高快速路行車基本安全間隔分析

劉健

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

關(guān)鍵詞：高快速路;車頭間距;車頭時(shí)距;制動(dòng)過程;安全

中圖分類號：U492.84 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

車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輛的制動(dòng)性能都是有限的，所以車輛越多時(shí)享有的平均行車間隔（包括車頭間距和車頭時(shí)距）就越小，發(fā)生尾隨相撞等交通事故的幾率就越大。通過對多條高快速路的調(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距、疲勞駕駛、車輛失控以及道路條件不利等。保持車距在一個(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安全性[1-2]。

1 車輛制動(dòng)過程

駕駛員的剎車過程如圖1所示，其中：駕駛員獲知制動(dòng)信號后（a點(diǎn)）需要經(jīng)過一定的感應(yīng)時(shí)間，移動(dòng)右腳（b點(diǎn)）經(jīng)后（c點(diǎn)）才開始踩下制動(dòng)，此時(shí)車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)過消除抵抗間隙到達(dá)d點(diǎn)，制動(dòng)器開始作用，此時(shí)車速為，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)力的增長階段，用時(shí)，e點(diǎn)的車速降低至。為持續(xù)制動(dòng)時(shí)間，在此過程中車輛由持續(xù)降低到。為消除制動(dòng)時(shí)間，在釋放制動(dòng)踏板的過程中車速還會進(jìn)一步降低，當(dāng)時(shí)g點(diǎn)車速亦為0，當(dāng)時(shí)g點(diǎn)車速為（）。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)階段車輛的最大減速度為，制動(dòng)增長和釋放階段減速度線性增減，即增長過程中，釋放過程中。

則各階段車輛行駛的距離如下：

2 基本安全間隔

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

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

其中車輛的制動(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)國內(nèi)道路上行駛的車輛分析，小型車（主要指小客車）長度為5 m～6 m，正常行駛速度在85 km/h～125 km/h之間;中型車（包括大客車和微型貨車）長度為6 m～10 m，正常行駛速度在75 km/h～115 km/h之間;大型車（包括大型貨車和拖掛車）長度為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)間和車輛的制動(dòng)磨合時(shí)間能隨運(yùn)行速度的增加而增長的一般規(guī)律，可算出不同跟車情況下的安全車頭間距和車頭時(shí)距如表1所示。

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

3 結(jié)論

本文通過對車輛制動(dòng)過程的分析，計(jì)算出了不同跟車類型下的高快速路車輛基本安全間隔?？蓪⒏呖焖俾返膶?shí)際行車間隔與基本安全間隔加以對比，從而判斷其安全狀況。

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

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