車速對低等級公路彎道路段行駛沖突區(qū)域面積的影響

彭樟鳳，嚴 江，劉聰聰

(1.江西省天馳高速科技發(fā)展有限公司，江西 南昌 330000；2.江西省交通設(shè)計研究院有限責任公司，江西 南昌 330000；3.河北交通職業(yè)技術(shù)學院，河北 石家莊 050000)

1 引 言

我國公路的基礎(chǔ)保障設(shè)施在逐漸加強，但是我國山區(qū)地形占據(jù)66.7%以上，這也造成了我國低等級盤山公路比重較大，而低等級道路又由于經(jīng)濟環(huán)境等因素的限制存在路況差，安全設(shè)施不足，事故隱患路段多等問題。因此，山區(qū)公路彎道路段的車輛行駛軌跡成為了不少學者研究的主要內(nèi)容。徐進通過調(diào)查山區(qū)公路的幾何線型，研究了山區(qū)公路幾何線型對于彎道沖突的影響，同時從車輛行駛特性和幾何線型設(shè)置兩方面分析了山區(qū)公路的彎道沖突。李晨等人調(diào)查發(fā)現(xiàn)山區(qū)公路的線型問題、建筑界限問題、交通設(shè)施問題以及行駛車輛類型雜亂是影響山區(qū)公路發(fā)生沖突的主要原因，從彎道線型和駕駛行為兩個方面并結(jié)合SCANeR Studio研究車輛行駛軌跡，研究表明：彎道曲率變化率和行駛車速影響行車軌跡，并依據(jù)最大側(cè)向偏移出現(xiàn)的位置劃分彎道沖突區(qū)域，給出了不同線型下的車輛行駛速度最大值。林慧等人通過對車輛行駛軌跡偏移量分布規(guī)律與行駛速度、觀測面位置進行擬合，得到了行駛軌跡偏移量與行駛速度及觀測面位置的一般性規(guī)律，并結(jié)合實際道路驗證了該規(guī)律的適用性，研究表明：利用行駛軌跡偏移量研究山區(qū)公路彎道沖突區(qū)域具有較高的吻合度。

上述研究雖然研究了山區(qū)公路的彎道沖突，但大多集中于等級較高公路的彎道，對于更多的低等級山區(qū)道路不具有適用性，而且對于沖突問題的研究主要采用軟件模擬技術(shù)，鮮有結(jié)合大量實際道路檢測情況分析。因此，本文以山區(qū)四級公路作為研究目標，通過實地考察得到車輛運行速度和行駛軌跡偏移量的關(guān)系，研究山區(qū)公路彎道沖突成因。

2 試驗方案

2.1 試驗路段及線型參數(shù)

選擇重慶市某山區(qū)四級公路路段上K3+007～K5+062之間的一個連續(xù)彎道作為調(diào)查對象。該段道路幾何線型較復雜，彎道較多且多為小半徑彎道，是一條有代表性的山區(qū)低等級道路。在選取研究對象時，圓曲線半徑的組合形式是主要的考慮因素，根據(jù)本項目施工圖設(shè)計文件，具體的連續(xù)彎道的參數(shù)，見表1。

表1 彎道曲線參數(shù)表

2.2 數(shù)據(jù)調(diào)查方法

本次實驗調(diào)查采用的儀器有Axle Light便攜式路側(cè)激光交通調(diào)查儀和ENW-6奧地電子坡度尺等。用便攜式激光交通調(diào)查儀采集彎道車輛的運行速度。儀器與電腦連接后，設(shè)置激光傳感器的觸發(fā)范圍及觀測點信息，當車輛通過觀測斷面時，儀器應(yīng)激啟動，發(fā)射激光，激光打在車身上并反射回來，儀器通過對該激光信號的處理最后得到車輛的行駛方向、車速等數(shù)據(jù)。Axle Light便攜式路側(cè)激光交通調(diào)查儀的安裝方式及運行。

2.3 實驗數(shù)據(jù)采集方案

根據(jù)道路的幾何線型特性，在平曲線主點特征斷面的基礎(chǔ)上，增加了5個實測斷面，最終確定彎道的實測斷面有14個。當車輛駛過各觀測斷面時，記錄其左前輪所壓的刻度即為這輛車的行駛軌跡偏移量，同時測出該車的瞬時速度。

2.4 實驗樣本量的確定

根據(jù)統(tǒng)計學的規(guī)律，地點車速的最小樣本量可按式進行估算。

式中：n-最小樣本量;σ-樣本標準差，一般可以取8～9 km/h；E-觀測值允許誤差。本次實驗取E=2 km/h；t-置信水平系數(shù)。取95%置信水平時，t=1.96。

計算得出車速的最小樣本量為60～75輛。由于本路段為旅游路段，所以主要的交通組成是小汽車，所以調(diào)查的樣本定為小汽車，根據(jù)調(diào)查路段的交通條件，決定小型車的地點車速觀測樣本量取70輛。

3 數(shù)據(jù)的處理與分析

在對各斷面的越線的發(fā)生情況做了簡要的分析后，因為頻率只能體現(xiàn)沖突區(qū)域的發(fā)生情況，對沖突區(qū)域的具體的范圍、大小并不能有效的反應(yīng)。所以我們還需要對各斷面上的軌跡偏移量的大小進行一個匯總處理，以得到量化的沖突區(qū)域關(guān)系。將各個斷面上的行駛軌跡偏移量相對應(yīng)的速度，進行分區(qū)間處理，得到每個區(qū)間的平均偏移量，見表2、表3。

表2 上行方向不同速度區(qū)間的斷面平均偏移量

圖1 上行方向不同速度區(qū)間的斷面平均偏移量擬合圖

表3 下行方向不同速度區(qū)間的斷面平均偏移量

將每個斷面上的不同速度區(qū)間的平均行車軌跡偏移量進行擬合，能夠得到一個速度區(qū)間內(nèi)的整個連續(xù)彎道上的行駛軌跡的變化趨勢。圖1中可以看出車輛的軌跡線小于0值的部分與0偏移量刻度線所圍成的區(qū)域就是在這個速度區(qū)間下的沖突區(qū)域。為了得到更詳細連續(xù)彎道上的沖突區(qū)域關(guān)系，對不同速度區(qū)間的斷面標定值與平均偏移量的值進行擬合，擬合后得到了不同速度區(qū)間下，斷面標定值與軌跡偏移量的關(guān)系式。

通過這些關(guān)系式可得不同速度區(qū)間下，不同斷面標定值對應(yīng)的行車軌跡偏移量。通過關(guān)系式的計算處理，可得到不同速度區(qū)間的沖突區(qū)域面積，見表4。

圖2 下行方向不同速度區(qū)間的斷面平均偏移量擬合圖

表4 各速度區(qū)間與沖突區(qū)域面積的關(guān)系

由表4可知上行速度達到25～30 km·h-1后，彎道的沖突區(qū)域面積開始隨著速度的增加而明顯的增大。下行速度在20～25后，沖突區(qū)域面積就開始顯著增長。對比上下行方向發(fā)現(xiàn)，相對于上行方向，下行方向上行駛的車輛更容易發(fā)生越線占道行為，形成的沖突區(qū)域面積也更大。在速度小于20 km·h-1時，上下行行駛沖突區(qū)域面積為0，在速度大于30 km·h-1時，下行行駛沖突區(qū)域面積增長迅速。

3 結(jié) 論

(1)不同速度區(qū)間各斷面行駛沖突區(qū)域面積變化規(guī)律相似，斷面標定值在30～40之間行駛沖突面積達到最大；

(2)在速度小于20 km·h-1時，上下行行駛沖突區(qū)域面積為0，在速度大于30 km·h-1時，下行行駛沖突區(qū)域面積增長迅速；

(3)在山區(qū)道路彎道路段車速控制在20 km·h-1可以有效控制車輛沖撞。