汽车行驶安全最短距离

高速公路行车安全距离的分析与研究马骏[摘要：：通过对行驶在高速，公路上的车辆在不同条件下、以限定范围内的各种不同速度行驶时，安全距离的计算与分析，寻求既可避免发生追尾碰撞事故，又不影响道路通行能力的安全距离恰当值。关键词：高速公路，行车安全距离}制动非安全距离，追尾碰撞事故随着高速公路的迅速发展，其沿线的投资环境发生了巨大变化，全国不少地区沿高速公路两旁兴建起一个个经济技术开发带，带动了当她城乡经济的快速发展，取得了明显的经济效益和社会效益。但是，由于中国国力有限，加上高速公路起步较晚，所以在高速公路的标准、设施、监控、管理等方面与发达国家仍有一定差距，这就导致了高速公路的交通事故一直呈上升趋势。1996年中国共发生道路交通事故287685起，死亡73655人，受伤174447人，直接经济损失17．2亿元，分别比上年上升5.8%、3.0%、9.5%和12.8%，其中高速公路交通事故6797起，死亡864人，受伤2215人，分别比上年增长48.1%、40.3%和38.4%。当年高速公路每百公里事故率为普通公路的4倍多，这一反常现象不能不引起我们的高度重视。分析高速公路的事故类型，大多数为追尾碰撞事故，这是由高速公路本身的特点所决定的。高速公路属全封闭、立体交叉、具有中央分隔带，所以行车道上的车辆与横向车辆、行人及对面车辆相撞的事故极少。但因其车速高，所以在雨、雪天气路面溜滑或雾天视线不良等情况下很容易发生制动侧滑、甩尾或行车枧距不足而导致追尾碰撞事故。1996年3月25日清晨，洛卡高速公路44km处发生多辆车遣尾碰撞事故，由于事故处理人员未及时赶到现场，致使后续车辆继续追尾相撞，最终导致25辆汽车相撞，当场死亡1人，受伤3人，直接经济损失26万多元；1996年11月24日沪宁高速公路无锡段曾发生44辆汽车连接相撞的特大事故，死亡10人，受伤l0人。这些惨黼的事故案例，给我们带来了沉痛的教训，我们必须设法遏制追尾碰撞事故的频频发生。如何遏制和预防高速公路追尾碰撞事故的再度频繁发生呢?笔者认为最重要的就是行车中保持科学、恰当的行车安全距离。1行车安全距离的概念在中国，高速公路既限制最低车速(50km／h)，又限制最高车速(1lOkm／h)，加之高速公路本身的结构特点，使行车速度可控制在一定的范围内，又排除了横向交通的干扰，我们把这种交通条件称为理想的交通条件，即在同一条军道上，同向行驶的车辆以相同的速度、连续不断地行驶，各车辆之间保持着一定的车头间距，构成了一种稳定交通流。如果跟随车辆的车头间距过小，则容易发生追尾碰撞事故；如果车头间距过大，又会影响道路的通行能力。所谓行车安全距离就是指在同一条车道上，同向行驶前后两车间的距离(后车车头与前车车尾间的距离)，保持既不发生追尾事故，又不降低道路通行能力的适当距离2行车安全距离的计算公式2．1计算行车安全距离的前提同一车道前后跟随两车在行驶中，当前车制动时，其制动信号灯可能被后车及时发现，也可能未被后车及时发现，在这两种情况下的行车安全距离肯定是不一样的。在计算行车安全距离时，我们认为驾驶员都是在注意力集中的情况下驾驶车辆的。如果前车突然制动停车，后车即时发现前车制动信号灯亮后随之制动，并以不撞上前车、且停车后与前车保持5m间距为前提来确定其行车安全距离。2．2行车安全距离的计算公式设l号车为前车，2号车为后车，当后车驾驶员即时发现前车制动信号灯亮时随之制动直至停车，需要经过三段时间，即后车驾驶员制动反应时问t、后车制动协调时间tz和持续制动时间t，在这三段时间内汽车所行驶的距离分别为S、S。和S．它们的和则是后车的制动非安全距离S。当车速以km／h为单位，距离以m为单位时，则S可用匀速运动公式求出(忽略空气阻力和滚动阻力)为S一V。t／3．6(m)(1)式中：S为后车驾驶员的制动反应距离(m)；V。为后车制动前的初速度(kin／h)；t为后车驾驶员制动反应时间(一般为0．3～1．0s)。制动系协调时间t由制动传递延迟时间t和制动力增长时间f组成，tz主要取决于驾驶员踩踏板的速度和制动器的结构形式，对于液压制动器，tz-=0．20～O．25s；对于气压制动器，t2—0．3～0．9s。在制动传递延迟时间t内，因汽车尚未产生制动力，所以仍以制动前的初速度。匀速运动，故其间所走的距离为S2一Vot'z／3．6(m)在制动力增长时间f内，制动力成线型增长为变减速运动，经积分变换后可求得该段时间内所走的距离为s一一÷丘(m)制动系协调时间t。内汽车所走的距离为一+一扣2t~；(m)(2j式中：S为后车制动协调距离(m)；为后车制动减速度(m／s)。在持续制动时间t内，汽车作匀减速运动，根据匀减速运动规律，可求得该段时间内汽车所走的距离为人，受伤一—一一号·‘i百+十i扣(‘m)‘㈨3’式中：Ss为后车持续制动距离(m)。后车的制动非安全距离为式(1)、(2)、(3)的和，即为++一c略去二次微量可得一++c‘㈤式中：SF为后车的制动非安全距离(m)。为了简化起见，我们令一f+￡z，因￡仅为零点几秒，其1／2会更小，故可忽略不计。通常我们称￡为制动操作反应时间，它包括驾驶员的制动反应时间和制动传递延迟时间，对液压制动，￡一0．5～1．2S；对气压制动，￡一0．8～1．5s，此时，后车的制动非安全距离公式简化为一+对于前车来说，从后车发现其制动信号灯亮算起到制动停车止，前车所走的距离应是该车持续制动时间内所走的距离。对照式(3)略去的一次项和二次项，可得前车的持续制动距离简化公式为一I_{(m))式中：。为前车持续制动距离(m)}丘为前车制动减速度(m／s。)；V。。为前车制动前的初速度j2×8．62(m)(5)附围前后两车的行车安生距离示意图(km／h)，因高速公路为稳定变通流，可认为前后两车制动前的初速度是相等的。从附图可知，前后两车的行车安全距离为+一整理后可得前后两车的行车安全距离计算公式为+(一击)cm㈣式中：S为前后两车的行车安全距离(m)；为制动停车后前车车尾距后车车头问的安全间距(这里S5m)。3行车安全距离的计算从式(7)可以看出影响行车安全距离的因素主要有前后两车的制动初速度()、后车的制动操作反应时间(t)、前后两车的制动强度(工、)等，其中制动强度又受到轮胎与路面间的附属条件()的限制，对于后车的制动操作反应时间f我们取其中间偏上限的值，即对于液压制动，一1．1s}对于气压制动，￡：1．3s．前后两车制动前的韧速度相等。在此前提下，我们分三种情况计算高速公路限速范围内每10km／h速度间隔下各种速度的行车安全距离。3．1一般条件所谓一般条件是指前后两车制动强度相同，即工一土。1．后车为液压制动系(￡一1．1S)时3人，直接经济损失26万多元；1996年11月24日沪宁高速公路无锡段曾发生44辆(DV。一50km／h，由式(7)算得Svr~o=5+：2O．3(m)o·U(2)一I10krn／h，同样可用式t7)算得Swno=5+墨一38．6(m)o—U(3)一60、70、8O、90、i00km／h，由式(7)分别算得Sr6o一23．3(m)，SVY70—26．4(m)，Sn,B0=29．4(m)，Syg。==32．5(m)，Sn00—35．6(m)2．后车为气压制动系(一1．3s)时，由式(7)分别算得SQ5。一23．1(m)，S。60—26．7(m)，S。一30．3(m)，SvQB0：33．9(m)，Sv0。一37．5(m)，S。Ⅲ一41．1(m)，S。1m一44．7(m)3．2不利条件所谓不利条件是指后车的制动强度小于前车的制动强度，即JJ一设J一5(m／s)，一2．5(m／s)。1．后车为液压制动系0—1．1s)时(1)=50km／h，由式(7)算得Sm。(2)。=110km／h，同样可由式(7)算得5++(j_一一1)一39．一366(m)．’2×3．6”2．55⋯++c一吉。z．‰(3)V。=60、70、8O、9O、100km／h，由式(7)分别算得Sm一51．1(m)，Sw70—64．2(m)，Sw80—78．8(m)，Swgo一95(m)，Sn00—112．8(m)2．后车为气压制动系一1．3s)时，由式(7)分别可算得S。50—42．3(m)，Sq60—54．5(m)，So一68．1(m)，SB0—83．3(m)，Syqg。一100(m)，Sml∞一118．3(m)，S％l】。=138．1(m)3．3最不利条件所谓最不利条件是指前车刚剐驶出冰雪路面，在干硬的沥青路面紧急制动，而后车仍在冰雪路面上随之紧急制动此时，因后车的附着条件很差，制动非安全距离将会增大，从而导致前后两车的行车安全距离必然增大。事实上，因后车附着条件的限制，制动力稍一增长就会等于附着力，从而使汽车产生侧滑，这对行车安全危害更大。为了避免侧滑，后车驾驶员不能采取紧急制动，在这种情况下实际的行车安全距离应比计算值更大，才可保证不会发生追尾碰撞事故。紧急制动时，地面制动力F等于附着力F，若汽车总重力为G，则Fr=，F一G此时可求得J=g(m／s)(8)式中：g为重力加速度(m／s)；为轮胎与路面问的附着系数将式(8)代人式(7)可得—s。+Vot十妻(一)(m)(9)设前车轮胎与干硬沥青路面的附着系数一o．7，后车轮胎与冰雪路面的附着系数=O．2。1．后车为液压制动系(=1．1s)时(1)一50km／h，由式(9)算得s=s++(丽一丽)_4(m)(2J=¨Okm／h，同样由式(9)可算得Sv++(丽一两J=208．s(m)(3)一60、70、80、90、100km／h，由式(9)分别算得Sm一73．9(m)，S～啪一95．2(m)，Sm一119．3(m)，S=146．3(m)，S1帅176．0(m)2．后车为气压制动系(一1．3s)时，此时因后车驾驶员制动操作反应时间加长，所以在高速公路限速范围内的各种对应速度下前后两车的行车安全距离的计算值必然比液压制动系长94西安公路交通大学学报l998年4行车安全距离的分析与确定现将上述三种条件下高速公路限速范围内不同速度下的行车安全距离计算值列于附表中，以便对其分析和研究。附表高速公路限速范围内不同车速下的行车安全距离汇总表(单位：m)车速(kin／h)类别备注6080110液压制动1．1s203264294325356386一般条件气压制动f1．3s23．126．730333．937．541．1液压制动f一1．1s39664．278．895．0Jt2Jil不利条件Jo15m／s气压制动l=1．3842．354568183．3l0001l83J=2．5m／s最不利蒗压制动l=1．1s55．473．495．2119．3146．31760208．5紧急制动0．7条件气压制动l=13s55．473．4952119．3l463176．0808．5o．2分析研究表列数据，我们可以得出以下规律；(1)在一般条件下，不管后车是液压制动系还是气压制动系，由驾驶员估计的行车安全距离，其米数等于车速的每小时公里数的一半就可以避免追尾碰撞事故的发生。在后车的制动强度大于前车的制动强度(五)时，行车安全距离的计算值比一般条件(一J)时更小，保持上述驾驶员的估计行车安全距离，依然可以满足行车安全的需要。(2)在不利条件下，如果后车为液压制动系，则车速在80km／h及其以下时，驾驶员估计的行车安全距离的米数应等于车速的每小时公里数；若车速在80km／h以上时，驾驶员估计的行车安全距离的米数应等于车速的每小时公里数的1．2倍。如果后车为气压制动系，则车速在70km／h及其以下时，驾驶员估计的行车安全距离的米敷应等于车速的每小时公里数；若车速在70km／h以上时，驾驶员估计的行车安全距离的米数应等于车速的每小时公里敷的1．3倍。只有这样，才可预防追尾碰撞事故的发生。(3)在最不利条件下，不管后车是液压制动系还是气压制动系，由驾驶员估计的行车安全距离的米数应大于车速的每小时公里敷。考虑到后车在冰雪道路上不能采用紧急制动的实际情况，所以估计的行车安全距离的