道路行车视距模型及对交通安全的影响

道路行车视距模型及对交通安全的影响

摘要：视距作为道路几何线形设计的关键因素，对道路交通安全有着至关重要的影响。了解在各种情况下的行车视距有利于驾驶员提高行驶的安全系数，避免一些停车、超车不当而发生的交通事故。随着各国视距计算模型的发展演化，对视距值的选取有了很大的变化。本文综述了传统的行车视距模型，在此基础上分析了模型在计算行车视距时所存在的问题和对交通安全的影响。

1引言：

视距作为道路几何线形设计的关键因素，对道路交通安全有着至关重要的影响。为了行车的安全。驾驶员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必须的最短距离称为行车视距[1]。其主要包括停车视距、会车视距、超车视距。目前世界各国的科学家也在研究更合理的视距取值问题，并且在不断的改善视距计算模型，其值也在不断的改善以便更加符合实际情况。由于会车视距通常认为是停车视距的1/2，因此本文着重研究停车视距计算模型和超车视距计算模型。

2 视距计算模型

2.1 停车视距计算模型综述

2.1.1 停车视距模型综述

(1)AASHTO计算模型[2]

美国AASHTO所提出的视距计算模型在许多国际被广泛应用。AASHTO定义停车视距为“驾驶人员发现前方中心线有障碍物，为了防止冲撞而制动刹车所需要的安全距离。”AASHTO的模型由三部分组成，即驾驶员反应时间内所行驶的距离、开始制动到完全停止所需距离、距离障碍物的安全距离。公式如下式：

式(2-1)

式中：y——设计速度，km/h；

t——驾驶员反应时间，S；

f——路面附着系数；

g——竖曲线纵坡，％；

S0——安全距离，一般取5～l0m。

(2) NCHRP计算模型

NCHRP计算模型(National Cooperative Highway Research Program)对AASHTO模型做了一些改进。它提出了更切合实际情况的减速度值，认为车辆的减速度是逐渐增大到路面所提供的最大减速度的，而不是立即以最大减速度进行刹车。NCHRP计算的制动距离大于AASHTO公式中得到的距离，更符合实际情况。NCHRP停车视距计算模型如式(2-2)。

式(2-2) 式中：a——减速度值，m/s2。

(3)RAS-L计算模型[3]

德国在道路设计中的停车视距模型分为反应距离和制动距离，反应距离的计算与各国相同，但反应时间分城内和城外两种，城外取值为2秒，城内为1.5秒。其制动距离模型见下式。

式(2-3)

式中：V—-速度(m/s)；

s——纵坡(％)；

g——重力加速度(m/s2)；

f T(V)——路面纵向摩阻系数；

W L—汽车的空气阻力(N)；

G——汽车重力(N)；

(4) PVSD计算模型[4]

PVSD(Preview Sight Distance)即为保证行车安全驾驶员所预先应有的视距。这个概念最早是由美国AASHTO和加拿大TAC分别提出的。PVSD模型主要考虑了平曲线、竖曲线等线形条件以及实际的运行速度等因素提出的视距计算模型。这个模型对路线进行了分段来计算视距值，分别从平曲线和竖曲线进行了计算。

PVSD分为两部分：切线部分的PVSD和曲线部分的PVSD。

(1)切线上的S1

根据曲线类型和减速距离与缓和曲线长度的关系，分三种情况计算PVSD在切线上的距离S1包括驾驶员在反应时间内行驶的距离和开始减速时行驶距离的一部分。

(2)平曲线上的S2

平曲线上的视距分为两种情况，一种是只有圆曲线的简单平曲线，一种是带有缓和曲线的平曲线[2]。

2.1.2 已有的停车视距模型的不足

(1)AASHTO计算模型的不足

AASHTO模型作为基础模型其应用较为普遍，我国目前规范中也采用该模型来计算停车视距。但是这种算法还存在一些缺陷，其不足主要存在于以下几点：首先采用的速度仍然是设计速度，而忽视了运行速度的影响；其次在考虑竖曲线纵坡的影响时只考虑了单一纵坡，而没有考虑在两个纵坡上行驶时的情况；并且选用的摩阻系数是以路面的附着系数来计算，实际上在汽车制动时的减速度要小于路面的摩阻系数，所以应该采取更加合理的摩阻系数值。

(2)NCHRP计算模型的不足

NCHRP提出了减速度值的选取之后，AASHTO借鉴了这一更加合理的取值，于2000年修改了原计算模型，引入了减速度值的概念。但NCHRP模型仍然采用的是设计速度，并且基于平纵线形组合的模型还没有得到切实的解决。

(3) PVSD计算模型的不足

PVSD模型主要适用于圆曲线半径在500~2000米得范围内，还需要进一步对不同的圆曲线半径以及缓和曲线参数进行试验研究。在这个模型中建立了运行速度模型，但是该运行速度模型只考虑了平曲线半径因素的影响，对于其他因素

还没有考虑进去。比如书在平曲线和竖曲线组合路段时，应用当前的运行速度模型就不太准确了。因为该模型只考虑了平曲线的半径因素而忽视了竖曲线的纵坡影响作用，所以对于运行速度的预测还有待进一步研究。

综上，由上述视距计算模型的分析和总结可以看出，前三种模型都没有应用运行而直接使用设计速度计算，即便PVSD模型提出使用运行速度的计算方法，但是没有运行速度的计算方法。而运行速度对视距值的影响很重要。这是因为在道路条件比较好的情况下，实际的行车速度往往要大于设计行车速度，这就会造成在一些情况下刹车距离增加而影响了行车安全。

2.2超车视距模型

2.2.1 超车视距模型的计算

图1 超车过程示意图

超车视距的计算采用三阶段五距离法[5]。三阶段即为压线尾随、加速行驶、匀速行驶三个过程，而五距离如图中所示的D0、D2、D0、D0、D3 。S超车= D0+D2+D0+D0+D3 。

2.2.2 超车视距模型存在的问题

(1)与停车视距模型类似，在利用超车视距模型计算超车视距的时候，需要确定图中的v0、v1的值。很多研究将设计车速作为v1的值，因此，在计算停车视距的时候会存在由于设计速度与运行速度有较大差异而使得计算结果存在偏差。

(2)计算双车道公路超车视距时,被超车汽车速度和对向来车速度v1及车头间距D0的确定尚需进一步研究。

2.3 决策视距

当公路上的每个点和路段必须设计成能提供安全停车视距的话，在某些路段上必须提供更大的视距，允许驾驶员面对一个潜在的碰撞危险之前做出反应，而不是一个简单的停车动作。在前面，我们已经列出了避免碰撞所需的反应时间。

基于因避免碰撞而做出的决策反应时间的视距就是所谓的决策视距。在AASHTO中规定在交叉口必须采用决策视距，因为那些地方常常发生偶然的或意料不到的事件。在横断面处的变化如车道的增减、收费站广场和一些充斥着视觉污染的地方（例如，控制设施，广告，道路的自然环境）也得采用决策视距。

d= V*( tr+ tm)

式中：tr —适当避免措施的反应时间,s

tm—制动时间，s

V—速度(m/s)

AASHTO中建议的反应时间为14.5s允许驾驶员面对复杂的道路和改变速度。这个决策视距是以假设最糟的情况以至于需要停车。这时候的决策视距模型