混合交通下高速公路防眩板高度的研究

王 濤

(石家莊市西柏坡高速公路管理處)

1 平曲線路段防眩板高度控制

1.1 平曲線形情況下，車輛和防眩板高度的關(guān)系

防眩板的設(shè)置高度與車輛前照燈高度、駕駛員視線高度、道路平曲線及前照燈的最小幾何可見度角、配旋光性能等因素有關(guān)。

平曲線路段的防眩板防眩高度按下式(1)和(2)進(jìn)行計算:

式中:H 為防眩板高度;h1為汽車前照燈高度;h2為駕駛員視線高度;B1、B2為分別為行車道上車輛距防眩板中心線的距離，m;B 為相對行駛車輛相距的橫向距離，m，B=B1+B2。

同時在平曲線路段需驗算防眩板高度對停車視距的影響，平曲線路段防眩板高度驗算。

平曲線路段防眩板高度按下式(3)和(4)進(jìn)行驗算

式中:H 為防眩板高度;D 為駕駛員與障礙物通視的直線距離;h2為駕駛員視線高度;h 為駕障礙物高度;R 為平曲線半徑;m 為道路中央分隔帶寬度;S 為停車視距;γ 為半徑和直線D 之間的夾角。

1.2 分析防眩板高度及防眩板位置形成的靜視距與車輛行駛時駕駛員期望得到的動視距之間的關(guān)系，建立防眩板高度對道路行車視線安全影響模型

通過對平曲線特性分析，確定了防眩板對道路行車安全影響建模所需要的視距，包括駕駛員動視距和防眩板靜視距。

(1)不同位置防眩板位置和高度形成的靜視距

汽車行駛時防眩板靜視距。當(dāng)汽車在道路上行駛時，防眩板形成的靜視距由防眩板位置和車輛位置共同確定。

車輛位置和防眩板位置形成的直線與圓曲線所在的圓相交，這個交點與車輛位置之間所火的圓弧長就是防眩板形成的防眩板靜視距。設(shè)車輛位置為(x1，y1)，交點位置為(x2，y2)，防眩板和車輛所確定的直線方程為:

式中:k 為直線斜率;m，n 為防眩板位置坐標(biāo)。

其中 k=(y1－n )/(x1－m)

防眩板靜視距的公式為:

式中:Sj為防眩板靜視距，m;R 為車輛行駛軌跡圓半徑，m。

(2)駕駛員行駛過程中的動視距

當(dāng)確定了車輛的速度，路面與輪胎的橫向摩擦系數(shù)，車輛相撞的安全距離，以及駕駛員遇到緊急情況采取剎車至完全停車的反應(yīng)時間可以運動用停車視距公式確定駕駛員動視距。

單車駕駛員動視距為

式中:t 為駕駛員反應(yīng)時間;V 為車輛速度，km/h;?為路面與輪帶之間的縱向摩阻系數(shù);i 為路面縱坡，以小數(shù)計，上坡為“+”，下坡為“一”;S0為安全距離，取5～10 m;K 為制動使用系數(shù)，一般取1.2～1.40。

(3)利用VB 編程語言對不同位置和高度防眩板形成的靜視距和駕駛員行駛時所形成的動視距大小比較

從車輛行駛安全性來說，車輛在彎道上行駛不發(fā)生滑移的情況下，判斷St 與Sj，設(shè)它們差的值為△L，△L=St－Sj。當(dāng)△L 小于0，則此防眩板高度對道路行車安全無影響，當(dāng)△L 大于0 時，此防眩板高度對道路行車安全造成影響，值越大影響的程度愈大，反之，道路此防眩板對道路行車安全的影響程度就越小。

2 模型的實現(xiàn)和算例

2.1 在平曲線中點，不同速度下的車輛在不同位置防眩板限制高度值

在V B 6.0 環(huán)境下編制了程序，并采用《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析，由于地形的限制，一些高速公路路段采用的各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都偏低，需要分析在較低指標(biāo)下的防眩板高度對行車安全的影響。因此本次模型建立在線形指標(biāo)都在極限情況下，防眩板高度對行車安全的影響分析，下表1 將列出設(shè)計速度分別為60 km/h，80 km/h 的極限線形指標(biāo)。

表1 線形指標(biāo)極限值表

防眩板在圓曲線中間點位置附近時，車輛在不同位置，所確定的直線長度如下表2、3。在設(shè)計速度為60 km/h 時，圓曲線起點坐標(biāo)為(57.71，14.12)、防眩板位置坐標(biāo)為(118.62，125)﹑圓曲線終點坐標(biāo)為(57.71，235.87)車輛10個點位置的坐標(biāo)依次為1(64.71，18.06)、2(71.71，22.62)、3(78.71，27.90)、4(85.71，34.02)、5(92.71，41.16)、6(99.71，49.62)、7(106.71，59.91)、8(113.71，73.11)、9(120.71，92.56)、10(124.01，109.34)。在 設(shè) 計 速 度為80 km/h 時，圓曲線起點坐標(biāo)為(69.12，9.74)、防眩板位置坐標(biāo)為(243.62，250)、圓曲線終點坐標(biāo)為(69.12，490.25)、車輛10 個 點 位 置 的 坐 標(biāo) 依 次 為1(87.12，15.67)、2(105.12，23.17)、3(123.12，32.42)、4(141.12，43.63)、5(159.12，57.18)、6(177.12，73.56)、7(195.12，93.70)、8(213.12，119.31)、9(239.01，179.68)、10(249.12，229.12)。當(dāng)用小型車—小型車在圓曲線路段上行駛時，車輛位置所對應(yīng)的防眩板限制高度如表2、表3。

表2 設(shè)計速度60 km/h 車輛位置各點對應(yīng)的防眩板限制高度值

表3 設(shè)計速度80 km/h 車輛位置各點對應(yīng)的防眩板限制高度值

通過表2 、表3 可知，在車型為小型車時，建議防眩板高度設(shè)置成1.15。同理當(dāng)車型為中型車時，建議防眩板高度設(shè)置成1.55;當(dāng)車型為大型車時，建議防眩板高度設(shè)置成1.65。

2.2 在平曲線中點，防眩板高度對不同速度下的車輛在不同位置時的行車安全影響分析

駕駛員的視線高度主要和車輛的類型有關(guān)，當(dāng)防眩板高度小于駕駛員的視線高度時，防眩板對道路行車安全不造成影響，即防眩板形成的視距完全滿足駕駛員行車要求，這時防眩板靜視距就等于駕駛員動視距，防眩板對道路行車安全的影響程度為零;當(dāng)駕駛員視線高度小于防眩板高度時，防眩板對道路行車安全產(chǎn)生影響，比較駕駛員動視距和防眩板形成的靜視距，得出防眩板影響道路行車安個的程度值。

當(dāng)用小型車—小型車在圓曲線路段上行駛時，車輛位置所對應(yīng)的防眩板靜視距通過計算可得表4、表5。

表4 設(shè)計速度60 km/h 車輛位置各點對應(yīng)的防眩板靜視距值

表5 設(shè)計速度80 km/h 車輛位置各點對應(yīng)的防眩板靜視距值

根據(jù)動視距計算公式，駕駛員反應(yīng)時間t 取2.5 s;制動使用系數(shù)k，取1.40;縱向摩阻系數(shù)取0.30;安全距離S0，取10 m;假設(shè)的平曲線路段按路面縱坡為0 計算。設(shè)計速度為60 km/h 和80 km/h 的動視距分別為117.14 m 、183.14 m。

圖1 是防眩板靜視距和車輛行駛位置點動視距的比較值圖。

圖1 設(shè)計速度分別為60 km/h 和80 km/h 車輛位置各點對應(yīng)的Sj－St 值

通過圖1 分析可得:在設(shè)計速度為60 km/h 時，車輛在行駛到第5 個點以后動視距就大于靜視距了，此時防眩板對道路行車安全，已經(jīng)構(gòu)成很大的影響，此時就需要采取措施(如降低車速、控制防眩板高度等);同理在設(shè)計速度為60 km/h 時，需要從第8 點左右采取措施來保障道理行車安全。

3 結(jié) 論

(1)確定了模型建立所需要的條件，簡化了道路條件和車輛駕駛員條件，根據(jù)所確定的假設(shè)條件，建立直角坐標(biāo)系內(nèi)，平曲線上防眩板高度對道路行車安全影響所需要的道路模型。

(2)根據(jù)建立的道路模型，通過對車輛行駛位置進(jìn)行定位的方法，算出一系列行駛位置點所對應(yīng)防眩板限制高度，從而確定了防眩板所需要的防眩高度，并確定其符合規(guī)范，在車型為小型車時，建議防眩板高度設(shè)置成1.15;同理當(dāng)車型為中型車時，建議防眩板高度設(shè)置成1.55;當(dāng)車型為大型車時，建議防眩板高度設(shè)置成1.65。

(3)通過建立設(shè)計速度在60 km/h 和80 km/h 下的道路模型，分析圓曲線中點的防眩板對道路行車安全的影響，從而得出:在設(shè)計速度為60 km/h 時，車輛在行駛到第5 個點以后駕駛員動視距就大于防眩板靜視距了，此時防眩板對道路行車安全已經(jīng)構(gòu)成很大的影響，此時就需要采取措施(如降低車速、控制防眩板高度等);同理在設(shè)計速度為60 km/h時，需要從第8 點以后采取措施來保障道理行車安全。

［1］中華人民共和國交通部.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTGBOI－2003)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］李愛民.高速公路防眩設(shè)施研究［J］.公路交通科技，1994，(4).

［3］交通部公路科學(xué)研究院.公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范(JTG D81－2006)［S］.北京:人民交通出版社，2006.