車速對低等級公路彎道路段行駛沖突區域面積的影響

彭樟鳳，嚴 江，劉聰聰

(1.江西省天馳高速科技發展有限公司，江西 南昌 330000；2.江西省交通設計研究院有限責任公司，江西 南昌 330000；3.河北交通職業技術學院，河北 石家莊 050000)

1 引 言

我國公路的基礎保障設施在逐漸加強，但是我國山區地形占據66.7%以上，這也造成了我國低等級盤山公路比重較大，而低等級道路又由于經濟環境等因素的限制存在路況差，安全設施不足，事故隱患路段多等問題。因此，山區公路彎道路段的車輛行駛軌跡成為了不少學者研究的主要內容。徐進通過調查山區公路的幾何線型，研究了山區公路幾何線型對于彎道沖突的影響，同時從車輛行駛特性和幾何線型設置兩方面分析了山區公路的彎道沖突。李晨等人調查發現山區公路的線型問題、建筑界限問題、交通設施問題以及行駛車輛類型雜亂是影響山區公路發生沖突的主要原因，從彎道線型和駕駛行為兩個方面并結合SCANeR Studio研究車輛行駛軌跡，研究表明：彎道曲率變化率和行駛車速影響行車軌跡，并依據最大側向偏移出現的位置劃分彎道沖突區域，給出了不同線型下的車輛行駛速度最大值。林慧等人通過對車輛行駛軌跡偏移量分布規律與行駛速度、觀測面位置進行擬合，得到了行駛軌跡偏移量與行駛速度及觀測面位置的一般性規律，并結合實際道路驗證了該規律的適用性，研究表明：利用行駛軌跡偏移量研究山區公路彎道沖突區域具有較高的吻合度。

上述研究雖然研究了山區公路的彎道沖突，但大多集中于等級較高公路的彎道，對于更多的低等級山區道路不具有適用性，而且對于沖突問題的研究主要采用軟件模擬技術，鮮有結合大量實際道路檢測情況分析。因此，本文以山區四級公路作為研究目標，通過實地考察得到車輛運行速度和行駛軌跡偏移量的關系，研究山區公路彎道沖突成因。

2 試驗方案

2.1 試驗路段及線型參數

選擇重慶市某山區四級公路路段上K3+007～K5+062之間的一個連續彎道作為調查對象。該段道路幾何線型較復雜，彎道較多且多為小半徑彎道，是一條有代表性的山區低等級道路。在選取研究對象時，圓曲線半徑的組合形式是主要的考慮因素，根據本項目施工圖設計文件，具體的連續彎道的參數，見表1。

表1 彎道曲線參數表

2.2 數據調查方法

本次實驗調查采用的儀器有Axle Light便攜式路側激光交通調查儀和ENW-6奧地電子坡度尺等。用便攜式激光交通調查儀采集彎道車輛的運行速度。儀器與電腦連接后，設置激光傳感器的觸發范圍及觀測點信息，當車輛通過觀測斷面時，儀器應激啟動，發射激光，激光打在車身上并反射回來，儀器通過對該激光信號的處理最后得到車輛的行駛方向、車速等數據。Axle Light便攜式路側激光交通調查儀的安裝方式及運行。

2.3 實驗數據采集方案

根據道路的幾何線型特性，在平曲線主點特征斷面的基礎上，增加了5個實測斷面，最終確定彎道的實測斷面有14個。當車輛駛過各觀測斷面時，記錄其左前輪所壓的刻度即為這輛車的行駛軌跡偏移量，同時測出該車的瞬時速度。

2.4 實驗樣本量的確定

根據統計學的規律，地點車速的最小樣本量可按式進行估算。

式中：n-最小樣本量;σ-樣本標準差，一般可以取8～9 km/h；E-觀測值允許誤差。本次實驗取E=2 km/h；t-置信水平系數。取95%置信水平時，t=1.96。

計算得出車速的最小樣本量為60～75輛。由于本路段為旅游路段，所以主要的交通組成是小汽車，所以調查的樣本定為小汽車，根據調查路段的交通條件，決定小型車的地點車速觀測樣本量取70輛。

3 數據的處理與分析

在對各斷面的越線的發生情況做了簡要的分析后，因為頻率只能體現沖突區域的發生情況，對沖突區域的具體的范圍、大小并不能有效的反應。所以我們還需要對各斷面上的軌跡偏移量的大小進行一個匯總處理，以得到量化的沖突區域關系。將各個斷面上的行駛軌跡偏移量相對應的速度，進行分區間處理，得到每個區間的平均偏移量，見表2、表3。

表2 上行方向不同速度區間的斷面平均偏移量

圖1 上行方向不同速度區間的斷面平均偏移量擬合圖

表3 下行方向不同速度區間的斷面平均偏移量

將每個斷面上的不同速度區間的平均行車軌跡偏移量進行擬合，能夠得到一個速度區間內的整個連續彎道上的行駛軌跡的變化趨勢。圖1中可以看出車輛的軌跡線小于0值的部分與0偏移量刻度線所圍成的區域就是在這個速度區間下的沖突區域。為了得到更詳細連續彎道上的沖突區域關系，對不同速度區間的斷面標定值與平均偏移量的值進行擬合，擬合后得到了不同速度區間下，斷面標定值與軌跡偏移量的關系式。

通過這些關系式可得不同速度區間下，不同斷面標定值對應的行車軌跡偏移量。通過關系式的計算處理，可得到不同速度區間的沖突區域面積，見表4。

圖2 下行方向不同速度區間的斷面平均偏移量擬合圖

表4 各速度區間與沖突區域面積的關系

由表4可知上行速度達到25～30 km·h-1后，彎道的沖突區域面積開始隨著速度的增加而明顯的增大。下行速度在20～25后，沖突區域面積就開始顯著增長。對比上下行方向發現，相對于上行方向，下行方向上行駛的車輛更容易發生越線占道行為，形成的沖突區域面積也更大。在速度小于20 km·h-1時，上下行行駛沖突區域面積為0，在速度大于30 km·h-1時，下行行駛沖突區域面積增長迅速。

3 結 論

(1)不同速度區間各斷面行駛沖突區域面積變化規律相似，斷面標定值在30～40之間行駛沖突面積達到最大；

(2)在速度小于20 km·h-1時，上下行行駛沖突區域面積為0，在速度大于30 km·h-1時，下行行駛沖突區域面積增長迅速；

(3)在山區道路彎道路段車速控制在20 km·h-1可以有效控制車輛沖撞。