高速公路雨天環(huán)境下車輛跟馳行為安全風(fēng)險(xiǎn)分析

秦嚴(yán)嚴(yán),朱 立,朱宜文,唐鴻輝

(重慶交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院,重慶 400074)

0 引 言

道路交通在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著很重要的作用,在道路交通飛速發(fā)展的同時(shí),交通安全問(wèn)題也日益突出,雨天環(huán)境對(duì)我國(guó)道路交通安全的影響很大,雨天造成的交通事故一直居高不下,其事故數(shù)占總事故數(shù)的比例偏大,對(duì)交通安全造成嚴(yán)重威脅[1]。因此雨天環(huán)境下道路交通安全的研究十分有必要。

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)雨天環(huán)境下駕駛行為交通安全分析主要包括實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析、仿真手段分析以及駕駛模擬器分析等3個(gè)方面。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析方面,T.L.JACKSON等[2]對(duì)往年交通事故數(shù)據(jù)和地理空間進(jìn)行分析,得到了降雨量與碰撞事故的相關(guān)性;Z.HAN等[3]使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)1994年至2018年美國(guó)德克薩斯州與降雨有關(guān)的嚴(yán)重事故進(jìn)行分析,結(jié)果表明降雨條件下發(fā)生嚴(yán)重事故與司機(jī)的年齡和性別有關(guān);M.ZHANG等[4]利用往年交通運(yùn)行及降雨數(shù)據(jù),對(duì)中國(guó)多個(gè)城市交通運(yùn)行進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明重慶等13個(gè)城市的交通運(yùn)行受降雨影響顯著;鄭福維等[5]利用實(shí)測(cè)交通數(shù)據(jù)及天氣數(shù)據(jù)研究了天氣對(duì)高速公路交通事故的影響,結(jié)果表明惡劣天氣會(huì)提高高速公路交通事故發(fā)生率。仿真手段分析方面,B.E.HAMMIT等[6]分析惡劣天氣狀況下的自然駕駛數(shù)據(jù)特征,對(duì)各種天氣條件下的Gipps跟馳模型進(jìn)行了參數(shù)標(biāo)定及誤差分析;王露等[7]利用仿真模擬研究了車輛在風(fēng)、雨、雪等天氣條件下穩(wěn)定行駛的車速特征,提出了不同天氣條件下安全行駛臨界車速的計(jì)算方法。駕駛模擬器分析方面,X.NI等[8]利用駕駛模擬器研究降雨內(nèi)澇情景下駕駛員行為特性,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到駕駛員行為數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)不同的跟馳模型進(jìn)行了標(biāo)定;趙曉華等[9]利用駕駛模擬器研究不良天氣對(duì)駕駛員跟馳行為的影響,結(jié)果表明不良天氣狀況下車輛的穩(wěn)定性以及駕駛員對(duì)前車的感知能力會(huì)下降,進(jìn)而影響行車安全;黃兆國(guó)等[10]利用駕駛模擬器對(duì)雨天跟馳行為風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究分析,建立了雨天車輛跟馳風(fēng)險(xiǎn)水平判定模型。

綜上所述,雨天環(huán)境下交通安全領(lǐng)域的已有研究成果主要集中在雨天環(huán)境對(duì)行車安全的實(shí)證分析以及雨天跟馳行為風(fēng)險(xiǎn)的影響因素分析等方面,然而,雨天環(huán)境實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采集難度較高、數(shù)據(jù)誤差較大,使得現(xiàn)有研究結(jié)果的場(chǎng)景較為單一。較少有文獻(xiàn)使用多種類型的安全評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)雨天環(huán)境下不同跟馳行為場(chǎng)景進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)并對(duì)其多種評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行適用性分析。鑒于此,筆者基于雨天實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)定的跟馳模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并使用基于時(shí)間的ITC(inverse time-to-collision)指標(biāo)、基于減速度的DRAC(deceleration rate to avoid the crash)指標(biāo)、基于距離的DSS(difference of space distance and stopping distance)指標(biāo)對(duì)雨天環(huán)境下不同跟馳行為場(chǎng)景進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)分析以及ITC、DRAC、DSS 3種評(píng)價(jià)指標(biāo)在雨天環(huán)境下的適用性分析,旨在為雨天環(huán)境下行車安全分析與管理提供參考。

1 仿真分析方法

采用實(shí)測(cè)自然駕駛數(shù)據(jù)標(biāo)定的Gipps模型進(jìn)行跟馳風(fēng)險(xiǎn)仿真實(shí)驗(yàn),并根據(jù)仿真數(shù)據(jù),使用3種微觀交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)晴天、小雨、大雨3種天氣狀況以及正常加減速、急減速2種跟馳場(chǎng)景進(jìn)行跟馳安全風(fēng)險(xiǎn)分析。其中小雨指日降雨量在10 mm以下;大雨指日降雨量為25～49.9 mm。

1.1 跟馳模型

B.E.HAMMIT等[6]提取了SHRP2自然駕駛數(shù)據(jù)中有關(guān)雨天的有效數(shù)據(jù),并對(duì)Gipps模型[11]參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定,使得模型能夠準(zhǔn)確描述雨天環(huán)境下的跟馳行為。筆者所使用的跟馳模型以及模型中的參數(shù)均來(lái)自該文章,模型公式如下:

(1)

式中:vn(t)為t時(shí)刻第n輛車的速度;an為跟隨車輛最大加速度;τ為反應(yīng)時(shí)間;V為自由流速度;bn為跟隨車輛最大減速度;sn-1為車長(zhǎng)與最小停車距離之和,其中車長(zhǎng)為L(zhǎng),其取值為5 m,最小停車距離為S;bn-1為引導(dǎo)車輛最大減速度;xn-1(t)為t時(shí)刻前車車頭n-1的位置;xn(t)為t時(shí)刻跟隨車輛的位置,其模型參數(shù)值見(jiàn)表1。

表1 Gipps模型參數(shù)值Table 1 Parameter values of Gipps model

1.2 安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.2.1 基于時(shí)間的ITC指標(biāo)

碰撞時(shí)間TTC是一種基本的交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo),TTC值越小,表明前后兩車發(fā)生追尾碰撞的風(fēng)險(xiǎn)越大,其公式如下[12]:

(2)

式中:PTTC為后車n追尾前車n-1的碰撞時(shí)間;vn-1(t)為t時(shí)刻前車n-1的速度;vn(t)為t時(shí)刻后車n的速度;bn-1為前車n-1的車長(zhǎng),其中vn(t)>vn-1(t)。

當(dāng)前后輛車速度相同時(shí),PTTC無(wú)法進(jìn)行評(píng)價(jià),此時(shí)可使用碰撞時(shí)間倒數(shù)進(jìn)評(píng)價(jià),公式如下[13]:

(3)

式中:vn(t)≥vn-1(t),PITC≥0,PITC=0表示沒(méi)有碰撞風(fēng)險(xiǎn),PITC值為正表示有碰撞風(fēng)險(xiǎn),PITC值越大,表明前后兩車發(fā)生追尾碰撞的風(fēng)險(xiǎn)越大。

1.2.2 基于減速度的DRAC指標(biāo)

避免碰撞減速度DRAC[14]表示在同一車道上跟車行駛的車隊(duì)中,若前后兩車間距較小且后車車速大于前車,后車為避免追尾前車需要減速,此時(shí)后車的減速度可稱為避免追尾碰撞減速度,其評(píng)價(jià)指標(biāo)的公式為:

(4)

式中:vn(t)>vn-1(t),DDRAC值恒正,DDRAC值越大表明發(fā)生追尾沖突的可能性越大。

1.2.3 基于距離的DSS指標(biāo)

基于距離的評(píng)價(jià)指標(biāo)DSS[15]由空間與停車距離之差定義,其公式如下:

(5)

式中:u為摩擦系數(shù);g為重力加速度;dn為后車n當(dāng)前的車間距;Δt為反應(yīng)時(shí)間。晴天、小雨、大雨天氣的路面摩擦系數(shù)u和晴天、小雨、大雨的駕駛員反應(yīng)時(shí)間Δt取值如表2[6,16]。SDSS為正表示沒(méi)有碰撞風(fēng)險(xiǎn),SDSS為負(fù)表示發(fā)生碰撞,SDSS的負(fù)值越大表示碰撞事故越嚴(yán)重。

表2 SDSS指標(biāo)參數(shù)值Table 2 Parameter values of SDSS indicator

2 安全風(fēng)險(xiǎn)仿真分析

仿真總時(shí)長(zhǎng)為150 s,仿真步長(zhǎng)為0.1 s,車隊(duì)總數(shù)為10輛車,頭車記為0號(hào)車,其余車輛分別記為1～9號(hào)車。0～20 s時(shí),整個(gè)車隊(duì)以一定的初速度勻速運(yùn)行;20～25 s時(shí),頭車以0.2 m/s2的加速度加速5 s;25～60 s,頭車勻速運(yùn)行;60～62 s時(shí),頭車以-0.5 m/s2加速度減速2 s;62～100 s時(shí),頭車勻速運(yùn)行;100～150 s時(shí),頭車發(fā)生緊急事故以-6.1 m/s2加速度急剎車直至車輛完全停下來(lái)[17]。整個(gè)過(guò)程分為0～100 s的正常加減速場(chǎng)景和100～150 s的急剎車場(chǎng)景,分別統(tǒng)計(jì)2個(gè)場(chǎng)景所有車輛所有時(shí)間在不同速度下的評(píng)價(jià)指標(biāo)值均值作為安全風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果,其中以20 m/s速度為例,列出所有車輛的3種安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)軌跡變化圖。

2.1 正常加減速場(chǎng)景

分別對(duì)不同速度的晴天、小雨、大雨3種天氣條件下正常加減速場(chǎng)景的跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性進(jìn)行分析,以20 m/s的速度為例,3種安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)隨時(shí)間的變化曲線如圖1～圖3。

圖1 正常加減速場(chǎng)景時(shí)間與PITC關(guān)系(20 m/s)Fig. 1 Relationship between time and PITC under normal acceleration and deceleration scenario(20 m/s)

圖2 正常加減速場(chǎng)景時(shí)間與DDRAC關(guān)系(20 m/s)Fig. 2 Relationship between time and DDRAC under normal acceleration and deceleration scenario(20 m/s)

圖3 正常加減速場(chǎng)景時(shí)間與SDSS關(guān)系(20 m/s)Fig. 3 Relationship between time and SDSS under normal acceleration and deceleration scenario(20 m/s)

由圖1～圖3可知,天氣狀況為大雨時(shí),PITC和DDRAC的峰值分別大于天氣狀況為小雨時(shí)的PITC和DDRAC的峰值;天氣狀況為小雨時(shí),PITC和DDRAC的峰值分別大于天氣狀況為晴天時(shí)的PITC和DDRAC的峰值。天氣狀況為晴天時(shí),SDSS為正值;而天氣狀況為大雨或小雨時(shí),SDSS均為負(fù)值且大雨時(shí)的SDSS負(fù)峰值大于小雨時(shí)的SDSS負(fù)峰值。以上3種安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)值的結(jié)果均表明,隨著降雨量的增大,碰撞風(fēng)險(xiǎn)也隨著增加。

在正常加減速場(chǎng)景這100 s內(nèi),不同天氣狀況下PITC指標(biāo)所表示出有碰撞風(fēng)險(xiǎn)可能性的時(shí)間分別為:晴天20.1 s、小雨47.5 s、大雨51.5 s;不同天氣狀況下DDRAC指標(biāo)所表示出有碰撞風(fēng)險(xiǎn)可能性的時(shí)間分別為:晴天13.1 s、小雨33.3 s、大雨51.0 s;不同天氣狀況下SDSS指標(biāo)所表示出有碰撞風(fēng)險(xiǎn)可能性的時(shí)間分別為:晴天0 s、小雨90.9 s、大雨100 s。因此,3種安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)均表明,隨著降雨量的增大,碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間也隨之增加。

在晴天、小雨、大雨3種天氣狀況下,分析不同車流速度情況下的跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性,統(tǒng)計(jì)PITC、DDRAC、SDSS均值,如表3～表6,同時(shí),統(tǒng)計(jì)晴天、小雨、大雨兩兩之間的PITC均值之差、DDRAC均值之差、SDSS均值之差,如表7。

表3 速度10 m/s跟馳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析Table 3 Risk evaluation analysis of the car following at a speed of 10 m/s

表4 速度15 m/s跟馳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析Table 4 Risk evaluation analysis of the car following at a speed of 15 m/s

由表3～表6可知,不同速度下,PITC、DDRAC、SDSS3種安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)均表明,隨著降雨量的增大,碰撞風(fēng)險(xiǎn)也隨著增加。以表5為例,晴天的SDSS均值為4.89,小雨的SDSS均值為-0.946,大雨的SDSS均值為-10.3,只有晴天的SDSS值為正,即20 m/s時(shí),整體上來(lái)看,只有晴天時(shí)無(wú)碰撞風(fēng)險(xiǎn),小雨、大雨均有碰撞風(fēng)險(xiǎn),且大雨SDSS均值的絕對(duì)值是小雨SDSS均值的絕對(duì)值的10.9倍,表明大雨的碰撞風(fēng)險(xiǎn)是小雨的10.9倍。其他速度條件下SDSS指標(biāo)值均具有類似的影響趨勢(shì),表明了碰撞風(fēng)險(xiǎn)隨降雨量的增大而增加。

表5 速度20 m/s跟馳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析Table 5 Risk evaluation analysis of the car following at a speed of 20 m/s

表6 速度25 m/s跟馳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析Table 6 Risk evaluation analysis of the car following at a speed of 25 m/s

由表7可知,速度越大,晴天、小雨、大雨兩兩之間的PITC均值之差、DDRAC均值之差、SDSS均值之差也越大。以晴天狀況下SDSS均值與大雨?duì)顩r下SDSS均值之差為例,當(dāng)速度從10 m/s增大到15 m/s,15 m/s增加到20 m/s,20 m/s增加到25 m/s時(shí),晴天狀況下SDSS均值與大雨?duì)顩r下SDSS均值之差增量分別為5.3、8.26、11.1。晴天、小雨、大雨3種天氣狀態(tài),任意兩種天氣狀態(tài)的PITC均值之差、DDRAC均值之差、SDSS均值之差均具有類似的影響趨勢(shì),表明了隨著速度的增加,降雨量對(duì)車輛發(fā)生碰撞風(fēng)險(xiǎn)的影響也隨之增加。

表7 評(píng)價(jià)指標(biāo)均值之差Table 7 Difference between the mean values of evaluation indicators

2.2 急剎車場(chǎng)景

分別對(duì)不同速度的晴天、小雨、大雨3種天氣條件下急剎車場(chǎng)景的跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性進(jìn)行分析,以20 m/s的速度為例,PITC值、DDRAC值、SDSS值隨時(shí)間變化曲線如圖4～圖6。

圖4 急剎車場(chǎng)景時(shí)間與PITC關(guān)系(20 m/s)Fig. 4 Relationship between time and PITC under emergency braking situation(20 m/s)

由圖4、圖5可知,晴天PITC和DDRAC的峰值都大于小雨P(guān)ITC和DDRAC的峰值,表明晴天發(fā)生碰撞的可能性高于小雨發(fā)生碰撞的可能性;而由圖6可知,晴天SDSS峰值都明顯大于小雨SDSS值,且小雨SDSS值均為負(fù)值,表明晴天發(fā)生碰撞的可能性明顯低于小雨發(fā)生碰撞的可能性。SDSS指標(biāo)與PITC、DDRAC2種指標(biāo)得出了相反的結(jié)果,即后續(xù)需要驗(yàn)證急剎車階段3種指標(biāo)的適用性。

圖5 急剎車場(chǎng)景時(shí)間與DDRAC關(guān)系(20 m/s)Fig. 5 Relationship between time and DDRAC under emergency braking situation(20 m/s)

由圖4～圖6可知,在急剎車場(chǎng)景這50 s內(nèi),不同天氣狀況下PITC指標(biāo)表示出有碰撞風(fēng)險(xiǎn)可能性的時(shí)間分別為,晴天25.4 s、小雨27.5 s、大雨35.0 s;不同天氣狀況下DDRAC指標(biāo)所表示出有碰撞風(fēng)險(xiǎn)可能性的時(shí)間分別為,晴天24.0 s、小雨25.3 s、大雨31.2 s;不同天氣狀況下SDSS指標(biāo)所表示出有碰撞風(fēng)險(xiǎn)可能性的時(shí)間分別為,晴天7.0 s、小雨14.3 s、大雨20.7 s。故3種安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)均表明,隨著降雨量的增大,碰撞風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加。

在晴天、小雨、大雨3種天氣狀況下,分析不同車流速度情況下的跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性,統(tǒng)計(jì)PITC、DDRAC、SDSS均值,如表8～表11,同時(shí),統(tǒng)計(jì)晴天、小雨、大雨兩兩之間的PITC均值之差、DDRAC均值之差、SDSS均值之差,如表12。

表8 速度10 m/s跟馳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析Table 8 Risk evaluation analysis of the car following at a speed of 10 m/s

由表8可知,晴天、小雨、大雨P(guān)ITC均值分別為0.130、0.128、0.123,晴天、小雨、大雨DDRAC均值分別為2.310 0、0.200 0、0.075 8,表明隨著降雨量的增大,碰撞風(fēng)險(xiǎn)隨著減少;而晴天、小雨、大雨SDSS均值分別為0.441、0.252、0.108,表明隨著降雨量的增大,碰撞風(fēng)險(xiǎn)隨著增大。SDSS指標(biāo)與PITC、DDRAC2種指標(biāo)得出了相反的結(jié)果,即后續(xù)需要驗(yàn)證急剎車階段3種指標(biāo)的適用性。

由表9～表11可知,不同速度下,PITC、DDRAC、SDSS3種安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)均表明,隨著降雨量的增大,碰撞風(fēng)險(xiǎn)也隨著增加。以表10為例,晴天SDSS均值為0.338,小雨SDSS均值為-0.914,大雨SDSS均值為-3.4,只有晴天的SDSS值為正,表明只有晴天時(shí)無(wú)碰撞風(fēng)險(xiǎn),小雨、大雨均有碰撞風(fēng)險(xiǎn),且大雨SDSS均值的絕對(duì)值是小雨SDSS均值的絕對(duì)值的3.7倍,表明大雨的碰撞風(fēng)險(xiǎn)是小雨的3.7倍。而每輛車的PITC、DDRAC值峰值與PITC、DDRAC整體均值得出了相反的結(jié)果,造成這一現(xiàn)象的原因是:雖然晴天時(shí)的PITC、DDRAC的峰值略高于小雨時(shí)的PITC、DDRAC的峰值,但是晴天的PITC、DDRAC峰值持續(xù)時(shí)間短于小雨時(shí),使得晴天整體均值大于小雨。

表9 速度15 m/s跟馳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析Table 9 Risk evaluation analysis of the car following at a speed of 15 m/s

表10 速度20 m/s跟馳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析Table 10 Risk evaluation analysis of the car following at a speed of 20 m/s

表11 速度25 m/s跟馳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析Table 11 Risk evaluation analysis of the car following at a speed of 25 m/s

由表12可知,速度越大,晴天、小雨、大雨兩兩之間的PITC均值之差、DDRAC均值之差、SDSS均值之差也越大。以晴天狀況下SDSS均值與大雨?duì)顩r下SDSS均值之差為例,當(dāng)速度從10 m/s增大到15 m/s,15 m/s增加到20 m/s、20 m/s增加到25 m/s時(shí),晴天狀況下SDSS均值與大雨?duì)顩r下SDSS均值之差增量分別為1.29、2.12、3.45。晴天、小雨、大雨3種天氣狀態(tài),任意2種天氣狀態(tài)的PITC均值之差、DDRAC均值之差、SDSS均值之差均具有類似的影響趨勢(shì),表明隨著速度的增加,降雨量對(duì)車輛發(fā)生碰撞風(fēng)險(xiǎn)的影響也隨之增加。

表12 評(píng)價(jià)指標(biāo)均值之差Table 12 Difference between the mean values of evaluation indicators

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)適用性分析

3.1 PITC適用性分析

同一速度下,筆者分別對(duì)晴天和小雨、晴天和大雨、小雨和大雨的PITC指標(biāo)均值進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn),來(lái)分析雨天環(huán)境對(duì)于跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性的影響,置信度采用0.95,結(jié)果如表13。

表13 PITC指標(biāo)t檢驗(yàn)結(jié)果Table 13 t-Test results of PITC indicator

正常加減速場(chǎng)景,由表13可知,10 m/s時(shí),晴天和小雨的PITC指標(biāo)差異性不顯著,故10 m/s時(shí),PITC與指標(biāo)無(wú)法體現(xiàn)出雨天環(huán)境對(duì)跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性的影響。

急剎車場(chǎng)景,由表13可知,10 m/s時(shí),晴天和小雨的PITC、晴天和大雨的PITC、小雨和大雨的PITC指標(biāo)差異性不明顯,故10 m/s時(shí),PITC與指標(biāo)無(wú)法體現(xiàn)出雨天環(huán)境對(duì)跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性的影響。

3.2 DDRAC適用性分析

同一速度下,筆者分別對(duì)晴天和小雨、晴天和大雨、小雨和大雨的DDRAC指標(biāo)的均值進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn),來(lái)分析雨天環(huán)境對(duì)跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性的影響,置信度采用0.95,結(jié)果如表14。

表14 DDRAC指標(biāo)t檢驗(yàn)結(jié)果Table 14 t-Test results of DDRAC indicator

正常加減速場(chǎng)景,由表14可知,10 m/s時(shí),晴天和小雨的DDRAC指標(biāo)差異性不明顯,故10 m/s時(shí),DDRAC指標(biāo)無(wú)法體現(xiàn)出雨天環(huán)境對(duì)跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性的影響。

急剎車場(chǎng)景,由表14可知,10 m/s時(shí),晴天和小雨的DDRAC指標(biāo)差異性不明顯,故10 m/s時(shí),DDRAC與指標(biāo)無(wú)法體現(xiàn)出雨天環(huán)境對(duì)跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性的影響。

3.3 SDSS適用性分析

同一速度下,分別對(duì)晴天和小雨、晴天和大雨、小雨和大雨的SDSS指標(biāo)的均值進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn),來(lái)分析天氣因素對(duì)于安全性的影響,置信度采用0.95,結(jié)果如表15。

表15 SDSS指標(biāo)t檢驗(yàn)結(jié)果Table 15 t-Test results of SDSS indicator

正常加減速度場(chǎng)景,SDSS指標(biāo)評(píng)價(jià)任何速度下晴天和小雨、晴天和大雨、小雨和大雨的跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性均具有顯著性,故正常加減速場(chǎng)景,SDSS指標(biāo)可用于評(píng)價(jià)雨天環(huán)境對(duì)跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性的影響。

急剎車場(chǎng)景,SDSS指標(biāo)評(píng)價(jià)任何速度下晴天和小雨、晴天和大雨、小雨和大雨的跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性均具有顯著性。故急剎車場(chǎng)景,SDSS指標(biāo)可用于評(píng)價(jià)雨天環(huán)境對(duì)跟馳風(fēng)險(xiǎn)特性的影響。

3.4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

以20 m/s的速度為例,分別對(duì)晴天、小雨、大雨3種天氣條件下兩種跟馳場(chǎng)景的加速度變化情況進(jìn)行分析,加速度隨時(shí)間的變化曲線如圖7。

圖7 時(shí)間與加速度關(guān)系(20 m/s)Fig. 7 Relationship between time and acceleration(20 m/s)

由圖7可知,晴天車輛的減速度小于小雨車輛的減速度,說(shuō)明天氣狀況為小雨時(shí)更緊急,需要更大的減速度去制動(dòng)。由式(3)可知,PITC評(píng)價(jià)指標(biāo)主要與相鄰兩車的速度差有關(guān),而小雨時(shí),相鄰兩車減速度更加接近,所以相鄰兩車速度差更小,故PITC值更小,從而導(dǎo)致了評(píng)價(jià)錯(cuò)誤。由式(4)可知,DDRAC評(píng)價(jià)指標(biāo)主要與相鄰兩車的速度差有關(guān),而小雨時(shí),相鄰兩車減速度更加接近,所以相鄰兩車速度差更小,故DDRAC值更小,從而導(dǎo)致了評(píng)價(jià)錯(cuò)誤。由式(5)可知,SDSS評(píng)價(jià)指標(biāo)與加速度無(wú)關(guān)、與速度差無(wú)關(guān),不會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)錯(cuò)誤。故應(yīng)采用SDSS指標(biāo)評(píng)價(jià)雨天環(huán)境對(duì)跟馳風(fēng)險(xiǎn)的影響。

4 結(jié) 論

基于仿真手段,在正常加減速與急剎車兩種跟馳場(chǎng)景以及晴天、小雨、大雨3種天氣狀況等條件下,分析了車輛跟馳行為安全風(fēng)險(xiǎn),并對(duì)PITC、DDRAC、SDSS3種安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了適用性分析。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可得到以下主要結(jié)論:

1)2種跟馳場(chǎng)景均隨著降雨量的增大,發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)隨之增大、同時(shí)可能發(fā)生碰撞風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間越長(zhǎng)。隨著速度的增加,降雨量對(duì)車輛發(fā)生碰撞風(fēng)險(xiǎn)的影響也隨之增加。

2)不同類型安全評(píng)價(jià)指標(biāo)在評(píng)估3種天氣狀況下,跟馳行為風(fēng)險(xiǎn)的適用性存在明顯差異,SDSS評(píng)價(jià)指標(biāo)的適用性均優(yōu)于PITC評(píng)價(jià)指標(biāo)和DDRAC評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3)基于雨天實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)定的跟馳模型,使用仿真的手段進(jìn)行不同跟馳行為場(chǎng)景下安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究及評(píng)價(jià)指標(biāo)適用性的研究,為雨天環(huán)境下行車安全分析與管理提供了參考。在后續(xù)工作中還需通過(guò)實(shí)車試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證及補(bǔ)充所得結(jié)論。