动态行车环境下确定隧道出入口线形一致性特征参数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种确定隧道出入口线形一致性特征参数的方法。
【背景技术】
[0002] 随着近几年高速公路通车里程的快速增长，尤其是高速公路不断向山区延伸，由 于地形的局限性，高速公路隧道数目日益增多。隧道与其他道路单元相连接的特殊环境 导致了隧道出入口事故高发，隧道出入口线形一致性能保证行车过渡的安全性与驾驶舒适 性，同时也对过渡环境的顺适应渐变具有一定理论意义与实践价值。
[0003] 通过检索发现，目前国内相关规范对隧道出入口线形一致性有专门的要求，而与 隧道相关专利均集中在完善基础设施（光照、通风、消防）方面，如中国实用新型专利《一种 高速公路隧道消防系统》【CN201420252394. 5】中，设计了一种能够实现监测、报警和灭火自 动化的装备；中国实用新型专利《一种隧道自然通风降温结构》【CN201320525156. 2】中，提 出了一种可以保证司乘与维修人员正常通行与工作的降温结构的方法；此外，中国发明专 利《设置在公路隧道口处的减光棚》【CN200710055236. 2】中，设计了一种能够降低驾驶人 员进入隧道产生明暗适应程度的装备。这些专利无疑对完善隧道设施建设起到了一定的作 用，但是并未提出结合驾驶人心理生理的隧道出入口线形一致性的方法，无法准确保证隧 道出入口过渡段行车的安全性。 关于车头时距模型的研宄，国内学者分别从交通流特性、车辆特性与驾驶人员特性等 方面出发，建立了不同的分布模型，但这些模型都存在着不足之处，基于交通流演变而来的 模型更适用于城市道路；车辆随机到达概率分布模型和建立在驾驶人员特性、车辆特性与 车头时距关系上的分布模型主要研宄对象过于单一，缺少结合"人-车-路-环境"动态系 统的综合考虑。现如今虽基于传统车头时距模型对交通领域其他方面进行了扩展，但考虑 因素并不全面。因此目前国内外缺少基于动态环境对隧道出入口车头时距模型构建的研 宄。本次以隧道敏感因素"照度"为自变量构建适用于隧道出入口的车头时距模型，相比以 往传统模型研宄更加具有准确性和针对性。
[0004] 目前国内外对隧道出入口线形一致性的研宄主要体现在工程设计与学术研宄两 方面。国内工程设计针对目前隧道洞口附近线形提出新规定，2014年颁布的《公路工程设 计标准》对隧道出入口线形设计进行量化，规定"隧道出入口处前后3s线形一致性，有条件 下取5s设计车速行程"。国内学者集结安全设计、行车视距理论、安全行车速度等方面对隧 道出入口线形设计进行学术研宄，如王琰通过调研数据分析提出的将运行速度控制隧道出 入口 5s线形一致性指标。总之，我国对隧道出入口线形一致性指标一直处于探索与研宄 的阶段，仍不能给出一个定量的设计标准，对隧道出入口 3s线形一致性定义不明确。与国 内相比，欧美国家对隧道出入口线形一致性设计均没有具体规定，在学术研宄方面针对隧 道出入口线形一致性研宄也较少，一般只会在基础设施的设计过程中考虑线形的影响，如 SerminOnaygil等提出隧道出入口线形应通过增加隧道接近段适应距离的行车时间来缓解 隧道出入口的视觉障碍。
[0005] 综上而言，不论是现已公开的专利还是已经发表的研宄成果，均缺乏对隧道出入 口车头时距模型方面的研宄，进而在线形一致性方面只是机械的规定一个固定的时间，这 不仅不能够体现该方面的学术完整性，更重要的是难以科学的指导工程实践，更不能有效 的降低隧道出入口行车交通事故。
【发明内容】
[0006] 本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种在动态行车环境下以隧道敏感因素 "照度"为因子并在有机结合驾驶人员心理生理特性的基础上构建安全时距模型，进而确定 隧道出入口线形一致性特征参数的方法。
[0007] 本发明克服其技术问题所采用的技术方案是： 本动态行车环境下确定隧道出入口线形一致性特征参数的方法，包括如下步骤： a) 将隧道出入口连接段和隧道出入口内部两部分各自以出入口为原点平均划分为若 干区段，隧道出入口连接段各区段距离原点的距离分别为xn~〇,隧道出入口内部各区段距 离原点的距离分别为〇…Xn; b) 利用测照度仪器分别测量平均划分的各区段在白天和黑夜两种环境下前后照度的 变化，并记为L; c) 根据公式T(L) =TvhAT1=IVaexpOlln(I^AL)-InL|)计算两车之间的车头 时距T(L)，式中，Ttl为隧道出入口处最小安全时距，AL为相邻区段中后一区段照度值与前 一区段照度值的差值，巾SN名驾驶员明暗适应时间与照度变化值L之间关系标定值，a 为进出隧道口与洞内外最小车头时距的差值；
【主权项】
1. 一种动态行车环境下确定隧道出入口线形一致性特征参数的方法，其特征在于，包 括如下步骤： a) 将隧道出入口连接段和隧道出入口内部两部分各自W出入口为原点平均划分为若 干区段，隧道出入口连接段各区段距离原点的距离分别为X。…0,隧道出入口内部各区段距 离原点的距离分别为0…X。； b) 利用测照度仪器分别测量平均划分的各区段在白天和黑夜两种环境下前后照度的 变化，并记为L; C)根据公式T(L) =Tg+ATi=Tg+aexpOIln(L+AL)-lnL|)计算两车之间的车头时 距T(L)，式中，T。为隧道出入口处最小安全时距，AL为相邻区段中后一区段照度值与前一 区段照度值的差值，4为N名驾驶员明暗适应时间与照度变化值L之间关系标定值，a为 进出隧道口与洞内外最小车头时距的差值； d) 根据公式计算平均通过时间7式中V为隧道出入口行车平均速度； e) 根据黑夜时段与白天时段，将隧道出入口连接段和隧道出入口内部各区段照度值代 入步骤C)计算出车头时距T(L)，并分别选取最大值tm"; f) 根据公式
计算初始线形一致性时间T"，其中当黑夜时段由隧道 出入口连接段进入隧道出入口内部或白天时段由隧道隧道出入口内部驶向隧道出入口连 接段时，如大于3s，则t'm"=tm。,，如t'm。,小于等于3s，则t'm"= 3s;当白天时段由隧 道出入口连接段进入隧道出入口内部或黑夜时段由隧道隧道出入口内部驶向隧道出入口 连接段时，如大于6S，则t'm"=tm。,，如t'。。,小于等于6S，则t'm"= 6S; g) 将步骤f)中计算得到隧道出入口连接段黑夜时段的T"定义为t，将隧道出入口内 部黑夜时段的T"定义为t'，将隧道出入口连接段白天时段的T"定义为T，将隧道出入口内 部白天时段的T"定义为T'; h) 根据公式k+K得出最终线形一致性特征参数，其中k=max(t,T)，K=max(t'，T'）。
2. 根据权利要求1所述的动态行车环境下确定隧道出入口线形一致性特征参数的方 法，其特征在于：所述步骤b)中的测照度仪器为亮度计。
3. 根据权利要求1所述的动态行车环境下确定隧道出入口线形一致性特征参数的方 法，其特征在于：所述步骤C)中当车速为50km/h时，T。取值为1. 38,a取值为，0. 00036， 4取值为0. 7997,当车速为60km/h时，T。取值为1. 58，a取值为，0. 00084，d)取值为 0. 7997,当车速为70km/h时，T。取值为1. 6,a取值为，0. 00072,d)取值为0. 7997,当车速 为80km/h时，T。取值为1. 74,a取值为，0. 00132,d)取值为0. 7997,当车速为90km/h时， T〇取值为1. 78,a取值为，0. 0012,d)取值为0. 7997。
【专利摘要】本动态行车环境下确定隧道出入口线形一致性特征参数的方法，包括如下步骤：1.将隧道出入口连接段和隧道出入口内部两部分各自以出入口为原点平均划分为若干区段，2.测量各区段在白天和黑夜两种环境下前后的照度变化3.计算两车之间的车头时距T(L)，4.计算平均通过时t，5.选取最大值tmax，6.计算初始线形一致性时间T”，7.计算最终线形一致性特征参数。本发明有效协调“人-车-路-环境”交通运行系统，基于安全时距模型确定隧道出入口线性一致性时间，在考虑驾驶人员视觉特性的基础上保证行车线性要求，保障行车安全，提高隧道设计标准与施工要求的精准性，保证驾驶员安全顺适通过，降低安全事故发生率。
【IPC分类】G08G1-052, G08G1-01
【公开号】CN104794897
【申请号】CN201510205635
【发明人】白翰, 丁红亮, 韩竹, 邵娟, 王立超, 白婧荣, 冯启龙, 岳海亮, 王顺超, 蔺庆海
【申请人】山东交通学院
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月27日