基于驾驶员心生理反应的山区双车道公路极限坡度坡长研究

道路交通事故是一种世界性的公害。目前,我国已经成为世界上道路交通事故很严重的国家之一。交通事故是人、车、路和环境动态系统失调的结果。传统的公路路线设计理论是基于汽车行驶动力学建立的,没有考虑人的因素。本研究应用医学和心、生理学方面的理论方法和研究手段,通过大量的行车试验,寻找道路线形与驾驶员行车心、生理需求的内在关系和规律。以此为基础,研究山区双车道公路纵坡坡度和坡长的极限值。 本文以山区双车道公路为研究对象,以行车试验为依据,以心率作为驾驶员生心理紧张的指标。通过分析驾驶员心率变化的规律,应用偏相关分析方法确定道路纵断面线形与驾驶员心理适应性的相关性,从而建立道路纵断面线形与其心生理变化的关系和模型。通过分析该关系模型,提出适合驾驶员心生理需求的道路线形指标。 在大量行车实验数据的基础上,分析得到:1)在順直路段上行驶时,驾驶员的心率变化率与坡度、坡长和运行速度均有关系,其中速度对心率变化率的影响最大。2)坡度相同的条件下,速度越大,驾驶员心率变化率越大;速度相等时,坡度越大,驾驶员心率变化率越大;3)上坡时驾驶员的心率变化率与坡长关系不大,主要受坡度和速度的影响;下坡时,坡长、坡度和速度对驾驶员心率变化率都产生影响;4)长陡下坡条件下,坡度越大、坡长越长、速度越快,驾驶员的心率变化越剧烈。 基于行车实验数据,利用回归分析方法得到驾驶员心率变化率同坡度、坡长和速度的关系模型。通过对比不同坡度长条件下心率变化率的模型预测值和实测值,得到下坡的心率变化率模型的平均相对误差为8.53%,上坡模型为7.01%。最后,以驾驶员心率变化率40%为限,从驾驶员生心理对公路纵坡坡度要求出发,建议:山区双车道公路坡度不大于7%。从下坡安全角度对不同坡度下极限坡长的要求出发,建议:山区双车道公路坡度为3%,4%,5%,6%和7%的坡度条件下,相应的坡长极值分别为700m,550m,450m,400m 和400m。