盧振禮，楊成芳，鄭宗杰，崔廣暑，安 源，顧 飛

(1.日照市氣象局，山東 日照 276826；2.山東省氣象臺(tái)，濟(jì)南 250031；3.交通運(yùn)輸部路網(wǎng)中心，北京 100736)

引 言

2018年中國(guó)的高速公路總里程已達(dá)14.3萬(wàn)千米，居世界第一。研究表明：隨著高速公路的發(fā)展，高速公路交通事故出現(xiàn)多發(fā)狀況。霧是高速公路最為常見(jiàn)的災(zāi)害天氣類型之一[1-3]，國(guó)內(nèi)外已有眾多專家針對(duì)高速公路大霧或低能見(jiàn)度進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究[4-8]。近期主要研究包括：滬寧高速分段進(jìn)行低能見(jiàn)度濃霧監(jiān)測(cè)、預(yù)警和臨近預(yù)報(bào)試驗(yàn)和服務(wù)研究[9]，應(yīng)用高時(shí)空分辨率非靜力中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式WRF 3.1剖析大霧過(guò)程形成的動(dòng)力、熱力和水汽條件[10]，利用霧的能見(jiàn)度數(shù)值范圍、時(shí)空分布規(guī)律、路面狀況計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的霧危險(xiǎn)指數(shù)(NHFI)[11]。高速公路團(tuán)霧是對(duì)高速公路安全影響比較嚴(yán)重的天氣現(xiàn)象，它的危害性已經(jīng)逐漸被人們認(rèn)識(shí)[12]。

2016年我國(guó)因霧引起的高速公路交通事故共192起，單起事故死亡率86.5%[13-14]。近幾年，滁新高速、大廣高速、寧洛高速、大運(yùn)高速、滬寧高速和邢汾高速等均因高速公路團(tuán)霧引發(fā)重大交通事故，事故大多引發(fā)數(shù)十輛車相撞，造成嚴(yán)重的人員傷亡。通過(guò)對(duì)滬寧高速團(tuán)霧引起的交通事故分析，發(fā)現(xiàn)有大約77.8%的交通事故發(fā)生在00-08時(shí)。高速公路事故高發(fā)時(shí)段與統(tǒng)計(jì)的高速公路團(tuán)霧分布時(shí)間段(主要集中在22時(shí)-次日08時(shí))基本吻合，也從側(cè)面說(shuō)明了高速公路團(tuán)霧很容易引發(fā)交通事故。

截至目前，很多專家已對(duì)高速公路團(tuán)霧進(jìn)行了研究，主要研究集中在分析團(tuán)霧天氣過(guò)程的氣象要素變化，通過(guò)WRF模式耦合不同陸面方案對(duì)團(tuán)霧過(guò)程數(shù)值模擬[15]；根據(jù)布設(shè)于滬寧高速自動(dòng)天氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(AWMS)實(shí)測(cè)資料，對(duì)團(tuán)霧資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探討團(tuán)霧天氣發(fā)生規(guī)律和地形、地貌特征[16]；基于突變論，分析駕駛?cè)诉M(jìn)入團(tuán)霧路段瞬間的駕駛行為特征，研究團(tuán)霧環(huán)境下行車致危機(jī)理[1]；利用沿海高速公路AWMS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析沿海高速公路團(tuán)霧成因和分布規(guī)律等研究[17]。與此同時(shí)，還出臺(tái)了相關(guān)法律條例、標(biāo)準(zhǔn)及其規(guī)范[18-23]。本文在以上研究的基礎(chǔ)上，分析高速公路團(tuán)霧的基本特征、生成條件、時(shí)空分布及危害，對(duì)團(tuán)霧和高速公路團(tuán)霧的定義加以界定。根據(jù)高速公路團(tuán)霧天氣的危害程度，按照理論分析和數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方式，劃分出高速公路團(tuán)霧的預(yù)警等級(jí)。

1 資料和方法

1.1 資 料

安徽省內(nèi)高速公路沿線每間隔3 km均安裝一部能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)儀，基本實(shí)現(xiàn)省內(nèi)高速公路能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)設(shè)備全網(wǎng)覆蓋，可監(jiān)測(cè)高速公路沿線每分鐘的水平能見(jiàn)度；江蘇省內(nèi)高速公路采用AWMS和智能攝像頭相結(jié)合的方式，監(jiān)測(cè)省內(nèi)路網(wǎng)的逐分鐘水平能見(jiàn)度、溫度、濕度、氣壓、降水、風(fēng)向和風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)。

本文所用的水平能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別由安徽省公共氣象服務(wù)中心和江蘇省氣象服務(wù)中心提供，溫度、濕度、氣壓、降水、風(fēng)向和風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)由江蘇省氣象中心提供。滬寧高速公路交通事故原始數(shù)據(jù)來(lái)源于江蘇省高速公路運(yùn)營(yíng)管理部門，其他高速公路重大交通事故數(shù)據(jù)來(lái)源于各大媒體新聞報(bào)道。

1.2 方 法

本文對(duì)高速公路團(tuán)霧數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)等資料進(jìn)行計(jì)算分析。根據(jù)高速公路加密的水平能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，局地性團(tuán)霧覆蓋高速公路路面的長(zhǎng)度，確定高速公路團(tuán)霧的水平能見(jiàn)度數(shù)值和水平尺度范圍。在遵照現(xiàn)行法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、專家意見(jiàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)況數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，確定團(tuán)霧和高速公路團(tuán)霧定義，在此基礎(chǔ)上，分析它們的特征、成因、時(shí)空分布及危害程度。

基于團(tuán)霧和高速公路團(tuán)霧的定義，對(duì)事故多發(fā)路段團(tuán)霧的AWMS氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料與相應(yīng)的高速公路交通事故數(shù)據(jù)對(duì)比分析，建立高速公路團(tuán)霧與車輛交通安全性關(guān)系。分析高速公路不同水平能見(jiàn)度數(shù)值范圍的潛在危害程度。依據(jù)車輛在不同速度、不同能見(jiàn)度條件下的突然緊急制動(dòng)距離，同車道前后車輛的停車視距和相對(duì)安全停車距離，評(píng)估車輛在不同低能見(jiàn)度條件下，行駛在團(tuán)霧區(qū)域內(nèi)外的車輛發(fā)生交通事故的危險(xiǎn)性大小，按水平能見(jiàn)度數(shù)值范圍和覆蓋路面長(zhǎng)度劃分高速公路團(tuán)霧預(yù)警等級(jí)。

2 團(tuán)霧和高速公路團(tuán)霧定義的界定

2.1 團(tuán)霧的定義

團(tuán)霧的術(shù)語(yǔ)定義在氣象服務(wù)領(lǐng)域還是相對(duì)較新的概念，一些標(biāo)準(zhǔn)、論文有所提及[16,19,24]。近些年，學(xué)者對(duì)團(tuán)霧和高速公路團(tuán)霧的定義相繼開(kāi)展過(guò)一些研究[1,9,15,25]，其中的觀點(diǎn)分歧較大。對(duì)團(tuán)霧具有局地性、范圍小和突發(fā)性等特點(diǎn)都有共同認(rèn)知，較大分歧主要集中在團(tuán)霧水平尺度，從幾十米到100 km的范圍都有闡述；水平能見(jiàn)度數(shù)值分歧從0-200 m到0-500 m 的范圍[16,24,26]。截至目前，學(xué)者和專家們還未對(duì)高速公路團(tuán)霧的定義作出過(guò)明確的界定，通常只對(duì)團(tuán)霧和高速公路團(tuán)霧概念進(jìn)行解釋性說(shuō)明，大多用團(tuán)霧的概念性說(shuō)明代替高速公路團(tuán)霧的術(shù)語(yǔ)定義。本文研究發(fā)現(xiàn)，團(tuán)霧和高速公路團(tuán)霧不僅僅存在地域范圍的差異，它們的內(nèi)涵外延、時(shí)空分布、危害程度均存在不同之處。因而，有必要分別給出團(tuán)霧和高速公路團(tuán)霧的定義。

在對(duì)發(fā)生在江蘇、安徽省境內(nèi)的高速公路團(tuán)霧天氣特征、生成條件和分布等統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，曾于2018-2019年先后3次向全國(guó)交通、氣象和相關(guān)院校近200位專家咨詢和征求意見(jiàn)，經(jīng)協(xié)商一致后，最終給出團(tuán)霧定義。該定義旨在把團(tuán)霧與其他霧相區(qū)別，體現(xiàn)出團(tuán)霧的突發(fā)性、尺度小、局地性、地形影響和分布不均等特征。把團(tuán)霧的術(shù)語(yǔ)定義確定為“具有局地性、范圍小、突發(fā)性和時(shí)空分布不均等特點(diǎn)的懸浮在近地層大氣中的大量微細(xì)水滴、冰晶等可見(jiàn)集合體”。

2.2 高速公路團(tuán)霧的定義

由于團(tuán)霧具有不規(guī)則形態(tài)、分布不均等特性，本文的團(tuán)霧定義并未給出水平能見(jiàn)度和水平尺度范圍。在團(tuán)霧術(shù)語(yǔ)定義的基礎(chǔ)上，依據(jù)團(tuán)霧的水平尺度(按高速公路的走向)和水平能見(jiàn)度數(shù)值范圍，界定高速公路團(tuán)霧術(shù)語(yǔ)定義。統(tǒng)計(jì)了G3高速公路(加密站相互間隔3 km)近期加密站的299235組水平能見(jiàn)度數(shù)據(jù)，根據(jù)水平能見(jiàn)度數(shù)值進(jìn)行分揀和計(jì)算分析。出現(xiàn)霧的連續(xù)相鄰站點(diǎn)分別為1、2、3和4個(gè)觀測(cè)站時(shí)，出現(xiàn)霧的水平尺度分別按其平均值計(jì)算，即分別按3 km、6 km、9 km和12 km計(jì)算。計(jì)算結(jié)果參見(jiàn)表1，再根據(jù)計(jì)算出的不同覆蓋范圍的強(qiáng)濃霧出現(xiàn)比率可得公式1。

表1 高速公路團(tuán)霧影響站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

D=3×0.787+6×0.0566+9×0.0998+12×0.0566

D=4.26

(1)

據(jù)表1計(jì)算出局地性強(qiáng)濃霧的水平尺度為4.26 km?？紤]到高速公路團(tuán)霧天氣對(duì)交通安全的影響，對(duì)其水平尺度4.26 km不做四舍五入，而是直接升為整數(shù)5 km，在術(shù)語(yǔ)定義中加以界定。只把水平尺度5 km以內(nèi)的霧定義為高速公路團(tuán)霧，水平尺度超過(guò)5 km的霧歸為其他霧。

按照交通部門的事故資料分析，能見(jiàn)度小于200 m的團(tuán)霧天氣發(fā)生交通事故概率較高。結(jié)合現(xiàn)行的公安部門對(duì)高速公路低能見(jiàn)度的管控措施[20]，本文把高速公路上出現(xiàn)能見(jiàn)度小于200 m的團(tuán)霧，界定為高速公路團(tuán)霧。綜合上述分析，把高速公路團(tuán)霧的術(shù)語(yǔ)定義為“在高速公路上生成或者從周邊區(qū)域擴(kuò)散、移動(dòng)到高速公路上，覆蓋高速公路長(zhǎng)度小于5 km、能見(jiàn)度小于200 m的團(tuán)霧”。

3 團(tuán)霧的生成條件、特征和分布

3.1 團(tuán)霧的生成條件

選取江蘇省滬寧高速公路2008年1月-2014年12月對(duì)交通產(chǎn)生較大影響的團(tuán)霧天氣33次，S3高速公路安徽省境內(nèi)2019年1-12月監(jiān)測(cè)到的團(tuán)霧天氣30次。統(tǒng)計(jì)資料均為團(tuán)霧發(fā)生時(shí)段的交通站監(jiān)測(cè)氣象資料，能見(jiàn)度為團(tuán)霧發(fā)生時(shí)段(團(tuán)霧發(fā)生時(shí)段長(zhǎng)度參看圖2)的最小值，相對(duì)濕度為與之對(duì)應(yīng)的10 min平均值，風(fēng)速為對(duì)應(yīng)時(shí)間的瞬時(shí)風(fēng)速。對(duì)團(tuán)霧天氣資料統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，高速公路團(tuán)霧通常生成于中小尺度環(huán)流系統(tǒng)下的山地、河谷和水網(wǎng)密集區(qū)。分別對(duì)團(tuán)霧發(fā)生時(shí)的相對(duì)濕度、風(fēng)力等氣象要素統(tǒng)計(jì)分析，得到圖1統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。從圖1(a)可看出，能見(jiàn)度低于200 m天氣發(fā)生時(shí)，相對(duì)濕度大多在90%～94%，占到總發(fā)生次數(shù)的82%，也就是相對(duì)濕度大于94%或小于90%都不利于高速公路團(tuán)霧生成。從圖1(b)可看出，能見(jiàn)度低于200 m的團(tuán)霧天氣大多發(fā)生在風(fēng)速小于2.5 m/s的環(huán)流環(huán)境。風(fēng)速大于2.5 m/s時(shí)，團(tuán)霧發(fā)生的頻次較低，只占到總發(fā)生次數(shù)的8%。這從側(cè)面說(shuō)明了風(fēng)速越小越有利于高速公路團(tuán)霧生成。以上高速公路團(tuán)霧生成條件分析結(jié)果與大多學(xué)者分析結(jié)果基本一致[9-10,12,15-17]。

圖1 高速公路團(tuán)霧最低能見(jiàn)度與氣象因子關(guān)系

3.2 高速公路團(tuán)霧的特征

高速公路上的團(tuán)霧一般覆蓋路面范圍比較小。從表1的統(tǒng)計(jì)數(shù)字看，大多團(tuán)霧覆蓋路面長(zhǎng)度小于6 km，小于6 km團(tuán)霧次數(shù)占到總次數(shù)的78.70%(參見(jiàn)表1)。高速公路團(tuán)霧成團(tuán)簇狀分布，通常團(tuán)霧外視線很好，其內(nèi)水平能見(jiàn)度很低(通常小于200 m)。高速公路團(tuán)霧的水平能見(jiàn)度是個(gè)快速變化的過(guò)程，高速公路團(tuán)霧的持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。根據(jù)安徽省高速公路易發(fā)團(tuán)霧路段站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，團(tuán)霧平均持續(xù)時(shí)間一般在6 h以下(見(jiàn)圖2)，最短的團(tuán)霧維持時(shí)間僅有0.5 h，最長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到12.8 h，維持時(shí)間大于10 h的團(tuán)霧次數(shù)占總數(shù)的8.3%。以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果與部分學(xué)者的統(tǒng)計(jì)結(jié)果略有差別[16,27]。這可能是所選的統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)地形、氣候條件差異造成的。

圖2 各站點(diǎn)高速公路團(tuán)霧維持時(shí)間統(tǒng)計(jì)

從微觀角度上，在某個(gè)時(shí)刻某段路上出現(xiàn)的一次團(tuán)霧天氣現(xiàn)象的形式上大體相同，只有水平能見(jiàn)度大小差別。但從宏觀角度觀察，每次團(tuán)霧天氣現(xiàn)象的整體形態(tài)、產(chǎn)生過(guò)程會(huì)有差別。通過(guò)監(jiān)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，高速公路團(tuán)霧的產(chǎn)生方式主要有3種：路面生成型、路面中心濃密型和周邊擴(kuò)散型。路面生成型就是在高速公路路面生成，水平能見(jiàn)度小于200 m，覆蓋路面長(zhǎng)度小于5 km的團(tuán)霧，如圖3(a)所示。路面中心濃密型是指在高速公路路面生成，中心5 km范圍內(nèi)水平能見(jiàn)度小于200 m，外圍水平能見(jiàn)度大于或等于200 m的團(tuán)霧，如圖3(b)所示。周邊擴(kuò)散型是指大范圍濃霧區(qū)從高速公路周邊擴(kuò)散或移動(dòng)至高速公路上面，水平能見(jiàn)度小于200 m且覆蓋路面長(zhǎng)度小于5 km的霧(宏觀上它屬于其他霧)，如圖3(c)所示。

圖3 高速公路團(tuán)霧的生成方式(a)路面生成型，(b)路面中心濃密型，(c)周邊擴(kuò)散型

高速公路團(tuán)霧與其他霧相比具有以上顯著的特征，對(duì)高速公路團(tuán)霧的監(jiān)測(cè)、預(yù)警比較困難，交通管理部門實(shí)施交通安全管理措施難度大，所引起的交通事故率和事故致死率都較高。

3.3 高速公路團(tuán)霧時(shí)空分布情況

有關(guān)學(xué)者對(duì)大霧的時(shí)空分布特征已進(jìn)行較多研究[28-30]，對(duì)高速公路團(tuán)霧的研究相對(duì)較少。高速公路團(tuán)霧的空間尺度小，生成于特殊地形環(huán)境下，在空間分布上表現(xiàn)出不均勻性，有時(shí)在相鄰的兩個(gè)監(jiān)測(cè)站的團(tuán)霧發(fā)生頻次也存在明顯的差異。在全國(guó)范圍內(nèi)，高速公路團(tuán)霧天氣的發(fā)生率、影響范圍存在很大的差異[31]。各省高速公路團(tuán)霧的分布情況很不均勻，選擇年發(fā)生10次以上且排名前10的省份，比較高速公路團(tuán)霧分布情況，具體見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 年發(fā)生高速公路團(tuán)霧10次以上的省份

圖5 年發(fā)生高速公路團(tuán)霧30次以上的省份

從圖中可知，年發(fā)生10次及30次以上的省市主要集中在我國(guó)西南地區(qū)。

從高速公路團(tuán)霧發(fā)生的月份來(lái)看，東部省份主要發(fā)生在1-3月和10-12月；西南部省份主要發(fā)生在1-2月和10-12月；西北部省份主要發(fā)生在2-4月和9-11月；東北部省份主要發(fā)生在3-5月和9-11月；華北省份主要發(fā)生在1-3月和11-12月；中部省份主要發(fā)生在2-4月和10-12月。6-8月全國(guó)很少出現(xiàn)高速公路團(tuán)霧路段。從高速公路團(tuán)霧發(fā)生的時(shí)段看，主要集中在22時(shí)-次日08時(shí)，高速公路團(tuán)霧10次以上的路段數(shù)量前10名的省份該時(shí)間段的平均發(fā)生率為78.3%。

4 高速公路團(tuán)霧的分級(jí)預(yù)警

4.1 低能見(jiàn)度對(duì)高速公路上車輛的影響

對(duì)比有霧天氣和無(wú)霧天氣的行車速度、車頭時(shí)距、車頭間距的差別，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高速公路團(tuán)霧對(duì)交通的影響，除了可能引起交通事故外，對(duì)高速公路的交通流量也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。國(guó)外學(xué)者的研究也有同樣的結(jié)論，水平能見(jiàn)度在40-100 m時(shí)對(duì)交通流的影響程度較為明顯，車頭時(shí)距低于2 s的車輛會(huì)增加[32]。

高速公路上按一定限速行駛車輛，其行車安全主要取決于車輛間的行車距離，這個(gè)距離能讓駕駛員有充足的時(shí)間應(yīng)對(duì)高速公路上的突發(fā)狀況，也就是車輛安全距離。車輛安全距離是指滿足安全停車需要的同車道車輛間保持的最小距離。當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)同車道前方車輛的制動(dòng)信號(hào)燈開(kāi)始點(diǎn)亮后開(kāi)始制動(dòng)，制動(dòng)過(guò)程一般需要3個(gè)時(shí)段：制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間、車輛制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間和車輛持續(xù)制動(dòng)時(shí)間。車輛不發(fā)生碰撞，還要求在兩者間保持一個(gè)安全剎車間隔d(d的安全值為3～5 m)。只有車輛制動(dòng)過(guò)程所需總時(shí)間得到充分滿足，車輛才是相對(duì)安全的。

4.2 高速公路團(tuán)霧危害性分析和預(yù)警級(jí)別劃分

4.2.1 高速公路團(tuán)霧危害性

因高速公路團(tuán)霧很難監(jiān)測(cè)、預(yù)警和有效防范，經(jīng)常造成高速公路交通事故。對(duì)比分析江蘇省高速公路團(tuán)霧水平能見(jiàn)度和交通事故數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩者存在負(fù)的相關(guān)性，水平能見(jiàn)度越低事故率越高，交通事故率隨能見(jiàn)度升高呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，參看圖6。

圖6 水平能見(jiàn)度與事故發(fā)生率的梯度變化

從圖6可以看出，交通事故主要集中在能見(jiàn)度區(qū)域是15～100 m，在這一水平能見(jiàn)度范圍內(nèi)，發(fā)生交通事故的危險(xiǎn)性較大。分析高速公路團(tuán)霧天氣對(duì)交通安全的影響和危害程度，可為高速公路團(tuán)霧預(yù)警等級(jí)劃分提供數(shù)據(jù)支撐。

4.2.2 停車視距和停車安全距離

分析團(tuán)霧天氣對(duì)高速公路交通安全的影響程度，有必要對(duì)高速公路團(tuán)霧天氣條件下，車輛發(fā)生事故的可能性大小進(jìn)行評(píng)估。按照上文高速公路團(tuán)霧定義，對(duì)能見(jiàn)度低于200 m團(tuán)霧天氣的風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行分析。當(dāng)能見(jiàn)度<200 m、100 m和50 m時(shí)，用車輛發(fā)生事故的可能性大小，來(lái)劃分高速公路團(tuán)霧預(yù)警等級(jí)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，團(tuán)霧天氣所引發(fā)的高速公路交通事故主要是車輛追尾事故，發(fā)生事故的主要原因是團(tuán)霧區(qū)域外部按正常限速行駛的車輛無(wú)法與已經(jīng)進(jìn)入團(tuán)霧區(qū)域按低能見(jiàn)度條件行駛的車輛保持安全的行車車距，后車的停車視距大于與同車道的前車實(shí)際行車車距，遇到前車緊急制動(dòng)時(shí)，發(fā)生事故。團(tuán)霧天氣條件下，是否發(fā)生車輛追尾事故，主要取決于同車道前后車輛的速度、停車視距、行車車距和停車安全距離。

在高速公路團(tuán)霧天氣條件下，通常把停車視距作為行車安全的參考因素。停車視距是指車輛行駛時(shí)，當(dāng)視線高為1.2 m、障礙物高0.1 m時(shí)，駕駛員發(fā)現(xiàn)前方障礙物后采取緊急制動(dòng)，在障礙物前停住所需要的最短距離。通常停車視距包括反應(yīng)距離、制動(dòng)距離和安全距離[7]，參見(jiàn)公式(2)：

S=Sa+Sb+Sc

(2)

停車視距公式為

Sc為安全距離(數(shù)值范圍為3～5 m)，k為制動(dòng)系數(shù),f為路面附著系數(shù),v為車輛速度,t為反應(yīng)時(shí)間。據(jù)此公式，可以計(jì)算高速公路上車輛對(duì)應(yīng)的停車視距數(shù)值。基于停車視距公式計(jì)算出的停車視距和貨車停車視距見(jiàn)表2、表3。[22]。

表2 高速公路、一級(jí)公路停車視距和貨車停車視距

表3 貨車停車視距

高速公路和一級(jí)公路的設(shè)計(jì)時(shí)速一般為120 km/h、100 km/h、80 km/h、60 km/h，同等條件下，貨車的停車視距數(shù)值都大于停車視距數(shù)值。由于高速公路上行駛的車輛種類眾多，每種型號(hào)的車輛停車視距各不相同，為了總體評(píng)估行車的安全性，選取停車視距最大的車型——貨車為代表車型，對(duì)車輛行車安全性進(jìn)行評(píng)估計(jì)算?？紤]高速公路的坡度影響時(shí)，從表3所列的“貨車停車視距”中選取相應(yīng)的最大值，也就是同車道的后車行駛在下坡方向、縱坡坡度為5%，而同車道的前車行駛在下坡方向、縱坡坡度為0%的情況。

高速公路停車視距并不是水平能見(jiàn)度距離，而是駕駛員能夠辨識(shí)前方車道上高度10 cm障礙物時(shí)制動(dòng)所需要的最短距離。水平能見(jiàn)度是視力正常的人，在當(dāng)時(shí)天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認(rèn)目標(biāo)物(黑色、大小適度)的最大水平距離；在夜間，是指中等強(qiáng)度的發(fā)光體能被看到和識(shí)別的最大距離，能見(jiàn)度的參照物通常會(huì)大于停車視距的參照物，因而在低能見(jiàn)度條件下，駕駛員能辨別前方車道上高度10 cm障礙物的能力會(huì)更加不足。

停車安全距離也是發(fā)生車輛追尾事故、連環(huán)追尾事故可能性的參考數(shù)值，停車安全距離通常為3～5 m，本文選用最大安全值5 m進(jìn)行計(jì)算。

4.2.3 行車速度和行車車距

在高速公路上行駛的小型載客汽車最高車速不得超過(guò)每小時(shí)120 km，其他機(jī)動(dòng)車不得超過(guò)每小時(shí)100 km，摩托車不得超過(guò)每小時(shí)80 km[22]。以貨車為例，在高速公路上的最高時(shí)速按100 km/h計(jì)算。當(dāng)出現(xiàn)高速公路上團(tuán)霧天氣時(shí)，已經(jīng)進(jìn)入團(tuán)霧區(qū)域內(nèi)的車輛，通常會(huì)限定速度行駛。即水平能見(jiàn)度低于200 m、100 m和50 m時(shí)，車輛分別按60 km/h、40 km/h和20 km/h的車速行駛。貨車停車視距在下坡路段，應(yīng)隨坡大小進(jìn)行修正，其值如表3所示。

在高速公路團(tuán)霧發(fā)生時(shí)，同車道前后車的行車車距，由于受到團(tuán)霧引起的低能見(jiàn)度影響，同車道前后車的行車車距隨著能見(jiàn)度的數(shù)值變化而變化。當(dāng)能見(jiàn)度低于200 m、100 m和50 m時(shí)，同車道前后車的最大行車車距分別為200 m、100 m和50 m，按照其最大行車車距分別進(jìn)行計(jì)算[7,19-20]。

4.2.4 基于停車視距的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

當(dāng)出現(xiàn)高速公路團(tuán)霧時(shí)，按照相應(yīng)的水平能見(jiàn)度數(shù)值范圍、同車道的前后車的最大行車車距、行車速度、停車安全距離，評(píng)估高速公路團(tuán)霧路段行駛的車輛安全性。結(jié)合這幾個(gè)參數(shù)，可根據(jù)高速公路團(tuán)霧區(qū)域水平能見(jiàn)度數(shù)值，分別進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估。

當(dāng)水平能見(jiàn)度<200 m時(shí)，假設(shè)在高速公路團(tuán)霧區(qū)域外的后方車輛按規(guī)定的最高限速100 km/h的速度行駛，行駛在下坡方向、縱坡坡度為5%，同時(shí)團(tuán)霧區(qū)域內(nèi)的前方車輛按規(guī)定的最高限速60 km/h的速度行駛，行駛在下坡方向、縱坡坡度為0%。突遇緊急狀況，兩車同時(shí)緊急制動(dòng)。后方停車視距為200 m，前車的停車視距為85 m，停車安全距離按5 m計(jì)算。兩輛車的安全車距為120 m。

當(dāng)120 m≤能見(jiàn)度<200 m時(shí)，如果同車道的前后車輛能夠按規(guī)定保持120～200 m的車間距，此時(shí)兩車實(shí)際需要的安全車距為120 m，如果按規(guī)定行車車距行駛，同車道前后車輛相對(duì)安全；當(dāng)100 m≤能見(jiàn)度<120 m時(shí)，即使同車道的前后車輛能夠按規(guī)定車速行駛，由于受到低能見(jiàn)度影響，兩車最大可保持的行車間距小于120 m，而此時(shí)兩車實(shí)際需要的安全車距為120 m，因此此時(shí)同車道前后車輛相對(duì)不安全。加之駕駛?cè)嗣鎸?duì)突然出現(xiàn)的團(tuán)霧低能見(jiàn)度，有可能產(chǎn)生較大視覺(jué)障礙和心理影響，易引發(fā)高速公路交通事故。

當(dāng)水平能見(jiàn)度<100 m時(shí)，假設(shè)在高速公路團(tuán)霧區(qū)域外的后方車輛按規(guī)定的最高限速100 km/h的速度行駛，行駛在下坡方向、縱坡坡度為5%，同時(shí)團(tuán)霧區(qū)域內(nèi)的前方車輛按規(guī)定的最高限速40 km/h的速度行駛，行駛在下坡方向、縱坡坡度為0%。突遇緊急狀況，兩車同時(shí)緊急制動(dòng)。后方停車視距為200 m，前車的停車視距為50 m，停車安全距離按5 m計(jì)算。兩輛車的安全車距為155 m。

所以，當(dāng)能見(jiàn)度<100 m時(shí)，即使同車道的前后車輛能夠按規(guī)定車速行駛，由于受到低能見(jiàn)度影響，兩車最大可保持的行車間距<100 m。而此時(shí)兩車實(shí)際需要的安全車距為155 m，大于最大可保持的行車車距，增大了同車道追尾的風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)水平能見(jiàn)度<50 m時(shí)，假設(shè)在高速公路團(tuán)霧區(qū)域外的后方車輛按規(guī)定的最高限速100 km/h的速度行駛，行駛在下坡方向、縱坡坡度為5%，同時(shí)團(tuán)霧區(qū)域內(nèi)的前方車輛按規(guī)定的最高限速20 km/h的速度行駛，行駛在下坡方向、縱坡坡度為0%。突遇緊急狀況，兩車同時(shí)緊急制動(dòng)。后方停車視距為200 m，前車的停車視距為20 m，停車安全距離按5 m計(jì)算。兩輛車的安全車距為185 m。

所以，當(dāng)能見(jiàn)度<50 m時(shí)，即使同車道的前后車輛能夠按規(guī)定車速行駛，由于受到低能見(jiàn)度影響，兩車只能保持的行車間距小于50 m。如果同車道的前后車輛保持50 m的行車間距，當(dāng)后車發(fā)現(xiàn)霧區(qū)內(nèi)的前車時(shí)，需要的安全車距為185 m，該數(shù)值遠(yuǎn)大于50 m行車車距，此時(shí)極容易引發(fā)高速公路交通事故。

4.2.5 預(yù)警級(jí)別劃分

基于團(tuán)霧和高速公路團(tuán)霧的術(shù)語(yǔ)定義，分析了高速公路團(tuán)霧特征、分布和危害性。在分析高速公路團(tuán)霧水平能見(jiàn)度與高速公路交通事故相關(guān)性基礎(chǔ)上，對(duì)最大行車車距、安全車距、行車速度和停車安全距離的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)合停車視距理論和計(jì)算公式，對(duì)可能造成的交通事故的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估。依據(jù)以上分析和評(píng)估結(jié)果，按照水平能見(jiàn)度、水平尺度的數(shù)值范圍，把高速公路團(tuán)霧預(yù)警等級(jí)劃分為3個(gè)級(jí)別，具體劃分指標(biāo)參見(jiàn)表4。由于高速公路團(tuán)霧未來(lái)演變趨勢(shì)具有不確定性，在較短的時(shí)間內(nèi)，團(tuán)霧的覆蓋范圍和水平能見(jiàn)度均可能出現(xiàn)較大的變化，為更加準(zhǔn)確及時(shí)提供團(tuán)霧預(yù)警服務(wù)，應(yīng)根據(jù)覆蓋范圍和水平能見(jiàn)度變化趨勢(shì)，間隔0.5～6.0 h對(duì)高速公路團(tuán)霧預(yù)警等級(jí)作出相應(yīng)預(yù)警等級(jí)升、降級(jí)服務(wù)。

表4 高速公路團(tuán)霧預(yù)警等級(jí)

5 總結(jié)與討論

當(dāng)高速公路某路段發(fā)生團(tuán)霧時(shí)，對(duì)行駛到該路段的車輛安全是否產(chǎn)生影響，需要對(duì)該路段交通事故的可能性進(jìn)行分析。當(dāng)車輛所在路段出現(xiàn)團(tuán)霧時(shí)，如果D

我國(guó)高速公路團(tuán)霧呈現(xiàn)逐年增多態(tài)勢(shì)。為進(jìn)一步提升高速公路運(yùn)營(yíng)效率，減少交通事故，建議相關(guān)部門密切合作，利用高速公路現(xiàn)有和即將建成的智能攝像頭設(shè)備，借鑒江蘇、安徽等省的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)24 h全天候能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng)。建議在我國(guó)高速公路團(tuán)霧天氣多發(fā)區(qū)域內(nèi)，每0.5 km安裝1部攝像頭監(jiān)測(cè)設(shè)備，或者每1 km安裝1部能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)設(shè)備,建成以智能攝像頭監(jiān)測(cè)為主，氣象能見(jiàn)度儀為輔的高速公路團(tuán)霧天氣監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)。高速公路交通運(yùn)營(yíng)、安全管理部門和氣象服務(wù)部門按照各自職責(zé)，及時(shí)監(jiān)測(cè)高速公路團(tuán)霧天氣，多渠道快速發(fā)出預(yù)警信息，可提高通行效率，保障高速公路交通安全。