山区高速公路隧道密集段交通特性及安全保障技术研究

发布时间：2020-07-04 19:23

【摘要】：随着我国高速公路的快速发展,山区高速公路逐渐增多。由于山区地理环境条件影响和地形的限制,路线跨越大量沟谷和穿越山体,导致高速公路隧道越来越多,形成隧道密集段。隧道密集段常常是高速公路交通事故、火灾等突发事件的高发区,所以隧道密集段成为山区高速公路安全保障重点关注路段。目前我国对于高速公路隧道密集段整体的安全保障技术缺乏系统的研究,多是针对单个隧道,研究成果不能满足山区高速公路隧道密集段交通安全保障的要求,有必要对山区高速公路隧道密集段的交通特性及安全保障技术进行深入研究。从隧道明暗适应、环境噪声、空气质量及车辆行驶特性四个方面分析隧道密集段的交通环境特点。制定雷达定位测速实验方案,并结合隧道密集段的交通监控视频资料,分别从交通量、速度和车头时距三个方面研究隧道密集段各个数据采集点的分布特征。对各个数据采集点的交通流特性进行综合对比分析,为隧道密集段速度限制的研究及其他安全保障技术的研究提供理论依据。从人、车、路和隧道环境四个方面考虑,分析对山区高速公路隧道密集段交通事故的影响;根据山区高速公路隧道密集段交通事故统计资料,运用统计分析、图表分析等方法综合研究高速公路隧道密集段交通事故的时间、空间、气候以及车型等分布特征。结合交通事故的主要影响因素,运用主成分分析法确定隧道密集段交通事故的主要成因。制定隧道密集段照度采集方案,利用照度计等设备在实验隧道的不同位置采集照度值。分析照度随地点的变化规律,并建立不同长度隧道的照度与距隧道出入口位移的模型。根据在实验隧道采集的照度数据,构建不同时刻的照度与距隧道洞口距离的关系模型,研究照度随时间的变化规律。在研究驾驶员视觉系统的生理学基础的前提下,制定实验方案测定驾驶员的明暗反应时间,得到驾驶员基于年龄、照度因素的明暗反应特性。进行驾驶员视觉参考系特性仿真方案设计,明确仿真原理、仿真条件及仿真流程等。基于参考系特性仿真模拟结果,得到隧道入口不同的参考系过渡设施对驾驶员心率、感知速度、行驶速度以及横向位置等心、生理指标的影响。从山区高速公路隧道密集段交通安全设施的种类出发,确定设置安全设施的系统框架。基于隧道安全等级建立单个隧道交通安全设施策略集,并针对隧道密集段连接段不同部分构建交通安全设施策略集。分别建立隧道出入口的高频、中频及低频参照系,并研究各参照系的设置尺寸及位置等参数,提出新型隧道智能调光、遮光设施等隧道光环境过渡改善技术。建立隧道出入口识读标志模型,同时确定隧道限速标志及标线的几何指标。建立基于能见度、道路纵坡以及路面附着系数的恶劣天气限速模型,并确定不同天气情况下的限速值。提出可变限速理论,建立各可变限速标志纵向设置位置计算模型。论文的研究成果对于完善我国山区高速公路隧道密集段整体安全保障技术,提升隧道密集段的安全性具有理论价值与实践意义,为我国山区高速公路安全运营提供了技术支撑。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U492.8;U491
【图文】：

图 1.1 2011-2016 年全国高速公路里程我国高速公路呈现东多西少的特点，为了促进东西路必将向西部偏远山区延伸，导致山区高速公路所占面积较大，75％左右国土都是山地，且江河纵地形的限制，路线线形复杂，路线跨越大量沟谷和架桥、大量隧道和桥梁路段。截止 2015 年底，我国9 万米，比上一年增加 1602 座，共 192.72 万米。其，长隧道 3138 座，537.68 万米，共占公路隧道总里量较多，且隧道与隧道之间的距离较短，甚至隧道。山区高速公路隧道密集段已成为国家运输安全以路隧道的不断发展，隧道交通事故严重的问题接踵

图 1.2 隧道单元示意图对于相近的多个隧道，如图 1.2 所示，从一座隧道的入口到下一座隧道的入隧道单元，sL 为一座隧道的长度，jL 为一座隧道的出口到下一座隧道的入。当一条高速公路上的某隧道因为事故或火灾被关闭时，从上游隧道来的车接着的隧道入口停留，形成滞留车队，如图 1.3 所示[102]。图 1.3 滞留车队示意图在两隧道之间，被滞留车队占据一定长度之后的相对剩余长度A的计算如式（[102]

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本文编号：2741482