duì)象過(guò)于單一，缺少結(jié)合"人-車-路-環(huán)境"動(dòng)態(tài)系 統(tǒng)的綜合考慮。現(xiàn)如今雖基于傳統(tǒng)車頭時(shí)距模型對(duì)交通領(lǐng)域其他方面進(jìn)行了擴(kuò)展，但考慮 因素并不全面。因此目前國(guó)內(nèi)外缺少基于動(dòng)態(tài)環(huán)境對(duì)隧道出入口車頭時(shí)距模型構(gòu)建的研 宄。本次以隧道敏感因素"照度"為自變量構(gòu)建適用于隧道出入口的車頭時(shí)距模型，相比以 往傳統(tǒng)模型研宄更加具有準(zhǔn)確性和針對(duì)性。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)隧道出入口線形一致性的研宄主要體現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)與學(xué)術(shù)研宄兩 方面。國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)針對(duì)目前隧道洞口附近線形提出新規(guī)定，2014年頒布的《公路工程設(shè) 計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)隧道出入口線形設(shè)計(jì)進(jìn)行量化，規(guī)定"隧道出入口處前后3s線形一致性，有條件 下取5s設(shè)計(jì)車速行程"。國(guó)內(nèi)學(xué)者集結(jié)安全設(shè)計(jì)、行車視距理論、安全行車速度等方面對(duì)隧 道出入口線形設(shè)計(jì)進(jìn)行學(xué)術(shù)研宄，如王琰通過(guò)調(diào)研數(shù)據(jù)分析提出的將運(yùn)行速度控制隧道出 入口 5s線形一致性指標(biāo)?？傊?，我國(guó)對(duì)隧道出入口線形一致性指標(biāo)一直處于探索與研宄 的階段，仍不能給出一個(gè)定量的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)隧道出入口 3s線形一致性定義不明確。與國(guó) 內(nèi)相比，歐美國(guó)家對(duì)隧道出入口線形一致性設(shè)計(jì)均沒(méi)有具體規(guī)定，在學(xué)術(shù)研宄方面針對(duì)隧 道出入口線形一致性研宄也較少，一般只會(huì)在基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮線形的影響，如 SerminOnaygil等提出隧道出入口線形應(yīng)通過(guò)增加隧道接近段適應(yīng)距離的行車時(shí)間來(lái)緩解 隧道出入口的視覺(jué)障礙。
[0005] 綜上而言，不論是現(xiàn)已公開(kāi)的專利還是已經(jīng)發(fā)表的研宄成果，均缺乏對(duì)隧道出入 口車頭時(shí)距模型方面的研宄，進(jìn)而在線形一致性方面只是機(jī)械的規(guī)定一個(gè)固定的時(shí)間，這 不僅不能夠體現(xiàn)該方面的學(xué)術(shù)完整性，更重要的是難以科學(xué)的指導(dǎo)工程實(shí)踐，更不能有效 的降低隧道出入口行車交通事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種在動(dòng)態(tài)行車環(huán)境下以隧道敏感因素 "照度"為因子并在有機(jī)結(jié)合駕駛?cè)藛T心理生理特性的基礎(chǔ)上構(gòu)建安全時(shí)距模型，進(jìn)而確定 隧道出入口線形一致性特征參數(shù)的方法。
[0007] 本發(fā)明克服其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是： 本動(dòng)態(tài)行車環(huán)境下確定隧道出入口線形一致性特征參數(shù)的方法，包括如下步驟： a) 將隧道出入口連接段和隧道出入口內(nèi)部?jī)刹糠指髯砸猿鋈肟跒樵c(diǎn)平均劃分為若 干區(qū)段，隧道出入口連接段各區(qū)段距離原點(diǎn)的距離分別為xn~〇,隧道出入口內(nèi)部各區(qū)段距 離原點(diǎn)的距離分別為〇…Xn; b) 利用測(cè)照度儀器分別測(cè)量平均劃分的各區(qū)段在白天和黑夜兩種環(huán)境下前后照度的 變化，并記為L(zhǎng); c) 根據(jù)公式T(L) =TvhAT1=IVaexpOlln(I^AL)-InL|)計(jì)算兩車之間的車頭 時(shí)距T(L)，式中，Ttl為隧道出入口處最小安全時(shí)距，AL為相鄰區(qū)段中后一區(qū)段照度值與前 一區(qū)段照度值的差值，巾SN名駕駛員明暗適應(yīng)時(shí)間與照度變化值L之間關(guān)系標(biāo)定值，a 為進(jìn)出隧道口與洞內(nèi)外最小車頭時(shí)距的差值；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種動(dòng)態(tài)行車環(huán)境下確定隧道出入口線形一致性特征參數(shù)的方法，其特征在于，包 括如下步驟： a) 將隧道出入口連接段和隧道出入口內(nèi)部?jī)刹糠指髯訵出入口為原點(diǎn)平均劃分為若 干區(qū)段，隧道出入口連接段各區(qū)段距離原點(diǎn)的距離分別為X?！?,隧道出入口內(nèi)部各區(qū)段距 離原點(diǎn)的距離分別為0…X。； b) 利用測(cè)照度儀器分別測(cè)量平均劃分的各區(qū)段在白天和黑夜兩種環(huán)境下前后照度的 變化，并記為L(zhǎng); C)根據(jù)公式T(L) =Tg+ATi=Tg+aexpOIln(L+AL)-lnL|)計(jì)算兩車之間的車頭時(shí) 距T(L)，式中，T。為隧道出入口處最小安全時(shí)距，AL為相鄰區(qū)段中后一區(qū)段照度值與前一 區(qū)段照度值的差值，4為N名駕駛員明暗適應(yīng)時(shí)間與照度變化值L之間關(guān)系標(biāo)定值，a為 進(jìn)出隧道口與洞內(nèi)外最小車頭時(shí)距的差值； d) 根據(jù)公式計(jì)算平均通過(guò)時(shí)間7式中V為隧道出入口行車平均速度； e) 根據(jù)黑夜時(shí)段與白天時(shí)段，將隧道出入口連接段和隧道出入口內(nèi)部各區(qū)段照度值代 入步驟C)計(jì)算出車頭時(shí)距T(L)，并分別選取最大值tm"; f) 根據(jù)公式
計(jì)算初始線形一致性時(shí)間T"，其中當(dāng)黑夜時(shí)段由隧道 出入口連接段進(jìn)入隧道出入口內(nèi)部或白天時(shí)段由隧道隧道出入口內(nèi)部駛向隧道出入口連 接段時(shí)，如大于3s，則t'm"=tm。,，如t'm。,小于等于3s，則t'm"= 3s;當(dāng)白天時(shí)段由隧 道出入口連接段進(jìn)入隧道出入口內(nèi)部或黑夜時(shí)段由隧道隧道出入口內(nèi)部駛向隧道出入口 連接段時(shí)，如大于6S，則t'm"=tm。,，如t'。。,小于等于6S，則t'm"= 6S; g) 將步驟f)中計(jì)算得到隧道出入口連接段黑夜時(shí)段的T"定義為t，將隧道出入口內(nèi) 部黑夜時(shí)段的T"定義為t'，將隧道出入口連接段白天時(shí)段的T"定義為T，將隧道出入口內(nèi) 部白天時(shí)段的T"定義為T'; h) 根據(jù)公式k+K得出最終線形一致性特征參數(shù)，其中k=max(t,T)，K=max(t'，T'）。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)行車環(huán)境下確定隧道出入口線形一致性特征參數(shù)的方 法，其特征在于：所述步驟b)中的測(cè)照度儀器為亮度計(jì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)行車環(huán)境下確定隧道出入口線形一致性特征參數(shù)的方 法，其特征在于：所述步驟C)中當(dāng)車速為50km/h時(shí)，T。取值為1. 38,a取值為，0. 00036， 4取值為0. 7997,當(dāng)車速為60km/h時(shí)，T。取值為1. 58，a取值為，0. 00084，d)取值為 0. 7997,當(dāng)車速為70km/h時(shí)，T。取值為1. 6,a取值為，0. 00072,d)取值為0. 7997,當(dāng)車速 為80km/h時(shí)，T。取值為1. 74,a取值為，0. 00132,d)取值為0. 7997,當(dāng)車速為90km/h時(shí)， T〇取值為1. 78,a取值為，0. 0012,d)取值為0. 7997。
【專利摘要】本動(dòng)態(tài)行車環(huán)境下確定隧道出入口線形一致性特征參數(shù)的方法，包括如下步驟：1.將隧道出入口連接段和隧道出入口內(nèi)部?jī)刹糠指髯砸猿鋈肟跒樵c(diǎn)平均劃分為若干區(qū)段，2.測(cè)量各區(qū)段在白天和黑夜兩種環(huán)境下前后的照度變化3.計(jì)算兩車之間的車頭時(shí)距T(L)，4.計(jì)算平均通過(guò)時(shí)t，5.選取最大值tmax，6.計(jì)算初始線形一致性時(shí)間T”，7.計(jì)算最終線形一致性特征參數(shù)。本發(fā)明有效協(xié)調(diào)“人-車-路-環(huán)境”交通運(yùn)行系統(tǒng)，基于安全時(shí)距模型確定隧道出入口線性一致性時(shí)間，在考慮駕駛?cè)藛T視覺(jué)特性的基礎(chǔ)上保證行車線性要求，保障行車安全，提高隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與施工要求的精準(zhǔn)性，保證駕駛員安全順適通過(guò)，降低安全事故發(fā)生率。
【IPC分類】G08G1-052, G08G1-01
【公開(kāi)號(hào)】CN104794897
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510205635
【發(fā)明人】白翰, 丁紅亮, 韓竹, 邵娟, 王立超, 白婧榮, 馮啟龍, 岳海亮, 王順超, 藺慶海
【申請(qǐng)人】山東交通學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月27日