袁小慧，歸文強(qiáng)

(1. 西安航空學(xué)院 車輛工程學(xué)院，陜西 西安 710077；2. 西安航空學(xué)院 汽車檢測(cè)工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710077)

0　引　言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車保有量大幅增加，這必然會(huì)導(dǎo)致更多的交通事故[1]. 造成交通事故的主要原因是超速，研究表明，機(jī)動(dòng)車平均車速每增加1 km/h，交通事故傷害就增加3%，死亡交通事故就會(huì)增加4%～5%[2]. 減速帶能夠強(qiáng)制性降低車速，因此，有必要采取布置減速帶的手段來(lái)降低車速，進(jìn)而降低交通事故發(fā)生率. 減速帶的推廣對(duì)減少交通事故意義重大. 為保證駕乘人員的行車安全性和舒適性，必須要科學(xué)合理的設(shè)計(jì)減速帶幾何尺寸，使減速帶能發(fā)揮最佳效果[3]. 目前，道路上應(yīng)用較為廣泛的有截面分別為梯形和橢圓形的兩種減速帶[4]，本文基于試驗(yàn)研究，通過(guò)數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計(jì)分析來(lái)對(duì)比這兩種不同截面減速帶的減速效果.

圖 1　梯形截面減速帶Fig.1　Deceleration strip with a trapezoidal section

圖 2　橢圓形截面減速帶Fig.2　Deceleration strip with an ellipse section

1　車速數(shù)據(jù)采集

本文通過(guò)在汽車上布置基于GPS的數(shù)據(jù)采集裝置來(lái)精準(zhǔn)地采集車速信號(hào)，以普通家用轎車為試驗(yàn)用車，分別在布置有橢圓形減速帶和梯形減速帶的相對(duì)開(kāi)闊的道路上進(jìn)行試驗(yàn)，兩個(gè)減速帶高度相等，寬度接近，如圖 3 與圖 4 所示. 時(shí)間選擇在早晨5：00左右，這個(gè)時(shí)間行人相對(duì)較少，避免了行人及偶然因素對(duì)試驗(yàn)的干擾[5，6]. 試驗(yàn)汽車分別以20 km/h和40 km/h左右的速度反復(fù)通過(guò)梯形和橢圓形減速帶. 本次試驗(yàn)設(shè)備有試驗(yàn)轎車一臺(tái)、SpeedBox測(cè)速儀、電腦一臺(tái)(Race Techology軟件)，儀器設(shè)備連接如圖 5 與圖 6 所示.

圖 3　橢圓形截面減速帶實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地Fig.3　Test site with oval deceleration strip

圖 4　梯形截面減速帶實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地Fig.4　Test site with trapezoidal deceleration strip

圖 6　SpeedBox測(cè)速儀Fig.6　SpeedBox velocimeter

1.1　梯形截面減速帶數(shù)據(jù)

道路減速帶的減速通過(guò)物理振動(dòng)以及影響駕駛員的駕駛心理實(shí)現(xiàn)[7]. 當(dāng)車輛以較高速度進(jìn)入道路減速帶時(shí)，劇烈的振動(dòng)會(huì)從輪胎經(jīng)車身及座椅傳遞給駕駛員，使駕駛員產(chǎn)生強(qiáng)烈的生理刺激(包括振動(dòng)刺激和視覺(jué)刺激)和心理刺激，從而促使駕駛員主動(dòng)減速，使車輛以較低的速度通過(guò)道路減速帶[8，9].

按照試驗(yàn)要求采集汽車車速數(shù)據(jù)，提取汽車通過(guò)梯形減速帶過(guò)程中距離減速帶前后20, 10, 5 m 和通過(guò)時(shí)的速度信號(hào)，重復(fù)測(cè)量10組以上數(shù)據(jù)，如表 1 所示.

表 1　梯形截面減速帶車速數(shù)據(jù)

由表 1 可知，在減速帶前20 m到10 m的距離之間車速變化不大，可認(rèn)為在這段距離內(nèi)車輛勻速行駛. 在減速帶前10 m到5 m范圍內(nèi)車速變化較大，可認(rèn)為在此段距離內(nèi)車輛開(kāi)始減速. 變動(dòng)范圍與車輛本身、不同路面信息及駕駛員不同主觀意愿有關(guān).

1.2　橢圓形截面減速帶數(shù)據(jù)

按照試驗(yàn)要求采集汽車車速數(shù)據(jù)，提取汽車通過(guò)橢圓形減速帶過(guò)程中距離減速帶前后20, 10, 5 m和通過(guò)時(shí)的速度信號(hào)，重復(fù)測(cè)量10組以上的數(shù)據(jù)，如表 2 所示.

表 2　橢圓型截面減速帶車速數(shù)據(jù)

2　減速行為分析

2.1　梯形截面減速帶

從最高車速、最低車速來(lái)看，車輛在減速帶前20 m到10 m，10 m到5 m都在減速，但減速效果不明顯. 每次試驗(yàn)在減速帶前5 m處到通過(guò)減速帶過(guò)程中的速度下降值和相對(duì)初始速度下降比例如圖 7 與圖 8 所示.

圖 7　速度減少值Fig.7　Speed reduction

圖 8　速度下降比例Fig.8　The rate of drop ratio

減速帶前5 m處到通過(guò)減速帶時(shí)減速區(qū)間及所占比例如表 3 所示. 可以看出減速比例在0～20%之間的車輛數(shù)最多，占70%，而下降比例在20%～30%與30%以上的分別占20%和10%.

表 3　減速區(qū)間及所占比例

2.2　橢圓形截面減速帶

從最高車速、最低車速來(lái)看，車輛在減速帶前20 m到10 m，10 m到5 m都在減速，但減速效果同樣也不明顯. 每次試驗(yàn)在減速帶前5 m處到通過(guò)減速帶過(guò)程中的速度下降值和相對(duì)初始速度下降比例如圖 9 與圖 10 所示. 減速帶前5 m到通過(guò)減速帶時(shí)減速區(qū)間及所占比例如表 4 所示.

圖 9　速度下降值Fig.9　Speed reduction

圖 10　速度下降比例Fig.10　The rate of drop ratio

減速區(qū)間/(%)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)次數(shù)所占總次數(shù)的比例/%≤100010～2055020～30330≥30220

由表 4 可以看出，減速比例在10%～30%之間的車輛數(shù)最多占80%. 減速比例大于30%的車輛比例較少，占20%，沒(méi)有車輛減速比例小于10%. 整體說(shuō)來(lái)，車輛在通過(guò)減速帶后都選擇了減速，但減速的范圍有所差別.

由圖 9 計(jì)算得到橢圓型減速帶在減速帶前5 m到通過(guò)減速帶速度減少量平均值為5.16 km/h，由圖 7 可知，梯型減速帶的速度減少量平均值為3.64 km/h，除個(gè)別點(diǎn)外，橢圓型減速帶速度減少量都明顯大于梯型減速帶的速度減少量. 由表 3 與表 4 可知，車輛通過(guò)兩種減速帶的減速比例差不多，橢圓形減速帶減速效果略微好于梯形減速帶.

3　結(jié)　論

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可知，汽車通過(guò)橢圓型截面減速帶速度減少量明顯大于通過(guò)梯型截面減速帶的速度減少量，且在通過(guò)橢圓型截面減速帶后大范圍減速的比例要比通過(guò)梯型減速帶后的減速比例大. 結(jié)合以上兩點(diǎn)對(duì)比分析，在不考慮成本及對(duì)乘員振動(dòng)的條件下，中低速行駛環(huán)境的道路上，截面為橢圓形的減速帶是一種更優(yōu)的選擇.