高快速路行車(chē)基本安全間隔分析

劉健

摘 要：分析了車(chē)輛的制動(dòng)過(guò)程，確定了不同跟車(chē)類(lèi)型和初始速度下高快速路需保持的基本安全間隔。從車(chē)輛減速和制動(dòng)過(guò)程入手，結(jié)合高快速路上的車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行狀況，確定了安全行駛過(guò)程中高快速路應(yīng)保持的基本安全行車(chē)間隔。分析結(jié)果表明，同種車(chē)型安全運(yùn)行時(shí)需要保持的車(chē)頭間距隨運(yùn)行速度的增大而增大，車(chē)頭時(shí)距基本保持不變;不同車(chē)型安全運(yùn)行時(shí)需要保持的車(chē)頭間距基本不變，車(chē)頭時(shí)距則逐漸降低。

關(guān)鍵詞：高快速路;車(chē)頭間距;車(chē)頭時(shí)距;制動(dòng)過(guò)程;安全

中圖分類(lèi)號(hào)：U492.84 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

車(chē)輛行駛需要占用一定的道路資源，而道路能夠提供的可利用交通資源以及車(chē)輛的制動(dòng)性能都是有限的，所以車(chē)輛越多時(shí)享有的平均行車(chē)間隔（包括車(chē)頭間距和車(chē)頭時(shí)距）就越小，發(fā)生尾隨相撞等交通事故的幾率就越大。通過(guò)對(duì)多條高快速路的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，尾隨相撞是高快速路的主要事故形態(tài)，其原因主要包括未保持安全車(chē)距、疲勞駕駛、車(chē)輛失控以及道路條件不利等。保持車(chē)距在一個(gè)合理的安全值以上能夠有效降低交通事故幾率，從而提升高快速路的行車(chē)安全性[1-2]。

1 車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程

駕駛員的剎車(chē)過(guò)程如圖1所示，其中：駕駛員獲知制動(dòng)信號(hào)后（a點(diǎn)）需要經(jīng)過(guò)一定的感應(yīng)時(shí)間，移動(dòng)右腳（b點(diǎn)）經(jīng)后（c點(diǎn)）才開(kāi)始踩下制動(dòng)，此時(shí)車(chē)速偏安全的按照原始速度計(jì)算。駕駛員踩下制動(dòng)踏板后，經(jīng)過(guò)消除抵抗間隙到達(dá)d點(diǎn)，制動(dòng)器開(kāi)始作用，此時(shí)車(chē)速為，可偏安全的按照原始速度計(jì)算。由d點(diǎn)到e點(diǎn)是制動(dòng)力的增長(zhǎng)階段，用時(shí)，e點(diǎn)的車(chē)速降低至。為持續(xù)制動(dòng)時(shí)間，在此過(guò)程中車(chē)輛由持續(xù)降低到。為消除制動(dòng)時(shí)間，在釋放制動(dòng)踏板的過(guò)程中車(chē)速還會(huì)進(jìn)一步降低，當(dāng)時(shí)g點(diǎn)車(chē)速亦為0，當(dāng)時(shí)g點(diǎn)車(chē)速為（）。一般稱為反應(yīng)時(shí)間，一般稱為制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。

假設(shè)持續(xù)制動(dòng)階段車(chē)輛的最大減速度為，制動(dòng)增長(zhǎng)和釋放階段減速度線性增減，即增長(zhǎng)過(guò)程中，釋放過(guò)程中。

則各階段車(chē)輛行駛的距離如下：

2 基本安全間隔

該情況為道路行駛過(guò)程中需要嚴(yán)格保證的安全間隔，即前車(chē)在遇到突發(fā)情況時(shí)緊急制動(dòng)，后車(chē)在發(fā)現(xiàn)該狀況后也立即采取緊急剎車(chē)從而避免相撞的過(guò)程。

假定前后車(chē)輛均采用緊急剎車(chē)，且后車(chē)在發(fā)現(xiàn)前車(chē)剎車(chē)然后立即剎車(chē)至停止，兩車(chē)停穩(wěn)后凈距為d，前車(chē)剎車(chē)距離為，后車(chē)剎車(chē)距離為，前車(chē)自感應(yīng)到突發(fā)狀況到做出使后車(chē)感受到的制動(dòng)景象時(shí)后車(chē)運(yùn)行的距離為，前后車(chē)的車(chē)長(zhǎng)分別為和，前后車(chē)的最初車(chē)頭間距為，最初運(yùn)行速度均為。為便于理解，將兩車(chē)分行表示如圖2所示。

其中車(chē)輛的制動(dòng)減速度按滾動(dòng)壓印為7.47 m/s2～8.40 m/s2，抱死滑移為6.86 m/s2～7.84 m/s2計(jì)算[4]。感應(yīng)時(shí)間一般需要300 ms～400 ms，腳步移動(dòng)時(shí)間一般需要150 ms左右，因此整個(gè)反應(yīng)時(shí)間需要450 ms～550 ms[5]。不同車(chē)輛的消除間隙時(shí)間不同，液壓制動(dòng)系為15 ms～30 ms，氣壓制動(dòng)系統(tǒng)為50 ms～60 ms。減速度增長(zhǎng)時(shí)間一般按照液壓制動(dòng)系150 ms～300 ms、氣壓制動(dòng)系統(tǒng)300 ms～800 ms計(jì)算[6]。根據(jù)國(guó)內(nèi)道路上行駛的車(chē)輛分析，小型車(chē)（主要指小客車(chē)）長(zhǎng)度為5 m～6 m，正常行駛速度在85 km/h～125 km/h之間;中型車(chē)（包括大客車(chē)和微型貨車(chē)）長(zhǎng)度為6 m～10 m，正常行駛速度在75 km/h～115 km/h之間;大型車(chē)（包括大型貨車(chē)和拖掛車(chē)）長(zhǎng)度為12 m～18 m，正常行駛速度在65km/h～95 km/h之間。按照駕駛員的感知時(shí)間和車(chē)輛的制動(dòng)磨合時(shí)間能隨運(yùn)行速度的增加而增長(zhǎng)的一般規(guī)律，可算出不同跟車(chē)情況下的安全車(chē)頭間距和車(chē)頭時(shí)距如表1所示。

由上表可知同種車(chē)型安全運(yùn)行時(shí)需要保持的車(chē)頭間距隨運(yùn)行速度的增大而增大，車(chē)頭時(shí)距基本保持不變（小型車(chē)約0.9 s，中型車(chē)約1.1 s，大型車(chē)約1.5 s）;不同車(chē)型安全運(yùn)行（小跟中或中跟大）時(shí)需要保持的車(chē)頭間距基本不變，車(chē)頭時(shí)距則逐漸降低;在相同的跟車(chē)運(yùn)行速度下，同種車(chē)型之間需要保持的安全間隔較不同車(chē)型要大，其原因是不同車(chē)型的車(chē)輛在跟車(chē)過(guò)程中后車(chē)駕駛員的警惕性要高一些。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程的分析，計(jì)算出了不同跟車(chē)類(lèi)型下的高快速路車(chē)輛基本安全間隔?？蓪⒏呖焖俾返膶?shí)際行車(chē)間隔與基本安全間隔加以對(duì)比，從而判斷其安全狀況。

但是實(shí)際行車(chē)過(guò)程中還有很多涉及到人、車(chē)以及道路環(huán)境的其他因素，這些都會(huì)影響行車(chē)間隔需求值的大小。后期研究應(yīng)進(jìn)一步調(diào)查高速公路車(chē)輛運(yùn)行特征，細(xì)化車(chē)輛減速及制動(dòng)過(guò)程，以得到更為精確的行車(chē)安全間隔計(jì)算模型。

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