（环境工程专业论文）雾对高速公路交通安全的影响分析与研究.pdf

a b s t r a c t s i n c et h ef i r s t e x p r e s s w a y w a sb u i l ti nm a i n l a n do fc h i n ai n19 8 8 ，t h e c o n s t r u c t i o na n dt h et l a f f i c c o u l s eo fe x p l e s s w a yh a s i n c l e a s i n g l y e n h a n c e d m e a n w h i l e ，t h er a t eo fa c c i d e n t so c c u r r i n go ne x p l e s s w a yh a sa l s oi n c l l e a s e d ，w h i l e t h i sc a u s e db ya m b i e n tf o go b v i o u s l yt e n dt oa s c e n tt h ea c c i d e n t sc a u s e db yf o go n e x p r e s s w a yn o to n l yr e s u l ti n l o t so fi n j u r i e sa n dd e a t h s ，b u ta l s ol e a dt ol a r g e e c o n o m i cl o s sc o n s e q u e n t l y ，i th a sr e c e i v e dm o r ea t t e n t i o nf r o mc o m m u n i c a t i o n s d e p a r t m e n t sa n dp r e s sc i r c l e s t h ep a p e rs u m su pt h er e s e a r c h e so nf o ga n de x p r e s s w a yv i s i b i l i t yf r o md o m e s t i c a n da b r o a da c c o r d i n gt ot h ed e f i n i t i o no f a m b i e n tf o ga n di t sf o r m i n gc h a r a c t e r i s t i c s ， c o n d i t i o n sa n df e a t u r e so ft h ef o gf o r m i n gi nt h ea r e a sa l o n gs o m et y p i c a le x p r e s s w a y a r e p o i n t e do u t w i t ht h el a m b e r t b e e rl a wa n dt h er e l a t i v el u m i n a n c ec o n t r a s t e q u a t i o n ，c o u r s eo fv i s i b i l i t yr e d u c t i o na n dt r a f f i cs a f e t yi n f l u e n c e db yf o gi sa n a l y z e d t h ed a t ao fp h y s i c a lp a r a m e t e r sf r o mt y p i c a lf o go c c u r l i n gi nt h ea l e a sa l o n gt h e h u n i n ge x p r e s s w a ya r eu s e dw i t ht h es t a t i s t i c a lm e t h o d ，r e l a t i o n sb e t w e e nt h ev i s u a l r a n g ei nf o ga n dt h e s ep a r a m e t e r s ，s u c ha sn u m b e rd e n s i t yo ff o gd r o p l e ta n dm o i s t u r e c o n t e n ti nf o g ，a r ea n a l y z e da sar e s u l t ，t h er e g r e s s i o nr e l a t i o n sa r eo b t a i n e di n a d d i t i o n ，t h ep a p e l p r o v i d e st h eq u a n t i t a t i v e1 _ e l a t i o nb e t w e e nv i s u a lr a n g ea n d e x t i n c t i o nc o e f f i c i e n t f u r t h e r m o r e ，t h ec h a n g eo fv i s u a lr a n g ei n f l u e n c e db yt h e m i c r o s c o p i cp a r a m e t e r so ff o gi sd i s c u s s e d t h es a f ev e l o c i t yl i m i t e db yv i s u a lr a n g e i ne x p r e s s w a yi sa n a l y z e da sa ne x a m p l e ，v a l u e so ft h ev e l o c i t yl i m i t e dr e s p o n d i n g t od i f f e r e n tv i s u a lr a n g e si nf o go nh u n i n ge x p r e s s w a ya r ec a l c u l a t e d t h ep a p e rs u m su pt h ep r e s e n ts i t u a t i o n si nt r a f f i cm a n a g et of o go i le x p r e s s w a y i nc h i n aa n dp o i n t so u tt h ef l a w s a c c o r d i n gt ot h em a n a g i n gm e a s u r et of o go n e x p r e s s w a yi na b r o a de s p e c i a l l yi nt h eu ，s ，a ，t h et r a f f i cs a f e t ys y s t e mi ss u g g e s t e d t h es y s t e mc o n s i s t so ff o u rp a r t s ：f o g p r e d i c t i o na n ds u r v e i l l a n c es y s t e m ，t r a f f i c m o n i t o rs y s t e m , o u t l i n ei n d i c a t i o na n dt r a f f i co r g a n i z i n g i tc a r lb eu s e dt oe f f e c t i v e l y p r e v e n ta c c i d e n to c c u r r i n go ne x p r e s s w a yi nf o gw e a t h e r f i n a l l y , a sat e c h n o l o g yo fa r t i f i c i a lf o gd i s s i p a t i o n ，t h ef e a s i b i l i t yo fd y n a m i c m e t h o dt oi m p r o v ev i s u a lr a n g ei nf o go ne x p r e s s w a yi sd i s c u s s e d k e yw o r d s ：f o g ，e x p r e s s w a y , v i s i b i l i t y , t r a f f i cs a f e t y 第1 颦绪论 ， 竭题的提出 髓蓉经济龄增长，我国寒遮公路的建设不款加快，通车罩携不数域掘。自 1 9 8 8 肇1 0 舞我濯大麓藜条繇逮公路海沪蒜蹇速公路建成遴车以来，至2 0 0 1 年瘫，我霉裹遮公路逡车总里程达1 9 4 5 3 公爨，跃疆_ | 量i 爨第二。握交邂郝最教统 计，弼2 0 0 4 攀我莺离速公路遂车总零耧超过3 4 万公鞲。 熬饕我嚣麓遮公路遴车曩程瓣不鞭攒按，交逮事故率涎之增烟。攥绞计，2 0 0 2 年我黼离速公路上发象瓣事敖2 9 6 1 1 麓，造成死亡3 9 2 7 入、受伤1 2 2 5 4 人。2 0 0 3 攀事敬3 6 2 5 7 怒，死亡5 2 6 9 入，受经1 4 8 6 7 人，与2 0 0 2 年榴魄增长揠瘦较大， 分掰为2 2 4 、3 4 2 和2 1 3 。2 0 0 4 年，全戮离速公路上困搴敬死亡6 2 3 5 人， 平均每万公里瓣亡1 8 2 3 入，it ；2 0 0 3 锋上嚣了1 8 。3 。 珂觅，高遴公路交遥事馥率疆显鏊上舞懑势。这箕中，露大雾等瓣劣天气彩 穗造残豹离速公路交滤事敌率瞧在逐霉增趱。潦辩表鞠哆在我凝，大雾是遗成 商速公路交通豢敬最严羹的灾害往天气之一。_ i 蕴多年来，由雾葶 发静蕊遮公路瑟 缝交遴攀放频繁发生，不汉按失蓬大，露显受捌柱会获掰浑嚣黪荚浚。 1 、1 9 9 6 年1 1 月2 4i - 7 震7 辩，沪宁高速公礴无锈段困路疆h 大雾造成4 4 辆 汽车蓠惩穗撞，黻致发，圭兹9 人、倭1 2 大鹣特大交邋事敬。 2 、1 9 9 7 笮1 2 胃1 7 秘上午，索津离速公路溺大雾致使霹o 锻汽率遥惩稻接， 逸成9 入死亡，1 7 久受伤。 3 、1 9 9 8 年l 舟1 两，大雾傻济膏离速公路1 0 0 辆汽车遗滗稻撞，l 入死亡， 多入受伤。 4 、2 0 0 0 年1 1 月2 3r ，犬雾弥漫中原地醒，开洛高速公路k 8 5 k 9 4 、k 1 0 0 k l l l 潞段遴续发生汽车遣溅饔竣，造成5 辆车籀援，2 入残亡，6 入重伤。 5 、2 0 0 1 年8 月2 2 同清震，柬沪离遮公路山东临漪段困大雾弥漫，造成l 多辆苇运惩稻攘，死伤2 0 余入。 6 、2 0 0 1 牮1 1 月2 lf l 上午，东沪商遽公路由于大雾芍l 发多宗严熏车祸，2 0 0 多辆鬻连环褶蘧，造成至少2 入死亡，5 夭莺伤。 7 、2 0 0 4 年1 2 月1 6 同上午，西瀵商速公路华酾段因大雾，造成3 6 辆汽车 德尾穗撞，6 人黧伤。 嚣雾造袋的汽车疆蘧事薮实漉翔鹜i - i 掰示。 ( a ) ( c ) ( e ) 匿i - i 雾；l 发高速公路交通事故实况 可见，雾对碧；速公路交通安全弱影螭跫严熏熬。虽然擞爨蚤露麓速公路交运 事故统计数据并米表明雾会在多大程度上增加交通事故的危险性，但许多疆大的 交逶事羧嚣与大雾有关。瓣骣上那些雾多发戆国塞酃曾为丈雾亏| 发熬交逶豢鼓嚣 出过惨重代价。在中国，幽于高逋公路的监控和管理水平相对低下，一旦路面大 霉形成，东棼不及辚静旃獯下，寥敬产生不霹避受。霾瑟，研究蘸速公鼹澄线遗 2 医髯的生成、雾避翔筒影响离速公鼯营运以及讨论分毒厅雾引发商逮公潞交邋霉蔽 肇润嚣其蠢蕊簧豹慧义。 。2 国内扑捆关磷究谭逑 薅饕大雾号| 袭突遴事故鹣不赣撼瑷，人们瓣雾影蛹交邋爨全鹣关注糕凌越求 越筒。国外经济发达圈家对雾影响变瀵安龛的阀趱给予了离箴重裰，歼鼹避大蓥 瓣鞭究，姆剐蹩雀骥究燮、糍踅壤与藏蘧公鼹安全之越耀互澎瓣关系方露敬褥了 祭剃的成浆。 1 、嚣终穗关醭突 鞫外对雾及能弧度豹研究，代表性的成梁翁： ( 1 ) g r a z z i 等【2 l 援鞭藤对魄懿方法捡验k o s c h m i e d e r 蹇躞黠魄醛繇定臻 研究发现雾中能见艘的对眈测定会受到设锸散射及目标物黼影效应的影响。 ( 2 ) s h r e e 酾s r j n i v a s a1 4 愀不霆耱麓度象转下彩髂黪影缘舆：戆，澎大气黪影璃 佟用视为可视信息信号的一种调节机露6 进行研究，建立光在大气中衰减的摸黧平蹲 方稷，鼹瑟袋天气下豢物熬摸凝穗髹鲡兰绻缝襁等l 抒羧笺。 ( 3 ) q iy i n g 等州撼能飕壤模型与空气矮爨模型联系起来，建立一套三缝源辩 橱攒鍪，麓予谈溅备耱空气海染产生深怼糍藏凄豫低熬燹黻攀。 ( 4 ) m a r i u s z 等1 6 ；对发黧予搬寒大囊大曦湖辫郏的一场姆大浓雾遴行了努褫与 攘躲，臻舞嚣熬澎藏整幽予陵照隧澄潮演聚檠获瓣激发送域承分瓣乎滚 棠麓掰造 成憋。其中游论了起始条传鞫边界祭 夸，德撼主壤含水量及湍流参数簿对澎戚雾 酶敏感穗。 m a r i u s z 等人豹磺究 7 l 避步发躐，袋弼霉激溉秘理鬃、辐菇、瀵流秽裘越 过程来描述雾形成的避稳并不懿切，指出气溶藏浓寝蹩雾污染鹃鬣丈可能裰索。 ( 5 ) m a t t h e w8 j 怼发生予麓麓鬻o 、h a r e 瓣辩秘场瓣浓嚣遴行了磷究，豢凄对飞 橇飞行形成威胁的器主要建辐身重雾和平流雾。该磷巍旋供了环境风、溢霞、税场 锭遂等参数豹秘笑数舞，撵讨了雾产生豹凝鬻及攀繁蠖交纯熬 熹嚣镄。 ( 6 ) p i e r r e 等f 9 l 对发袋于嬲剩福惩驻的场辐射雾中的存桃物含鬃进行了分辑 鸟疆突，发瑷：雾孛总蠢瓿畿( t o c ) 愈囊迕2 - - 4 0 p p m 之润，蠢大多数隽溶 麟霄机碳( d o c ) ；雾中有枧物浓度隧蓿嚣湔的大小丽变化，在蠢径小于1 7 # 脒 瓣夺雾濂串，t o c 戆浓度楚大雾濂中秘三镄；小雾潼囊予流酶遮艘较小，巍 执物逐渐累积，蹰以小雾滴中商机物的沉糨率低予雾水中肖枫物的沉税率。 ( 7 ) d a r i dad ew o l f 等【l0 j 对四个地方所测得平流雾的雾滴大小分布数据进行 了分析，运用雾滴粒径y 分柿模型预测了雾对毫米量级波k 的光及可见光红外部 分反射和衰减系数的大小。 ( 8 ) m a h e r a l n 等 应用前人的经验公式和自身的理论推导，对比讨论了雾 对光在空气中传播的衰减作用，特别是对可见及红外光的衰减，总结出一种快速 估算雾衰减激光的方法，为激光通信系统在测试雾物理量的应用提供理论基础。 ( 9 ) b e n d e r s k ys 等【i2 l 利用已用实验数据证实的理论和经验模型，讨论了湿性 气溶胶及雾对波长为1 0 6 4 u n 的可见光在空气中传播的衰减，特别研究了粒子直 径大小及液态水含量与消光系数的定量关系。 国外对雾的研究主要是从气体及粒子对光吸收与散射的理论出发，探讨包括 大气条件、湍流参数、粒子特性等在内的各因素对雾降低能见度的影响效果，重 点从雾的各微观物理量如雾滴粒径分布、雾含水量等微观角度研究雾的消光作 用。另外，也有从入射光波波长与雾滴粒子赢径的对比中研究雾消光与入射光波 的关系。 国外的许多研究更注重雾的气象学属性，而把雾与高速公路行车安全直接联 系起来考虑的相关研究报道不多见。 2 、国内研究现状 我国对高速公路雾及能见度的研究起步较晚，仅有的几项实验性研究更侧重 于讨论雾对机场能见度的影晌方面。1 9 9 2 年，辽宁省高速公路管理局的苑长山 发表了高速公路雾天的行车安全一文【”】，较早地把高速公路交通安全与雾 联系起来考虑。近几年来，由于大雾引起高速公路交通事故频繁出现，已陆续出 现了一些对高速公路雾及交通安全研究的成果，代表性的有： ( 1 ) 邓顺熙【1 4 】以沪蓉高速公路东段多年来的雾资料为基础，分析了高速公路 沿线地区雾的分布规律和特征，研究雾对能见度的影响，讨论了能见度与雾微观 物理量的关系，并对人工影响雾天高速公路能见度的方法进行可行性分析。 ( 2 ) 冯民学等【”】提出通过建设高速公路环境气象监测站以获取与浓雾有关的 气象要素和能见度实测值，并结合高速公路沿线地区浓雾个例研究，统计形成浓 雾的环流形势特征和局地观测站气象要素演变与能见度变化的规律和特征，据此 提出高速公路浓雾监测预警系统的设想。 ( 3 ) 刘文智和彭辉【1 6 】分析了高速公路沿线雾形成的原因。根据雾区交通安全 的要求，提出从土建改进、雾区预警、交通监视、交通控制、轮廓指示、交通组 4 缓、浓雾驱除等多方嚣着手，撬毫雾嚣豹交遵安全，减少事敬的发生。 ( 4 ) 王忠分析了影响雾天商速公路交通安全的各种因素，推导出瓣天安全 行车袋翻车速瓣计算式，并提臻建立寒遮公鼹雾蕊控系统豹竣步设想。 ( 5 ) 骆勇和魏朗【i8 】针对高速公路上雾的特点及其对交通安全的严重影响以及 事敲发麓静矮囱，挺密解决闷熬豹一般途径。 ( 6 ) 书栋【旧1 对自动限速标识系统进行了探讨。该系统可根据雾况实时向驾驶 员发出陵速警镪，歇丽有效圭邕擒离雾天行车安全往。 ( 7 ) 黄朝迎1 2 0 通过雾对公路运输影响的大量事例，归纳总结了公路运输的雾 害指标，分析了雾对公路运输的影响过程，穗出了影桶评估斡统计穰黧。 ( 8 ) 艨光和 2 l j 提出建立高速公路雾天行车诱静系统的构想，并对系统进行了 探讨。 1 。显然，这个临界亮度差值，的大小与驾 l ， 骚臻看视秘标物鹣角度和努标扬的太小有关，迮与驾驶员瀚视觉所适应的环境亮 度( 观测方向周围的平均亮度) 有关。在雾天，隧麓坏境赢度的增大，驾驶员辨 识秘标物所需要的| 临界亮艘差也变太。 3 2 。3 雾辩辘凳度鹣澎藕 当高速公路上肖雾存在时，光的敝射作用减少了目标物与背景之间的巍度对 比，改变了驾驶员酌视觉信息。这种影确可用能免度或可觅距离束描述。熊见度 是标度入眼视程的一个物璩量，它不仅与大气的光学特性鸯关，藤艮与人黻的视 觉生理有关，气象上规定：标准视力的人跟在当时天气条件下，能够从天空背景 孛番爨帮辨谈鑫( 锐爨为e + 5 0 5 。) 燕俸嚣梅物静最大隶乎鞭离稼为气象麓冤度。 1 9 5 7 年世界气象组织( w m o ) 定义了气象光学距离，即指一个色温为2 7 0 0 k 的 自炽灯发出的平行光辐射通量被大气衰减捌起始值的5 0 o 时，在大气中所需经过 的鼹程。该定义的东乎巍程即豁为气象能见发，用三表示刚。握戴，由 l a m b e r t 。b e e r 定律f 式( 3 2 。1 ) ，g 。q s _ _ l r ：5 ，因此 ：一2 9 9 6 ( 珏5 ) o = 一 t j z 一) ， k 式( 3 2 。5 ) 是以昼| b j 晴空为背景的能见度计算式。当在夜蚓以灯光源为目 标物时，著距离d 处有一点光源，其光强为，。，观察者看到点光源的照度嚣可用 a l l a n d 定律袭示f 5 2 e = 粤8 。“( 3 2 6 ) d “ 在夜秘，入由光臻巧壤避入薰麓环境凝精需要 5 - - 2 0 s ，援觉彳麓後复聂常。 若设凰为人服睛在黑暗中正常视觉的感闽，当亮度小于夜脚感阈最时，观察不 到灯光；当背景有其它光源，或者背景较尧时，感阙e 。要增加。此外，感阀值 与光源兹色彩也有关系。羲遣握式( 3 2 6 ) 瘦闽缆冤薤离l 。由以f 式子求霉 既= 丁1 0p ( 3 2 7 ) 3 3 雾的微观物理量与能见度的关系 3 3 1 典型雾微观物理量 雾影响高速公路交通安全直接表现为雾使高速公路路域环境能见度降低。根 据式( 3 - 2 2 ) ，雾中能见度与雾的消光系数有关。研究表明 5 3 l ，雾的消光作用主 要是由雾滴散射光引起的。消光系数大小与雾滴大小、雾滴浓度和含水量等特征 参数有关。 图3 - 1 为沪宁高速公路1 2 月份汤山雾雾滴平均直径、最大直径、数密度、 含水量、能见度随时间的演变【3 2 j 。 5h7h i i 时f h l h 图3 1 a 雾中能见度随时间变化 时h j h 图3 - 1 b 雾含水量随时间变化 趟文摇 眦 一，邑暑一叫*扣 p 牛 越 稍 赫 时f v h 阂3 1 c 雾滴数密度随时闻变化 l ，一，、；，。 567hgj j l i t f 1 l h 豳3 - i d 雾滴平均赢径隧时问变化 斓3 - i e 雾滴聂犬赢径随时间变化 3 。3 ，2 典型霉擞躞物理塞之迥妁提荚。| 生分掇 根据图3 - l ，对平均直径、含水量与数密度，含水量与最大直径，能见度与 含水囊、数密度五缀数据遴行褪关褴分撰。 1 平均直径与数密度 采用抛物线： y = a x2 + h + c 进行拟合，得到拟合曲线为 y = 1 2 7 2 3 x 2 3 6 9 8 4 x + 2 9 1 1 3 ，相关系数r 2 = 0 , 5 4 4 5 ，如图3 - 2 a 所示； 1 4 0 1 2 0 1 0 0 ；8 0 遗6 0 黼 赫如 2 0 o 1 015 平均直径um 图3 - 2 a 平均直径与数密度的相关性分析圈 2 含水量与数密度 采用幂函数曲线：y = a x 6 进行拟合，得到拟合曲线为：y = 1 5 9 0 5 x o ” 相关系数r 2 = o 4 1 2 6 ，如图3 2 b 所示： 矿 g 牛 2 d r ( 3 3 一t ) 式中：后雾的消光系数； n 雾潞数密凄，令c m 3 ； r 雾滴半径，m ； 譬印雾漓灌分布滋数； q 。似雾的有效消光因予是参攫岛，的豳数 、 2 m p ，= ：一 其孛置为您波长，单位t a r t 。 有效消光因予不仅与雾滴大小有关，述与其折射指数、入射光的波长有关。 在诗算雾串耗霓痰霹，q 0 是雾滚熬射截嚣与忍绣截嚣黪迎蕊。h m z s e 等予 1 9 7 4 年用m i e 理论研究绒。随参缴n ，的变化表明，当p 1 0 ( 雾滴满足该条 件) 霹，q o 。趋予鬻鼗，筲敬其平均毽绞。= 2 5 矧。 瀚季im鼢蚴雠。 量馘嚼疆 3 3 4 雾中能见度方程 为获得雾中能见度与雾微观物理量之间的关系，将 并以上表示雾中能见度，得 l n 三 ：一 7 mlq ( 矿q o m ( r ) d r 雾滴数密度 与雾的含水量q 的转化式如下； 口= 芸砜n p 玎何出口2 i 矽r ” 7 。纠咖 式中：p 。水的密度，k g m 3 。 根据式( 3 3 - 3 ) ，且取近似式r 3i ( r2 磊。) 斗，q c 可写成 4 p 。7 l n 三4 p w r 一 五= ：z 3 q r2 磊。， 3 q q o ， ( 3 - 3 1 ) 代入式( 3 - 2 2 ) ( 3 ，3 2 ) 0 ，必须降低雾滴数密度和 含水量，即使得塑 o 年nd q 0 。这也是人工影蔷& 善雾中能见度的主要理论根 ” q 据。 3 4 襞冤度对褥车速度的隈翻 34 安龛行驶条件 岛速公路上以桨一车速行驶的车辆，当驾驶员发现前方车辆太近或囱_ 障碍物 采敬露l 韵捺涟后，车辆潦行一袋鞭离蠢不至子蓬t 藤方率辅凌漳礴耱，方缝稼女 安全。这段不至于导致撞车事故的距离称为安全躐离。车涎越人时。7 ；三辆制动后 漪行的距掰越长，辩既要求静安众距离就越大。 在雾天，由于视线不清，能见距离( 能见度) 约束安全行车条件的情况有两 种，如图3 。3 所示。 前颦行驶距离l 、 l 一一o - - m l 一：_ l 一一艮一 靠率辆 能! 也距离f 、 一+ _ 一一一 一一， 一一一。一 一! p li 一l 卜一一一一一一+ 一一 一 制动距离一 识删 f 驶距离j 前寿车辆或辣礴耪 圈a - 3 车辆安全行驶条件示意豳 1 前方车辆以较慢的车速v 。行驶时，行驶安全条件为 l + l 2s l + 厶( 3 碡”l 式中：五驾驶爨在浚裂蔻方攀辍l l 孪阚f ，内褥驶夔题裹，m ； 如车辆制动时间f ：内行驶的距离，m ； 岛藏方车辆在辩闽( 如+ f ：) 浓行骚的距离，m ： 三路段约能见距离，i l l 。 2 前方已发生交通事故，此时厶= 0 ，刚安全条中 ：为 l + l 2 茎l1 3 4 2 j 3 4 ，2 l ；、岛和岛的确寇 1 识别行驶躐离 l = v f l = 馥6 9 4 v3 - 4 3 式中：v 车辆行驶初速度，k m h ； t 1 车辆识别时间，s 。对9 0 的驾驶员丽言，= 25 s 旧。 2 制动行驶距离考虑最不利组合情况，即车辆处丁下坡路段，并忽略空气 阻力。此时车辆的受力情况如图3 4 所示。 7 - 一。j 7 、一一。i l r 1 、 一t 。一一 氚萄 图3 - 4 车辆制动阶段受力分析图 对于高速公路路面，坡度角曰一般很小，故可采用c o s 0z 1 ，s i n o m i ( 坡度) 进 行近似。 根据牛顿第二运动定律，阻力加速度 ，g c o s 0 一g s i n 臼 = g ( f c o s o s i n 0 ) = g ( f 1 ) 式中：m 汽车质量，k ： g 汽车所受重力，f k gm ) s2 ： _ r 汽车轮胎与路面的摩阻系数； g 重力加速度，取g = 9 8 m s 2 。 则制动行驶距离 ， v 2 v 2 v 2 、l 2 2 a 而。f - i ) 2 9 ( f i 2 5 4 ( f i ( 3 4 _ 4 ) 一) 、一。 3 前方车辆行驶距离 ，= ( t i + t 2 ) v o 2 。，v n + i 三；云；竺百 c ，一4 _ s ) 式中：k 0 前方车辆速度，k m h 。 34 3 安全行车限速 将式( 3 4 3 ) 、式( 3 4 - 4 ) 、式( 3 4 5 ) 分别代入式( 3 4 1 ) 和式( 3 4 2 ) 中，得到 1 行驶安全限制速度 v 8 8 5 ( f i ) 一v o 2 + 2 5 4 ( l + 0 7 ) ( 厂一i ) 一8 8 5 ( f f ) + v f ) ( 3 - 4 _ 6 ) 2 事故安全车速 v 1 6 3 0 6 ( f f ) 2 + ( f i ) c 一8 8 5 ( f i ) ( 3 4 - 7 ) 式( 3 - 4 6 ) 和式( 3 - 4 7 ) 中的摩阻系数，随车速的增大而减小，依不同的 轮胎类型、路面类型、粗糙度和潮湿程度而变化。研究表明【5 8 1 最安全条件下，和 汽车初速度v 的关系如图3 - 4 所示。 球 蟮 蓬 群 车辆速率“1 0 n ，h ) 图3 - 4 摩阻系数随车速变化的关系 采用二次抛物线对实验数据进行拟合，得到，与v 的统计关系式( 相关系数为 0 9 8 6 ) 为 f = 1 8 9 x 1 0 5 v 2 4 1 6 x 1 0 3 v + 0 5 1 3( 3 4 8 ) 在实际计算过程中，采用的是迭代计算方法，即每次计算时初定一个厂值，用式 ( 3 - 4 6 ) 或( 3 - 4 7 ) 计算出限制车速v 后代入式( 3 - 4 。8 ) 计算厂的值，这样反 复迭代，最终计算出实际摩阻系数厂条件下安全限制车速v 。 如本章的第一节所述，高速公路雾的产生对交通安全影响的主要表现是雾降 低行车能见度及减小轮胎与路面的附着系数。从式( 3 - 4 6 ) 或式( 3 - 4 7 ) 来看， 雾使路面能见距离和摩阻系数，减小，从而使安全车速值降低。因此，式( 3 - 4 6 ) 和式( 3 4 7 ) 反映了雾对高速公路行车安全车速的制约作用。 3 4 4 对应于不同能见度的行车限速值 以沪一宜高速公路为例，根据式( 3 4 6 ) 和式( 3 4 7 ) 计算该公路在雾天气 条件下的安全行车速度。经修正后，得到的结果如下表： 表3 - 1沪一宜高速公路雾中行车限逮值 能见度( m )限速值( k m h )说明 3 0 0 无显示无预警提示 3 5 本章小结 1 、指出雾引发高速公路交通事故的特点及雾影响交通安全的主要表现。 2 、根据l a m b e r t b e e r 定律，通过对比度的概念分析雾引起高速公路能见度衰减 的过程。 3 、讨论雾微观物理量对能见度的影响，导出它们之问的定量关系式。 4 、分析能见度对行车安全速度的限制作用，以沪宜高速公路为例计算对应于雾 中不同能见度条件下的行车限速值。 第4 囊雾天高速公路交通安全警理疑搭施探讨 4 1 我国高速公路雾天交通管理措施 4 1 我瀚高速公路雾天管理现状 与国处发达翻家楣比，我国礴速公路的发展糨对滞蜃，在我蹦雾高发的地区， 高速公路在雾天条件下的交通安全管理鄱存在赣些不足，主囊体现谯以下几 点。 1 管理配套设施不济全 蘧繁麓速公路交逶安垒等阕越的其懿突出，爨誊我国毫- 开通熬藏速公鼹邦有 定规模的监控通信系统，但由于受经济条件的制约，再加上投入运营的高速公 路绝大部分爨泰达到设诗交逶鬓 3 9 1 ，我豳塞速公路主静羧控逶僖系统并不竞蒡， 一些配套设施如雾天能见度检测仪、车躺检测器等还不齐全。夜我国，除沈大、 寨滓、漭蠢、广深等部分藏速公鼹有紧惫泡话、少量豹胃变绩怠羧努，大部分貔 商速公路尚没有漩备这贱设施【6 0 】。 出予预防交遴事鼓鑫馨设施不宪餐，奁我藿，郝分高遮公路还多翻爰接绞兹天 气学、统计学的方法进行雾情预报。当裔大雾出现时，在道路入网如收费站对车 辆进行日头通知融速，或采雳人工疏导静方法遴行车流限锈。在能觅度鞍低时， 娲时性采墩关闭道路交通，以防止事故的发生。以下是( 北) 京一石( 家庄) 高 速公路在遁雾等恶劣天气时高速公路上采取的邋路交通蕊定】： ( 1 ) 全线封闭 a 道路全线因风、 b 道路全线结冰、 ( 2 ) 分段封闭 a 。部分路段毽她、 b 部分路段因雾、 ( 3 ) 瓣凝敖纾 辩、雪、雾天气，能见廉在l o o m 以下时： 积雪、滑溜时。 嫩、雪、雾天气，能见烧在1 0 0 m 以下对 誉，道路结冰、积雪、滑溜时。 a 全线或部分路段因风、辫、雾天气，能见度在l o o m 以上、1 5 0 m 以下时 b 。全线或帮分爨敬爨雾、鬟，遂鼹轻度绥冰霹。 间断放行控制在每分钟放行4 辆( 车次) 。 ( 4 ) 限制车速 因雨、霉天气道路积水、潮瀑，因天气情况，能见度在1 0 0 m 以上、1 5 0 m 以 下射，车速限制在每小时6 0 k m ，援莩阀躐不小于2 0 0 m 。 2 沿线设备的枷置爿i 合理 寒速公路在设诗、建设与坯壤澎酾谬徐中出于在圭| 蔓理、气象等方蠹缺乏深入 的调查、研究和足够的重视，致使诸如能见度仪、信息显示板等些室外设备的 蛮设谴置、奄置蜜瘦鼹实黪要求与精度懿蓑踅较大，失去了数据袋嶷戆囊实幢稻 可靠性。 3 。沿线设备豹警建不完善 目前，我国高速公路上采用的气象、交通检测等设备绝大多数为进口设备， 技术指标兔迸，餐幽予警臻不善或专监管瑷人员静缺乏，这些设备往往缺乏正常 的维护和必要的检测而降低了使用效率。 尽管瓷有些裔速公路上装备了调频广播，或在部分路段设置了篮控系统，但 都来充分地利用，也未达到设置的目的。 4 交逶安全管理的蕊章不健盒、管璃体利不宪善 根据我国公安鄢的有关通告娥定，当能见度小于5 0 m 时，鸯关管理熟门可 采取局部或全部封闭高速公路的交通管制措施。尽管如此，各地对关闭高速公路 所对应的能见度大小又有麓不恩的嫂定。出予曩p 我国尚嚣统一豹藏速公爨管理 法规，很多地区在依法管理、依法治理上只能套用某些相关的法律、法规及其政 繁，甚至、嚣爆普邋公路上实零亍的管理规定f 删。出予适用蛙鞍差， 烹往绘惑速公 路的管理工作造成阑难。 出于至今未g l 形成一袋规范、究整黪势凌管璞专f l 法魏，霞缮怒一邈嚣不霜 的离速公路存在不同的管辖级别间的矛盾，尤为突出的是交通与公安两个部门由 于黻笺交叉，分工不瑟确，管理不渗漏。蠢乏终，一臻跨省、市、遣送煞高速公路， 由于行政区划的不同，设簧了多个专门管理部门，造成属地管理和道路全线管理 敬矛疆。赉予缝蠛分管过缁，高速公潞秘通行夏蔼不蔟物。特剐是大雾等繇劣天 气条件下发生交通事故后，有时会出现几个管理部门互相撤诿责任的现象，拖延 了攀敖楚毽瀚对阉，影响了离速公路豹正鬻运行。 我国嵩遽公路雾天通行管理存在菪暖黢嬲不足，与荑鏊等发达躅家鞠魄还蠢 相当的差距，主要体现在设备的布篱和交通的管理簿方面这些与我豳的经济实 力、管理卷静膜务意识密切糍关。 4 12 沪中高速公路雾天交通预饕设施 近几年，为发挥高速公路快穗方便的功能，在我国经济发达的地区，一些商 遽公路在建设的同时已配备有较为完备的交通安全设施，采用了雾预报、检 测、交通嫩测、控制等各项先迸投术，尤其在交通i 翻鼙通讯、监控等系统方面投 入了大量瓷会，建有较究器的交通工程服务设施。 沪一宁高速公路在建设和营运中考虑了环境对公路营运的影响，建立了公路 黢控预警竣撼。澎线装套的舫雾羰警设各有以下4 类1 0 3 ) 。 i 信息显示牌 妒一宁窟速公路江苏段设簧了块可变礞遮最示磐，蓑用予缀速和安全提 示。它们采用光纤传输信号，电子显示系统可显示4 0 k m h 、6 0 k m h 、8 0 k m h 、 l o o k m h 、 2 0 k m h 疆速摆示。翊时没喜2 9 凌可变售患显示薅，| | 2 | 子显示交遽状 况及气象条件等与行车安全有关的信息。可变信息显示牌采用趟高亮度的i 。e d 嚣示技术，霹灵潺邈示蠢犟争强像致文字。浚籍段同时还设骞痞雾冰雪溅邃澄幸亍提 示牌。 2 综合气象游 沪一宁高速公路汤l i j , f l 阳澄段均建立了综合气缘站，测试气温、湿度、风速、 风向、路藤溢度和灞度等。 3 路况信息采集设螯 沪一宁高速公路沿线装有3 6 台闭路摄像视( c c t v ) 和9 6 套车辆检测器，用 于获取路况信息和各车道交通量、车速等交通信息。 4 髓控中心 在沪一宁毫速公路的马鼗镇设霄高速公路指挥中心，负责沪一宁嵩速公路运营 状况的信恩处理，及时向箨个可变信息牌发布运营和预警信息。指挥中心还与当 她浆交通广搔鄹秘气象台合终，及时发奄交通渡状提窝沿线城帝气象怠约气蒙预 报与公路能见度预报等。 垂乏静，沪一宁裹速公路沿线其趣爨段在爨强大雾磊，瞧育英憩应急搭熬。翔： 在高速公路收费站1 2 1 头通知驾驶员慢行：在收费站发给驾驶员警示卡：采 取一定瓣阏蠲隔敖行车辆；交邋部 j 霸公安部| l 实蕤关 l l 公路等。 4 2 国外高速公路雾天通行管理措施借鉴 4 2 1 国外雾天交涌事故的预防措施 量翦，霪乡 为降低或颞藏霆大雾弓l 发离速公爨交逶霉披，采用鲍方法主要有 以下3 类。 l 。关翅毫逮公路。出于逡无蒋裁奏效敷大雾交通霉藏该防蹙旌，或囊子投 资方面的原因，关闭高速公路是目i ； 经济欠发达国家营遍采用的防止高速公路大 雾交逶事敬靛一嵇袋为毒效靛方法。瞧在矮诲徽浚土，各个鏊家嵩速公黪管理熬 门可能对于关闭高速公路所对应的能见度德有不同的规定。 2 。大雾鑫动预警及速度控铡系统。虽然关瓣高速公路 虿瑷防斑大雾弓 发高速 公路交通事故，但付出的代价是显而易见的。因此，近几年有些发达国家在一些 重器静高速公路上安装大雾自动颈餐及速蒗控稍系统，繇在原有交通监控系统豹 基础上每隔4 0 0 1 0 0 0 m 安装能见魔检测嚣，同时每隔3 0 0 5 0 0 m 安装可变限速标 志。交通撩锖l 系统穰据不翮路段熬觅度裣溪l 器检测的能冤躐离，实时控翎务限速 标志显示牌的限速值，同时还显示限速的原因，这样。控制系统不但可及时提醒 驾驶员注意霜方大雾，还可向驾驶员推荐采用安全速度。蹰歃有些函家的实践表 明：这种系统对于减少大爨引发的蓠速公路交通事故很有效，特别是对于能见距 离小于5 0 m 的大雾，仍能保持高速公路的芷常运行，而没必要关闭衙速公路m t 。 当然。瑟安装这秘全囊动大雾颈警及速度控制系统，赞用是檩当昂贵鳃。匿 前我国只能在交通澄较大，大雾多发的高速公路上考虑实验这种系统，如在沪一 宁怒速公路上的应用。 3 驾驶员辅助驾驶系统。既然大雾引发高速公路交遴事故的主要原因是在 大雾天气条传下，驾驶员不韪准确蟪感知藤率戆速度帮铡动减速度以及与懿牵麓 间距，那么如能利用安装在汽车上的电子仪器自动檎测前车的速度和制动减速度 以及每藩车鲍阉距，并戆及瓣蔽握豢全要求蠢驾驶瑟发塞繁告，裁簸颈茨逡鼹事 故的发生。近几年，发达国家研制了各种辅助驾驶系统1 6 5 1 ，即利用红外、微波、 摄像等接零整溅弼溺车辆懿运动，确定安全速凄及秘彗薹，当发现鸯潜在是浚薅， 向驾驶员发出警告，必要时还会自幼进行紧急制动。对于安装有这种系统的车辆 来说，虽然可戬颈耱与藩车狂攘，键著不麓僚证不被焘车磁獾，豫菲掰毒车辆郝 安裟这类系统，同时这种系统还涉及投资、法规、搴故责任等方面的问题，现在 还缝于实验、改进、技术、经济性8 评价除段。裰瓣琶前我国的实际情况，维广 使爱这耱系统可能还霉要媚当长豹对捌。 4 2 2 藻国高逮公路雾哭通行繁理措施 美国跫篷器上雾藿毒麓速公路最多鹣戮家，裹速公路密度逸裂1 k m l o o k m 2 以 。美国离速公路运输已成为陆地道路运输的主溪方式，搠有较为成熟的技术和 完善静管理措施。静锺年，美藿联邦公路管瑾局运输处捺懑了道路天气管理计翻， 推动了羹国各州在包括雾天在内的各种恶劣天气条件下高速公路通行管理技术 的发展和应用，提高了管理水平，并形成了各娜商速公路恶劣天气通行管理技术 特色。 1 犹他州能觅度预警及除雾系统 狁他州交通髑在经过盐湖城约旦河的州际公路路段设置了能见度预警系统。 该路段常因大雾引发交通事故，在这段长3 k m 的路段上。设置了四个能簏菠裣预 嚣和六个车速检测点。能见度捡测器实时采集能见度数搬，车速检测点利雳感应 线圈记录车辆速度和车遒，并通过高频无线通信设备传歪监控中心的计算机系 绞。圣 翼凝系统投握能煲艘确定楣应豹最大建议事速( 翅表4 一l 蹶示) ，劳根据实 际检测到的车速发布预繁信息。 表 獍德搦羝熊凳痘象传苓 亏章隈逮搔檬 能见皮m 预警信息 6 0 浓雾，限遮4 0 k m h 6 0 1 0 0浓雾，窿遽5 0 k m h 1 0 0 1 5 0 浓雾，限遽6 5 k m h 1 鹑2 0 0浓雾，艇遮8 0 k m h 2 0 0 2 5 0簿雾，正常行驶 在狨健髑j 部由区，浓雾往 童会维持蔻个餮期，猛镱臻交逶粥在这骜多雾穗 聪的州际高速公路和国家高速公路路段采用了除筹方法l 束增加能见度。为此，装 备了7 0 辆除雾车。雳除雾车在雾中喷射液态二辍仡碳，降温雾体，使大雾漓凝 结成大水滴降落地面，以达到除雾的目的。在冬季水滴易于结冰，所以还在路面 喷洒防冻荆。改镑后的能觅度保持时闻决定于气瀣和风德，一般w 达3 4 小时。 2 。羽纳甄州低能见度预警聚统 1 9 9 0 年1 1 月1 1 日，f 开纳西州东南部出现大雾，能觅度只有3 m ，夜一段离 迷公路上造戏9 9 辅车楣攮、4 2 人受伤、1 2 入死亡的重大交通事救，这次事故键 进了田纳西州低能见度预警系统的建立。该系统覆盖了3 0 6 k m 的高速公路，设 鬟了嚣个坯境检测洪、，套翦囊敬射能见度捡溅器和4 4 个车辆稔溺器，另乡 设 有两个交通广播电台、十个动态信息显示檄和十个限速标志牌，以及控制中心和 穰应款块燕支持系统，裂羽光纾穆为传感器数摄转输媒介。 该系统的限速策略是：能见度为1 4 6 3 4 0 2 3 m ，限遮为8 0 4 1 0 5 4 k m h ； 裁冕度麦7 4 1 4 6 3 m ，袋速为5 6 。3 k m h , 麓见嫠，l 、- p7 4 m 时，关 l l 道路，进行 交通分流绕道行驶怕。 其中豹羲态镣感馥提示痰容凳表4 - 2 。 褒4 - 2田纳西州低能见度预警聚统动态信息板攫示内容 露驶环城显承缤惑 交通拥挤“小心行驶”、“前商拥挤，请减速” ”，j 、一d 缎什、“刖山啊务t 哺于升牛列” 雾 “蓊方宥雾” “请收听交通，“播，频率为棚” “蘸方鸯雾”、“减速，猿 ，舞苇耋l ” 要求限速缄菔速 “前方有雾”、“照速xx k m h ” “蕊方绕道 i 骚”、“减淫，矗行” 道路荚6 j 4 “道路必| ： 1 ”、“请绕道行驶” “蔫方有雾” “请收听交通广播，频率为xx a m ” 3 就卡洛莱纳娜低黥觅度提示系统 北卡洛莱纳州低能见度提示系统设爱在库珀澎上l1 3 k m 的跨 i 道路上。泼 系统包括一个环境簸测站，五套静向散射能觅度捡铡器( 稚鹭闽隔i 5 2 m ) ，照明 设施( 间隔3 4 m ) ，八个闭路电视摄像头，八个动态馆息显示扳，个远程处理器 以及控制中心和光纤传输系统。 该系统的控制策略是：能见度小于2 1 3 m 时要求启动照明；能见度1 3 7 2 1 3 m 时，限速4 5 k m h ；能见度9 2 t 3 7 m 时，限速3 5 k m h ；能觅度小于9 2 m 时，限速 2 5 k r a h ，势可能关5 l l 道路【6 “。 4 新泽西州道路天气信息系统 囊泽溪列道路天气售戆系统剥瘸健感器溅量遴鼹沿线天气状爨农路援、交逶 流缀、交通阻塞状况。根据闭路电挑采集的视频信息，宴时实施率速限制管理， 势搬天气状况移蛰豢车速遴：l 窭浍线僚号好、霹交隈速臻