摘要：为了明确传统公路平、纵线形分离设计思想存在的不足及对行车安全的影响,从公路三维线形本质出发,采用空间曲率和挠率对现有线形几何特性进行描述,建立了基于二维设计要素的公路三维线形描述模型;利用SPSS分别建立了高速公路和双车道公路相邻路段平均曲率差、挠率差与事故率之间的关系模型。研究结果表明:公路线形设计时平纵线形的叠加并不能保证组合线形在三维空间中的连续性,当二维线形要素变化时,组合线形的连续性会存在不同程度衰减;空间曲率和挠率的突变量大小与行车安全强相关,其中曲率的连续对行车安全起主导作用,公路真三维线形设计应至少保证二阶几何连续。

摘要：研究目的:为避免传统二维设计方式出现的设计差错,明确线路的三维曲线线形对高速列车运动的影响,以微分几何不变量曲率、挠率为参数,并结合三维曲线的Frenet标架,建立线路三维线形设计指标以及列车三维运动学模型,然后分析三维线形参数对线路走向及对列车运动特性的影响。研究结论:(1)任何线路的走向及形状都可以通过曲率、挠率及Frenet标架进行表达,以此为参数建立的列车运动学模型可准确反映列车运动状态;(2)二维设计易产生设计差错,并不能准确评价列车的运动状态;(3)线形参数对列车加速度、急动度起主导作用,其中曲率决定了加速度的大小,但横、竖向加速度大小也受控于Frenet标架的侧倾;急动度由曲率变化率、挠率产生,其中曲率变化率是急动度是否超限的关键因素;(4)为避免设计差错,在高速、超高速铁路设计中应引入三维线形设计方式。

摘要：为预测双车道公路平曲线段运行车速,评价其线形设计的安全性,以曲率、曲率变化率、转角、纵坡度、车道数、车道宽度、路肩宽度等线形技术指标为参数建立公路三维线形综合指标;采用断面法现场观测平曲线几何特征点小客车的车速。经试验数据统计分析,得到各观测断面处小客车的运行车速。最后,采用回归分析法建立基于三维线形的双车道公路运行车速预测模型。

摘要：头灯视距（ ＨＬＳＤ） 已成为凹形竖曲线设计中的一个重要因素，因为夜间行车者需要足够的视距停车并依靠公路标线去保持匀速和正确的车道定位。鉴于独立的凹形竖曲线是基于停车视距的需要进行的二维设计，故目前的设计标准采用了最小凹曲线长度，然而很少有人研究三维公路线形中的ＨＬＳＤ。现在，ＨＬＳＤ 的三维分析研究人员开发的分析模式表明二维分析可能高估了与凹形竖曲线组合的平曲线上的ＨＬＳＤ。该文更精确地研究了路堤断面上的与平曲线组合的竖曲线，同时使用非对称复合竖曲线向您推荐一个更为经济的竖曲线设计方法。

摘要：公路线形设计的安全性评价常采用运行速度作为评价指标,针对山区旅游公路的复杂线形及车型构成,运行速度的计算工况应有针对性,计算手段也需改进。将洪雅—峨眉山旅游公路作为分析对象,以"三维线形条件下的复杂道路重载车辆行驶速度解算模型体系"为计算手段,针对长大纵坡路段左、右线的交通特点,分别解算并绘制了三维线形条件下典型车型和典型驾驶模式的运行速度曲线;分析了平纵面线形参数的协调性和安全性,提出线形修改建议;对于线形调整困难的情况,采用仿真模拟碰撞对混凝土护栏进行防护等级加强;同时检查了避险车道的设置。研究结果表明,综合道路空间线形、车型、驾驶员等因素进行系统分析和运行速度预测,能更接近实际地评价和改善山区公路的线形设计。

摘要：拱桥的线形对其受力性能影响较大,建造过程中对线形几何偏差的检测及控制至关重要。三维激光扫描通过非接触手段对结构三维几何形态进行全覆盖、高精度测量,可作为结构几何偏差分析评价的关键支撑数据。本文提出一种基于点云的拱桥三维线形偏差评价方法,该方法通过三维激光扫描获取拱桥实时点云,并基于“滑动窗口”算法提取拱肋三维几何轴线,最后通过“三维线形模型偏差评价方法”对拱肋轴线与实际测量目标设计偏差进行定量评价。以缩尺拱桥实验为例进行精度验证,试验研究结果表明,在较为理想的室内试验环境中,利用“滑动窗口”算法提取拱肋轴线的方法切实可行,与百分表线形测点的平均误差为0.039mm,其中最大误差不超过0.1mm,表明该方法可获得可靠的拱桥三维线形模型。将其应用于某拱桥实测与预测目标线形偏差评价,结果表明,实测轴线与预测目标线形整体偏差较小,无论是横桥向和竖向偏差基本在10mm内。考虑到施工等影响因素,说明该三维连续偏差评价结果精度可靠,对实际工程具有重要的借鉴价值。

摘要：针对平竖重合曲线段存在几何连续性衰减并引起列车运动状态突变的现象,以三维曲线的Frenet标架为基础,结合曲率、挠率建立三维车体运动状态模型,得到了曲率、挠率与车体加速度、急动度的关系,并通过该模型从三维角度分析了三维曲线的几何连续性等级对车体运动的影响;考虑几何连续性对曲率、挠率的要求,提出以曲线曲率、挠率变化最小为目标的线形选择方法,利用三维欧拉曲线创建平竖重合段高阶连续曲线。研究结果表明:传统平竖重合段曲线连接点处几何连续性存在衰减,仅为1阶几何连续,曲率、挠率对列车加速度和急动度起主导作用,几何连续性的衰减是竖向急动度突增的主要原因;二维设计曲线在起点处的竖向急动度为1.206～1.264m·s-3,超过乘客舒适性运动学阈值0.240m·s-3,难以实现二维线形的高阶几何连续;提出的曲线设计方法对连接点处的曲率和挠率都有明确定义,容易在连接点处实现高阶几何连续,且不存在几何连续性衰减,曲线的曲率、挠率变化最小,可有效降低线形参数变化给车体运动带来的不良影响;所建曲线的加速度与急动度在全程均连续且满足运动学阈值,实现了2阶几何连续,最大竖向急动度为0.149m·s-3,为阈值的62.0%,为二维设计的11.7%～12.3%,有效地改善了行车稳定性与乘客舒适性;所建曲线路径与二维设计相比变化小,在2%～3%坡度差时,水平、竖向坐标差分别为0.907～2.305、1.085～2.498m;所建曲线的设计参数同时也是车体运动状态的计算参数,从而可根据列车运行条件直接优化线路的设计。

摘要：为提高道路运行速度预测模型的准确性,提出将传统时序分析的向量自回归(Vector Autoregression,VAR)模型用于公路逐桩线形单元序列分析的方法。对道路线形的二维设计指标进行三维转换,得到完整且唯一确定公路曲线形状、走向及弯扭曲方向的三维线形指标参数,即线形的三维曲率、挠率、切向量、法向量等;对公路逐桩步长序列构建VAR模型,将三维指标与实车驾驶试验得到的运行速度构成联合内生变量从而建立联系。试验结果表明:线形的曲率、挠率、切向量竖向分量、切向量平面分量差分、主法向量竖向分量、副法向量平面分量差分均有90%置信度以上对运行速度造成显著影响;运行速度随线形的曲率、切向量竖向分量、切向量平面分量差分的增大而发生负响应,随线形的挠率、副法向量平面分量差分的增大而发生正响应。最后,根据运行速度对道路三维几何特征的脉冲响应结果,描述了200m内的具体影响效应,并分析了变量呈现其响应结果的原因,验证了道路线形三维特征与运行车速的密切相关性以及驾驶人对道路条件的认知规律。

摘要：为深入分析公路三维空间线形连续性衰退对事故频数的影响,采集广东省内3条高等级公路243 km道路设计资料,共1 768条有效事故数据,利用Tobit回归模型分析三维空间路线连续性衰退对公路安全性的影响。应用微分几何空间的基本理论,提出公路线形连续性衰退表征参数,利用Tobit回归模型对数据样本中单元内总曲率差(TCD)、总挠率差(TTD)、平均曲率(AC)、平均挠率(AT),相邻单元间平均曲率差(ACD)、平均挠率差(ATD)共6个连续性衰退变量与单元路段年均事故频数进行分析,该模型能有效分析正值上大致连续分布但包含一部分以正概率取值为0的结果变量。研究分析结果表明:单元内总曲率差、相邻单元间平均曲率差对公路安全性存在显著影响,从根本上反映了公路线形连续性衰退与行车安全的密切相关性,可作为三维空间路线连续性衰退有效的表征参数;通过ANOVA分析得出单元内平均曲率在单元内总曲率差、相邻单元间平均曲率差对公路安全性无影响的路段与安全性存在显著的相关性,其主要原因为平纵曲线半径影响公路行车安全。在此基础上,有针对性地提出线形连续性衰退表征参数评价标准作为参考。研究结论可为后续三维空间条件下公路线形安全性评价、线形设计优化与改善提供参考。

摘要：为分析高速公路线形空间参数对交通安全的影响,对美国华盛顿州5条州际高速公路的线形数据和公路上2011年至2018年发生的事故数据进行收集和统计处理,以百米为定长将公路进行分段,并计算出各路段的平均空间曲率、与前相邻路段曲率差绝对值、与后相邻路段曲率差绝对值作为描述变量,路段事故频数作为被描述变量,分别采用传统负二项模型、零膨胀负二项模型、零截尾负二项模型对全部路段数据和发生事故的路段数据进行拟合分析。结果表明:基于全部路段数据的模型中负二项模型优于零膨胀负二项模型;基于发生事故的路段数据的模型中,零截尾负二项模型优于负二项模型;在4个模型中,路段的安全水平和该路段与前、后相邻路段曲率差绝对值之间均存在较大的正关联,即增加公路三维曲率的连续性能提高交通安全性水平。由此可见,与前、后相邻路段曲率差绝对值可以作为道路线形水平评价指标,为道路线形设计的优化提供支持。