【摘 要】
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不良的线形组合对公路安全存在严重威胁。传统平纵设计方法得到的公路线形在欧氏三维空间中存在曲率和挠率出现不同程度的突变的空间连续性衰退现象。这种空间连续性衰退致使公路线形的安全性降低,并与事故发生率存在统计意义上的相关性。因此本研究立足公路线形是三维空间曲线的本质,对三维空间下公路安全性分析更为适用的连续性衰退表征指标与事故分析模型进行分析。研究方法与结果如下:（1）依托广东省部分实际运营的高等级公
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不良的线形组合对公路安全存在严重威胁。传统平纵设计方法得到的公路线形在欧氏三维空间中存在曲率和挠率出现不同程度的突变的空间连续性衰退现象。这种空间连续性衰退致使公路线形的安全性降低,并与事故发生率存在统计意义上的相关性。因此本研究立足公路线形是三维空间曲线的本质,对三维空间下公路安全性分析更为适用的连续性衰退表征指标与事故分析模型进行分析。研究方法与结果如下:（1）依托广东省部分实际运营的高等级公路,本研究收集了公路线形设计、事故与对应年份交通量等数据,并对事故数据进行预处理后,参考安全操作所需时间与高速公路汽车3秒接近100米的行程,提出了100米单元划分法。进一步在剔除立交与隧道等特殊范围的路段后,获取可用的路段单元集,整理得到可用于建模的样本。（2）借助Frenet架构,对三维空间曲率与挠率进行公式解析,明确公式内各参数定义,并利用Python语言编程,开发曲率挠率软件,利用计算机程序完成三维空间曲率与挠率的计算。考虑线形交互影响,本研究提出可用于交通事故分析模型中的连续性衰退表征指标单元内曲率差（TCD）、单元内挠率差（TTD）、单元平均曲率（AC）、单元平均挠率（AT）、相邻单元间平均曲率差（ACD）、相邻单元间平均挠率差（ATD）六个连续性衰退指标,同时检查了指标间共线性,发现AT与ATD存在共线性。（3）考虑因变量年均事故率的连续型受限性质,本研究采用Tobit回归模型对连续性衰退指标进行筛选,得到了TCD、AC、ACD三个对年均事故率影响显著且可用于构建事故分析模型的三维连续性型衰退表征指标,并进一步提出有限混合Tobit回归模型进行两者的对比,发现有限混合Tobit回归模型更适合本研究的分析,并给出相应模型的表达式,接着利用非参数估计与Cox比例风险分析三个指标的风险临界限值,形成基于三维线形连续性衰退指标的行车安全评价标准。最后研究依托工程实例的线形优化设计分析验证了成果。本研究从欧氏三维空间角度切入,在基于三维空间下公路线形连续性衰退的概念下,研究了公路空间曲线连续性衰退与事故的相关性,为公路路线线形设计的安全性分析以及优化提供一定的参考依据。
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