[发明专利]一种高原地区双车道公路弯坡组合段线形指标选取方法

说明书

本发明公开了一种高原地区双车道公路弯坡组合段线形指标选取方法，具体步骤如下：结合实地驾驶试验采集驾驶员在不同弯坡组合段的车速、心率和脑电信号数据；对驾驶员的脑电和心率指标进行样本熵处理，提取脑电和心率指标的特征指标；对心率样本熵和脑电信号样本熵进行主成分分析，得到驾驶员生心理负荷综合评价指标CISE；构建综合评价指标CISE与不同海拔区间弯坡组合段的线形组合值CA的回归模型；最后，利用拉格朗日中值定理确定不同海拔高度区间对应的线形组合阈值CA_cri，作为弯坡组合路段的线形设计指标。本发明解决了高原低压缺氧环境下弯坡组合路段的线形设计指标选取问题，为高原公路的线形安全设计提供了理论支撑。

技术领域

本发明涉及一种高原地区双车道公路弯坡组合段线形指标选取方法，属于道路几何线形设计技术领域。

背景技术

高原地区地形地势复杂，气候条件恶劣，交通事故多发且严重，道路安全形势严峻。高原低压缺氧环境下驾驶员的生理与心理状况与平原地区存在较大差异，导致驾驶员的心生理负荷高于平原地区，影响驾驶安全，因此高原公路的弯坡组合段的线形组合设计有必要考虑低压低氧环境对驾驶员的影响。

当前高原地区公路以低等级双车道公路为主，受复杂地形条件和工程经济条件影响，高原双车道公路依山傍谷、沿溪临崖路段较多，导致高原双车道公路低线形指标路段出现频率较高，而线性指标较低的弯坡组合路段往往是交通事故易发路段。由于高原低压低氧环境对驾驶员的心生理状况存在一定影响，高原双车道公路低指标弯坡组合路段的线形设计安全面临更高挑战。

道路安全手册(HSM)指出，驾驶员失误是交通运输中大部分事故的显著影响因素。有学者对高原地区986起事故进行特征分析，发现和机动车驾驶员相关的因素在高原地区交通事故成因中占93.1％，驾驶员因素是高原道路交通安全事故的主导因素。因此，高原双车道公路的线形设计有必要考虑高原低压低氧环境对驾驶员因素的影响。

根据中国的路线设计规范，海拔3000m以上高原公路的纵坡必须根据海拔高度进行折减，但是针对弯坡组合段的线形组合值却并没有根据海拔进行折减的相关规定。因此，考虑高原环境对驾驶员心生理特性的影响，有必要从驾驶员心生理特性的角度开展高原双车道公路弯坡组合值的安全研究，这对高原地区的道路线形设计具有重要参考价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高原地区双车道公路弯坡组合段线形指标选取方法，该方法全方面考虑高原低压缺氧环境的驾驶员反应特性下的弯坡组合段线形取值，优化现有道路几何线形设计方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种高原地区双车道公路弯坡组合段线形指标选取方法，包括以下步骤：

步骤1，将高原海拔范围划分为(3000m，3500m)、(3500m，4000m)、(4000m， 4500m)、(4500m，5000m)四个海拔区间，针对每个海拔区间，采集驾驶员在高原地区双车道公路上行驶时的信息，包括驾驶员在不同海拔高度及对应的弯坡组合段的车速、脑电信号和心率；所述脑电信号包括脑电信号β信号波及其比率值β/θ、β/(θ+α)，其中，θ表示θ波，α表示α波；

步骤2，针对每个海拔区间，分别对驾驶员的脑电信号β信号波、比率值β/θ、比率值β/(θ+α)和心率HR进行样本熵处理，得到心率样本熵SaEn(HR)和脑电样本熵SaEn(β)、SaEn(β/θ)、SaEn(β/(θ+α))；

步骤3，针对每个海拔区间，对SaEn(HR)、SaEn(β)、SaEn(β/θ)和SaEn(β/(θ+α)) 进行主成分分析，得到驾驶员生心理负荷综合评价指标CISE；