彭 飛

(安徽三聯(lián)學(xué)院,安徽 合肥 232001)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的高速公路建設(shè)速度也得到了很大的提升，而今，我國(guó)的高速公路總里程位居全世界第一，且未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)依然良好。高速公路的發(fā)展給我們帶來(lái)了很多便利，但交通是把雙刃劍，如此同時(shí)，交通事故也不容忽視，安全問(wèn)題已經(jīng)成為民生關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1 高速公路事故成因分析

引發(fā)高速公路事故的誘因很多，但任何事故的發(fā)生，都是多種因素綜合作用的結(jié)果，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究結(jié)果顯示，絕大部分交通事故都是1.6～1.7個(gè)因素共同作用的結(jié)果，在查閱了很多教參和文獻(xiàn)后，發(fā)現(xiàn)交通事故的原因包括人、車、路、環(huán)境，人是交通事故發(fā)生的主動(dòng)因素和主要因素，在人的因素中，包括駕駛員、乘客和行人。

1.1 主動(dòng)因素-人

1.1.1 駕駛員

駕駛員引發(fā)事故的原因很多，包括對(duì)地形不熟悉，如異地駕駛員，在2015年5月15日下午，駕駛員由于彎道駕駛失誤，加上對(duì)地形不熟，緊急情況不知如何處理，將載有47人的旅游大巴車駕駛至陜西省淳化縣境內(nèi)時(shí)發(fā)生側(cè)翻，墜落到30多米的深溝，事故造損失巨大；還有一些駕駛員疲勞駕駛，如2017年 2月13日臺(tái)灣旅游車交通事故34人死亡，現(xiàn)場(chǎng)慘不忍睹，類似的情況很多，諸如超速、酒駕、違章超車、無(wú)證駕駛等極易引發(fā)交通事故的發(fā)生。

1.1.2 乘客

乘客所引起的交通事故較少，但也時(shí)有發(fā)生，如在車輛行駛過(guò)程中向外闖仍廢棄物，在車廂大聲爭(zhēng)吵，影響駕駛員行車，為上下車方便不在規(guī)定的站點(diǎn)要求停車從而與駕駛員引發(fā)沖突，不按要求系好安全帶，在車內(nèi)隨意走動(dòng)等嚴(yán)重影響了駕駛員的行車，從而引發(fā)悲劇。

1.1.3 行人

高速公路全線封閉，不允許非機(jī)動(dòng)和行人進(jìn)入，這對(duì)周邊居民的日常生活產(chǎn)生了一些影響，在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，居民法制意識(shí)淡薄，為貪圖省事，翻閱護(hù)欄、橫穿高速公路的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

1.2 客觀因素-車輛

高速公路行車速度較快，車輛狀況不好極易發(fā)生危險(xiǎn)，在高速行駛時(shí)對(duì)車輛的各方面性能要求極高。

1.3 客觀因素-道路因素

道路的任何一個(gè)部分都影響交通運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)行，道路線形是否連續(xù)性、路面狀況是否平整都會(huì)對(duì)安全產(chǎn)影響，也會(huì)對(duì)駕駛員產(chǎn)生間接影響，所以對(duì)道路加強(qiáng)研究，可適當(dāng)降低交通事故的發(fā)生概率。

1.4 環(huán)境因素

和安全相關(guān)的環(huán)境因素有交通、自然和社會(huì)三種。

1.4.1 交通環(huán)境 、交通量

圖1 交通事故率與交通飽和度的關(guān)系

由圖1可見，發(fā)生的次數(shù)，當(dāng)交通量達(dá)到飽和流時(shí)，交通事故相對(duì)數(shù)量最大。

1.4.2 交通組成

在高速公路上，存在不同類型的車輛，但不同大小和載重的車輛行駛速度不同，極大的影響了行車安全，在上坡路段，載重貨車跟不上小汽車，而載重貨車的大體型又嚴(yán)重影響了后方小汽車的視野，造成極大的安全隱患；在下坡路段，載重汽車、小型車在速度和加速度上也存在明顯的差異，車速的離散型越大，發(fā)生交通事故的概率越大。

1.4.3 道路安全設(shè)施

護(hù)欄、交通標(biāo)志等構(gòu)成了安全設(shè)施，要能夠充分發(fā)揮交通標(biāo)志的用途，前提是駕駛員能夠在一定范圍內(nèi)保障駕駛的識(shí)認(rèn)性，并能夠便于理解，從而起到交通誘導(dǎo)的作用，防范于未然。

1.4.4 外界環(huán)境

不良天氣狀況會(huì)影響能見度、路面的摩擦系數(shù)等，從而影響交通安全，所以良好的自然環(huán)境對(duì)于交通有及其重要的意義。

2 高速公路預(yù)警系統(tǒng)研究

2.1 預(yù)警管理

預(yù)警管理是希望在最短時(shí)間內(nèi)能夠進(jìn)行救援，主要從預(yù)警管理的組織、運(yùn)行方式等幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。

2.2 高速公路交通安全預(yù)警的原理

高速公路運(yùn)行系統(tǒng)主要是針對(duì)交通系統(tǒng)處于"非優(yōu)"狀態(tài)時(shí)積極采取措施進(jìn)行調(diào)控，如駕駛員狀態(tài)不佳、道路狀況惡劣、車況較差、路況不良等情況時(shí)，經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)將其向"優(yōu)"的態(tài)勢(shì)轉(zhuǎn)變，或是通過(guò)監(jiān)測(cè)，提前預(yù)知，從而見少損失。

2.3 預(yù)警系統(tǒng)內(nèi)容

2.3.1 預(yù)警分析

通過(guò)對(duì)可能引發(fā)事故的影響因素進(jìn)行識(shí)別后，判斷其狀態(tài)，并在不良狀態(tài)時(shí)發(fā)生警報(bào)，在警報(bào)發(fā)出后積極采取措施進(jìn)行控制，避免交通事故的發(fā)生。包括監(jiān)測(cè)、識(shí)別分析、診斷、評(píng)估四個(gè)階段。

2.3.1.1 監(jiān)測(cè)階段

監(jiān)測(cè)包括對(duì)各種影響因素進(jìn)行分析，尤其是重點(diǎn)的事故黑點(diǎn)路段，以及事故頻發(fā)性傾向的駕駛員，可進(jìn)行過(guò)程監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)信息監(jiān)控，過(guò)程監(jiān)控即對(duì)行車的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)視其影響因素，數(shù)據(jù)監(jiān)控即通過(guò)對(duì)交通事故構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)共享為后續(xù)工作提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。

2.3.1.2 識(shí)別階段

通過(guò)監(jiān)測(cè)獲取的信息，輸?shù)筋A(yù)警模型，以此判斷未來(lái)的發(fā)生情況，所以在此階段，選取恰當(dāng)?shù)淖R(shí)別方法，判斷哪條路、哪個(gè)位置將要發(fā)生哪種情景的交通事故。

2.3.1.3 診斷階段

對(duì)之前發(fā)生的交通事故進(jìn)行分析，從而尋找交通事故的主要影響因素，通過(guò)還原的方式分析交通事故發(fā)生的過(guò)程和未來(lái)的趨勢(shì)。

2.3.1.4 評(píng)估階段

對(duì)已經(jīng)發(fā)生了的事故進(jìn)行損失評(píng)價(jià)，明確風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。包括對(duì)所造成的人員和財(cái)產(chǎn)傷亡進(jìn)行評(píng)價(jià)，事故發(fā)生后對(duì)環(huán)境和社會(huì)及民眾造成的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)論確定的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)選擇控制措施。

2.4 四者之間的關(guān)系

四者之間相互聯(lián)系相互依存，監(jiān)測(cè)是其他三個(gè)部分的前提，是整個(gè)部分的關(guān)鍵所在，保證了數(shù)據(jù)和信息的完整性和精確性；識(shí)別明確了主要的影響因素，確定了后續(xù)工作的工作重點(diǎn)，診斷和評(píng)價(jià)明了事故的等級(jí)，為預(yù)控提供基礎(chǔ)，為類似的事故的發(fā)生提供依據(jù)。

2.5 預(yù)控對(duì)策

高速公路安全預(yù)警是希望通過(guò)監(jiān)控、識(shí)別等能夠在事故發(fā)生前進(jìn)行早期監(jiān)測(cè)與預(yù)防，降低事故發(fā)生的概率，在事故發(fā)生后進(jìn)行精準(zhǔn)的事故救援，從而減低事故造成的各種損失。

2.5.1 組織準(zhǔn)備

為預(yù)警工作的順利進(jìn)行而進(jìn)行的相關(guān)工作，通過(guò)了解預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)方式，為突發(fā)事件做好準(zhǔn)備。

2.5.2 日?？刂?/p>

是預(yù)警系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)和控制活動(dòng)，通過(guò)及時(shí)的跟蹤，知道影響道路交通事故的決定性因素。通過(guò)日?？刂撇扇♂槍?duì)性的措施對(duì)決定性因?yàn)檫M(jìn)行糾正，制度相應(yīng)的對(duì)策，從而減少事故發(fā)生的概率，事故措施實(shí)在日常對(duì)策不能對(duì)事故先兆做出有效的控制時(shí)采取的緊急控制，從而減少事故的損失。

2.5.3 應(yīng)急管理

應(yīng)急管理是對(duì)日?？刂频难a(bǔ)充環(huán)節(jié)，主要是考慮到重特大事故發(fā)生時(shí)，造成的后果是巨大的，社會(huì)損失是無(wú)法預(yù)估的，針對(duì)這種情況建立應(yīng)急救援管理從而彌補(bǔ)了日?？刂频牟蛔?，降低事故可能帶來(lái)的損失。

2.5.4 相互關(guān)系

互為補(bǔ)充，組織準(zhǔn)備得存在使得高速公路預(yù)警系統(tǒng)更加規(guī)范，應(yīng)急管理是補(bǔ)充和完善，是在失控的情況下使用從而達(dá)到降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的作用。

3 基于車聯(lián)網(wǎng)的安全預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 采集動(dòng)態(tài)交通信息

動(dòng)態(tài)交通信息通過(guò)車載單元和路側(cè)的靜態(tài)單元獲取，高速公路交通預(yù)警系統(tǒng)功能復(fù)雜，需要數(shù)據(jù)庫(kù)信息完備才能準(zhǔn)確預(yù)警，通過(guò)獲取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，用于預(yù)估道路實(shí)時(shí)情況，并以此界定道路嚴(yán)重程度，為管制和救援提供支持；根據(jù)車輛自身數(shù)據(jù)，為車輛狀況不良的車主提供安全預(yù)警；交通預(yù)警系統(tǒng)的重點(diǎn)是通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行深度挖掘處理，分析處理數(shù)據(jù)從而為預(yù)警打下基礎(chǔ)。

為了能夠更好的使用數(shù)據(jù)，系統(tǒng)需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，分析從而提高整體的精度，同時(shí)還應(yīng)滿足互聯(lián)互通的功能，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，從而更好的預(yù)警系統(tǒng)提供相應(yīng)的支持。

3.2 傳輸信息

隨著公路網(wǎng)的形成，為了最大可能的提高公路網(wǎng)的整體效果，數(shù)據(jù)必須能夠進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)傳輸，如某地發(fā)生交通事故，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)可獲得堵塞信息，從而更好的為管理部門和個(gè)人道路使用者服務(wù)。

3.3 發(fā)布信息

事故發(fā)生后，信息需要發(fā)布到用戶才能實(shí)現(xiàn)其自身的價(jià)值，現(xiàn)階段信息發(fā)布多以可變信息板、交通廣播等為主，預(yù)警不夠及時(shí)，車聯(lián)網(wǎng)保證了信息的實(shí)時(shí)性和可達(dá)性，更好的規(guī)避了交通隱患。

4 車聯(lián)網(wǎng)的交通安全預(yù)警系統(tǒng)

根據(jù)高速公路特點(diǎn)和車聯(lián)網(wǎng)的功能，構(gòu)建了高速公路預(yù)警系統(tǒng)，包括5個(gè)層次，即數(shù)據(jù)感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)支撐層、應(yīng)用服務(wù)層、指揮決策層。

圖3 車聯(lián)網(wǎng)安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5 安全間距模型

根據(jù)圖4，駕駛員在出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)的制動(dòng)過(guò)程可分為：意識(shí)到危險(xiǎn)存在的階段、做出緊急制動(dòng)措施、開始操作、制動(dòng)開始，制動(dòng)力達(dá)到峰值并持續(xù)作用直至車輛停止。

圖4 制動(dòng)過(guò)程示意圖

5.1 反應(yīng)階段

駕駛員意識(shí)到危險(xiǎn)存在，并做出緊急決定，右腳開始操作，這個(gè)過(guò)程只有反應(yīng)和措施，還沒(méi)有實(shí)際進(jìn)行相關(guān)制動(dòng)，而且時(shí)間只有幾秒，可認(rèn)為車輛是勻速Va行駛，此階段La=Vat1

(1)

5.2 準(zhǔn)備制動(dòng)

當(dāng)駕駛員右腳開始踩向制動(dòng)踏板，車輛制動(dòng)系統(tǒng)不能在瞬間完成制動(dòng)，因此在此階段仍然維持之前的速度運(yùn)行，此階段Vb=Va，Lb=Vbt2=Vat1

(2)

5.3 制動(dòng)階段

(3)

(4)

5.4 制動(dòng)力持續(xù)作用階段

駕駛員操作后，此階段車輛維持最大減速度am直到車輛能夠完全停止。

5.5 預(yù)警安全距離

前面提到的四個(gè)階段是在無(wú)預(yù)警時(shí)，那么在預(yù)警狀態(tài)時(shí)，設(shè)定安全的最小距離為d0(車速的不同距離有所差別)，而車輛通過(guò)預(yù)警啟動(dòng)制動(dòng)的實(shí)際操作過(guò)程中的制動(dòng)距離dw≥d0，其中：

va——啟動(dòng)制動(dòng)過(guò)程時(shí)，前車速度；

vb——啟動(dòng)制動(dòng)過(guò)程時(shí)，后車速度；

D——啟動(dòng)制動(dòng)過(guò)程時(shí)車間距；

L1——前車制動(dòng)開始到停止的距離；

L2——后車從制動(dòng)開始到停止的距離；

d0——車輛完全停止之后應(yīng)有的最小安全距離。

其中dw+L1=L2+d0

(5)

即dw=L2+d0- L1

(6)

后車的制動(dòng)距離

(7)

圖5 預(yù)警安全距離示意圖

此種模式即后車駕駛員感覺到了有危險(xiǎn)，前車已經(jīng)開始動(dòng)作，如果兩車制動(dòng)過(guò)程完全一致，那么制動(dòng)時(shí)前車無(wú)需考慮反應(yīng)和啟動(dòng)的時(shí)間，并作出如下假設(shè)，即前車最大減速度am,作用時(shí)間t3,此時(shí)前車的制動(dòng)距離為L(zhǎng)1,從而算出dw。利用車速代入進(jìn)行計(jì)算，可得預(yù)警安全具體計(jì)算表1。

表1 安全預(yù)警距離分析表

從表1可以看出，預(yù)警系統(tǒng)的存在可大大減少預(yù)警距離，從而對(duì)減少交通事故有明顯成效。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析交通事故產(chǎn)生的原因，通過(guò)采集高速公路交通數(shù)據(jù)信息，更好的為交通預(yù)警提供服務(wù)，通過(guò)構(gòu)建基于車聯(lián)網(wǎng)的安全預(yù)警系統(tǒng)，從而減少交通事故的發(fā)生，并降低交通事故的損失。