災(zāi)害性天氣高速公路事故多發(fā)路段限速對(duì)策

郝倩妮

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

事故多發(fā)路段是指受道路條件、交通條件、氣候環(huán)境等因素的影響，在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)（通常為1～3年），發(fā)生交通事故的數(shù)量或特征與其他正常路段相比明顯突出的某些位置。事故多發(fā)路段治理一般從改善道路條件和加強(qiáng)交通管理兩方面入手，其中車速控制是交通管理的重要對(duì)策之一，特別是在災(zāi)害性天氣下，根據(jù)實(shí)時(shí)的道路條件和天氣條件對(duì)運(yùn)行速度加以限制，可以有效降低事故發(fā)生的可能性和嚴(yán)重程度。

1 災(zāi)害性天氣對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)安全的影響

山西省地處中緯度大陸性季風(fēng)氣候區(qū)域，近年來(lái)災(zāi)害性天氣多發(fā)，其中大霧、大風(fēng)、雨雪、高溫等不僅影響道路的通行能力，更會(huì)對(duì)交通安全造成威脅，尤其是高速公路由于流量大、車速快，極易因?yàn)?zāi)害性天氣導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。根據(jù)美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration）2005年—2014年交通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，約有22%的事故發(fā)生在災(zāi)害性天氣下或因?yàn)?zāi)害性天氣導(dǎo)致的濕滑路面上[1]。對(duì)山西省內(nèi)高速公路代表性路段的調(diào)查結(jié)果也表明，30%以上的交通事故與災(zāi)害性天氣有關(guān)[2]。

1.1 能見度

高速公路上視距應(yīng)滿足停車視距要求，確保駕駛員能提前看到障礙物并在到達(dá)障礙物前安全停車。霧（霾）、沙塵暴、暴雨（雪）等會(huì)造成氣象能見度顯著降低，直接影響到駕駛員的可視距離。低能見度條件下，駕駛員無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方車輛或各類出入口位置，也很難準(zhǔn)確獲取各種標(biāo)志標(biāo)牌信息，車輛通行存在較大的安全隱患。

1.2 制動(dòng)距離

影響制動(dòng)距離的主要因素包括行駛速度、縱坡、縱向摩阻系數(shù)以及車輛的制動(dòng)性能等，其中摩阻系數(shù)受天氣影響較大。雨、雪會(huì)導(dǎo)致不同程度的路面濕滑，相關(guān)研究表明，路面形成水膜時(shí)，摩阻系數(shù)會(huì)急劇下降，而當(dāng)積水較深時(shí)，摩阻系數(shù)更是會(huì)隨積水深度的增加呈現(xiàn)指數(shù)式的降低；冬季路面的抗滑性能與路表冰雪狀態(tài)密切相關(guān)，形成光滑冰膜時(shí)摩阻系數(shù)最低。摩阻系數(shù)的降低會(huì)導(dǎo)致所需的制動(dòng)距離顯著增加，不利于通行安全。

1.3 行駛穩(wěn)定性

在大風(fēng)作用下，車輛難以保持正常的行駛狀態(tài)和方向，特別是高速行駛的車輛受到很強(qiáng)的側(cè)向風(fēng)時(shí)，不僅會(huì)產(chǎn)生較大的偏移，還可能發(fā)生傾覆現(xiàn)象。雨雪天氣時(shí)，因輪胎-路面之間的摩阻系數(shù)降低，車輛還容易出現(xiàn)側(cè)滑、甩尾等，導(dǎo)致較為嚴(yán)重的交通事故。

1.4 其他影響

山西省自然地理?xiàng)l件復(fù)雜，集中降雨極易引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，造成邊坡坍塌、路面損壞、道路堵塞等，影響高速公路安全暢通。此外，夏季高溫容易造成駕駛員疲勞犯困，冬季積雪會(huì)覆蓋標(biāo)志標(biāo)線，極端的高溫或低溫可能引發(fā)車輛故障，都會(huì)形成一定的安全隱患。

2 災(zāi)害性天氣下國(guó)內(nèi)外限速政策

2.1 美國(guó)

在聯(lián)邦公路局的推動(dòng)下，美國(guó)各州相繼建立起道路天氣信息系統(tǒng)，并積極采取各種對(duì)策以減輕災(zāi)害性天氣對(duì)道路交通造成的不利影響，其中阿拉巴馬州、懷俄明州、華盛頓州等多州交通部在事故率較高的災(zāi)害天氣多發(fā)路段上執(zhí)行了基于天氣狀況的限速政策[3]，經(jīng)多年實(shí)施，成效顯著。具體限速標(biāo)準(zhǔn)見表1～ 表 3。

表1 阿拉巴馬州交通部霧天低能見度限速策略

表2 懷俄明州交通部冬季災(zāi)害性天氣限速策略

表3 華盛頓州交通部災(zāi)害性天氣限速策略

2.2 中國(guó)

《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》規(guī)定，機(jī)動(dòng)車在高速公路上行駛，遇有霧、雨、雪、沙塵、冰雹等低能見度氣象條件時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵守下列規(guī)定：

a）能見度小于200 m時(shí)，開啟霧燈、近光燈、示廓燈和前后位燈，車速不得超過(guò)60 km/h，與同車道前車保持100 m以上的距離。

b）能見度小于100 m時(shí)，開啟霧燈、近光燈、示廓燈、前后位燈和危險(xiǎn)報(bào)警閃光燈，車速不得超過(guò)40 km/h，與同車道前車保持50 m以上的距離。

c）能見度小于50 m時(shí)，開啟霧燈、近光燈、示廓燈、前后位燈和危險(xiǎn)報(bào)警閃光燈，車速不得超過(guò)20 km/h，并從最近的出口盡快駛離高速公路。

3 基于可變限速系統(tǒng)的限速對(duì)策研究

災(zāi)害性天氣下，道路環(huán)境隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化，靜態(tài)限速可能無(wú)法滿足實(shí)際的安全通行需求。本文借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提出災(zāi)害性天氣下基于可變限速系統(tǒng)的限速對(duì)策，綜合考慮事故多發(fā)路段實(shí)時(shí)的環(huán)境和路面狀況，通過(guò)動(dòng)態(tài)的車速控制，有效降低災(zāi)害性天氣下高速公路事故多發(fā)路段的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 適用條件

當(dāng)高速公路路段滿足以下條件時(shí)，可以考慮采用可變限速系統(tǒng)：a）事故多發(fā)，影響較大；b）災(zāi)害性天氣多發(fā)，并且是事故的主要誘因之一；c）災(zāi)害性天氣下安全速度要比正常限速低10 km/h及以上。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

可變限速系統(tǒng)主要由信息采集、信息傳輸、信息處理和信息發(fā)布4個(gè)子系統(tǒng)組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 可變限速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 限速模型

災(zāi)害性天氣下，按規(guī)定限速值行駛的車輛，駕駛員的可視距離應(yīng)當(dāng)滿足看到障礙物后安全停車的要求。

式中：S為停車視距，m；s1為駕駛者在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)行駛的距離，m；s2為制動(dòng)距離，m；s3為安全距離，取10 m；v、V為行駛速度，單位分別為m/s和km/h；t為反應(yīng)時(shí)間，取2.5 s；g 為重力加速度，取 9.8 m/s2；f1為縱向摩阻系數(shù)；i為縱坡，%。

通過(guò)氣象能見度檢測(cè)，能夠得到駕駛員視距，可以據(jù)此來(lái)反算安全限速值。

式中：V為計(jì)算限速值，km/h；f1為縱向摩阻系數(shù)；i為縱坡，%；S為駕駛員視距，m?？v向摩阻系數(shù)f1很難實(shí)時(shí)測(cè)得，建議在實(shí)施可變限速系統(tǒng)前預(yù)先測(cè)定特定路段在典型天氣條件下的實(shí)際摩阻系數(shù)值，條件困難時(shí)可采用預(yù)設(shè)值。依據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究成果，降雨天氣路面摩阻系數(shù)一般在0.3～0.7之間，降雪天氣路面摩阻系數(shù)一般在0.05～0.35之間[4]。

遇到災(zāi)害性天氣時(shí)，駕駛員通常會(huì)選擇降低行駛速度。一般采用測(cè)定速度的第85百分位行駛速度作為運(yùn)行速度，當(dāng)V85＜V時(shí)，選取V85和設(shè)計(jì)速度中較小的作為限速值；當(dāng)V85＞V時(shí)，意味著實(shí)際情況下單純依靠駕駛員主動(dòng)減速無(wú)法滿足安全行駛需求，必須通過(guò)強(qiáng)制限速來(lái)降低安全風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)選取V和設(shè)計(jì)速度中較小的作為限速值。最終限速值應(yīng)采用5的倍數(shù)，并經(jīng)核準(zhǔn)后再顯示在可變限速標(biāo)志上。

3.4 設(shè)置位置

依據(jù)相關(guān)研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在限速標(biāo)志前設(shè)置提示標(biāo)志可防止駕駛員錯(cuò)過(guò)前方限速信息，采用可變信息標(biāo)志還能說(shuō)明不同災(zāi)害性天氣下的限速原因，例如“前方可變限速注意減速”、“團(tuán)霧路段減速慢行”、“雪天路滑 嚴(yán)禁超速”等。為確保車輛進(jìn)入事故多發(fā)路段前完成減速過(guò)程，限速標(biāo)志設(shè)置位置還應(yīng)滿足一定的前置距離要求[5]。此外，路段較長(zhǎng)時(shí)，一方面，氣象要素的空間分布存在不均勻性，以一定間隔布設(shè)檢測(cè)器和相應(yīng)的可變限速標(biāo)志，使得限速更加科學(xué)合理；另一方面，重復(fù)設(shè)置限速標(biāo)志，還可以進(jìn)一步強(qiáng)化警示作用，預(yù)防事故發(fā)生。可變限速系統(tǒng)的設(shè)置位置如圖2所示，設(shè)置間距可參考執(zhí)行，試行后還需根據(jù)各路段的實(shí)際情況定期評(píng)估和調(diào)整。

圖2 可變限速系統(tǒng)設(shè)置位置示意圖（單位：m）

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的限速對(duì)策主要考慮了災(zāi)害性天氣下駕駛員可視距離和路面摩阻系數(shù)的變化，通過(guò)基于實(shí)際情況的動(dòng)態(tài)限速控制，可以減少事故多發(fā)路段的安全隱患，并且在保障交通安全的前提下盡量減少封閉高速公路造成的交通中斷。但是，高速行駛時(shí)大風(fēng)等災(zāi)害性天氣對(duì)汽車行駛的穩(wěn)定性也影響，還有待在以后的研究中進(jìn)一步完善。