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道路条件、车辆、驾乘人员和道路路侧环境是影响行车舒适性的主要因素,道路条件在这几者中是对行车舒适性影响最大,起着决定性作用的要素。道路中的线形条件及路面条件又是影响驾乘舒适性的两个重要方面,这两个因素作用于行驶中的车辆和驾乘人员,使驾乘人员主观感受行驶中的舒适性。因此研究道路条件之一的路面性能与舒适性的关系对“人文交通、绿色交通”理念的实践、以舒适性为出发点的道路路面的管理、评价及养护时机的确定具有重要的意义。 评价舒适性有主观指标和客观指标,论文选取总加权振动加速度均方根为主要客观评价指标、驾乘人员的心生理指标和主观舒适性调查问卷作为次要评价指标对驾乘人员的舒适性进行主客观评价;以平整度、动态摩擦系数、路面破损和行车速度等作为影响驾乘舒适性的路面性能主要指标。 本研究从驾乘人员的舒适性出发,利用先进的室内和室外实验设备,围绕驾乘舒适性和道路路面性能之间的关系展开研究。重点分析驾乘舒适性评价指标及其阈值;提出基于简化其它影响驾乘舒适性的因素,而把路面性能作为影响舒适性唯一要素的室内外实验设计方法;建立总加权振动加速度均方根、RMMSD、Cw与路面性能的关系模型;确定了考虑路面平整度和动态摩擦系数的道路路面舒适性评价标准;初步建立了基于驾乘舒适性的道路路面养护时机,并将研究成果应用于道路路面减速设施。具体内容如下: 首先,理论分析。明确研究的核心是如何采用数学的方法精确描述道路路面性能对驾乘舒适性的影响,并建立二者的关系。分析解决该核心问题的几个关键子问题是:道路路面驾乘舒适性定义、驾乘舒适性评价指标及其阈值的确定、道路路面特性所包含的内容和路面舒适性研究条件的界定。提出路面驾乘舒适性的定义,并用数学方法和医学成果得到了驾乘舒适性评价指标的阈值。重点阐述了室内外实验对道路自然条件、道路环境条件、实验车辆等的要求,以保证道路路面性能是影响驾乘舒适性的唯一因素。 其次,实验系统分析。根据本次研究对实验系统的要求,整合驾驶模拟舱、振动加速度仪等室内外实验设备,设计相互促进、相互补充的室内室外实验方案。选择符合实验要求、各等级道路充分分布的室外实验路段,开发出满足实验设计、具有不同平整度路面的室内实验场景。在保证安全和数据精度的前提下,精心设计室内外实验车行驶车速及试验流程,为采集有效的实验数据奠定了坚实的基础。 再次,驾乘舒适性和道路路面性能关系的确定。介绍路面各性能、RMMSD、加速度、主观调查问卷等参数的采集过程及对所获得数据的一般分析方法;在分析振动加速度与路面性能参数相关性的基础上,确定影响驾乘舒适性的主要因素为车辆行驶速度、路面平整度和路面动态摩擦系数;依次在保证其它两个、一个变量不变或小范围变动的前提下,分析加速度与另一个变量、两个变量及三个变量关系的单因素、双因素和多因素分析,并得到了加速度与各变量的回归模型,推导出使驾乘人员感到不舒适的最大行驶速度、路面最大平整度等;同样分析了心生理参数RMMSD及反映主观舒适性问卷的主观舒适性量化加权值与行驶速度、道路平整度之间的关系模型。 第四,实验室条件下分析道路路面特性与驾乘舒适性的关系。采用舒适性评价指标振动加度研究了道路路面与行驶速度、路面平整度的定量关系;通过驾驶员主观驾驶最大舒适性速度实验,研究在一定的道路路面平整度条件下,驾驶员主观感觉舒适性最大行驶速度;实验室的研究成果与室外实验所得结论进行了对比和验证,结果表明二者结论具有相似性,误差在可接受的范围内。 最后,道路路面驾乘舒适性应用研究。根据前述研究的结论,重点对道路路面舒适性评价及过村镇公路波浪形减速路面的设置进行了应用研究。得到了一定限速、不同动态路面摩擦系数条件下,国际平整度指数与驾乘舒适性的对应关系;通过人为设置不同波长、不同振幅即具有不同平整度的波浪形路面,使驾驶员主动调节车辆行驶速度,以满足其自身的舒适性,从而达到降速的目的,并提高过村镇公路这一特殊节点的交通安全。 本次研究主要是从驾乘人员的主观舒适性出发,研究道路路面性能与反映舒适性参数之间的关系,得到相关定性定量的结论。该研究的相关成果能够纳入到整个道路舒适性研究系统中,为道路路面管理、舒适性评价、养护等提供技术支持,进而提高人们的舒适性出行。