桥头跳车对行车安全影响评价指标的研究

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1、桥头跳车对行车安全影响评价指标的研究潘晓东杜志刚杨晓光  摘要：桥头跳车现象影响了驾驶舒适性和行车安全性。通过调查统计和驾驶行车实验，发现驾驶员心率的变动和行车加速度与桥头跳车严重程度有明显的相关性，可作为桥头跳车对行车安全影响的评价指标。研究结果表明，跳车严重时驾驶员心率比驾驶稳定心率增加了10次·Min-1以上，加重了驾驶员的心理生理负担，对行车安全产生了较大影响。   桥台与路堤的非均匀沉降，引起路面标高突变，这种路桥衔接处的错台，导致车辆通过时产生颠簸，这种现象即为桥头跳车，随着高等级道路的迅速发展，车辆行驶对“快速、安全、舒适”的要求越来越高

2、，当车辆高速驶过桥头时，因桥头跳车引起的颠簸，不但影响驾驶员和乘客的舒适感，甚至造成车辆失控，而且，桥头跳车还会使桥面及伸缩缝过早破坏，影响桥梁的使用寿命。   如何评价桥头跳车对行车安全的不良影响，目前还没有可行的评价指标或方法，因而，利用人机工程学的方法研究桥头跳车对行车安全影响的评价指标和方法，具有重要的意义。1桥头跳车的危害   导致桥头跳车的主要因素是刚性支撑的桥台与柔性填筑的路堤之间的差异沉降，产生这种差异沉降的原因是多方面的，其中有公路路基的沉降、桥台后填土的沉降、路与桥非同步沉降形成的错台等。桥头跳车造成的危害主要表现在以下几个方面： 

3、  1．1对行车安全的影晌   当车辆行至桥头错台时，为防止车辆的猛烈跳动，一般驾驶员会被迫刹车减速，如此不但可能会引起追尾事故，有时还会因为自身车辆刹车轮的不均衡受力，使车辆严重偏离行车轨迹，造成重大的交通事故。   1．2对驾驶行为的影响   车辆通过桥头陡坎引起跳车，使得车辆颠簸，引起乘客及驾驶员不适，会对驾驶员产生不利的心理影响，严重时会影响正常的驾驶行为，造成行车事故。   1．3对桥梁结构的影响   车辆通过桥头时产生的跳动和冲击，对桥梁和道路造成附加的冲击荷载，加速了桥台、桥头搭板、支座和伸缩缝的损害，特别是支座和伸缩缝的破坏，同时也加速

4、了车辆机件和轮胎的磨损，缩短了车辆的使用寿命。2加速度和驾驶员心率变化的特性   通过询问调查，在通过桥头的行车过程中，受跳车产生的加速度振动刺激的影响，许多驾驶员不同程度承受了心理生理上的负担．本研究选取车辆在桥头的加速度变化和对应的驾驶员的心率变化，作为桥头跳车对驾驶行为及行车安全影响的评价指标。   2．1心率的特性   在安静状态下成年男子的心率是6O～75次·Min-1，受行走、跑动等负荷增加的影响，其心率可达100次·min-1或更高．这种心率的升高，与人的作业强度、紧张程度成正比，且与呼吸、循环机能有着密切关系。针对某一种作业，研究其作业

5、环境、作业强度及生理上的负担程度时，多采用观测心率的变化进行分析。心率是用来衡量人心理生理负担的重要指标，对于汽车驾驶员而言，过高的心理生理负担将使人容易疲劳、紧张，导致错误的驾驶行为，极大地影响行车安全。   2．2加速度的特性   在汽车行驶过程中，人、车、路形成一个有机的系统，通过适时测量行进中汽车的加速度，不仅可以反映道路环境状况、汽车的性能，也可用来分析驾驶员的驾驶特性以及受到道路条件影响的程度，进而评价其心理生理的负荷强度，从另一个角度反映道路交通环境的宜人性。   在行车过程中，当汽车加速度绝对值较大时，表明汽车振动的加速度幅值大，当加速

6、度变化快时，表明汽车振动的频率快。当汽车以较大的加速度迅速振动时，人的负荷强度也会迅速增加，因此，加速度的幅值和振动周期是衡量人心理生理负担的重要指标。   3行车实验   将工学与医学相结合，把行车中的车辆加速度变化和驾驶员的心率变化作为评价尺度，定量评价桥头跳车对驾驶员心理生理的影响。   实验仪器采用的心率记录仪为POLAR(博能)S810i型心率表，加速度测试采用的是自主开发的车辆三轴加速度采集仪，实验车辆为海马公司生产的MPV型普力马(排放量1．8L)，实验驾驶员为有13年以上驾龄的男性教师。   实验路段为沪青平高速公路A9收费站到朱家角路

7、段，路段长约27km，调查对象桥头28处，为使实验结果能客观反映实验道路的运营情况，实验行车速度在该道路的管理速度范围内，介于90～120km·h-1之间。   3．1心率的变化   图1是驾驶员在20s时间内分别在静止状态、普通路段行驶状态、桥头跳车状态下的心率变化曲线，从图1可得，静止时心率在7O～74次·Min-1之间变化，变化幅度较小，平均心率为72．5次·min-1。   当汽车以100km·h-1的速度行驶时，心率在74~78次·min-1之间变化，变化曲线较为平缓，平均心率为75．8次·Min-1，可称为行车中驾驶员的驾驶稳定心率，驾驶稳

8、定心率表示行驶在某种道路交通环境下，驾驶员的心率稳定在一定范围内的变化程度，可用行驶区间内心率