车速对道路交通安全影响分析

车速对道路交通安全影响分析1、引言在高收入国家，车辆超速以及速度不当所造成的交通事故大约占到有人员死亡交通事故的30%，南非约50%的交通事故与车速有关。多个国家的经验表明，平均速度增加1km/h，交通事故伤害就会增加3%，死亡性交通事故就会增加4～5%，反之亦然。澳大利亚的研究表明，当车速大于60km/h时，车速每增大5km/h，交通事故危险性为原来的两倍。1996年美国警察局报告表明，交通事故中有12%是因为速度原因引起的，而在所有致命撞车中有31%是因为速度原因且它所造成的经济损失为每年240亿；30%城市道路事故与36%公路事故是与速度有关据统计,我国平均每天有204人因车祸死亡,2001年死于车祸的人数超过了10万人,受伤人数高达50多万人,占所有安全事故死亡人数的77.09%,经济损失达30亿元。等于我国每年发生一次唐山大地震,每年新建3个东营市。中国2000～2005年车辆超速造成交通事故死亡状况（下表）年份200020012002200320042005十次事故九次快,车辆超速以及速度不当已成为影响交通安全的最重要因素之一。2、车辆速度对交通安全的影响2.1车速对驾驶员生理影响（1）对视力的影响车速增加时，驾驶员的视力要比静止状态时的视力下降，车速越高，视力下降就越大。引起驾驶员视力下降的原因是由于汽车行驶中驾驶员与道路环境中的物体相对运动，眼睛分辨物体的最小距离发生变化：相对运动速度增大，眼镜分辨物体的最小距离也随之增大。以驾驶员辨认道路交通标志为例：当汽车行驶速度为20km/h，其视力比静止状态时衰减19.7％；当汽车行驶速度为40km/h，驾驶员视力比静止状态时衰减34％。速度越高驾驶员视力下降速度越快，这将严重影响驾驶员对道路上信息的接收。因此，为了安全行车，驾死亡人数（人）800192429672121071841016015占交通事故总死亡比例（％）8.58.78.811.617.216.2驶员应控制车速，以便有充分的时间辨别前方障碍物。（2）对注视点和可视范围方的影响随着车速的提高，驾驶员注视点远移，双眼可能看到的范围缩小，引起驾驶员视野变窄。实验证明：当车速为40km/h，驾驶员注视点在车前约180米，可视范围为95度角；当车速增至70km/h，驾驶员注视点在车前约360米，可视范围为65度角；当车速增至100km/h，驾驶员注视点移至车前600米，可视范围只有40度角。另外，汽车在高速行驶时，由于眼睛长时间地注视无限远方，还会出现一种视差，把近处的东西看成是远方的，医学上称之为“空虚近视”，对安全行车极为不利。（3）对判断能力的影响驾驶员对于车外物体的辨认，主要是根据其位置变化而进行的。当车辆处于行驶状态时，车外物体的位置变化相对来讲是慢而细小的，车速越高，对这种慢而细小的变化就越难辨认，所以，驾驶员在运动状态下，对外界物体运动状态的辨别能力也会下降。驾驶员感知到目标出现偏差，将会导致其无法准确确认停车视距、超车视距以及会车视距等等。（4）对辨认视距的影响车辆行驶中，驾驶员需对各种交通标志或交通环境进行辨认。车速不同，驾驶员对各种标志辨认距离亦不同。随着车速提高，驾驶员的视认距离较短，加之视认时间缩短，势必增加其辨认的难度。在车速为40km/h，对警告标志、禁令标志、指示标志的辨认距离分别为272米、336米、435米；当车速增至100km/h，辨认距离分别是179米、239米、326米，辨认距离大幅度缩短。2.2速度与制动距离、安全区域的关系制动距离：制动距离是衡量一款车的制动性能的关键性参数之一，人们在车辆处于某一时速的情况下，从开始制动到汽车完全静止时，车辆所开过的路程。车速与制动距离有直接关系，理论上来讲，车速提高2倍，制动距离将增加到4倍。制动距离与车速平方成正比。下表为干沥青路面上不同车速的制动距离车速(km/h)1020304050607075干沥青路0.662.635.9110.0516.4123.6232.1536.91碎石路面一般为干沥青路的1.2倍，湿泥土路一般为干沥青路的2倍，湿沥青路一般为干沥青的1.5倍，雪路一般为干沥青的3.5倍，冰路一般为干沥青的6倍。由上面可知在不同速度和不同路面的情况下，车辆的制动距离是不一样的。速度越大和路面情况越差，产生的制动距离就越长，对于路面交通安全来说就愈危险。右图中，一个以30km/h的速度行驶的车辆，在遇到行人时可以在13米内把车停下，行人在这13米外行走时是没有危险的，伤害程度为零，这是行人的安全区域；当车辆以50km/h的速度行驶时，在遇到行人时需要30km/h时的制动距离两倍才可以把车停下，此时行人的安全区域为26米以外，若行人还是在13米内行走时，将会受到严重的伤害，安全系数为零。所以速度对制动距离与安全区域有着极大的影响，车速的提高对行人的安全威胁也在成倍地增加，是个严重的问题。2.3车速与车辆转弯离心力的关系离心力=质量*速度平方/半径车辆在行驶中，进入弯道后，因行进方向的改变会产生离心力将汽车往路外圈的方向推。车辆体积越大、重量越多，速度越快，相应产生的离心力越大。通常车辆的重量是不变的，而就车速与离心力来说，离心力的大小与速度的平方成正比，即当车速增加两倍时，离心力增加四倍。当车辆在高速公路上以90km/h至100km/h的速度高速行驶时，只要方向盘转一点点，就会产生很大的离心力，使汽车摇晃，甚至使车轮横滑。2.4速度与轮胎的性能现代汽车几乎都采用充气轮胎，轮胎的作用是：①缓和汽车行驶时受到的冲击，并衰减由此产生的振动②保证车轮和路面间有良好的附着性，以提高汽车的牵引性，制动性和通过性③承受汽车的重力，并传递其它方向上的力和力矩。车轮滚动时，轮胎在所承受的重力和由于道路不平而产生的冲击载荷作用下受到压缩。压缩消耗的功，在载荷去除后并不能完全回收，有一部分消耗于橡胶的内摩擦，结果使得轮胎发热。轮胎的发热与轮胎的负荷和速度的乘积成正比。温度过高将严重地影响橡胶的性能和轮胎的组织，从而大大增加轮胎的磨损而缩短轮胎的使用寿命。此外，机动车在长时间高速行驶的过程中，由于轮胎承受反复变形的次数增加，产生大量的热，轮胎内部的温度就会上升。同时，路面对轮胎的冲击力也会增加，易造成轮胎超载现象。在我国大型轮胎生产企业的多数产品尚不能适应时速超过120km的高速行驶，子午线轮胎的最高速度等级只能达到210km/h；实验证明，子午线轮胎在长期高速行驶下，其使用寿命降低1/3。因此，在高速行驶过程中的轮胎温升和过载易造成爆胎或行驶方向不稳定的危险状态，甚至引起驶离公路、车辆翻滚和车辆碰撞等形式的交通事故。2.5速度与车辆性能关系由于国内多数汽车制造厂商，特别是大型车辆制造商并没有调整生产结构，生产出适合高速行驶的车辆，也就是说还有大量的车辆（特别是大型车辆）大部分性能指标达不到高速行驶的要求，容易出现各种故障，造成交通事故。事故资料分析发现国产车高速行驶之所以容易发生交通事故，主要是动力性、制动能和操纵稳定性不能满足高速行驶的需要，轮胎及车内外安全设施不够完善之故。因此，当长时间高速行驶时，汽车的各总成和零件超负荷工作，工作可靠性降低，故障率提高。尤其是货车，一般都是超载行驶、长时间运行，故障更多。2.6车速与停车视距、会车视距的关系停车视距，汽车行驶时，驾驶人员自看到前方障碍物时起，至达到障碍物前安全停车止，所需的最短行车距离。停车视距由三部分组成：驾驶员反应时间内行驶的距离S1，开始制动汽车到汽车完全停止所行驶距离S2(制动距离)，再加安全距离S0(5～10m)。计算公式为s停＝l反＋l制＋l安。其中，l反和l制都与v成正比。会车视距，两辆对向行驶的汽车在同一车道上相遇及时刹车所必需的最短行车路径。会车视距约等于二倍的停车视距。高速公路、一级公路的停车视距设计车速(km/h)6080100120停车视距（m）75110160210二、三、四级公路的停车视距、会车视距设计车速(km/h)2030406080100停车视距(m)20304075110160会车视距(m)406080150220—2.7车速对交通事故的影响2.7.1车速与交通事故率的关系1993年,Monash大学事故研究中心针对澳大利亚的公路现状模拟出速度梯度与事故率的近似函数关系。Monash近似函数如下：I=500+0.8ΔV2+0.014ΔV3式中,I为路段事故率,每105veh·km;ΔV为速度梯度,即断面的运行车速与平均运行车速的差值,km/h。英国学者A·Buruya开发了适用于欧洲的速度与事故模型———EURO模型。研究表明交通事故率与超速行驶有着必然的联系。EURO模型如下：Δln(I)=1.536ΔV/Vav式中,I为年平均事故率,每106veh·km·y;Vav为平均运行车速,km/h;ΔV为速度梯度,km/h。因此我们不难看出车速与交通事故率的重要关系。车速的增加对交通事故率的增加起了关键的作用。2.7.2车速离散性对交通事故的影响从上面两式可看出，同一条道路或某一段路段上，交通事故的多少不仅与车速有关，而且与道路上的各种车辆的速度离散程度成正比。速度离散性大，频繁发生车辆超车和被超车，容易发生事故。也就是说路上行驶的车辆不仅仅是比一般车辆快的那些车辆容易发生事故，那些车速比一般车辆慢的车辆也容易发生事故。国内学者（2004年）对中国部分高速公路交通事故分析后认为，事故率随着车速标准离差的增大而增大，即车速分布得越离散，事故率越高，这与国外研究结果是一致的。此外，研究认为，车速标准离差与事故率为指数关系，随着车速离散程度的提高，事故率将以指数增长率增长。2.7.3车速与交通事故死伤数的关系多数关于车速对交通事故影响的研究认为，车速提高将导致事故数量上升，并一致认为：车速对严重交通事故的影响大于轻微交通事故。挪威《交通安全手册》指出：平均车速每增长10%，有人员受伤的交通事故数量将增加25%，有人员死亡的交通事故数量将增加35%。1995年欧洲交通委员会指出：车速对有严重伤亡的交通事故影响较大，并得出平均车速每增加1km/h，有人员死亡的交通事故数将增加5～6%。世行、WHO（WorldHealthOrganization）报告在“发展中国家道路交通安全对策”中用这组公式可真实地表达发展中国家道路平均速度和交通事故和伤亡数量的关系:A1/A2=(V1/V2)2I1/I2=(V1/V2)3F1/F2=(V1/V2)4该组公式表明：交通流的交通事故数量、受伤人数、死亡人数与平均车速分别成2次方、3次方、4次方的关系，交通流平均速度较小范围增幅,将导致事故数量和伤亡人数,特别是伤亡人数大幅度增加。因而控制交通流平均速度,可有效地减少交通事故和伤亡人数,特别是在减少伤亡人数上具有更大的成效。2.7.4车速对行人、乘员伤害的影响车速与事故的严重程度是基于物理学，运动的车辆的能量是其质量与速度平方的乘积的关系。碰撞产生的能量越多，乘员所受的危害越大。交通事故发生的过程是一个能量转化的过程，在此过程中，汽车的动能被转化为热能及车辆的的变形等机械能。显然速度越高，事故发生过程中速度的变化值就越大，能量转化也就越多，事故后果就越严重。研究发现，交通事故中伤亡可能性取决于事故中速度的变化率,当变化率小于16km/h时，严重伤亡的可能性小于5%，当变化率超过48km/h时，严重伤亡的可能性超过50%。（1）车速对行人伤害的影响行人受伤的严重性与速度的平方成正比，在行人与车辆的碰撞中,车速在15mph时其死亡率为3.5%,车速为31mph时其死亡率为37%,当车速达到44mph时,其死亡率为83%。WHO研究表明，对于行人而言，车辆碰撞速度不高于30km/h时，幸存的可能性约为90%；当车辆碰撞速度高于45km/h时，幸存的可能性不高于50%。（2）车速对车内乘员伤害的影响车辆碰撞速度对于车内乘员而言同样是致命的。对于乘员而言，碰撞的严重程度取决于车辆在事故过程中的速度变化。速度从20km/h增至100Km/h，交通事故死亡的可能性大约从0增加至近乎100