災害性天氣高速公路事故多發路段限速對策

郝倩妮

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

事故多發路段是指受道路條件、交通條件、氣候環境等因素的影響，在一個較長的時間段內（通常為1～3年），發生交通事故的數量或特征與其他正常路段相比明顯突出的某些位置。事故多發路段治理一般從改善道路條件和加強交通管理兩方面入手，其中車速控制是交通管理的重要對策之一，特別是在災害性天氣下，根據實時的道路條件和天氣條件對運行速度加以限制，可以有效降低事故發生的可能性和嚴重程度。

1 災害性天氣對高速公路運營安全的影響

山西省地處中緯度大陸性季風氣候區域，近年來災害性天氣多發，其中大霧、大風、雨雪、高溫等不僅影響道路的通行能力，更會對交通安全造成威脅，尤其是高速公路由于流量大、車速快，極易因災害性天氣導致嚴重的交通事故。根據美國國家公路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration）2005年—2014年交通事故統計數據，約有22%的事故發生在災害性天氣下或因災害性天氣導致的濕滑路面上[1]。對山西省內高速公路代表性路段的調查結果也表明，30%以上的交通事故與災害性天氣有關[2]。

1.1 能見度

高速公路上視距應滿足停車視距要求，確保駕駛員能提前看到障礙物并在到達障礙物前安全停車。霧（霾）、沙塵暴、暴雨（雪）等會造成氣象能見度顯著降低，直接影響到駕駛員的可視距離。低能見度條件下，駕駛員無法及時發現前方車輛或各類出入口位置，也很難準確獲取各種標志標牌信息，車輛通行存在較大的安全隱患。

1.2 制動距離

影響制動距離的主要因素包括行駛速度、縱坡、縱向摩阻系數以及車輛的制動性能等，其中摩阻系數受天氣影響較大。雨、雪會導致不同程度的路面濕滑，相關研究表明，路面形成水膜時，摩阻系數會急劇下降，而當積水較深時，摩阻系數更是會隨積水深度的增加呈現指數式的降低；冬季路面的抗滑性能與路表冰雪狀態密切相關，形成光滑冰膜時摩阻系數最低。摩阻系數的降低會導致所需的制動距離顯著增加，不利于通行安全。

1.3 行駛穩定性

在大風作用下，車輛難以保持正常的行駛狀態和方向，特別是高速行駛的車輛受到很強的側向風時，不僅會產生較大的偏移，還可能發生傾覆現象。雨雪天氣時，因輪胎-路面之間的摩阻系數降低，車輛還容易出現側滑、甩尾等，導致較為嚴重的交通事故。

1.4 其他影響

山西省自然地理條件復雜，集中降雨極易引發崩塌、滑坡、泥石流等地質災害，造成邊坡坍塌、路面損壞、道路堵塞等，影響高速公路安全暢通。此外，夏季高溫容易造成駕駛員疲勞犯困，冬季積雪會覆蓋標志標線，極端的高溫或低溫可能引發車輛故障，都會形成一定的安全隱患。

2 災害性天氣下國內外限速政策

2.1 美國

在聯邦公路局的推動下，美國各州相繼建立起道路天氣信息系統，并積極采取各種對策以減輕災害性天氣對道路交通造成的不利影響，其中阿拉巴馬州、懷俄明州、華盛頓州等多州交通部在事故率較高的災害天氣多發路段上執行了基于天氣狀況的限速政策[3]，經多年實施，成效顯著。具體限速標準見表1～ 表 3。

表1 阿拉巴馬州交通部霧天低能見度限速策略

表2 懷俄明州交通部冬季災害性天氣限速策略

表3 華盛頓州交通部災害性天氣限速策略

2.2 中國

《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》規定，機動車在高速公路上行駛，遇有霧、雨、雪、沙塵、冰雹等低能見度氣象條件時，應當遵守下列規定：

a）能見度小于200 m時，開啟霧燈、近光燈、示廓燈和前后位燈，車速不得超過60 km/h，與同車道前車保持100 m以上的距離。

b）能見度小于100 m時，開啟霧燈、近光燈、示廓燈、前后位燈和危險報警閃光燈，車速不得超過40 km/h，與同車道前車保持50 m以上的距離。

c）能見度小于50 m時，開啟霧燈、近光燈、示廓燈、前后位燈和危險報警閃光燈，車速不得超過20 km/h，并從最近的出口盡快駛離高速公路。

3 基于可變限速系統的限速對策研究

災害性天氣下，道路環境隨時會發生變化，靜態限速可能無法滿足實際的安全通行需求。本文借鑒發達國家先進經驗，提出災害性天氣下基于可變限速系統的限速對策，綜合考慮事故多發路段實時的環境和路面狀況，通過動態的車速控制，有效降低災害性天氣下高速公路事故多發路段的安全風險。

3.1 適用條件

當高速公路路段滿足以下條件時，可以考慮采用可變限速系統：a）事故多發，影響較大；b）災害性天氣多發，并且是事故的主要誘因之一；c）災害性天氣下安全速度要比正常限速低10 km/h及以上。

3.2 系統結構

可變限速系統主要由信息采集、信息傳輸、信息處理和信息發布4個子系統組成，系統結構圖見圖1。

圖1 可變限速系統結構示意圖

3.3 限速模型

災害性天氣下，按規定限速值行駛的車輛，駕駛員的可視距離應當滿足看到障礙物后安全停車的要求。

式中：S為停車視距，m；s1為駕駛者在反應時間內行駛的距離，m；s2為制動距離，m；s3為安全距離，取10 m；v、V為行駛速度，單位分別為m/s和km/h；t為反應時間，取2.5 s；g 為重力加速度，取 9.8 m/s2；f1為縱向摩阻系數；i為縱坡，%。

通過氣象能見度檢測，能夠得到駕駛員視距，可以據此來反算安全限速值。

式中：V為計算限速值，km/h；f1為縱向摩阻系數；i為縱坡，%；S為駕駛員視距，m。縱向摩阻系數f1很難實時測得，建議在實施可變限速系統前預先測定特定路段在典型天氣條件下的實際摩阻系數值，條件困難時可采用預設值。依據國內相關研究成果，降雨天氣路面摩阻系數一般在0.3～0.7之間，降雪天氣路面摩阻系數一般在0.05～0.35之間[4]。

遇到災害性天氣時，駕駛員通常會選擇降低行駛速度。一般采用測定速度的第85百分位行駛速度作為運行速度，當V85＜V時，選取V85和設計速度中較小的作為限速值；當V85＞V時，意味著實際情況下單純依靠駕駛員主動減速無法滿足安全行駛需求，必須通過強制限速來降低安全風險，此時選取V和設計速度中較小的作為限速值。最終限速值應采用5的倍數，并經核準后再顯示在可變限速標志上。

3.4 設置位置

依據相關研究成果和實踐經驗，在限速標志前設置提示標志可防止駕駛員錯過前方限速信息，采用可變信息標志還能說明不同災害性天氣下的限速原因，例如“前方可變限速注意減速”、“團霧路段減速慢行”、“雪天路滑 嚴禁超速”等。為確保車輛進入事故多發路段前完成減速過程，限速標志設置位置還應滿足一定的前置距離要求[5]。此外，路段較長時，一方面，氣象要素的空間分布存在不均勻性，以一定間隔布設檢測器和相應的可變限速標志，使得限速更加科學合理；另一方面，重復設置限速標志，還可以進一步強化警示作用，預防事故發生。可變限速系統的設置位置如圖2所示，設置間距可參考執行，試行后還需根據各路段的實際情況定期評估和調整。

圖2 可變限速系統設置位置示意圖（單位：m）

4 結語

本文提出的限速對策主要考慮了災害性天氣下駕駛員可視距離和路面摩阻系數的變化，通過基于實際情況的動態限速控制，可以減少事故多發路段的安全隱患，并且在保障交通安全的前提下盡量減少封閉高速公路造成的交通中斷。但是，高速行駛時大風等災害性天氣對汽車行駛的穩定性也影響，還有待在以后的研究中進一步完善。