《双车道公路设计一致性软件开发毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双车道公路设计一致性软件开发毕业论文.doc（37页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、本 科 毕 业 论 文 双车道公路设计一致性软件开发Two-lane Highway Design Consistency Of Software Development学院名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 交通工程042 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2008年 6月 双车道公路设计一致性软件开发 摘要 道路设计一致性评价是一种用来保障道路安全性能的技术方法。设计一致性是指道路几何线形既不违背驾驶员的期望，又不超越驾驶员安全操作车辆能力极限的特性。从行驶车辆运行特性的角度进行分析，违反驾驶员所预期的几何特性的一个典型特征是在该几何特性附近出现不连贯的运行车速，因此可以认为
2、连贯的运行车速是设计一致性的产物。本文借鉴了美国交互式道路安全设计模型IHSDM，应用运行车速断面图评估法，并结合我国道路的实际情况,建立了我国双车道公路设计一致性评价模型。软件以Visual C+为开发工具，由数据分析、车速断面图输出以及设计一致性评价三个模块构成。软件实现的功能主要是预测路段的运行车速包括平曲线和直线段的车速，以及进入、离开曲线的加减速度长度的预测，并利用TWOPAS预测坡度限制车速，即考虑坡度对车速的影响进行逐点修正，最后通过相邻几何线形区段运行车速的变化梯度V85和运行车速与设计车速的偏差值V85Vd两个评价指标来评价道路的安全性能。目前我国对双车道二三级公路道路线形对
3、交通安全的影响的研究相对比较少，双车道公路设计一致性软件的开发对我国二三级公路的线形设计和安全评价具有一定的参考价值，评价可贯穿道路工程设计和运营等各个阶段，这将减少我国二三级公路的交通事故，减少经济损失，有利于保障我国的交通安全和提高国民经济的发展。关键词：双车道公路 设计一致性 运行车速 期望车速 安全评价Two-lane highway design consistency of software developmentAbstract Road design consistency of assessment is a technical method that is used to
4、protect road safety. Design Consistency means that the roads alignment Condition neither against the expectations of the driver, nor exceed the safe operation of the vehicle capacity limit. From the perspective of operating the vehicles, a typical characteristic which beyond the drivers expectation
5、of the alignment Condition characteristics in the vicinity where there is a incoherent operation speed, so that the continuity of the operation speed is a product of design consistency. By studying the United States Interactive Highway Safety Design Model (IHSDM), the article uses speed profile mode
6、l, combined with the actual situation of Chinas roads, establishing Chinas two-lane highway design evaluation model of design consistency. The software developed by Visual C+, which is composed of three modules: data analysis, speed profile model output and design consistency of evaluation The main
7、function is predicting operation speed, including the speed of simple curve and tangent, besides predicting leaving the curve length of acceleration or deceleration, and predicting grade-limited speed using the TWOPAS that is to consider the effect of the grade on speed to modify the speed by point
8、, finally evaluating the safety of the road by two indicators V85-Vd and V85 At present, there has not put much importance on road alignment of the two-lane highway effecting traffic safety in China, the development of two-lane highway design consistency software, which produce much value on alignme
9、nt design and safety evaluation of the two-lane highway, the evaluation can be run through the design and operation of road projects in various stages, which will reduce two-lane highway traffic accidents, reduce economic losses, to improve traffic safety and enhance national economic development.Ke
10、y words Two-lane highway design consistency operation speed desire speed safety evaluate目 录第一章 概 述111 我国公路交通安全状况和特点112 我国双车道公路安全状况213 道路条件与交通安全314 研究内容及意义4141 研究内容4142 研究意义5第二章 设计一致性理论及分析方法621 设计一致性分析方法6211国外研究现状7212 国内研究现状1122 车速一致性理论分析12221 车速理论概述12222 Vd、V85与Ve三者间的关系分析1323 车速断面图评估法14第三章 设计一致性软件开发
11、及应用1731 开发背景1732 软件算法设计1833 软件编制2434 实例分析26341 试验路段概况及设计资料26342 评价结果分析27结 论30致 谢31参考文献：32引 言2004年4月7日，以“道路交通安全”为主题的世界卫生日在法国巴黎正式拉开帷幕，提出了“Road Safety is No Accident”的口号，可见道路交通安全已经成为全球性主题。据统计，进入上世纪九十年代以来，全世界60亿人口平均每年死亡5200万人，其中50万人死于道路交通事故，占总死亡人数的1%，排在人类死亡原因的第10位。据有关专家预测如果不采取适当措施，到2020年道路交通伤害预计将成为全球疾病与
12、伤害负担的第三位原因。同时交通事故造成的经济损失也十分惊人，据统计在低收入国家约占国民生产总值的1%，在中等收入国家为1.5%，在高收入国家为2%，其中欧共体国家每年道路交通事故损失约为700亿欧元1。我国仅2007年交通事故造成的直接财产损失就达12亿元。第一章 概 述11 我国公路交通安全状况和特点我国的道路安全状况是一个比较严重的社会问题。我国的年交通事故死亡人数，相当于平均每天发生两次机毁人亡的空难。美国机动车拥有量和公路总里程均居世界首位，年道路交通事故数量也居第一位，但死亡人数确远远低于我国。2002年我国的机动化水平为56.4辆/千人，美国为782.6辆/千人，欧盟为608.1辆
13、/千人，日本为635.4辆/千人。由表1可知2002年我国的百公里道路死亡人数将近于美国的10倍，万车死亡率将近于欧盟的10倍、日本的13.5倍。随着我国经济的不断增长，机动车的保有量将会以更快的速度增加，如果我们缺乏对交通安全问题的足够认识，不采取切实可行的措施，道路交通事故将会不断上升。表1 中国与发达国家道路交通事故现状比较（2002年）项目中国美国欧盟日本事故次数(起)77313719670001232294936721死亡人数（人）11813142815388249575百起事故死亡人数（人/万机动车）15.32.23.11.0百公里道路死亡人数（人/100km）6.70.71.00
14、.8万车死亡率（人/万机动车）16.21.91.71.210万人口死亡率（人/10万人口）9.414.910.37.5图1 我国年道路交通事故死亡人数（1970-2005年）由图1可知，每年全国道路交通事故死亡人数，20世纪70年代为12万人，1984年后事故死亡人数急剧上升，19881990年期间稍有回落，1998年后随着国家总体经济水平不断增强，汽车工业和交通运输业迅速发展，机动车拥有量急剧增加，驾驶员人数激增，道路交通事故死亡人数也随之急剧增长，到20012004年持续4年死亡人数超过10万。近几年稍有下降已回落到10万以下，据有关资料显示，2007年我国的交通事故四项指标（交通事故次数
15、、死亡人数、受伤人数和直接财产损失）比2006年都有明显下降。这与我国近年来采取的公路交通安全工作是分不开的，如综合治理、健全交通法规等，2004年以“消除隐患，珍视生命”为主题的公路安全保障工程启动，主要任务是：用3年时间，对山岭重丘区二级以下公路中的急弯、陡坡、傍涧（河、湖、沟）路段，增设安全防护设施，完善交通标志、标线，改善全国公路的交通安全条件，消除全国危险隐患路段17万处，计5万公里。本文是针对我国双车道二三级公路开发的设计一致性软件，减少由于道路线形引起的交通事故是本文研究的目的。12 我国双车道公路安全状况双车道公路是我国目前公路类型中所占比例最大的一种，约占干线公路网90%以上
16、。但是双车道公路在运营养护上远远不如高速公路受到人们的重视，大部分双车道公路年久失修，不仅线形标准过低，路面损坏严重，而且缺涵少洞，路侧环境非常恶劣，安全设施不能保障。对全国29处已连续发生重大交通事故或发生一次伤亡数十人的特大道路交通事故的双车道公路危险路段事故资料分析，发现这些路段多地处山区,坡陡、弯急、路窄、视线不良。在这29个危险路段中,属于连续长下坡的事故多发路段就有16处，高达55%。据统计显示（如表2），2002年我国二、三级公路的通车里程占公路总里程的比例仅为28.8%，而发生在二、三级公路上的交通事故却达到63.2%，而死亡人数和受伤人数分别为65.8%、65.6%。据有关资
17、料统计，2007年我国交通事故二级公路特大事故突出：发生一次死亡5人以上交通事故99起，占总起数的37.2%，同比增加16起；发生一次死亡3人以上交通事故518起，占总起数的35.2%，同比增加38起。因此可以认为，二、三级双车道公路是交通事故的重点防范对象，对双车道公路的交通安全进行研究意义重大，解决好双车道公路的交通安全问题是解决整个路网交通安全问题的关键。表2 我国2002年各级公路事故情况统计表道路类型次数死亡人数受伤人数数量占总数数量占总数数量占总数高速公路296116.55%39274.67%122533.35%一级公路5829512.90%993211.82%4080711.14
18、%二级公路16707536.96%3190637.98%13680937.35%三级公路11805826.12%2336427.81%10344228.24%四级公路446109.87%61037.26%320388.75%等外公路344057.61%61037.26%320388.75%合计452054100.00%84015100.00%366248100.00%13 道路条件与交通安全从系统论的观点来看，道路交通系统是由人车路环境四大要素构成的一个复杂系统，其各组成要素又自成系统，各为子系统。这些子系统既独立作用又相互制约，它们本身的可靠性程度和它们之间的相互作用决定了这个复杂系统的运行
19、状况和交通安全水平。同时，道路交通安全系统的这四大要素中的潜在危险性主要体现在，主观方面：驾驶员、乘客、行人等交通参与者的不安全行为；客观方面：道路、车辆、交通环境等的不安全状态。只有这四大要素相互协调，相互配合，才能使道路交通这个大系统处于最优状态。然而，长期以来，人们在分析事故的原因时倾向于人为因素，割裂了人车路环境体系中因素之间存在的相互联系，特别是对道路因素在交通安全中的作用认识不足。但对交通系统而言，道路是基础，它将对系统的失衡、事故的发生起到直接或间接的作用。国内外学者经过对大量事故的深入研究得到，与人有关的原因占93%94%，与车有关的原因占8%12%，与道路有关的原因占28%3
20、4%。莫斯科公路学院的O.A.季沃奇对前苏联各地区公路上13000个交通事故数据分析后认为，道路条件是70%的交通事故的直接或间接原因。人-车-路3%人车6%人57%人路27%路3%路车1%车2%图1为美国学者Treat的研究结果。从图中可知，单纯由道路引起的交通事故只占到3%，但是它与人车等因素相互作用而引发的交通事故比例就可达到34%。图2 人、车、路在事故因素中的比例因此，道路条件对交通安全的影响很大，它通过对驾驶员的误导使驾驶员产生错误判断从而引发事故，从汽车行驶的轨迹看，只有当平面线形与这个轨迹相符合或相接近时，才能保证行车的顺适与安全。美国一项调查表明，驾驶员每行驶1km，会遇到约
21、300多种信息，需作出75次决策，驾驶员需要一面观察了解前方新路段的情况，一面驾驶汽车使之适应新的行车条件。由于驾驶员顺着直线或某种曲线扫视时，习惯于使视线平顺地合乎思维地前进，所以为保证行车安全，道路线形要素应保持连续性而不出现技术指标的突变，线形应自然流畅。14 研究内容及意义141 研究内容在进行道路的规划与设计时，应贯彻这样一种思想:道路本身要保证线形质量，创造良好的运行环境，尽最大可能地创造使驾驶员在即使发生失误时仍能保证其安全行驶的条件3。本文借鉴了美国IHSDM模型，并结合我国的实际情况，通过分析车速与道路线形的关系，开发了设计一致性软件。从车速一致性的角度，即考虑设计车速与运行
22、车速、期望车速与运行车速之间达到一定的协调性，对道路安全性进行事前安全评价，找出已建和待建的道路在线形设计中不合理的地方以及潜在的事故隐患。本文的研究内容主要从以下几个层次进行：（1） 分析道路线形、车速及交通安全三者的关系；（2） 基于美国交互式道路安全设计模型（IHSDM）设计一致性模块（DCM），提出设计一致性理论和评价方法；（3） 结合我国道路的实际情况，提出适合我国双车道公路的设计一致性评价方法。参考我国已有的运行车速预测模型，并利用美国TWOPAS预测坡度限制车速，即对车速进行逐点修正，最后通过车速评价指标来评价道路的安全性能。本软件以Visual C+为开发工具，由数据分析、车速
23、断面图输出以及车速一致性评价三个模块构成；（4） 选取双车道公路典型路段为实例，应用开发的设计一致性软件，预测路段的运行车速，分析车速断面图，最后根据相邻运行车速差值来评价道路的连续性。142 研究意义公路线形是构成公路的骨架,它支配着整个公路规划、设计和施工。线形设计良好与否,对汽车行驶安全、舒适、经济及公路交通量都具有决定性的影响。线形设计主要包括平面、纵面及其组合设计,衡量设计好坏的标准,看各要素指标(如视距、超高、纵坡、曲线半径等)是否选用合理以及是否遵循组合设计原则并与沿线的环境、景观相协调,使驾驶员在视觉上能保持线形的连续,在心理上有舒适和安全感。目前，在我国道路线形设计中，存在不
24、少问题：(1)线形一致性差、设计要素不相容；(2)标准一限到底、呆板执行规范；(3)安全研究与线形设计脱节。目前国内高速公路已有比较成熟的评价模型，而二三级公路在此方面的研究相对比较少，所以开发一个双车道公路设计一致性软件对二三级公路线形的设计和安全评价具有一定的参考价值。评价可贯穿道路工程设计和运营等各个阶段，可在新建道路设计阶段就消除安全隐患，对于已建道路可找出线形连续性差的路段，对这些危险路段采取相应的改善措施如改建事故黑点路段、进行车速管理和完善交通标志标线等。这将减少我国二三级公路的交通事故，减少经济损失，有利于保障我国的交通安全和提高国民经济的发展。第二章 设计一致性理论及分析方法
25、21 设计一致性分析方法道路设计者使用了很多技术来保障道路的安全性能，设计一致性评价就是提高道路安全的方法。设计一致性是指道路几何线形既不违背驾驶员的期望，又不超越驾驶员安全操作车辆能力极限的特性。统计表明，如果道路的线形设计符合驾驶员的期望，他们就很少犯驾驶错误。设计不一致可以通过道路的几何线形指标，或指标的组合方式来描述，设计不一致的路段对驾驶员的工作负荷或驾驶工作量要求异常偏高，超过了正常驾驶能力所及的界限，这会使得驾驶员的操作紊乱失序，最终导致交通事故的发生。设计不一致的路段往往出现交通事故频发的现象4。目前国外对于线形连续性的研究有很多，主要为基于速度的研究、基于安全的研究、基于驾驶
26、员操作难易的研究。早期的设计一致性概念是基于设计车速产生的。但随后的研究表明，根据线形指标的不同，车辆实际的运行车速有较明显的波动，于是产生了以运行车速为基础的一致性分析的思想。因为道路线形连续与否对于车辆产生的影响首要表现在车速上，车速变化的大小也就代表着线形的连续程度。驾驶员采用何种车速驾车是一个结果，是道路交通环境制约下的一个主观选择。我们需要考虑的是促使驾驶员做出某种选择的深层次的原因，即在客观的道路条件下驾驶员所受到的直接影响，并用一定的指标来确定这种影响。这种基于驾驶员本身所受影响的指标，可以更直接地反映道路线形的一致性。研究表明，道路线形设计一致性需要遵循下面两个设计准则5：第一
27、个准则 达到平面线形设计一致性道路设计过程中需要控制平曲线半径与设计速度相对应。依照原有设计速度观念，允许在平面线形设计中采用非一致性准则设计道路，例如在平直路段与较小半径曲线段衔接。按照一致性的观点，这种情况下应在两个路段之间设置较长的过渡段，同时需要使用不导致危险驾驶行为的临界速度变化准则来衡量其安全性。第二个准则 协调设计速度与运行车速。运行车速是指在特定路段长度上测定的第85%分位车速。研究表明观测路段上的车辆速度经常超过设计速度。但是路段的初始设计是基于设计速度进行的，这样就会使得超速车辆在进入按照设计速度所设置的小半径曲线或超高路段时产生危及行车安全的情况。从行驶车辆运行特性的角度
28、进行分析，违反驾驶员所预期的几何特性的一个典型特征是在该几何特性附近出现不连贯的运行车速，因此可以认为连贯的运行车速是设计一致性的产物。因此，应协调设计速度与运行车速，使其尽量一致。211国外研究现状研究道路设计一致性方法主要集中在运行车速、车辆稳定性、线形指数设计、驾驶员工作负荷等领域。最初的道路设计一致性研究方法来源于美国联邦公路局的早期研究“乡村双车道公路的平面线形设计一致性”，其核心成果是开发了基于平面线形指标的设计一致性分析模型，这是一个速度断面图模型（Speed Profile Mode）。随后又进行了拓展研究，除了继续拓展速度断面图模型以外，还研究了另外三种一致性分析方式，即速度
29、分布法（Speed Distribute Measure）、线形指数法（Alignment Indices）、驾驶工作量与视线需求法（Driver Workload/Visual Demand）。这三种方法已得到广泛的认可。Leisch方法是在美国最早建立并被用来评价道路平面纵面几何线形一致性的方法。这种方法认为，只单独使用设计速度作为道路设计的控制原则会导致非期望几何设计的出现。Leisch方法是基于平均速度变化的。它主要是根据路线平面及纵断面路况估计小客车及大货车的可能平均速度（经过研究得到一系列不同设计标准以及线形条件下小客车与大货车的平均速度估计值），将其绘制成车速变化图，再根据其评价
30、准则，确定线形上的速度是否达到设计一致性4。瑞士使用一个理论速度模型用于分析平面线形的一致性。这种方法类似于美国的Leisch方法，它使用速度分布图解法去鉴别项目设计速度上的突然变化（这里的项目设计速度概念与运行车速相似）。速度分布图中使用速度图解表示出道路设计不一致性的位置。德国使用运行车速控制道路的设计标准，其定义的运行车速反映的是干燥和潮湿路面状况下自由流状态客车的分位车速。与美国的Leisch方法以及瑞士方法对比，在德国的设计指南中使用不同方法。德国所采用的曲率变化率(CCRs)方法指标去描述整体路段线形，并避免位于同一路段间运行车速的突变(不一致性的表现)。研究发现:在具有相似特性的
31、路段长度上，当运行车速相对恒定时它与曲率变化率具有很强的相关性。与曲率变化率相关的运行车速的列线图将用于预测路段的运行车速。德国设计指南中规定任何给定路段的预测运行车速应不超过其设计速度12mph，并且要求两个连续路段之间的运行车速差允许的最大限制值为6mph，以确保道路设计的一致性，并提供一个整体平衡设计。如果对于特定的路段不能达到这一要求，平面线形设计必须进行调整4。目前国际上发布的唯一的、专门的、系统化的道路安全设计的计算机应用系统是美国的交互式道路安全设计模型IHSDM，该模型除了评价已建成道路的安全状况之外,主要用于对设计方案进行安全评价,目的是在方案设计阶段尽可能消除安全隐患,减少
32、道路建成以后交通事故的发生和道路改建的费用。IHSDM的核心思想是将整个道路安全评价系统分为8个子模块(如图3,红色模块表示还未开发），设计者用CAD软件完成公路平、纵、横设计，从8个方面进行全面评价,然后再用CAD调整设计方案,使之符合道路安全审计规范。目前网上公布的最新版本是（2007，V4.05），本文介绍的版本是（2006，V3.00），仅适用于乡村双车道公路。IHSDM是目前比较领先的交互式评价道路安全性能的工具，已经在很多国家应用了随着人们的不断研究，它也在不断地完善。图3 IHSDM模型结构图设计一致性模块DCM（Design Consistency Module）利用美国双车道
33、公路微观仿真软件（TWOPAS），拟合驾驶员在某一路段的真实行车状态得到不同路段的车速断面图。它包括车速的一致性分析、线形一致性分析等内容，其核心内容就是预测设计元素上的运行速度V85，根据评价标准来判定道路是否连续，实现对道路设计的一致性安全分析。（1） DCM工作原理161）评价标准Nicholson指出：人们所看到的车速变化，实质上是几何线形设计上的非连续性表现。1999年Lamm等人推荐了连续性评价标准（如表3），这一标准已通过Anderson等人实际碰撞资料（1999年，实验5287次）所证实。表3 连续性评价标准评价结果标准一标准二标准三好V85Vd10km/hV8510fRfRf
34、RD0.01中10V85Vd20km/h10V85200.04fR0.01差V85Vd20km/hV8520fR0.042）基本假设：车速只受线形变化的影响；不考虑缓和曲线的影响，加减速度发生在圆曲线之外，在圆曲线上车速保持不变；在长直线上的车速可以达到期望车速3）预测模型车速预测模型（如表4）加减速度预测模型（如表5）美国联邦局通过调查美国Minnesota, New York, Pennsylvania, Oregon, Washington,和 Texas6个洲176个地点得到大量的数据，通过统计分析建立的模型。表4 运行车速预测模型编号线形条件预测模型R2均方差误差1平曲线上有坡度-9
35、%G-4%V85=102.100.5851.952-4%G0%V85=105.980.7628.4630%G4%V85=104.820.7624.3444%G9%V85=96.610.5352.545平曲线与凹竖曲线相连V85=105.320.9210.476平曲线与凸竖曲线相连无视距限制见注释N/AN/A7平曲线与凸竖曲线相连 有视距限制（即K43m/%）V85=103.240.7420.068直线与凹竖曲线相连V85=期望车速N/AN/A9直线与凸竖曲线相连无视距限制（即K43m/%）V85=期望车速N/AN/A10直线与凸竖曲线相连有视距限制（即K43m/%）V85=105.080.63
36、1.10*注释：选择公式1或2（下坡）和公式3或4（上坡）预测的最低车速表5 加减速度预测模型及其评价标准减速度（m/s2）线形条件加速度（m/s2）速度断面图半径R（m） d14有坡度的平曲线-9%G9%半径R（m） aR436 0.00R875 0.00175R436 0.6794436R875 0.21250R436 0.43R175 1.00175R250 0.541.005平曲线和凹竖曲线相连0.54同146平曲线和凸竖曲线相连 无视距限制同141.007平曲线和凸竖曲线相连 有视距限制（即K43m/%）0.54N/A8直线和凹竖曲线相连N/AN/A9直线和凸竖曲线相连 无视距限制（
37、即K43m/%）N/A1.0010直线和凸竖曲线相连 有视距限制（即K43m/%）0.54设计一致性（所有线形条件）1.001.48好0.540.891.482.00一般0.891.252.00差1.254）评价结果输出评价结果输出包括图表和评价报告两个部分。其中图表是沿着几何线形不断变化的速度模型（如图4），小旗表示评价路段在评价标准里属于的级别，如红色表示该路段为第三级属于线形连续性较差的路段存在严重的安全问题。图4 设计一致性模块输出结果图（2）DCM分析1）DCM优点：DCM比较直观的输出了线形设计非一致性的路段，标出了存在安全问题和隐患的路段，有利于道路的不良路段及时得到改善，在评价
38、线形安全性方面得到了极大的成就。2）DCM缺点：速度方面，速度的预测值和实测值之间有着较大的差异，另外它没有考虑缓和曲线的作用等。加减速度方面，竖曲线和平纵组合曲线上的加减速度变化规律有待进一步研究。212 国内研究现状交通安全在我国主要是以高等院校为主的学者从理论体系的角度引入道路交通评价的理念，并着手开展理论与应用研究。如北京工业大学开发了基于windows操作系统的道路安全设计研究系统，从机理层面上分析各线形设计要素及各元素组合作用对事故的影响运用统计分析手段建立了线形元素对事故的预测模型借助计算机的辅助手段，实现了道路设计的安全水平量化的算法，并为整体的研究提供了数据维护、成果转换的集
39、成的环境。该研究系统由三个子系统“基础数据库调用”、“辅助统计研究子系统”以及“辅助机理研究子系统”构成6。同济大学郭忠印教授及其课题组多年来也一直致力研究道路线形与道路交通安全的关系。1995年该课题组在国内率先对道路安全进行系统的研究，首先开展的是道路安全评价和道路黑点鉴别与改善技术的研究7。交通部自1999年起开始委托有关单位进行公路交通安全方面的研究,已经颁布了适用于高速公路和一级公路的公路项目安全性评价指南(JTG/TB05-2004)。目前国内基于高速公路的车速预测模型和安全评价的研究已取得一定的成果。如北京工业大学王广山硕士论文高速公路设计一致性评价模型研究，从高速公路交通事故规
40、律以及公路几何线形关系入手，研究了高速公路设计一致性对道路安全的影响，并建立的相关评价模型。北京工业大学的陈永胜博士论文高速公路安全设计基础理论及关键技术研究，首先研究了道路安全设计的原理，然后给出了道路安全水平的量化模型。但基于双车道公路车速预测和安全评价体系就相对较少，主要有长安大学徐道涵双车道公路线形安全评价研究与应用，提出了双车道公路线形安全评价子课题，评价指标主要有线形指标、速度指标、经济学指标、驾驶员负荷指标、侧向摩阻力指标和环境指标等六个方面，采用综合模糊评价方法，将线形安全评价体系应用到基于ADAMS仿真安全评价试验。同济大学杜博英等人我国双车道公路车速、事故率建模方法研究，提
41、出了我国双车道公路运行车速一致性预测模型。我国正处于开始全面关注和系统研究道路安全问题这样一个机遇之中，但目前我国学者对于道路线形与交通安全关系的研究相对比较少，更没有提出较为完善的道路线形安全评价体系。因此对于评价道路线形安全的研究工作急待进一步深入研究。22 车速一致性理论分析221 车速理论概述与道路交通安全相关的车速主要有设计车速，运行车速和期望车速，下面就对这三种车速及其相互关系进行分析。（1）设计车速Vd。设计车速即计算行车速度，是指汽车条件良好、公路设计要素均起控制作用的情况下安全行驶于给定路段时的允许速度。设计车速是一个设定值，通常作为通用基础参数用于规定一个路段的最低设计标准
42、。它是公路技术标准的主要指标之一，是控制公路几何线形、视距、超高、加宽等设计要素最低标准的核心指标，一条公路的设计车速确定后，相应的最小圆曲线半径、超高、最大纵坡、坡长等指标也就随之确定了9。从20世纪50年代我国开始引入设计速度的概念至今，基于设计速度的路线设计方法已被所有设计人员所掌握。但是，经过多年来的实践发现，这种设计方法本身存在一定的缺陷。因为设计速度对一特定路段而言是一个固定值，用于规定某一路段的最低设计标准，但在实际的驾驶行为中，没有一个驾驶员自始至终地去恪守这一固定车速。实际的行驶速度总是随着公路线形、车辆动力性能及驾驶员特性等各种条件的改变而变化。只要条件允许，驾驶者总是倾向
43、于采用较高的速度行驶。经过多年的设计实践,国内外的设计发现这种设计方法存在一些不足：1）线形设计要素与实际行车速度不相容。2）线形设计要素之间不相容。3）线形的行车速度标准不一致。（2）运行车速V85。运行车速是指中等技术水平的司机在良好的气候条件、实际道路状况和交通条件下所能保持的安全车速。运行车速是一个随机变量，不同的驾驶员在行驶过程中随车辆及行车路段的不同，其行车速度是不相同的。实际中通常用自由交通流状态下各类小汽车在车速累计分布曲线上第85位百分点的车辆行驶速度V85来表征，将它作为确定限制汽车最大运行车速的依据，即V运行V8510。国外通过大量的实况速度调查，将运行速度作为公路连续性
44、设计的依据，并且采用V85作为运行速度进行线形设计，可以满足各指标取值协调和线形设计均衡的基本要求。以运行速度概念为基础来研究、解决道路线形设计具有以下优点11:1) 避免了设计速度作为一个固定值并用来进行公路线形设计的盲目性和不具体性；2) 运行速度是从实测数据中确定的，依据运行速度确定的线形设计要素满足了车辆的行驶要求，解决了设计要素间的相容问题；3) 考虑了影响实际行驶车速的各种因素，如道路本身条件、驾驶员、汽车、路侧自然景观和环境等因素。因此，利用运行速度来研究道路线形问题，更加科学，考虑的因素也更加全面；4) 通过速度变化控制原则，保证各路段速度的一致性，不会出现速度突变点，从而保证
45、公路线形是连续的。（3）期望车速Ve。期望车速是指车辆在不受或基本不受其他车辆约束的条件下，驾驶员所希望达到的最高“安全”车速。它是驾驶员驾车过程中依据道路条件、车流状况、车辆性能经综合考虑后存在于其心目中的一种目标车速12。显然不同个体的驾驶员,对车辆行驶过程中最高“安全”行驶车速的把握标准不同,则其心目中确定的期望车速的数值大小亦不同。一般而言，期望车速与道路等级、交通状况、车辆性能、驾驶员的特性以及承运任务的急缓相关，在一定范围内变化并呈现出一定的模糊性。当驾驶员感觉行驶过程中的运行车速低于期望车速一定数值时，便有改变其车速的意图，驾驶员会尽量使车速接近期望车速。222 Vd、V85与Ve三者间的关系分析由于车辆的实际运行车速在正常情况下比道路的设计车速高，因此，要保证公路上的交通安全，必须合理控制车辆的实际运行车速，使之与道路设计车速的差值保持在许可范围内。国外的研究表明:当V85与Vd之差大于20km/h，公路线形由高指标向低指标变化时，容易发生交通事故。因而国外道路线形设计规定:V85与Vd之差必须小于20km/h，且在道路路线的平、纵曲线设计中要尽可能使V85与Vd保持一致13。目前国内对此尚无明确规定。汽车在公路上行驶时，驾驶者一般是依据道路的行车条件及车辆性能选择车辆的期望车速。虽然期望车速存在于驾驶员的心目中，但该车速直接影响着车辆的实际运行车
