[發明專利]一種高原地區雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法

有效

• 申請號: 202110390149.5
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113215881B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 陳飛;余瀚林;胡飛;薄霧;張平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E01C1/00
• 分類號: E01C1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種高原地區雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、進行高原地區實地駕駛實驗，采集駕駛員行駛在海拔、平曲線半徑不同的平曲線路段上的位置信息、車速、心率和腦電信號，并對車速、心率和腦電信號進行平滑降噪處理；

步驟2、對步驟1平滑降噪處理后的駕駛員的腦電信號和心率進行樣本熵處理，得到腦電和心率指標的特征指標，腦電和心率指標的特征指標是指腦電樣本熵和心率樣本熵；

步驟3、對腦電樣本熵和心率樣本熵進行主成分分析，得到駕駛員心生理負荷綜合評價指標CISE；

步驟4、根據步驟1采集的位置信息、平滑降噪處理后的車速，構建駕駛員心生理負荷綜合評價指標CISE與不同海拔區間內平曲線路段中駕駛員所受橫向力加速度a_h的回歸模型；

步驟5、確定不同海拔高度區間內的CISE與橫向力加速度a_h的回歸模型中的曲線突變點對應的平曲線半徑閾值R_safe，R_safe作為不同海拔區間內滿足駕駛員心生理負荷處于安全狀態的最小安全半徑。

2.根據權利要求1所述的一種高原地區雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法，其特征在于，步驟1具體如下：

平曲線路段的劃分原則為圓曲線半徑R≤600m且縱坡I≤3％，選取高原地區不同海拔區間內滿足要求的雙車道公路，進行室外實車駕駛實驗，利用心生理反饋儀器采集實驗過程中駕駛員的心率、腦電信號，利用GPS信號機記錄駕駛過程中的位置信息和速度數據；利用Matlab軟件對心率、腦電信號和速度數據進行平滑降噪處理，剔除離群值。

3.根據權利要求1所述的一種高原地區雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法，其特征在于：步驟2中，腦電信號是指β/θ、β/(θ+α)，β是腦電信號中β波，θ是腦電信號中θ波，α是腦電信號中α波，心率是指人體心臟每分鐘的跳動次數HR；所述樣本熵處理采用樣本熵SampEn(m，r，N)表示，其中m為嵌入維數，r為相似容限，SD為原始數據的標準差，N為數據長度，分別得到腦電信號的三種腦電樣本熵SaEn(β)、SaEn(β/θ)、SaEn(β/(θ+α))和心率樣本熵SaEn(HR)。

4.根據權利要求3所述的一種高原地區雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法，其特征在于：步驟3中，主成分分析方法，是指對步驟2所得的對腦電樣本熵和心率樣本熵進行主成分分析，選取累計貢獻率達到計算閾值的前n個主成分確定心生理負荷綜合評價指標CISE中各樣本熵的權重系數，以主成分的方差貢獻率為權重對系數加權平均歸一化，得到心生理負荷綜合評價指標CISE；

式中：a、b、c、d均為加權平均歸一化后的權重系數。

5.根據權利要求1所述的一種高原地區雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法，其特征在于：步驟4中，不同海拔區間是指將高原海拔范圍(3000m～5000m)劃分為(3000m，3500m)、(3500m，4000m)、(4000m，4500m)、(4500m，5000m)四個海拔區間；所述橫向力加速度a_h，其表達式如下所示：

式中，V為經過平滑降噪處理后的平曲線路段行駛速度，R為平曲線半徑，i_h為平曲線路段超高值，g為重力加速度，海拔高度H＝10m時，g取9.807m/s²；H＝3000～3500m，g取9.796m/s²；H＝3500～4000m，g取9.794m/s²；H＝4000～4500m，g取9.793m/s²；H＝4500～5000m，g取9.791m/s²；

綜合評價指標CISE與駕駛員所受橫向力加速度a_h的回歸模型是關于a_h的單調遞增的負冪函數曲線，回歸形式如下：

CISE＝ea_h^f

式中，e、f為回歸系數，e、f均大于0。