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)，通過實地觀測獲取真實跟車車流數(shù)據(jù)，分析觀測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，且跟車速度與間距同時影響跟車安全性。

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高速公路交通事故的主要形態(tài)之一，其數(shù)量占我國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， 決定制動停車距離的長短， 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)的快慢和汽車制動的技術(shù)狀態(tài)等因素綜合分析累計而成[2-4]。

1.1　駕駛員反應(yīng)過程

(1) 反應(yīng)時間。從駕駛員發(fā)現(xiàn)前車緊急停車到制動啟動的這段時間為駕駛員對前車狀態(tài)做出的反應(yīng)時間。駕駛員制動停車見圖1。

圖1　制動停車時間軸

以t1表示松油門所需時間： 從o點到a點；以t2表示踩著制動所需時間： 從a點到b點， 則反應(yīng)時間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)多次測定， 反應(yīng)時間為1~2 s， 其數(shù)據(jù)的選擇因人而定。

(2) 反應(yīng)距離S1。假定駕駛員在對前方車輛緊急制動做出反應(yīng)的這段時間內(nèi)保持勻速行駛，則此短時間內(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　制動過程

(1) 制動時間t″。制動器反應(yīng)時間t3，從踩下踏板到制動器開始起作用為止， 如圖1中從b點到c點，由于制動的遲滯作用，要經(jīng)過t3s后，制動器才開始起作用。

研究顯示，液力傳動的t3為0.2~0.25 s，氣力傳動的t3為0.3~0.9 s。

制動時間t4，制動開始到汽車完全停止，圖1中從c點到d點， 則制動時間t″=t3+t4。

(2) 制動距離S2。根據(jù)有關(guān)資料分析，制動距離S2的長短與汽車的行駛速度的快慢、汽車在不同路況行駛時的地面附著系數(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、計算得知， 制動停車距離S由駕駛員反應(yīng)距離S1和車輛制動距離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跟車距離的實測數(shù)據(jù)分析

2.1　試驗地點

本試驗選擇在湖北省武漢市岱黃高速公路(編號：S1)進(jìn)行。該高速公路為雙向4車道道路，設(shè)計速度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900 m長的平直路段，下游連接一個半徑為1 000 m的右轉(zhuǎn)彎道。為了消除前后路段線性變化對行車的影響，本試驗選擇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，整個試驗區(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

實驗中將6臺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(即每臺攝像機(jī)對應(yīng)一個觀測斷面，其布設(shè)見圖2)。

圖2　攝像機(jī)布設(shè)位置示意

采集通過實驗區(qū)域各個觀測斷面的車輛車速、車頭時距，以及車輛類型。每次試驗前，均采用6臺攝像機(jī)同步設(shè)置。本次實驗中所有數(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，采取了視頻畫面識別的方法來排除這類車輛。視頻畫面識別的過程即為，通過觀看6臺攝像機(jī)所拍攝的6個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　試驗結(jié)果

(1) 車頭間距分布的總體特征。試驗統(tǒng)計了各個車頭間距情況下的車輛數(shù)，并給出各個間距區(qū)間對應(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，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區(qū)域觀測斷面的情況來看，車頭間距隨斷面存在一定的波動，且這種波動與各個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處對應(yīng)平均速度為69.3 km/h，而車頭間距最小的斷面6處對應(yīng)的平均速度為68.9 km/h。這表明，控制行車速度對于保持較為安全的跟車間距具有一定的影響。

圖4　各觀測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，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,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：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,2009,35(6):775-779.

收稿日期：2015-09-15

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.044