停車視距計算中相關參數取值的探討

盧艷坤

(遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 沈陽市 110166)

1 概述

道路線形是平面線形、縱斷面線形和橫斷面線形的集合體。其中視距占有非常重要的作用，對車輛行駛的安全、舒適都有很大的影響。駕駛員是用眼睛追蹤道路的變化來操作汽車的，因此無論如何對道路的曲線半徑、縱坡、道路寬度進行高標準的設計，但如果不能保證充分的視距，那么從道路的安全性和舒適性來講都是不利的。在所有的道路中都必須保證視距的要求，視距在受到地形和地貌制約的道路中對設計的影響很大。故保證視距是進行道路設計的關鍵點。

停車視距即決定了凸形豎曲線最小半徑的選擇又決定了滿足停車視距的最小平曲線半徑的選擇。

筆者現對中外技術標準中有關停車視距指標選取的異同進行整理并加以分析論證，供道路工作者參考使用。

2 停車視距

停車視距是汽車行駛時，駕駛人員自看到前方障礙物時起，至達到障礙物前安全停車止，所需的最短行車距離。

2.1 公路工程技術標準中的停車視距

公路停車視距由兩部分組成：駕駛者在反應時間內行駛的距離；開始制動到剎車停止所行使的距離，即制動距離。另外，應增加安全距離5～10m。通常按式(1)計算：

(1)

式中：V—行駛速度，km/h；設計速度為120～80km/h采用設計速度的85%；60～40km/h采用設計速度的90%；30～20km/h采用原設計速度；

f1—縱向摩阻系數，依車速及路面狀況而定；

t—駕駛者反應時間，取2.5s(判斷時間1.5s、運行時間1.0s)。

表1 潮濕狀態下的停車視距

2.2 城市道路工程設計規范中的停車視距

城市道路停車視距由反應距離、制動距離及安全距離組成，按式(2)和式(3)計算：

Ss=Sr+Sb+Sa

(2)

式中：Sr—反應距離(m)；

Sb—制動距離(m)；

Sa—安全距離(m)，取5m。

(3)

式中：Ss—停車視距(m)；

V—設計速度(km/h)；

μs—縱向摩擦系數，取0.4，按路面潮濕狀態計算；

t—反應時間(s)，取1.2s；

βs—安全系數，取1.2。

表2 城市道路標準中的停車視距

2.3 AASHTO標準中的停車視距

因汽車在公路上行駛受天氣條件影響較大，不良的天氣會導致能見度和路面附著系數減小，使汽車制動時間和距離難以確定。故引入了汽車制動減速度a。

將式(1)中，令a=gf1得到式(4)。

(4)

式中：d—停車視距(m)；

V—設計速度(km/h)；

t—反應時間(s)，取2.5s；

a—汽車制動減速度，取3.4m/s2。

表3 AASHTO標準中的的停車視距

2.4 日本道路構造2004版的停車視距

日本道路構造2004版中有關停車視距的計算方法與國內公路技術標準完全一致，即采用2.1節中式(1)進行計算。

當道路路面結冰積雪條件下時，選取冰雪路面時的行駛速度和縱向摩阻系數f計算結冰積雪條件下的停車視距。

3 不同標準中停車視距參數取值的異同

3.1 反應時間t取值的異同

駕駛人根據所接收的視覺信息作出判斷，并采取相應的操作。從駕駛人看到信號(線形變化、危險出現等)到開始進行操作(轉向、制動等)，存在一個反應時間，這一反應時間由四部分組成：即察覺、鑒別、激動、決斷。國外的研究資料表明平均反應時間為2.5s。

表4 結冰積雪狀態下的停車視距

(1)公路工程標準和AASHTO標準中的反應時間t均取值為2.5s。

(2)城市道路標準中，反應時間t取1.2s。城市道路相關標準中未找到相關論述，僅在《城市地下道路工程設計規范》(CJJ 221-2015)條文說明中有關于反應時間t取值的相關解釋：

“對于駕駛人的反應時間，從當前國外研究以及同濟大學對地下道路駕駛人的反應時間相關研究來看，不考慮駕駛人疲勞等特殊情況，在地面與地下行駛時，駕駛人反應時間差別不大，均值都在1.2s左右，因此二者反應距離上差別不大。”

(3)《新理念公路設計指南》中論述如下：“有資料顯示，在緊急情況下，大多數沒有戒備的駕駛人完全能在2.5s時間內對明確的信息作出反應。因此，駕駛人的反應時間可選用2.5s作為理想最低值；2.0s作為警覺狀態下的最低值；在特殊情況下，也應允許考慮1.5s的絕對最低值，作為預期在駕駛人會保持警惕的地區可以采用的比選值。以此為基礎，可以理解我國對各線單元3s行程長度的規定”。

3.2 速度V取值的異同

(1)公路工程技術標準中，停車視距是考慮路面處于潮濕狀態下，取設計速度的85%～90%作為行駛速度進行計算的。

(2)《A Policy on Geometric Design of Highways and Streets》(AASHTO 1984)，AASHTO 1984版中論述，曾假定汽車運行在潮濕路面上的最高速度要比在干燥氣候的同樣路面上略低一些。承認這一假定，就應采用小交通量時的平均行駛速度，而不采用設計速度來確定最小停車視距的極限值。與我國現行標準的取值一致。

(3)2001版 AASHTO一書中論述，在新近的觀測表明，許多駕駛人在潮濕路面上行駛和在干燥路面上一樣快。考慮到這一因素，故采用設計速度(取代行駛速度)來確定停車視距值。故新版的AASHTO標準已經采用設計速度作為停車視距的計算參數。

(4)城市道路標準中，停車視距采用設計速度進行計算。

3.3 縱向摩阻系數f演化為減速度a

(1)公路工程技術標準與AASHTO 1984版本中計算停車視距時，均采用縱向摩阻系數f進行計算，f的具體取值見表1。

(2)城市道路標準中，縱向摩阻系數統一取值為0.4。

(3)2001版 AASHTO標準中，計算時采用減速度a代替縱向摩阻系數。AASHTO標準關于減速度的論述如下：有研究顯示，當在道路中發現障礙物，需要停下來的時候，以4.5m/s2的減速度進行剎車，可以滿足全部車輛的停車需要。如以3.4m/s2的減速度進行剎車，可以滿足90%車倆的停車需要。3.4m/s2的減速度是在司機的可控制范圍內的。在濕滑的路面上，以3.4m/s2這樣的減速度減速，司機基本上可以控制行車方向不偏出原有車道。因此3.4m/s2的減速度(大部分司機都認為是合理的，安全的)一般被作為計算停車距離的減速度的臨界值。大部分汽車制動系統和輪胎-路面摩擦級別都會滿足這個3.4m/s2的減速度臨界值。故2001以后的AASHTO版本，停車視距的計算用減速度的計算參數代替了縱向摩阻系數f，見式(4)。

4 小結

(1)關于反應時間t的取值，筆者通過國內外資料的調研，t取值為2.5s，得到國內外的普遍認可。

(2)關于速度V在停車視距計算中的取值問題。我國公路技術標準、AASHTO 1984版和日本道路構造2004版，采用路面處于潮濕狀態下，取設計速度的85%～90%的行駛速度V進行計算的；我國城市道路設計規范和AASHTO 2001版采用設計速度V作為計算停車視距的參數。筆者認為，我國公路工程技術標準中，應該采用設計速度V作為計算停車視距的參數。

(3)關于減速度a與縱向摩阻系數f，國內的技術標準和日本道路構造2004版均采用縱向摩阻系數f。縱向摩阻系數f的取值綜合考慮道路的實際情況，如路面潮濕狀態、路面結冰積雪，概念清楚，便于理解與操作。AASHTO 2001版中采用減速度a作為計算停車視距的參數，a的取值與g×f1的均值基本一致，見表(3)。

(4)國內外關于停車視距的計算方法，其基本的理論均是一致的。道路工作者應根據道路所處的具體路段，主要駕駛人的綜合特性，路面的具體狀態，綜合選取反應時間t、行駛速度V和縱向摩阻系數f的參數取值，計算相應的停車視距。