郭玉峰，程國柱，吳立新，徐 亮，莫宣艷

(1. 長春工程學(xué)院 土木學(xué)院,吉林 長春 130012； 2. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150090； 3.吉林建筑大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春 130018)

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城市道路人行橫道夜間最高車速限制研究

郭玉峰1，程國柱2，吳立新3，徐 亮1，莫宣艷2

(1. 長春工程學(xué)院 土木學(xué)院,吉林 長春 130012； 2. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150090； 3.吉林建筑大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春 130018)

通過駕駛?cè)艘归g對過街行人的視認(rèn)距離試驗(yàn)，分析了夜間過街行人特征對駕駛?cè)艘曊J(rèn)能力的影響，以及不同照度條件下的駕駛?cè)艘归g視認(rèn)距離隨行駛速度的變化規(guī)律，構(gòu)建了3者間的關(guān)系模型，給出了城市道路人行橫道處夜間最高車速限制值的確定方法。研究結(jié)果表明：駕駛?cè)艘归g視認(rèn)距離與行駛速度、平均光照強(qiáng)度分別呈負(fù)線性和正對數(shù)關(guān)系；應(yīng)用所提出的方法實(shí)施最高車速限制，可以保證駕駛?cè)艘归g視認(rèn)過街行人以后具有足夠的安全停車距離。

交通工程；人行橫道；夜間；視認(rèn)距離；最高車速限制

據(jù)統(tǒng)計，城市道路夜間過街行人傷亡人數(shù)約占道路交通事故傷亡總?cè)藬?shù)的1/10[1]。因此，對城市道路人行橫道處實(shí)施機(jī)動車夜間最高車速限制，具有十分重要的意義，但我國的道路交通安全法并未給出明確的夜間車速限制值?；诖斯P者擬開展城市道路夜間人行橫道處最高車速限制的研究。

國外相關(guān)研究主要包括：夜視系統(tǒng)研發(fā)、夜間駕駛?cè)艘曊J(rèn)能力等。J.H.Lim等[2]分析了兩種夜視系統(tǒng)對駕駛?cè)艘曊J(rèn)能力的影響；K.Fuchs等[3]評價了駕駛?cè)伺c夜視系統(tǒng)的相互作用；T.Brown等[4]研究認(rèn)為，夜視系統(tǒng)有助于改善駕駛?cè)说囊曊J(rèn)能力，但會給駕駛?cè)藥眍~外的工作任務(wù)；J.H.Lim等[5]構(gòu)建了夜視系統(tǒng)輔助條件下駕駛?cè)藢π腥说囊曊J(rèn)行為模型；J.M.Wood等[6-7]研究認(rèn)為，顏色、燈光種類、眩光是影響駕駛?cè)艘归g視認(rèn)能力的主要因素；無論是青年、中年，還是老年，所有駕駛?cè)艘归g視認(rèn)能力都有所降低，而老年駕駛?cè)艘归g視認(rèn)能力降低最為顯著。

國內(nèi)相關(guān)研究則包括：駕駛?cè)艘归g對障礙物、過街行人及交通標(biāo)志的視認(rèn)規(guī)律，高速公路夜間車速限制。趙煒華等[8-9]采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究了駕駛?cè)藢φ系K物的距離辨識規(guī)律；潘曉東等[10]開展了駕駛?cè)艘归g對交通標(biāo)志的視認(rèn)特征研究；姜軍等[11]基于駕駛?cè)艘归g視認(rèn)實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了計算指路標(biāo)志位置的模型；程國柱等[12-14]對高速公路駕駛?cè)艘归g車速感知、距離視認(rèn)及車速限制進(jìn)行了研究。

綜上所述，國內(nèi)外的相關(guān)研究主要涉及夜視系統(tǒng)、駕駛?cè)艘归g視認(rèn)特性、高速公路夜間最高車速限制等方面，但針對過街行人安全而開展的夜間最高車速限制研究則未見報道。鑒于此，筆者擬研究給出城市道路人行橫道夜間最高車速限制值計算方法并給出建議值。

1 駕駛?cè)艘归g視認(rèn)距離試驗(yàn)

1.1 過街行人特征的影響

過街行人特征包括：行人數(shù)量、運(yùn)動狀態(tài)和衣服顏色，針對三個影響因素開展了兩種不同情況(過街行人數(shù)量分3名和1名、狀態(tài)分為1.5 m/s速度過街和靜止、衣服顏色分為深色與淺色)下的對比試驗(yàn)。為消除不同因素的交互影響，第1組試驗(yàn)的過街行人特征設(shè)定為靜止且著深色衣服；第2組試驗(yàn)的過街行人特征設(shè)定為1名著深色衣服的行人；第3組試驗(yàn)的過街行人特征設(shè)定為1名靜止行人。試驗(yàn)總樣本量為448，駕駛?cè)似骄曊J(rèn)距離見圖1。

圖1 駕駛?cè)艘归g視認(rèn)距離與過街行人特征之間的關(guān)系Fig.1 Relation between driver recognition distance at night and pedestrians’ feature

由圖1可見：過街行人數(shù)量較多時駕駛?cè)四軌蜉^早發(fā)現(xiàn)行人，有利于過街行人的安全；過街行人運(yùn)動時，駕駛?cè)藢\(yùn)動行人的視認(rèn)距離比靜止行人有較大幅度的提高；夜間過街行人衣服顏色對駕駛?cè)艘曊J(rèn)有一定的影響，與深顏色相比，淺顏色更易被駕駛?cè)艘曊J(rèn)；此外，行駛速度越高，駕駛?cè)藢^街行人的視認(rèn)性越差。

根據(jù)上述分析，筆者在設(shè)計試驗(yàn)方案時考慮最不利情況，設(shè)定的過街行人特征為：1個行人、靜止、衣服深色。

1.2 試驗(yàn)方案

本研究選擇哈爾濱市江北區(qū)總長6 km的6處試驗(yàn)路段，試驗(yàn)時間為20:00—24:00。8名駕駛?cè)藚⒓恿吮敬螠y試，采用臺灣泰仕儀器儀表有限公司生產(chǎn)的TES-1330A型照度計測量人行橫道處的路燈照度值(路面單位面積上所接受可見光的能量，用于指示光照的強(qiáng)弱和路面表面積被照明程度的量)。

1) 在車輛行進(jìn)一側(cè)的人行橫道上選擇路緣線與路中線之間的5個等分點(diǎn)，觀測各等分點(diǎn)的照度，取其均值作為平均光照強(qiáng)度E。

2) 駕駛?cè)艘运俣萔勻速行駛，當(dāng)發(fā)現(xiàn)并辨別出布置于人行橫道處的過街行人時告知坐于副駕駛位置的記錄員，然后繼續(xù)保持速度V勻速行駛。

3) 記錄員采用秒表記錄駕駛?cè)艘曊J(rèn)出過街行人的時刻 (記為T1)及車輛行駛到人行橫道處的時刻(記為T2)。

4) 計算駕駛?cè)艘曊J(rèn)距離：S=V×(T2-T1)。

為每位駕駛?cè)斯苍O(shè)置7組不同行駛速度的試驗(yàn)，7組試驗(yàn)的行駛速度V分別取為20，30，40，50，60，70和80 km/h。

2 數(shù)據(jù)分析與模型構(gòu)建

2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

筆者采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。從表1中可以看出，駕駛?cè)艘归g對過街行人的視認(rèn)距離隨著行車速度的提高呈現(xiàn)為下降趨勢。由于城市道路均建有照明設(shè)施，駕駛員夜間通常會使用近光燈，而汽車近光燈照射距離一般僅為50～60 m，而觀測的駕駛員視認(rèn)距離數(shù)據(jù)最小值為75 m，即不需要考慮車輛燈光對駕駛?cè)艘曊J(rèn)過街行人的影響。當(dāng)照度值高于80 lx時，駕駛?cè)艘归g對過街行人的視認(rèn)距離差異不大，行車速度為20 km/h時，視認(rèn)距離平均值為196 m；隨著車速度提高，駕駛?cè)艘曊J(rèn)距離下降，當(dāng)車速度提高到80 km/h時，駕駛?cè)艘曊J(rèn)距離降低到94～97 m。當(dāng)照度值低于60 lx時，駕駛?cè)艘归g對過街行人的視認(rèn)距離值則存在差異，照度值分別為56，42和23 lx，行車速度為20 km/h時，駕駛員視認(rèn)距離平均值分別為169，156和143 m；而隨著車速度提高，駕駛?cè)艘曊J(rèn)距離亦隨之下降，當(dāng)車速度提高到80 km/h時，駕駛?cè)艘曊J(rèn)距離降低到81～85 m。

表1 駕駛?cè)艘归g視認(rèn)距離數(shù)據(jù)

2.2 視認(rèn)距離模型

對試驗(yàn)采集到的336個數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，可獲取多組模型[15]。選擇相關(guān)系數(shù)最高的模型作為駕駛?cè)艘归g視認(rèn)距離與車速、平均光照強(qiáng)度的最優(yōu)關(guān)系模型，模型具體形式如下：

SV=-1.5V+21.056ln(E)+120.5

(1)

式中：SV為駕駛?cè)艘归g視認(rèn)距離，m；V為汽車行駛速度，km/h；E為人行橫道處平均光照強(qiáng)度，lx。

為驗(yàn)證模型的有效性，選取E=150 lx時的實(shí)測值與模型計算值進(jìn)行比較，計算得出模型計算誤差，結(jié)果如表2。

表2 E=150 lx時駕駛?cè)艘曊J(rèn)距離實(shí)測值與模型計算值比較

由表2可知，模型相對誤差最大值為9.28%，最小值為0.51%，平均相對誤差為3.21%，可以滿足要求。

3 人行橫道處最高車速限制

3.1 安全行車條件判別

為確保駕駛?cè)艘归g行車時具有足夠的制動反應(yīng)時間，需滿足式(2)的要求：

SV≥ST

(2)

ST=SR+SB+S0

(3)

式中：ST為汽車安全停車距離，m；SR為制動反應(yīng)距離，即駕駛?cè)酥苿臃磻?yīng)時間內(nèi)車行駛的距離，m；SB為制動距離，m；S0為安全距離，可取5～10 m，筆者取8 m(中間值)。

相關(guān)文獻(xiàn)提出的駕駛?cè)酥苿臃磻?yīng)時間數(shù)據(jù)如表3[16]，筆者取表3中的95%位特征值，即2.45 s，則：SR= 2.45v。

表3 駕駛?cè)酥苿臃磻?yīng)時間

注：平均值為駕駛?cè)酥苿臃磻?yīng)時間觀測樣本的期望與標(biāo)準(zhǔn)差。

制動距離可按式(4)計算[17]：

(4)

綜上，汽車安全停車距離ST可按式(5)計算：

(5)

3.2 夜間最高限速值確定方法

在光照強(qiáng)度確定的情況下，滿足行車安全的臨界條件為：SV=ST。將式(1)、式(5)代入，可計算得出最高安全速度值vf，如式(6)：

(6)

按照式(6)，對不同光照強(qiáng)度條件下的試驗(yàn)路段限速值進(jìn)行計算，結(jié)果如表4。

表4 不同光照強(qiáng)度下試驗(yàn)路段限速值

由表4可見，隨著光照強(qiáng)度的降低，最高限速值遞減。此外，在實(shí)際應(yīng)用時，參照交通管理部門制定的限速值均為5 km/h的整數(shù)倍的做法，應(yīng)對表4中的限速計算值進(jìn)行向下取整，如表4的最后1列。

4 結(jié) 論

1) 過街行人數(shù)量、運(yùn)動狀態(tài)及衣服顏色是影響駕駛?cè)艘归g視認(rèn)能力的主要因素。

2) 在夜間光照強(qiáng)度及過街行人特征相同的情況下，駕駛?cè)艘曊J(rèn)距離與行駛速度負(fù)相關(guān)，即行駛速度越高，駕駛?cè)藢^街行人的視認(rèn)距離越小。

3) 筆者給出的夜間最高車速限制值計算方法可以確保駕駛?cè)嗽诎l(fā)現(xiàn)過街行人后具有足夠的制動反應(yīng)時間，以避免人車碰撞事故發(fā)生。

值得指出的是，筆者所提出的限速值為夜間低照度條件下的安全車速值，若用于白天則趨于保守，因此，可以實(shí)施晝夜不同限速值，即在同一限速標(biāo)志版面上分別給出晝夜限速值。

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Maximum Speed Limit for Crosswalk of Urban Road at Night

Guo Yufeng1, Cheng Guozhu2, Wu Lixin3, Xu Liang1, Mo Xuanyan2

(1. School of Civil Engineering, Changchun Institute of Technology, Changchun 130012, Jilin, China; 2. School of Transportation Science & Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, Heilongjiang, China; 3. School of Transportation Science & Engineering, Jilin Jianzhu University, Changchun 130018, Jilin, China)

Through experiment of driver distance recognition, the impacts of crossing pedestrian’s characteristics at night on driver recognition ability were analyzed. The regulation of driver recognition distance changing with driving speed at night was also studied under different average luminance. Relationship model among above three variants was established. Calculation method of maximum speed limit value for crosswalk of urban road at night was given. Results show that there are negative linear and positive logarithm relation between driver recognition distance at night and driving speed, average luminance respectively. The presented method is applied to carry out the maximum speed limit for crosswalk at night, which can ensure driver’s enough safe stopping distance after recognizing crossing pedestrian at night.

traffic engineering; crosswalk; night-time; recognition distance; maximum speed limit

10.3969/j.issn.1674-0696.2015.05.21

2014-06-17；

2014-07-31

吉林省科技發(fā)展計劃項目(20140204026SF)；吉林省教育廳“十二五”科技研究規(guī)劃項目(120150056)

郭玉峰(1977—)，男，吉林長春人，副教授，主要從事道路交通安全方面的研究。E-mail：ccgcxygyf@163.com。

吳立新(1970—)，女，吉林長春人，教授，主要從事道路交通安全方面的研究。E-mail：wulixinjt@126.com。

U491

A

1674-0696(2015)05-106-04