基于运行线形参数的公路安全可靠度测评方法

本发明申请涉及公路安全评价，具体涉及一种基于运行线形参数的公路安全可靠度测评方法。

背景技术：

1、随着我国国民经济的迅速增长，公路建设突飞猛进。伴随着公路里程的不断增长，当前的公路安全形势日趋严重，对质量和安全的要求也更加严格。公路安全评价是针对公路行车安全进行的一个系统的评价程序，目的是公路行车安全和降低交通事故。我国对于公路安全评价工作重视程度亦日渐提高。2014年，交通运输部发布《公路工程技术标准》(jtg b01-2014)，将二级及二级以上干线公路的交通安全评价列为规范性工作；2015年，交通运输部将推荐性的《公路项目安全性评价指南》(jtg/t b05-2004)修改为强制性的《公路项目安全性评价规范》(jtg b05-2015)，要求在工程可行性研究、初步设计、施工图设计、交工以及后评价等全过程进行公路安全状况评价。2015年，由交通运输部公路科学研究院和贵州省交通运输厅共同主编的《公路安全生命防护工程实施技术指南(试行)》发布，公路安全生命防护工程工作开始推行。关于公路安全评价问题，已引起有关国内外专家的高度重视并取得了一定的研究成果。国内外研究中，常用的公路安全评价方法包括：(1)符合性评价法；(2)系统分析法；(3)安全服务水平评价法；(4)统计分析法。

2、运行线形参数是描述公路等交通线路几何特征的重要参数，它们对车辆的运行安全性、平稳性和乘客的舒适度有着显著影响。公路安全与公路条件尤其是线形条件有着密切的关系，在现行的道路设计中，通常采用定值型的设计参数，设计人员较多的是考虑设计是否符合设计规范，对线形设计中天气等随机变量参数对行车安全的影响考虑不足。开展公路几何线形评价工作，有助于评价设计线形质量，进而显著提高公路安全水平。国内外研究者们主要以事故率、驾驶员负荷、车辆车道偏离程度、横向加速度、运行速度等为媒介，利用多种数学模型分析路线几何设计线形参数对公路安全的影响。如利用多种回归分析模型建立平面线形、纵断面线形、横断面设计参数、视距等与事故率、驾驶员负荷、车辆车道偏离程度、横向加速度、运行速度等的关系曲线，进而评价公路线形的安全性。

3、可靠性理论在公路安全中的运用还未广泛开展，目前可靠度理论主要是运用在结构工程当中。对可靠度评价与公路安全之间的影响机理缺乏研究。因此，针对上述目前研究现状，对公路安全可靠度评价的研究还有许多需要充实、完善和提高的地方。

4、公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请为弥补已有公路安全评价方法的不足的问题，提供了一种基于运行线形参数的公路安全可靠度测评方法，可评价不同天气场景下，不同公路等级和不同路段公路安全性，将公路设计指标的安全性进行量化表达，为设计人员对不同条件下公路交通安全的精细化提升提供了安全依据和客观的测评方法，对车辆在公路上行驶安全提升以及对公路线形安全测评和设计优化具有参考意义和实用价值，可以在公路建设和规划中加以应用。

2、为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

3、(1)采集不同时刻车辆在公路上的横向偏移值、行驶距离和道路设计线形参数，由下式计算运行圆曲线半径：

4、

5、式中，rd为设计圆曲线半径，w为车道宽度；dy为横向偏移距离；d为行驶距离；r1为内侧车道圆曲线半径；

6、由下式计算运行超高：

7、iv＝ih·cosα，

8、式中，ih为设计超高；α为车辆换道过程中行驶方向与道路中心线切线方向的偏角；

9、(2)基于运行圆曲线半径和运行超高，由下式计算弯道停车视距：

10、

11、式中，v为目标车辆采取制动措施时的瞬时速度；t为反应时间；g为重力加速度；f为路面摩擦系数；rv为运行圆曲线半径；iv为运行超高；

12、(3)基于运行线形参数构建如下规范符合性功能函数，并以行驶距离、行驶速度为随机变量，计算规范符合性可靠度：

13、运行圆曲线半径规范符合性功能函数：z＝rv-rmin；

14、运行弯道停车视距的规范符合性功能函数为：z＝ssd-ssdw；

15、以上式中，rmin为jtg d20-2017中，不同设计速度、不同最大超高对应的圆曲线最小半径极限值；ssd为jtg d20-2017中不同设计速度对应的停车视距值；

16、(4)基于运行圆曲线半径和运行超高，构建如下车辆横向稳定性功能函数，并以行驶距离、行驶速度为随机变量，计算横向稳定性可靠度：

17、

18、

19、式中，为道路能够提供的横向摩擦系数，为随机变量；μ为横向力系数；

20、(5)对比规范符合性可靠度和横向稳定性可靠度是否满足目标可靠度要求以评价公路安全性。

21、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

22、1.提出以安全可靠度测评作为新的公路安全量化指标，对车辆在公路上行驶安全提升以及对公路线形安全测评和设计优化具有参考意义和实用价值。

23、2.本申请基于规范符合性功能函数，可以测评不同路段下公路的安全性，为车辆在不同路段安全行驶提供了理论依据。

24、3.本申请基于横向稳定功能函数，通过提供不同天气场景下道路的横向摩擦系数，进一步可以测评不同天气场景下路段的安全性，应对自然灾害对公路交通造成的负面影响，提高公路交通的稳定性、可靠性。

25、4.本申请的目标可靠度根据公路等级取为不同值，通过对比规范符合性可靠度和横向稳定性可靠度是否满足目标可靠度要求，可以直接和客观地测评不同公路等级条件下公路安全性。

技术特征：

1.一种基于运行线形参数的公路安全可靠度测评方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的公路安全可靠度测评方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，目标可靠度根据公路等级取为不同值，高速公路目标可靠度取为95％，一级公路目标可靠度取为90％。

技术总结
本申请提供一种基于运行线形参数的公路安全可靠度测评方法，旨在解决公路安全领域缺乏可靠度测评的技术问题。其主要包括如下步骤：由车辆的行驶轨迹构建运行圆曲线半径计算模型、运行超高计算模型和弯道停车视距计算模型；构建规范符合性功能函数和车辆横向稳定性功能函数；以行驶距离、行驶速度为随机变量，计算规范符合性可靠度和横向稳定性可靠度；根据规范符合性可靠度和横向稳定性可靠度是否满足目标可靠度要求以评价公路安全性。本发明能更好地评估不同天气场景下以及道路线形设计值满足规范值但接近于极限值时不同路段的安全性，能够更加直观的、真实的进行安全测评，弥补已有公路安全评价方法的不足。

技术研发人员：严亚丹,任珂,张小旺,张铁军,曹红艳,王如航,翟晓琪,仝佩,陈志举
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/6