高速公路平直路段安全跟車距離分析

張祝安　劉興茂

(貴州省公路局　貴陽　550003)

高速公路平直路段安全跟車距離分析

張祝安劉興茂

(貴州省公路局貴陽550003)

摘要跟車距離是影響跟車安全性的重要因素。過小的跟車間距是導(dǎo)致追尾事故的原因之一。本研究從分析安全跟車距離的影響因素出發(fā)，通過實(shí)地觀測(cè)獲取真實(shí)跟車車流數(shù)據(jù)，分析觀測(cè)路段車頭間距的分布和車頭間距與速度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)跟車間距隨速度變化而波動(dòng)，且跟車速度與間距同時(shí)影響跟車安全性。

關(guān)鍵詞跟車行駛車頭間距速度

跟車狀態(tài)下車頭間距的變化規(guī)律是車輛跟馳理論研究的重要內(nèi)容之一，足夠的車頭間距能讓后車駕駛員有足夠的時(shí)間感知并安全地通過減速避免發(fā)生追尾碰撞。在高速公路上，高速行進(jìn)車輛間因跟車間距把握不準(zhǔn)、控制不當(dāng)導(dǎo)致的追尾事故已成為近幾年我國(guó)高速公路交通事故的主要形態(tài)之一，其數(shù)量占我國(guó)高速公路交通事故總量的40%左右[1]。經(jīng)分析，導(dǎo)致這類事故產(chǎn)生的原因主要在于車輛行駛速度過高，同時(shí)駕駛員又未能保持相應(yīng)的安全行車間距。

1安全跟車距離的影響因素與分析

最佳安全跟車距離， 決定制動(dòng)停車距離的長(zhǎng)短， 其數(shù)值的大小， 由汽車運(yùn)行的速度高低、氣候、道路的好壞、駕駛員反應(yīng)的快慢和汽車制動(dòng)的技術(shù)狀態(tài)等因素綜合分析累計(jì)而成[2-4]。

1.1　駕駛員反應(yīng)過程

(1) 反應(yīng)時(shí)間。從駕駛員發(fā)現(xiàn)前車緊急停車到制動(dòng)啟動(dòng)的這段時(shí)間為駕駛員對(duì)前車狀態(tài)做出的反應(yīng)時(shí)間。駕駛員制動(dòng)停車見圖1。

圖1　制動(dòng)停車時(shí)間軸

以t1表示松油門所需時(shí)間： 從o點(diǎn)到a點(diǎn)；以t2表示踩著制動(dòng)所需時(shí)間： 從a點(diǎn)到b點(diǎn)， 則反應(yīng)時(shí)間t′=t1+t2， 它取決于駕駛員反應(yīng)的靈敏度， 操作技術(shù)的熟練程度， 還與駕駛員的年齡、體力等因素有關(guān)， 根據(jù)多次測(cè)定， 反應(yīng)時(shí)間為1~2 s， 其數(shù)據(jù)的選擇因人而定。

(2) 反應(yīng)距離S1。假定駕駛員在對(duì)前方車輛緊急制動(dòng)做出反應(yīng)的這段時(shí)間內(nèi)保持勻速行駛，則此短時(shí)間內(nèi)所行駛的距離可以近似為

S1=v1·t′

式中：v1為行車速度。

根據(jù)上式可以得到，駕駛員在1.5 s的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)以不同速度行駛狀態(tài)的的反應(yīng)距離，見表1。

表1　不同速度下的反應(yīng)距離

1.2　制動(dòng)過程

(1) 制動(dòng)時(shí)間t″。制動(dòng)器反應(yīng)時(shí)間t3，從踩下踏板到制動(dòng)器開始起作用為止， 如圖1中從b點(diǎn)到c點(diǎn)，由于制動(dòng)的遲滯作用，要經(jīng)過t3s后，制動(dòng)器才開始起作用。

研究顯示，液力傳動(dòng)的t3為0.2~0.25 s，氣力傳動(dòng)的t3為0.3~0.9 s。

制動(dòng)時(shí)間t4，制動(dòng)開始到汽車完全停止，圖1中從c點(diǎn)到d點(diǎn)， 則制動(dòng)時(shí)間t″=t3+t4。

(2) 制動(dòng)距離S2。根據(jù)有關(guān)資料分析，制動(dòng)距離S2的長(zhǎng)短與汽車的行駛速度的快慢、汽車在不同路況行駛時(shí)的地面附著系數(shù)等因素有關(guān)，其數(shù)值一般選用經(jīng)驗(yàn)公式。

式中：φ為道路附著系數(shù)。

1.3　安全跟車距離數(shù)值的確定

從以上分析、計(jì)算得知， 制動(dòng)停車距離S由駕駛員反應(yīng)距離S1和車輛制動(dòng)距離S2組成。根據(jù)在高速公路上常用的行駛速度， 可確定出最佳安全跟車距離，見表2。

表2　不同速度下的安全跟車距離

2跟車距離的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

2.1　試驗(yàn)地點(diǎn)

本試驗(yàn)選擇在湖北省武漢市岱黃高速公路(編號(hào)：S1)進(jìn)行。該高速公路為雙向4車道道路，設(shè)計(jì)速度100 km/h，車道寬度3.75 m；路段年平均日交通量為18 061輛/d，且大型車占7.8%。本次試驗(yàn)的具體路段位于K6+900~K8+000之間，該路段為平直線路段。沿車輛行進(jìn)方向，該路段上游連接一個(gè)900 m長(zhǎng)的平直路段，下游連接一個(gè)半徑為1 000 m的右轉(zhuǎn)彎道。為了消除前后路段線性變化對(duì)行車的影響，本試驗(yàn)選擇K6+900~K8+000中間的一段300 m區(qū)域來鋪設(shè)邊緣率標(biāo)線。另外，整個(gè)試驗(yàn)區(qū)域范圍內(nèi)不存在任何暴露于駕駛員視野的違章抓拍監(jiān)控等交通管理設(shè)備。

2.2　數(shù)據(jù)采集

實(shí)驗(yàn)中將6臺(tái)Sony HDR-PJ510E型攝像機(jī)(每秒拍攝50幀1 920×1 080像素的畫面)用三角支架架設(shè)在硬路肩防撞護(hù)欄外側(cè)并拍攝車流視頻(即每臺(tái)攝像機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)觀測(cè)斷面，其布設(shè)見圖2)。

圖2　攝像機(jī)布設(shè)位置示意

采集通過實(shí)驗(yàn)區(qū)域各個(gè)觀測(cè)斷面的車輛車速、車頭時(shí)距，以及車輛類型。每次試驗(yàn)前，均采用6臺(tái)攝像機(jī)同步設(shè)置。本次實(shí)驗(yàn)中所有數(shù)據(jù)均采集于上午8∶30~11∶30或下午14∶00~17∶00時(shí)段。

2.3　數(shù)據(jù)篩選

由于車輛在行駛過程中可能存在中途變道的情況，變道車輛非嚴(yán)格跟車車流，為了避免這種車輛影響，采取了視頻畫面識(shí)別的方法來排除這類車輛。視頻畫面識(shí)別的過程即為，通過觀看6臺(tái)攝像機(jī)所拍攝的6個(gè)斷面的車輛通行情況，來檢查是否存在中途變道的情形，如在任何一個(gè)斷面出現(xiàn)變道，則將其數(shù)據(jù)從樣本中剔除。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)采集和篩選規(guī)則，共采集到有效車流參數(shù)數(shù)據(jù)492條。

2.4　試驗(yàn)結(jié)果

(1) 車頭間距分布的總體特征。試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)了各個(gè)車頭間距情況下的車輛數(shù)，并給出各個(gè)間距區(qū)間對(duì)應(yīng)的行車速度范圍。具體跟車間距分布及其速度區(qū)間范圍情況見圖3。

圖3　車頭間距分布

可以看出，觀測(cè)路段跟車行駛的車輛中，40.2%的車輛的跟車間距在80～100 m的區(qū)間范圍，44.1%的車輛的跟車間距在80 m以下，剩余15.7%的車輛的跟車間距則在100 m以上。同時(shí)，結(jié)合圖2中顯示的速度區(qū)間可以發(fā)現(xiàn)，車頭間距集中的區(qū)域車速同樣相對(duì)集中，且主要分布在60～70 km/h。結(jié)合最佳安全跟車距離來看，觀測(cè)路段區(qū)域內(nèi)，低速跟車行駛的車輛跟車間距較為合理、更為安全，相對(duì)而言，高速行駛的車輛則可能存在不安全的跟車行為。

(2) 區(qū)間車頭間距變化特征。另外，根據(jù)跟車行駛車輛通過試驗(yàn)區(qū)域觀測(cè)斷面的情況來看，車頭間距隨斷面存在一定的波動(dòng)，且這種波動(dòng)與各個(gè)斷面處的行車速度較為一致，見圖4。在車頭間距最大的斷面2處對(duì)應(yīng)平均速度為69.3 km/h，而車頭間距最小的斷面6處對(duì)應(yīng)的平均速度為68.9 km/h。這表明，控制行車速度對(duì)于保持較為安全的跟車間距具有一定的影響。

圖4　各觀測(cè)斷面處的平均車頭間距

3結(jié)語

跟車行駛是高速公路常見的運(yùn)行狀態(tài)，其安全性是整個(gè)高速公路運(yùn)行安全暢通的關(guān)鍵。保持合理的跟車間距，對(duì)于安全行駛至關(guān)重要。跟車駕駛員行駛速度影響車頭間距的大小，并與車頭間距共同影響跟車安全性。因此，后車駕駛員在改變跟車速度時(shí)，把車頭間距調(diào)整到合適的水平，以適應(yīng)跟車速度的變化，將有利于保持跟車安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]公安部交管局.道路交通事故白皮書(2010)[Z].北京:公安部交管局,2011.

[2]張智勇,黃軼,任福田.穩(wěn)定跟車狀態(tài)車頭間距分析方法[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,36(2):219-222.

[3]鄭安文,張炳煥.高速公路不同跟車狀態(tài)下安全行車間距分析[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2003,26(1):54-57.

[4]張智勇,黃軼,任福田.加減速跟車狀態(tài)車頭間距研究[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,35(6):775-779.

收稿日期：2015-09-15

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.044