[發(fā)明專利]一種高原地區(qū)雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法

有效

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

本發(fā)明公開了一種適用于高原地區(qū)雙車道公路的平曲線最小安全半徑確定方法，包括以下步驟：（1）根據(jù)實地駕駛實驗采集駕駛員行駛在海拔、半徑不同的平曲線路段上的車速、心率和腦電數(shù)據(jù)；（2）對駕駛員的腦電和心率指標進行樣本熵處理，提取腦電和心率指標的特征指標；（3）對心率樣本熵和腦電信號樣本熵進行主成分分析，得到駕駛員生心理負荷綜合評價指標CISE；（4）構(gòu)建綜合評價指標CISE與不同海拔區(qū)間平曲線路段橫向力加速度的回歸模型；（5）通過拉格朗日中值定理，確定綜合評價指標的閾值，最終提出高原地區(qū)不同海拔高度區(qū)間內(nèi)雙車道公路最小安全半徑閾值。本發(fā)明提高了高原地區(qū)公路的行車安全。

技術領域

本發(fā)明涉及道路安全技術領域，特別是一種高原地區(qū)雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法。

背景技術

目前，高原地區(qū)公路多為低等級雙車道公路。由于受到復雜地形條件和工程經(jīng)濟條件影響，高原地區(qū)雙車道公路依山傍谷、沿溪臨崖的路段較多，這導致了高原雙車道公路低線形指標路段出現(xiàn)的頻率較高。然而，線形指標較低的路段往往是交通事故易發(fā)路段，統(tǒng)計顯示，我國高原重大交通事故基本都發(fā)生在雙車道公路上。由于高原低壓低氧環(huán)境對駕駛員的心生理狀況存在一定消極影響，高原雙車道公路低指標平曲線路段的線形設計安全面臨更高挑戰(zhàn)。

根據(jù)國內(nèi)外目前研究現(xiàn)狀，以往的研究大多集中在車輛動力學對平原地區(qū)水平曲線最小半徑的影響。從高原上駕駛員的具體生理和心理狀況來看，對最小半徑的修正不夠。由于高原獨特的氣候和地理環(huán)境，駕駛員的生理和心理特征不同于其他地區(qū)。高原地區(qū)低壓低氧特殊環(huán)境對駕駛員行車安全的不利影響。因此，針對高原地區(qū)提出的水平曲線最小半徑的研究，對提高高原公路的安全性具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種高原地區(qū)雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法，基于駕駛員心生理特性對高原雙車道公路平曲線路段最小安全半徑開展研究，為提出高原地區(qū)不同海拔區(qū)間內(nèi)雙車道公路平曲線路段最小安全半徑的建議值提供新手段。

本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

根據(jù)本發(fā)明提出的一種高原地區(qū)雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法，包括以下步驟：

步驟1、進行高原地區(qū)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(jù)步驟1采集的位置信息、平滑降噪處理后的車速，構(gòu)建駕駛員心生理負荷綜合評價指標CISE與不同海拔區(qū)間內(nèi)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(qū)間內(nèi)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(qū)間內(nèi)滿足駕駛員心生理負荷處于安全狀態(tài)的最小安全半徑。

作為本發(fā)明所述的一種高原地區(qū)雙車道公路平曲線最小安全半徑確定方法進一步優(yōu)化方案，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(qū)不同海拔區(qū)間內(nèi)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(shù)據(jù)；利用Matlab軟件對心率、腦電信號和速度數(shù)據(jù)進行平滑降噪處理，剔除離群值。