林宣財，王 科，李 濤，李 星

(中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司, 陜西 西安 710075)

0 引言

山區(qū)高速公路地形條件復(fù)雜，為了更好的控制工程造價，早期已建高速公路較多項目平面圓曲線最小半徑采用一般值或接近一般值，如果根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》(JTG D20—2017)(以下簡稱《路線規(guī)范》[1])規(guī)定的停車視距對應(yīng)的圓曲線最小半徑進(jìn)行核查，這些指標(biāo)都不符合要求。我國規(guī)范規(guī)定的停車視距值與日本規(guī)定值[2-3]相同，比美國規(guī)定[4]小，但這些規(guī)定都是30多年前的指標(biāo)，且多車道高速公路內(nèi)外側(cè)車道停車視距采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是否合理有待商榷。

國內(nèi)多數(shù)研究者們對不同車道的停車視距進(jìn)行驗算，并針對不滿足停車視距的路段提出安全保障措施。陳雨人等[5]基于支持向量機(jī)的視距計算模型，并將該模型應(yīng)用于實際隧道的視距檢驗。文浩雄等[6]對高速公路中央分隔帶彎道路段橫凈距進(jìn)行驗算，發(fā)現(xiàn)不能滿足停車視距要求，針對性地提出增大中央分隔帶橫凈距、設(shè)置限速標(biāo)志及減速標(biāo)線等措施。張玥[7]通過分析橫向力系數(shù)取值，提出對規(guī)范中最小半徑值調(diào)整的建議；并提出新的橫向力系數(shù)與平曲線半徑擬合公式，得到不同縱坡下的安全運行臨界半徑。梁友哲[8]計算了曲線外側(cè)超車道滿足視距要求的最小平曲線半徑，針對中分帶曲線外側(cè)超車視距不足的問題，提出了保障停車視距的措施。邢福東[9]通過分析安全及舒適行駛對半徑的需求，提出了不同設(shè)計速度下的圓曲線最小半徑；并通過分析停車視距對半徑的需求，提出一般路段與隧道路段圓曲線最小半徑值。趙永平[10]、王曉楠[11]以及孟云龍[12]等人認(rèn)為停車視距計算模型的駕駛員視點位置在距離車道左側(cè)邊緣線1.2 m處。駕駛員行駛在隧道路段時，視線容易受隧道側(cè)壁的遮擋，影響行車安全。長安大學(xué)周海宇[13]通過數(shù)據(jù)調(diào)查得到：小客車在第1車道行駛時，視點位置距離左側(cè)行車道邊緣線1.6 m，在第2車道行駛時距離右側(cè)車道左邊線0.8 m處。長安大學(xué)唐力焦[14]在此基礎(chǔ)上界定隧道內(nèi)貨車的視點位置：貨車在第1車道行駛時，視點位置距離左側(cè)行車道邊緣線1.4 m，在第2車道行駛時距離右側(cè)車道左邊線1.0 m處。長安大學(xué)楊帆[15]等研究認(rèn)為通過提高視點目標(biāo)物高度至0.8 m時，規(guī)范規(guī)定的停車視距對應(yīng)的圓曲線最小半徑值小于規(guī)范中圓曲線最小半徑，可避免中央分隔帶護(hù)欄進(jìn)行特殊設(shè)計或增加高速公路占地措施。武漢理工大學(xué)張航[16]提出滿足高速公路對應(yīng)安全等級的可靠性要求的停車視距。

國外研究者們對針對曲線路段停車視距計算模型的不足提出改進(jìn)的建議值。Sarhan和Hassan[17]使用有限元技術(shù)軟件分析了3維(3D)組合路線中具有路邊或中間障礙的水平曲線上的可用停車視距。R.X.Xia等人[18]建立了曲線路段停車視距計算模型，將計算值現(xiàn)行規(guī)范推薦的停車視距值進(jìn)行比較，并給出了平曲線停車視距的一般值和極限值。E.Papadimitriou等人[19]在對若干幾何參數(shù)的解釋性建模方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)停車視距不足的概率和障礙物的高度來修正停車視距值。M.Bassani等人[20]針對在視距不足時駕駛員通過水平彎道的駕駛行為進(jìn)行試驗研究，發(fā)現(xiàn)駕駛員會通過減速或增大橫凈距來保證行車安全。

綜上所述，所謂停車視距不足，多數(shù)研究僅僅是按規(guī)范規(guī)定的停車視距所需要的圓曲線最小半徑與實際采用的圓曲線半徑進(jìn)行比較，或與規(guī)范中圓曲線最小半徑規(guī)定值比較；較少從汽車整體性能和高速公路路面摩阻力系數(shù)的提高，停車視距富余度越來越大方面考慮，更沒有從多車道高速公路不同車道是否應(yīng)該采用不同的標(biāo)準(zhǔn)考慮。所以有必要分析研究不同車道停車視距及計算參數(shù)的合理取值問題，也只有對高速公路內(nèi)側(cè)車道停車視距規(guī)定值或圓曲線最小半徑規(guī)定值進(jìn)行修訂，才能使停車視距所需要的最小圓曲線半徑與規(guī)范中圓曲線最小半徑規(guī)定值相一致。高速公路內(nèi)側(cè)車道停車視距取值合理性問題，如果沒有明確的研究結(jié)論，必然造成山區(qū)高速公路不得不采用高指標(biāo)，使工程造價居高不下，本文基于國內(nèi)外對停車視距計算參數(shù)的大量研究數(shù)據(jù)，對高速公路內(nèi)側(cè)車道停車視距及計算參數(shù)的合理取值展開較為系統(tǒng)的研究，提出高速公路內(nèi)側(cè)車道應(yīng)采用緊急制動停車視距的建議。

1 停車視距對圓曲線最小半徑指標(biāo)運用的影響

1.1 高速公路內(nèi)側(cè)車道停車視距所需要的圓曲線最小半徑

我國高速公路中央帶均設(shè)置防眩設(shè)施，小客車在左偏曲線內(nèi)側(cè)車道行駛時，因受中央帶防眩設(shè)施的遮擋，存在停車視距不滿足規(guī)范規(guī)定值的要求。根據(jù)2009年版《公路路線設(shè)計細(xì)則》(總校稿)中“高速公路內(nèi)側(cè)車道幾何視距與對應(yīng)的圓曲線半徑”對照表，詳見表1，其中表中內(nèi)側(cè)車道中心線距護(hù)欄以2.5 m為計算基準(zhǔn)。停車視距所需要的圓曲線半徑較規(guī)范中規(guī)定的圓曲線最小半徑大的較多；設(shè)計速度越高，所需要的圓曲線最小半徑值越大，設(shè)計速度為120 km/h時圓曲線最小半徑較一般值增大一倍還多，即由1 000 m變?yōu)? 204 m；設(shè)計速度為80 km/h 時提高了50%，圓曲線最小半徑由400 m變?yōu)?04 m，與極限值相比較，相差更大。

表1 高速公路內(nèi)側(cè)車道幾何視距與對應(yīng)的圓曲線半徑

1.2 停車視距對圓曲線最小半徑指標(biāo)運用的影響

圓曲線設(shè)計指標(biāo)如果按停車視距所需要的圓曲線最小半徑掌握，顯然相當(dāng)于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的圓曲線半徑規(guī)定值提高了，而且提高幅度較大。從2010年之后，受停車視距規(guī)定值的影響，山區(qū)高速公路較多項目不得不采用高指標(biāo)，不僅增加橋隧工程規(guī)模，造成工程造價大幅度提高，而且有些項目出現(xiàn)大填大挖，造成對自然環(huán)境的較大影響，高邊坡或深挖路段還可能帶來工程安全性問題。

我國圓曲線最小半徑極限值與美國、日本等多數(shù)國家規(guī)定基本一致，美國沒有一般值的規(guī)定，見表2。如果以規(guī)范中的停車視距對應(yīng)圓曲線半徑值作為控制指標(biāo)，意味著我國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較美國、日本等國家大得多的多；如果按美國規(guī)定的停車視距反算圓曲線最小半徑，所需要的半徑值更大，與其圓曲線最小半徑規(guī)定值相差更大，顯然美國圓曲線最小指標(biāo)不是按照停車視距所需要的最小圓曲線半徑確定。根據(jù)了解，歐美高速公路較多項目中央帶沒有設(shè)置防眩設(shè)施，所以不存在高速公路內(nèi)側(cè)車道停車視距不足的問題。

表2 中國、美國停車視距與圓曲線最小半徑規(guī)定值

1.3 新建高速公路采用輔助措施解決停車視距不足問題的可行性分析

(1)對中央分隔帶進(jìn)行特殊設(shè)計。為了滿足停車視距所對應(yīng)的圓曲線最小半徑值要求，當(dāng)?shù)匦螚l件受限制，平面線形調(diào)整困難時，采取輔助措施滿足視距要求，如改變中央分隔帶型式，把波形護(hù)欄改為新澤西護(hù)欄，或者將波形護(hù)欄向中央分隔帶中心移動等。當(dāng)調(diào)整后內(nèi)側(cè)車道中心距新澤西護(hù)欄的距離為3.0 m時，對應(yīng)設(shè)計速度120，100，80 km/h所要求的最小平曲線半徑分別為：1 836，1 065，503 m，即對中央分隔帶進(jìn)行特殊設(shè)計，最小圓曲線半徑也大于現(xiàn)行《路線規(guī)范》規(guī)定的一般最小值，難以解決根本問題。

(2)改變路面標(biāo)線位置的措施。近幾年，一些設(shè)計者為了解決規(guī)范中不一致的規(guī)定問題，提出改變標(biāo)線位置滿足視距要求的設(shè)計方案，如設(shè)計速度80 km/h的高速公路，平曲線半徑小于604 m時，保持中央帶防撞護(hù)欄及防眩方式不變，采取將靠中央分隔帶的內(nèi)側(cè)行車道標(biāo)線外移以增大橫凈距。由于行車道右側(cè)有2.5 m寬的硬路肩，對圓曲線半徑400 m

圖1 基于高速公路內(nèi)側(cè)車道停車視距的路面標(biāo)線設(shè)計圖(單位:cm)

(3)考慮我國土地資源緊缺，如果全路段通過加寬中間分隔帶寬度解決地形條件受限制路段的停車視距問題，顯然不合理，也不經(jīng)濟(jì)。

2 既有高速公路停車視距不足路段交通安全性調(diào)查

2009年版《公路路線設(shè)計細(xì)則》(總校稿)出來之前，由于設(shè)計、審查均沒有核查“高速公路內(nèi)側(cè)車道幾何視距與對應(yīng)所需要的圓曲線半徑”之間的關(guān)系，所以，山區(qū)高速公路圓曲線最小半徑都是按規(guī)范中規(guī)定的圓曲線最小半徑一般值控制，即較多項目較多路段圓曲線半徑采用接近或等于最小半徑一般值。近幾年，我國已通車的高速公路限制速度進(jìn)行了調(diào)整，從基于設(shè)計速度的高速公路限速調(diào)整結(jié)果來看，不但沒有降低限速，基本上都是“提速”；有些省設(shè)計速度不論是100 km/h，還是80 km/h，除了隧道和連續(xù)長大縱坡路段外，小客車一律將限速調(diào)整為120 km/h；有些省設(shè)計速度為80 km/h 時小客車限速調(diào)整為100 km/h，設(shè)計速度為100 km/h時限速調(diào)整為120 km/h。提速的高速公路項目中存在較多路段平面指標(biāo)采用設(shè)計速度所對應(yīng)的最小半徑一般值或接近一般值，中間帶寬度沒有進(jìn)行特殊設(shè)計；顯然，既有高速公路有較多路段停車視距不滿足限速調(diào)整的要求。但是，根據(jù)初步調(diào)查，這些路段沒有發(fā)現(xiàn)交通事故率明顯高于其他路段，說明高速公路內(nèi)側(cè)車道停車視距及計算參數(shù)的取值有待商榷。

3 高速公路內(nèi)側(cè)車道采用緊急制動停車視距的研究

3.1 停車視距概述

(1)停車視距基本概念

停車視距由駕駛員發(fā)現(xiàn)障礙物到采取制動措施期間內(nèi)(反應(yīng)時間)的行駛距離和制動過程行駛的減速距離組成的。停車視距計算圖式如圖2所示，停車視距的取值主要取決于駕駛員反應(yīng)時間、車輛的行駛速度及減速度或路面摩阻力系數(shù)等參數(shù)。

圖2 停車視距計算圖式

(2)停車視距計算方法

①基于縱向摩阻力的停車視距傳統(tǒng)計算方法

基于路面縱向摩阻力系數(shù)的停車視距理論計算模型如式(1)[1]所示。

(1)

式中,St為停車視距；v為行駛速度：規(guī)范規(guī)定設(shè)計速度120～80 km/h時為其85%，設(shè)計速度60～40 km/h 時為其90%，設(shè)計速度30～20 km/h時為其100%；tr為駕駛員反應(yīng)時間；g為重力加速度，取9.8 m/s2，計算小客車停車視距時不考慮縱坡的影響；f為縱向摩阻系數(shù)，依車速及路面狀況而定，路面為潮濕狀態(tài)。

由式(1)可知，停車視距的取值主要取決于駕駛員反應(yīng)時間、車輛的行駛速度及路面縱向摩阻力系數(shù)等參數(shù)。

②基于汽車制動減速度的停車視距計算方法

基于汽車制動減速度的停車視距理論計算模型如式(2)[4]所示。

(2)

式中,St為停車視距；v為設(shè)計速度或行駛速度；tr為駕駛員反應(yīng)時間；a為減速度(m/s2)。

3.2 緊急制動停車視距計算參數(shù)取值分析

3.2.1 反應(yīng)時間取值分析

(1)國內(nèi)相關(guān)研究

我國研究人員對反應(yīng)時間進(jìn)行了研究，認(rèn)為反應(yīng)時間與設(shè)計速度、設(shè)計控制條件等有關(guān)，陳勝營等《公路設(shè)計指南》[21]中反應(yīng)時間設(shè)計值如表3所示。

表3 反應(yīng)時間表

國內(nèi)相關(guān)研究基本上認(rèn)為反應(yīng)時間的變化區(qū)間是1.5～2.5 s。表中理想反應(yīng)時間應(yīng)用于高速公路主車道上，并應(yīng)盡可能用于其他等級的公路上；極限最短反應(yīng)時間只能用于駕駛員可望有相當(dāng)警惕性的區(qū)域。根據(jù)調(diào)查研究，在高速公路圓曲線半徑較小路段內(nèi)側(cè)車道上高速行駛時，駕駛員處于相當(dāng)警惕性的狀態(tài)，設(shè)計速度為80 km/h時緊急制動反應(yīng)時間可取1.5 s。

同濟(jì)大學(xué)吳斌等[22]基于中國自然駕駛數(shù)據(jù)，建立了緊急工況下制動避撞的駕駛員模型，圖3為51例前車慢行或靜止的直行追尾危險工況緊急制動反應(yīng)時間分布圖，研究表明：駕駛員的緊急制動反應(yīng)時間與駕駛工況的緊急長度相關(guān)，以碰撞時刻倒數(shù)的臨界值0.2 s-1作為危險觸發(fā)閾值，駕駛員的緊急制動反應(yīng)時間分布均值為0.5 s，標(biāo)準(zhǔn)差為0.63 s，且最大值為2.0 s，一般不超過1.5 s，該研究成果可作為緊急制動反應(yīng)時間取值的參考依據(jù)。圖3中緊急制動反應(yīng)時間為負(fù)的工況表明駕駛員在危險觸發(fā)閾值前就采取了制動措施。

圖3 追尾危險場景駕駛員緊急制動反應(yīng)時間分布及擬合

(2)國外的研究

在國外相關(guān)研究成果中，以決策的復(fù)雜程度，即決策的信息容量來確定駕駛員的反應(yīng)時間。根據(jù)駕駛員對于道路條件是否有了預(yù)先的估計，有預(yù)期反應(yīng)時間與決策的信息容量之間的關(guān)系見圖4?；貧w得到式(3)計算。

圖4 有預(yù)期反應(yīng)時間的模型示意圖

y=1.237 554e0.258 913x，

(3)

式中，y為反應(yīng)時間。x為信息容量，1個bit的信息容量相當(dāng)于從兩個相同概率的反應(yīng)中選擇一個所需的信息處理量，而從3個等概率的選項中決策的信息容量，等于1.5 bit；以此類推，得到信息容量的量化水平。

無預(yù)期的反應(yīng)時間，進(jìn)行同樣的分析，得到相關(guān)散點圖與趨勢線，見圖5?；貧w模型為：

圖5 無預(yù)期反應(yīng)時間的模型示意圖

y=1.878 384e0.261 087x，

(4)

式中各符號的意義同前。

根據(jù)上述模型可計算不同信息容量情況下有、無預(yù)期的反應(yīng)時間見表4。

表4 駕駛員是否選擇停車的反應(yīng)時間

如果選擇信息容量1 bit且為無預(yù)期反應(yīng)時間是2.439 s；如果選擇信息容量1 bit且為有預(yù)期反應(yīng)時間是1.603 s。與國內(nèi)相關(guān)研究相比較，所謂無預(yù)期即為理想行駛狀態(tài)，有預(yù)期就是相當(dāng)警惕性狀態(tài)。在山區(qū)高速公路圓曲線半徑較小路段的內(nèi)側(cè)車道高速行駛時，符合駕駛員處于相當(dāng)警惕性的區(qū)域，緊急制動反應(yīng)時間可取1.603 s，理想狀態(tài)緊急制動反應(yīng)時間可取2.439 s。

國外除歐洲七國反應(yīng)時間取2 s外，其余國家駕駛員反應(yīng)時間大多取2.5 s。根據(jù)AASHTO規(guī)定，駕駛?cè)俗R別判斷時間1.5 s，作用時間為1.0 s，反應(yīng)時間取2.5 s。這些反應(yīng)時間基本上為理想狀態(tài)的取值。

(3)緊急制動反應(yīng)時間取值

根據(jù)國內(nèi)相關(guān)研究，駕駛員可望有相當(dāng)警惕性的區(qū)域，緊急制動反應(yīng)時間可取1.5 s；國外相關(guān)研究認(rèn)為如果選擇信息容量1 bit且為有預(yù)期時反應(yīng)時間為1.603 s。從國內(nèi)外的研究成果可以看出，反應(yīng)時間差別不大。結(jié)合我國既有高速公路限速調(diào)整(提速)后交通運行平穩(wěn)考慮，緊急制動反應(yīng)時間可取1.5 s；理想狀態(tài)反應(yīng)時間取2.5 s是國內(nèi)外研究人員所認(rèn)可的，即舒適制動反應(yīng)時間。

3.2.2 路面摩阻力系數(shù)

根據(jù)既有研究成果，路面摩阻力系數(shù)一般大于0.5，我國規(guī)范對高速公路停車視距計算時摩阻力系數(shù)取值范圍為0.29～0.31，對低等級公路停車視距計算摩阻力系數(shù)為0.38和0.44，見表5，路面條件較高速公路差，但摩阻力系數(shù)取值反而高，說明高速公路摩阻力系數(shù)取值偏于安全。國外較多國家摩阻力系數(shù)取值高于我國，詳見表6。

表5 我國《規(guī)范》中小客車縱向摩阻系數(shù)取值

表6 國外摩阻力系數(shù)

我國《路線規(guī)范》采用潮濕狀態(tài)下的道路摩阻系數(shù)進(jìn)行計算，取值明顯偏低，與現(xiàn)有路面、車輛性能等匹配度較低。隨著車輛性能的提升以及道路條件的發(fā)展，原先推薦的道路阻力系數(shù)已經(jīng)不再能準(zhǔn)確地反映停車緊急制動的實際情況，綜合國內(nèi)外摩阻力系數(shù)取值，并按設(shè)計速度計算時，我國高速公路緊急制動摩阻力系數(shù)可取0.46。

3.2.3 汽車緊急制動減速度

美國綠皮書從2001版開始，運用汽車制動減速度來代替道路摩阻系數(shù)計算停車視距，德國、歐盟、澳大利亞也采用制動減速度計算。AASHTO對45名駕駛員進(jìn)行3 000次制動試驗，指出大多數(shù)駕駛員在意外發(fā)現(xiàn)前方道路有障礙物需停車時所采用的減速度>4.5 m/s2，約90%的駕駛員采用的減速度>3.4 m/s2。調(diào)查研究表明大多數(shù)的車輛制動系統(tǒng)和多數(shù)道路的輪胎與路面摩擦水平都能提供至少3.4 m/s2的減速率。德國對制動減速度的取值為3.7 m/s2，歐盟法律條例規(guī)定的制動減速度為5 m/s2，各國平均制動減速度如表7所示。

表7 各國制動減速度(單位：m/s2)

同濟(jì)大學(xué)吳斌等[22]基于中國自然駕駛數(shù)據(jù)，在緊急制動工況下未發(fā)生碰撞，駕駛員的制動過程在其操控能力范圍內(nèi)，大部分最大制動減速度都未達(dá)到車輛或路面的極限情況，圖6是121例追尾危險工況下緊急制動避撞最大制動減速度正態(tài)分布及擬合圖，正態(tài)分布均值u=-6.1 m/s2，標(biāo)準(zhǔn)差 1.2 m/s2。

圖6 最大制動減速度分布及擬合

小客車制動減速度的取值，對停車視距的計算結(jié)果影響較大。根據(jù)以上相關(guān)研究可知，在緊急情況下，小客車的最大減速度一般能達(dá)到7.5 m/s2，作為高速公路緊急制動的設(shè)計指標(biāo)，緊急制動減速度取4.51 m/s2，約為最大減速度的60%，不僅留有富裕，減速度也不是特別大，給后車保留一定的制動距離，為避免追尾留有空間?；谥苿訙p速度的停車視距計算模型，緊急制動減速度采用 4.51 m/s2。

3.2 緊急制動停車視距基本概念

車輛在高速公路行駛過程中，為了避免追尾或保證安全換道，駕駛員經(jīng)常需要制動減速，但一般不需要緊急停車；如果發(fā)現(xiàn)前方障礙物是靜止的物體時需要緊急停車或換道，最短停車距離取決于駕駛員緊急制動反應(yīng)時間和最大制動減速度。緊急制動所需要的反應(yīng)時間與駕駛員年齡、性別、駕駛經(jīng)驗有一定關(guān)系，但與駕駛員在行駛時所保持的警惕性程度關(guān)系最大。從保證舒適制動駕駛狀態(tài)考慮，道路通行條件應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的停車視距要求，規(guī)范規(guī)定的停車視距是理想的停車視距。

根據(jù)緊急制動反應(yīng)時間的取值研究，所謂緊急制動停車視距是指：駕駛員處于有預(yù)期的或高警惕性駕駛狀態(tài)時發(fā)現(xiàn)前方障礙物所需要的反應(yīng)時間較無預(yù)期的正常駕駛狀態(tài)短，相應(yīng)的停車視距計算值較規(guī)范值小。

研究表明：當(dāng)車輛在高速公路內(nèi)側(cè)車道上以限制速度為基準(zhǔn)高速行駛時，駕駛員對道路通行條件有預(yù)期，特別是駛?cè)胼^小的圓曲線路段時，駕駛員保持高警惕性駕駛狀態(tài)；根據(jù)國內(nèi)外對緊急制動反應(yīng)時間的研究數(shù)據(jù)綜合分析，緊急制動反應(yīng)時間可取1.5 s，計算得到的停車視距稱為“緊急制動停車視距”，適用于高速公路內(nèi)側(cè)車道小客車停車視距。在高速公路外側(cè)車道或圓曲線半徑較大的路段，多數(shù)駕駛員處于無預(yù)期的正常駕駛狀態(tài)；多數(shù)國家(包括中國)對無預(yù)期的舒適性駕駛狀態(tài)緊急制動反應(yīng)時間均取2.5 s，計算得到的停車視距稱為“舒適制動停車視距”，其值與規(guī)范規(guī)定值基本一致，適用于高速公路內(nèi)側(cè)車道除外的其他車道。

3.4 高速公路內(nèi)側(cè)車道采用緊急制動停車視距合理性分析

根據(jù)高速公路實測運行速度分析，運行速度分布圖中V85與高速公路限速基本一致，從圖7可知，設(shè)計速度或公路限速為120 km/h時，超過60%車輛行駛速度在110 km/h以下，僅有15%的駕駛員行駛速度達(dá)到或超過高速公路限速值，顯然對行駛速度在110 km/h以上的車輛在較小的圓曲線路段上行駛時，駕駛員通常有相當(dāng)警惕性。高速公路內(nèi)側(cè)車道作為超車道或快車道，是多車道高速公路限速最高的車道，車輛在內(nèi)側(cè)車道上以限制速度為基準(zhǔn)高速駛?cè)胼^小圓曲線半徑路段時，特別是駛?cè)胱笃€形路段，由于內(nèi)側(cè)車道停車視距較短，行駛條件最為不利，駕駛員從對道路通行條件的預(yù)期考慮，必然處于高警惕性駕駛狀態(tài)；同時考慮小半徑圓曲線路段基本上里程都較短，不存在長時間高警惕性帶來疲勞駕駛風(fēng)險的問題；對行駛速度在110 km/h以下的車輛，舒適制動停車視距基本滿足要求，所以，對多車道高速公路提出不同車道采用不同的停車視距標(biāo)準(zhǔn)，高速公路內(nèi)側(cè)車道采用緊急制動停車視距，高速公路其他車道采用舒適制動停車視距，即規(guī)范規(guī)定值。

圖7 高速公路內(nèi)側(cè)車道運行速度分布

3.5 緊急制動停車視距計算值及推薦值

綜上研究，基于路面摩阻力系數(shù)的停車視距計算方法，摩阻力系數(shù)宜取0.46；基于制動減速度計算方法，制動減速度宜取4.51 m/s2；舒適制動反應(yīng)時間取2.5 s，緊急制動反應(yīng)時間取1.5 s。小客車緊急制動停車視距和舒適制動停車視距計算值和推薦值如表8所示。采用舒適制動反應(yīng)時間計算的停車視距與我國規(guī)范規(guī)定值較為一致，計算模型及結(jié)果較規(guī)范規(guī)定值更合理。

表8 緊急制動停車視距和舒適制動停車視距計算值及推薦值

4 緊急制動停車視距對應(yīng)的高速公路內(nèi)側(cè)車道圓曲線最小半徑

4.1 基于停車視距的高速公路橫凈距及圓曲線最小半徑計算公式

車輛在圓曲線行駛時，駕駛員的視線主要受道路側(cè)向能提供的最大橫凈距和圓曲線半徑影響，左轉(zhuǎn)曲線和右轉(zhuǎn)曲線道路能提供的橫凈距差異較大。根據(jù)幾何關(guān)系，計算點滿足視距要求圓曲線半徑與橫凈距的關(guān)系的計算公式為[23]：

(5)

式中，m為橫凈距；R為計算行車道中心曲率半徑。St為停車視距

由cosα=1-α2/2!+α4/4!-…+(-1)nα2n/2n!，對式(5)進(jìn)行近似取代簡化時n=2，得停車視距圓曲線半徑計算簡化公式為：

(6)

4.2 緊急制動停車視距所需要的圓曲線最小半徑計算值及推薦值

緊急制動停車視距所需要的圓曲線最小半徑計算值及推薦值見表9(計算過程省略)，從表中可知，當(dāng)設(shè)計速度80 km/h時緊急制動停車視距所需要的圓曲線最小半徑為390 m，較規(guī)范中圓曲線最小半徑一般值小10 m。所以本文推薦內(nèi)側(cè)車道小客車采用緊急制動停車視距能較好的釋義停車視距與規(guī)范中圓曲線最小半徑規(guī)定值之間的關(guān)系，即當(dāng)設(shè)計速度為80 km/h時，只要圓曲線半徑大于規(guī)范中規(guī)定的圓曲線半徑一般值，高速公路中間帶不需要特殊設(shè)計。但如果設(shè)計速度為100 km/h時或120 km/h時，由于緊急制動停車視距所需要的圓曲線最小半徑分別為815 m和1 460 m，分別較規(guī)范中圓曲線最小半徑一般值700 m和1 000 m大115 m和460 m，在不滿足內(nèi)側(cè)車道小客車緊急制動停車視距要求時，應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計或采取限速等措施。

表9 緊急制動停車視距所需的圓曲線最小半徑

5 結(jié)論

圓曲線最小半徑如果按內(nèi)側(cè)車道停車視距所需要的圓曲線最小半徑掌握，顯然相當(dāng)于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的圓曲線半徑規(guī)定值提高了，而且提高幅度較大。根據(jù)研究，對中央分隔帶進(jìn)行特殊設(shè)計時，如果需要增加中間帶寬度必然增加較大工程規(guī)模；如果采用改變路面標(biāo)線位置的措施，又會出現(xiàn)行車道軌跡線不符合圓曲線設(shè)計要求。結(jié)合既有高速公路圓曲線不滿足停車視距要求的路段交通運行平穩(wěn)的現(xiàn)狀，有必要研究高速公路不同車道停車視距計算參數(shù)的合理取值問題，也只有對高速公路內(nèi)側(cè)車道停車視距規(guī)定值或圓曲線最小半徑規(guī)定值進(jìn)行修訂，才能使停車視距所需要的最小圓曲線半徑與規(guī)范中圓曲線最小半徑規(guī)定值相一致。本文主要研究結(jié)論如下：

(1)根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究：對道路通行條件有無預(yù)期或駕駛員是否處于高警惕性駕駛狀態(tài)，緊急制動反應(yīng)時間不同。本文基于已有研究成果基礎(chǔ)上，提出多車道高速公路內(nèi)側(cè)車道停車視距應(yīng)采用不同的標(biāo)準(zhǔn)。研究表明：當(dāng)車輛在高速公路內(nèi)側(cè)車道保持限制速度高速行駛時，駕駛員對道路通行條件是有預(yù)期的，特別是駛?cè)胼^小的圓曲線路段時，駕駛員通常處于高警惕性駕駛狀態(tài)，這時如果前方發(fā)現(xiàn)障礙物所做出緊急制動停車決策的反應(yīng)時間要短于無預(yù)期的舒適性駕駛狀態(tài)。

(2)根據(jù)國內(nèi)外大量研究數(shù)據(jù)綜合分析，當(dāng)駕駛員處于有預(yù)期的高警惕性駕駛狀態(tài)時，緊急制動反應(yīng)時間可取1.5 s，計算得到的停車視距稱為“緊急制動停車視距”，適用于高速公路內(nèi)側(cè)車道小客車停車視距。在高速公路外側(cè)車道或圓曲線半徑較大的路段，多數(shù)駕駛員處于無預(yù)期的舒適性駕駛狀態(tài)；多數(shù)國家(含中國)對無預(yù)期的舒適性駕駛狀態(tài)緊急制動反應(yīng)時間均取2.5 s，計算得到的停車視距稱為“舒適制動停車視距”，其值與規(guī)范規(guī)定值基本一致，適用于高速公路內(nèi)側(cè)車道除外的其他車道。

(3)緊急制動停車視距較規(guī)范規(guī)定值小，當(dāng)設(shè)計速度為80 km/h時，緊急制動停車視距所需要的圓曲線最小半徑值與現(xiàn)行規(guī)范中圓曲線最小半徑一般值基本一致；結(jié)合既有高速公路圓曲線不滿足停車視距要求的路段交通運行平穩(wěn)的現(xiàn)狀，顯然高速公路內(nèi)側(cè)車道小客車采用緊急制動停車視距較為合理。當(dāng)設(shè)計速度為120 km/h或100 km/h時，其緊急制動停車視距所需要的圓曲線最小半徑值較現(xiàn)行規(guī)范圓曲線最小半徑一般值大較多；如果圓曲線路段圓曲線半徑不滿足緊急制動停車視距要求，應(yīng)采取特殊設(shè)計或限速等安全措施。

(4)本文提出的緊急制動停車視距較規(guī)范規(guī)定值小，應(yīng)進(jìn)一步開展高速公路內(nèi)側(cè)車道采用緊急制動停車視距交通安全風(fēng)險分析的研究。