【摘要】：公路是一條三維空間帶狀構(gòu)造物,幾何設計是對這條三維帶狀物幾何性能的研究,對提高公路運行質(zhì)量和保障公路運行安全十分重要。公路設計全過程中應融入迭代的設計過程,不同設計階段的需求影響幾何設計三維線形,幾何設計三維線形也影響車輛運行時間、車輛運行能耗和公路安全性能等公路使用性能。公路設計階段是工可階段方案的細化,針對目前設計階段僅以路線長度、工程造價作為路線方案比選的現(xiàn)狀,未考慮車輛在不同幾何設計方案上的公路使用性能差別,本文引入車輛路徑規(guī)劃和駕駛安全風險預測,對設計階段不受交通量影響的公路使用性能進行重新定義并進行定量預測,以達到評價設計階段公路幾何設計三維線形質(zhì)量的目的。通過研究工可階段和設計階段幾何設計三維線形和公路使用性能的關(guān)系,提出公路設計全過程中應融入迭代的設計方法。通過分析車輛路徑規(guī)劃與公路幾何設計的關(guān)系,基于車輛三維路徑規(guī)劃,運用微分幾何理論建立了三維公路曲面模型,并應用于車輛運行時間、車輛運行能耗和公路安全性能等公路使用性能評價模型的建立,為公路幾何設計三維線形優(yōu)化提供了定量比較的標準。結(jié)合空間三維設計指標測地曲率6)_(2))進行車輛速度規(guī)劃,獲得車輛運行時間評價模型;針對現(xiàn)有的三維路面近似模型和質(zhì)點車輛模型,提出基于三維路面解析模型的車輪模型,得到車輛運行能耗評價模型;基于潛在事故理論定義駕駛安全風險,提出了一種描述橫向和縱向加速度與速度之間關(guān)系的方法,建立了基于駕駛安全風險預測的公路幾何設計三維線形安全性能評價模型,以評價公路安全性能。通過四川省某路段施工圖幾何設計三維線形優(yōu)化設計,驗證了設計階段引入車輛運行時間、車輛運行能耗和公路安全性能等公路使用性能定量比較指標的可靠性,設計階段使用基于車輛路徑規(guī)劃和駕駛安全風險的公路幾何設計三維線形評價的實用性。本文取得的主要研究成果為改善傳統(tǒng)設計階段,僅以路線長度和工程造價作為方案比選的方法,建立了以公路幾何設計為自變量的車輛運行時間、車輛運行能耗和公路安全性能等公路使用性能預測模型,為全壽命周期公路線形優(yōu)化設計提供了定量比較的方法。此外,所建立的三維路面模型和車輪模型也為車輛運行和公路安全分析提供了新的研究方法。
【圖文】：

長安大學博士學位論文常數(shù)時“=”成立。 ，可取的 的最小值如下： ② ③ ② ③ ，因 很小，根據(jù)等式(2.3)，， 影的方法與對 進行投影是相對保 需要滿足如下約束： 和 和P 投影到 ① 平面上，在 和劃算法[77]可以得到一條最優(yōu)路徑 旋線的組合[77, 114]。

長安大學博士學位論文 通過下式計算： 第 段是直 第 段是二示積分參數(shù)， 為第 m 個縱斷面設計系要素的豎曲坡段時，豎曲線半徑 視為∞，當?shù)?m 個設計要素“+”，當?shù)?m 個設計要素為凸曲線時，豎曲線半徑 第 m 個路線設計要素的起點、終點樁號。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U412.3

【參考文獻】

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本文編號：2600644