[发明专利]一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法

权利要求书

1.一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、进行高原地区实地驾驶实验，采集驾驶员行驶在海拔、平曲线半径不同的平曲线路段上的位置信息、车速、心率和脑电信号，并对车速、心率和脑电信号进行平滑降噪处理；

步骤2、对步骤1平滑降噪处理后的驾驶员的脑电信号和心率进行样本熵处理，得到脑电和心率指标的特征指标，脑电和心率指标的特征指标是指脑电样本熵和心率样本熵；

步骤3、对脑电样本熵和心率样本熵进行主成分分析，得到驾驶员心生理负荷综合评价指标CISE；

步骤4、根据步骤1采集的位置信息、平滑降噪处理后的车速，构建驾驶员心生理负荷综合评价指标CISE与不同海拔区间内平曲线路段中驾驶员所受横向力加速度a_h的回归模型；

步骤5、确定不同海拔高度区间内的CISE与横向力加速度a_h的回归模型中的曲线突变点对应的平曲线半径阈值R_safe，R_safe作为不同海拔区间内满足驾驶员心生理负荷处于安全状态的最小安全半径。

2.根据权利要求1所述的一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法，其特征在于，步骤1具体如下：

平曲线路段的划分原则为圆曲线半径R≤600m且纵坡I≤3％，选取高原地区不同海拔区间内满足要求的双车道公路，进行室外实车驾驶实验，利用心生理反馈仪器采集实验过程中驾驶员的心率、脑电信号，利用GPS信号机记录驾驶过程中的位置信息和速度数据；利用Matlab软件对心率、脑电信号和速度数据进行平滑降噪处理，剔除离群值。

3.根据权利要求1所述的一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法，其特征在于：步骤2中，脑电信号是指β/θ、β/(θ+α)，β是脑电信号中β波，θ是脑电信号中θ波，α是脑电信号中α波，心率是指人体心脏每分钟的跳动次数HR；所述样本熵处理采用样本熵SampEn(m，r，N)表示，其中m为嵌入维数，r为相似容限，SD为原始数据的标准差，N为数据长度，分别得到脑电信号的三种脑电样本熵SaEn(β)、SaEn(β/θ)、SaEn(β/(θ+α))和心率样本熵SaEn(HR)。

4.根据权利要求3所述的一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法，其特征在于：步骤3中，主成分分析方法，是指对步骤2所得的对脑电样本熵和心率样本熵进行主成分分析，选取累计贡献率达到计算阈值的前n个主成分确定心生理负荷综合评价指标CISE中各样本熵的权重系数，以主成分的方差贡献率为权重对系数加权平均归一化，得到心生理负荷综合评价指标CISE；

式中：a、b、c、d均为加权平均归一化后的权重系数。

5.根据权利要求1所述的一种高原地区双车道公路平曲线最小安全半径确定方法，其特征在于：步骤4中，不同海拔区间是指将高原海拔范围(3000m～5000m)划分为(3000m，3500m)、(3500m，4000m)、(4000m，4500m)、(4500m，5000m)四个海拔区间；所述横向力加速度a_h，其表达式如下所示：

式中，V为经过平滑降噪处理后的平曲线路段行驶速度，R为平曲线半径，i_h为平曲线路段超高值，g为重力加速度，海拔高度H＝10m时，g取9.807m/s²；H＝3000～3500m，g取9.796m/s²；H＝3500～4000m，g取9.794m/s²；H＝4000～4500m，g取9.793m/s²；H＝4500～5000m，g取9.791m/s²；

综合评价指标CISE与驾驶员所受横向力加速度a_h的回归模型是关于a_h的单调递增的负幂函数曲线，回归形式如下：

CISE＝ea_h^f

式中，e、f为回归系数，e、f均大于0。