车速对低等级公路弯道路段行驶冲突区域面积的影响

2020-03-18彭樟凤刘聪聪

黑龙江交通科技 2020年1期

彭樟凤，严江，刘聪聪

(1.江西省天驰高速科技发展有限公司，江西南昌 330000；2.江西省交通设计研究院有限责任公司，江西南昌 330000；3.河北交通职业技术学院，河北石家庄 050000)

1 引言

我国公路的基础保障设施在逐渐加强，但是我国山区地形占据66.7%以上，这也造成了我国低等级盘山公路比重较大，而低等级道路又由于经济环境等因素的限制存在路况差，安全设施不足，事故隐患路段多等问题。因此，山区公路弯道路段的车辆行驶轨迹成为了不少学者研究的主要内容。徐进通过调查山区公路的几何线型，研究了山区公路几何线型对于弯道冲突的影响，同时从车辆行驶特性和几何线型设置两方面分析了山区公路的弯道冲突。李晨等人调查发现山区公路的线型问题、建筑界限问题、交通设施问题以及行驶车辆类型杂乱是影响山区公路发生冲突的主要原因，从弯道线型和驾驶行为两个方面并结合SCANeR Studio研究车辆行驶轨迹，研究表明：弯道曲率变化率和行驶车速影响行车轨迹，并依据最大侧向偏移出现的位置划分弯道冲突区域，给出了不同线型下的车辆行驶速度最大值。林慧等人通过对车辆行驶轨迹偏移量分布规律与行驶速度、观测面位置进行拟合，得到了行驶轨迹偏移量与行驶速度及观测面位置的一般性规律，并结合实际道路验证了该规律的适用性，研究表明：利用行驶轨迹偏移量研究山区公路弯道冲突区域具有较高的吻合度。

上述研究虽然研究了山区公路的弯道冲突，但大多集中于等级较高公路的弯道，对于更多的低等级山区道路不具有适用性，而且对于冲突问题的研究主要采用软件模拟技术，鲜有结合大量实际道路检测情况分析。因此，本文以山区四级公路作为研究目标，通过实地考察得到车辆运行速度和行驶轨迹偏移量的关系，研究山区公路弯道冲突成因。

2 试验方案

2.1 试验路段及线型参数

选择重庆市某山区四级公路路段上K3+007～K5+062之间的一个连续弯道作为调查对象。该段道路几何线型较复杂，弯道较多且多为小半径弯道，是一条有代表性的山区低等级道路。在选取研究对象时，圆曲线半径的组合形式是主要的考虑因素，根据本项目施工图设计文件，具体的连续弯道的参数，见表1。

表1 弯道曲线参数表

2.2 数据调查方法

本次实验调查采用的仪器有Axle Light便携式路侧激光交通调查仪和ENW-6奥地电子坡度尺等。用便携式激光交通调查仪采集弯道车辆的运行速度。仪器与电脑连接后，设置激光传感器的触发范围及观测点信息，当车辆通过观测断面时，仪器应激启动，发射激光，激光打在车身上并反射回来，仪器通过对该激光信号的处理最后得到车辆的行驶方向、车速等数据。Axle Light便携式路侧激光交通调查仪的安装方式及运行。

2.3 实验数据采集方案

根据道路的几何线型特性，在平曲线主点特征断面的基础上，增加了5个实测断面，最终确定弯道的实测断面有14个。当车辆驶过各观测断面时，记录其左前轮所压的刻度即为这辆车的行驶轨迹偏移量，同时测出该车的瞬时速度。

2.4 实验样本量的确定

根据统计学的规律，地点车速的最小样本量可按式进行估算。

式中：n-最小样本量;σ-样本标准差，一般可以取8～9 km/h；E-观测值允许误差。本次实验取E=2 km/h；t-置信水平系数。取95%置信水平时，t=1.96。

计算得出车速的最小样本量为60～75辆。由于本路段为旅游路段，所以主要的交通组成是小汽车，所以调查的样本定为小汽车，根据调查路段的交通条件，决定小型车的地点车速观测样本量取70辆。

3 数据的处理与分析

在对各断面的越线的发生情况做了简要的分析后，因为频率只能体现冲突区域的发生情况，对冲突区域的具体的范围、大小并不能有效的反应。所以我们还需要对各断面上的轨迹偏移量的大小进行一个汇总处理，以得到量化的冲突区域关系。将各个断面上的行驶轨迹偏移量相对应的速度，进行分区间处理，得到每个区间的平均偏移量，见表2、表3。

表2 上行方向不同速度区间的断面平均偏移量

图1 上行方向不同速度区间的断面平均偏移量拟合图

表3 下行方向不同速度区间的断面平均偏移量

将每个断面上的不同速度区间的平均行车轨迹偏移量进行拟合，能够得到一个速度区间内的整个连续弯道上的行驶轨迹的变化趋势。图1中可以看出车辆的轨迹线小于0值的部分与0偏移量刻度线所围成的区域就是在这个速度区间下的冲突区域。为了得到更详细连续弯道上的冲突区域关系，对不同速度区间的断面标定值与平均偏移量的值进行拟合，拟合后得到了不同速度区间下，断面标定值与轨迹偏移量的关系式。

通过这些关系式可得不同速度区间下，不同断面标定值对应的行车轨迹偏移量。通过关系式的计算处理，可得到不同速度区间的冲突区域面积，见表4。

图2 下行方向不同速度区间的断面平均偏移量拟合图

表4 各速度区间与冲突区域面积的关系

由表4可知上行速度达到25～30 km·h-1后，弯道的冲突区域面积开始随着速度的增加而明显的增大。下行速度在20～25后，冲突区域面积就开始显著增长。对比上下行方向发现，相对于上行方向，下行方向上行驶的车辆更容易发生越线占道行为，形成的冲突区域面积也更大。在速度小于20 km·h-1时，上下行行驶冲突区域面积为0，在速度大于30 km·h-1时，下行行驶冲突区域面积增长迅速。