雪天条件下高速公路安全车速模型研究.doc

雪天条件下高速公路安全车速模型研究摘要：通过对基于运动学原理的停车视距制动模型的推导分析，考虑高速公路能见度及路面附着系数的情况，提出了雪天条件下高速公路安全车速计算模型，得出了不同能见度及路面附着系数条件下的雪天高速公路最大安全车速值，并给出了相应的建议限速值，为高速公路雪天行车安全管理提供借鉴。关键词：停车视距制动模型 雪天 高速公路 安全车速0引言雪天条件下，能见度低、道路结冰等不利因素条件直接影响车辆的运行速度。高速公路交通管理部门会采取必要限速措施来控制车速。随着车速的降低，道路实际通行能力就会下降，延误和行程时间增加，道路服务水平下降，交通出现拥堵甚至堵塞。由于天气变化复杂性，从目前的研究现状来看，其对车速的影响并不具有非常明显的规律性，因此本文基于停车视距制动模型，结合路面摩擦系数和能见度的变化，确定高速公路雪天最大安全行驶速度。1停车视距制动模型1.1车辆制动过程分析车辆紧急制动时初速度v0逐渐减小为零的可分为：经过视觉感受时间t1驾驶员发现危险物，经过危险识别时间t2和判断决策时间t3决定采取制动措施，经脚从加速踏板向制动踏板移动的时间t4和消除间隙时间t5，车轮开始产生制动力，经过时间t6达到最大减速度，然后是持续制动时间t7，直至汽车停住，整个过程分3个阶段：阶段1为制动反应时间，包括驾驶员发现、识别危险物并做出制动决定的时间及将脚从加速踏板向制动踏板移动的时间和消除间隙时间。阶段2为制动力上升时间，即从出现制动力（减速度）到上升至最大值所需要的时间，即t6。阶段3为全制动时间，即t7。制动踏板力及制动力假定为常数，故减速度a也不变。将阶段2中的制动减速度变化简化为线性变化，阶段3中的制动减速度达到最大值并保持不变，直至制动过程结束。1.2停车视距制动模型推导本模型考虑从运动学原理出发，用制动减速度a来综合考察汽车制动这一复杂过程。制动距离s是汽车从制动生效到汽车完全停住，即阶段2和阶段3这段时间内车辆行驶过的距离。开始，在制动力上升时间（t6）内，车辆行驶的距离为：阶段3全制动时间该时间段的起点（即制动力上升时间段终点）的车速，该阶段内任意时刻t的车速为车辆在全制动时间内，以最大制动减速度a将速度从vs降低至0，用时为vs/a。在该时间段内，车辆行驶的距离为23 制动距离由式（1）和式（3），可得制动距离为根据前面的分析，停车视距分作2个部分，即反应距离和制动距离。其中制动距离包含制动力上升阶段和全制动阶段，路面条件设定为潮湿状态。可得停车视距的计算式为：式中，t为制动反应时间，s；t为制动力上升时间，即t6，s。根据公路工程技术标准（jtg b01 2003），将制动反应时间取值为2.5s，制动力上升时间取值为0.2s。2基于停车视距制动模型的限制车速计算在雪天天气下必须确定车辆最大安全行驶速度，使得驾驶员所在天气条件下的能见度大于停车视距，从而在车道前方发生汽车忽然刹车或出现障碍物的时候，驾驶员能够及时发现并且有足够时间刹车避免碰撞事故。此时需满足公式（6）。根据研究可以得知车辆行驶速度与注视距离的关系，由于在高速公路上，不良天气下的能见度一般都小于200m，且速度一般大于60km/h，因此满足极限停车视距的关系。l2过程中驾驶员也要经历两个阶段，第一阶段是为t21内制动器起作用阶是制动力持续增加直至达到稳定减速度的过程；阶段为t22时间内制动器持续制动阶段，是保持稳定减速度直到车辆停下过程。得到公式（7）：在确定雪天天气条件下的车速限值时，应考虑最不利条件，即前方为已发生事故静止的车辆，此时，lq取值为0，ls取值为5m。我们可以得到不同能见度与附着系数下雪天高速公路车辆最大安全行驶速度计算公式(8)：3雪天车速限制标准建议根据建立的雪天天气条件下的最高车速限制值计算模型，对能见度、附着系数取不同数值，得到高速道路雪天最大安全车速。能见度在大于400m，最大安全车速建议取值120km/h，400-200m之间取值90 km/h，200-150m取值为70 km/h，150-100m为50 km/h，100-50m取值为40 km/h，小于50m建议关闭高速公路。4结论现有停车视距模型是从力学原理推导而来，模型中忽略了车辆制动过程中某一阶段加速度是动态变化值，因此实际数值的测量上存在偏差。而本文从运动学原理出发，综合考察汽车制动这一复杂过程，并基于动态制动减速度的停车视距模型，计算得出高速公路雪天条件下安全车速值。参考文献:1袁浩，史桂芳.停车视距制动模型j