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徐耀赐: 视距与视区——交通安全技术交流会议整理稿2

视距指驾驶人行车可清晰明视前方的距离,视区是指驾驶人行车可清晰明视前方的广度。两者作用相互配合,缺一不可。

一、讲座部分

视距指驾驶人行车可清晰明视前方的距离,视区是指驾驶人行车可清晰明视前方的广度。两者作用相互配合,缺一不可。

例如当车辆向前行驶时,若仅仅满足视距而不满足视区要求时,驾驶员仅仅只是可以看得很远,但对具体的道路交通状况却不了解,这样会威胁行车安全。

路段上,视距视区是会随着车流的变化而变化的。当所驾驶车辆紧随一辆大车,视距很小,完全不满足要求。

那么视距的具体应用范围是什么?总的来说是道路的任何地方,例如直线路段、交流道出口匝道、曲线路段、交流道入口匝道、凹形竖曲线和交叉路口。道路上任何一个地方都要考虑视距和视区。

各国对视距规定的共同性是天候良好和白天的视距。非良好天候主要指下雨下雪。夜间视距的重点则在于照明及反光设施。在夜间,照明设施和反光设施相互配合使用。发光设施分为主动式设施和被动式设施,主动式与被动式设施数量之比应介于9:1~10:1。

事实上,道路上所布设的标志标线设施都是在给驾驶员传递信息,驾驶员、道路、资讯传输形成三合一系统。信息主要分为正式信息和非正式信息。由道路的标志、标线和信号灯所传递的信息为正式信息(Formal Information),而类似于由朋友指路,路旁建筑物所传递获得的信息为非正式信息(Informal Information)。超过90%的正式信息都是靠视觉传递给驾驶员的,剩余信息可能是依靠动觉传递给驾驶员。

视觉效果的三大影响因素分别为驾驶人本身之视力、驾驶员是否能够看得远和广。

驾驶人本身之视力与驾驶员本身身体素质密切相关,年纪越大需要的亮度就越大,而驾驶员是否看得足够远和广主要影响的是驾驶员反应时间的长短。

反应时间满足要求才能保证行车安全。处于疲劳或清醒状态下的驾驶员所需要的反应时间是不一样的,但都具有瞬间性,多为1~3s,因此交通事故的发生具有瞬间性,道路设计应尽量避免让驾驶者必须采取瞬间的动作,保证行车安全。

视觉敏锐度(VisualAcuity)指用路者集中目标的时候所能看到的最明晰清楚的部分是在其视觉圆锥角3°~5°范围内的事物,视觉圆锥角越大其视野越大,但其明确辨认的程度却越差。标志标线应设10°视觉范围内才能发挥其引导提醒警示驾驶员的作用。

周边视界是指驾驶员能清楚辨认目标物的距离极限。车速越高,周边视界越小。顾盼时间是指驾驶员为了能够认清周遭环境,于驾驶时利用眼睛或头左右转移,而可调整明视指视觉情况的时间。

如果驾驶员想要超车或行人想要穿越马路时,先应估计对来车的远近,判断是否能够实现超车或横穿马路。我们把用路者估计对向来车远近的能力成为视觉深度。而闪光恢复是指用路者由暗处至亮处或由亮处至暗处,为适应此变化,瞳孔收缩或放大所需的时间。长隧道必须设置照明设施是因为长隧道内部较暗,如若不设置照明设施,驾驶员开车进入隧道时,在短时间内会看不见任何东西,危及行车安全。辨色能力对交通影响并无明显的重要性,只要能够辨认亮度即可。视力会随着年龄的增大而衰退的现象叫做视力衰退。年龄越大,衰退的越明显。

道路的平面线形、纵面线形等等都会影响视距,由于视距不一样,运行速度也会发生变化。譬如前方若设置有弯道驾驶员会主动降低速度;如若是直线,驾驶员则会加快速度,运行速度变化越多,事故率就越高。因此按照视距检查交通安全设施的正确布设是非常有必要的,线形设计与交通设施布设是相互影响相互关联的。视距分为停车视距,应变视距(决策视距)、会车视距和超车视距。对于高速公路和一级公路要保证停车视距。对向行驶的双车道公路,应保证超车视距。中间无分隔带的道路要保证会车视距。视距的选择一定要正确才能保证道路安全。对于交叉路口,应考虑横向视距和穿越视距。

视点高就是驾驶员眼睛离地面的距离。对于小汽车,我们一般选取1.05公尺作为视点高,目标物的高度定为15公分。也就是说,当驾驶员驾驶一辆小轿车看见前方有一高度为15cm的障碍物,采取制动停车时所需的最短行驶距离就是停车视距。

对于视点与目标物高度的选取,不同地区的所选择的大小不同。各地区视点与目标物高度大小汇总于上表。美国AASHTO规范中规定大货车的驾驶人视点高为2.44公尺是因为大货车驾驶员较其他车型驾驶员坐的较高,看得也相对较远,超车视距定为1.3公尺是因为小汽车的平均的高度约为1.3公尺。

下来我们看PIEV,PIEV是道路设计中视距决定准则之Perception-Reaction-Time中的四大部分。P是指Perception,是四个步骤中的第一步——意识感应,驾驶员意识要强,能够对前方有无障碍物做出迅速判断。I指Intellection——智慧判断,判断前方障碍物具体是什么。E指Emotion——情绪激发,指在判断前方障碍物会危及自身行车安全后激发驾驶员的警惕心理。V指Volition——意志执行,驾驶员踩刹车以防止与障碍物发生碰撞的动作的执行。酒驾事故率高主要是因为酒精削弱了以上四个能力。

驾驶员停车时会先经过意识感应、智慧判断、情绪激发和意志执行四个步骤,共计2.5秒,然后是开始才刹车至车辆完全停止的过程,刹车时间的长短与车速有关,车速越大,刹车时间越长。上图显示的是PIEV和停车视距的关系。例如,当你在开车时,看到前方有一条小狗,为了不撞到这条狗,在一开始的2.5s之内,你应采用的动作有意识感应、智慧判断、情绪激发和意志执行,然后开始踩刹车直至车辆完全停止。

车辆行驶的速度代表每秒车辆行进的距离。假设车辆的速度为110kph,当驾驶员思索了2s时,车辆已经向前行驶了61.2m,这是相当危险的。所以交安设施的布设必须考虑车辆行驶的速度。

为什么在考虑视距时,我们将重点放在反应时间呢?因为车辆行驶的速度越快,驾驶员所需的视距就要越长,视距满足时,反应时间也相应地得到满足,行车安全性就越高。除此以外,视距还和驾驶员的年龄、道路线形、路侧的状况、天候状况、车前状况等相关。道路设计时,一定要提供足够的视距来保证车辆的行驶安全。

接下来我们讨论停车视距。

与停车视距相关的七大因素主要为认知——反应时间、驾驶人眼高、目标物及障碍物高度、车辆运行速度、道路纵坡、减速率和路面摩擦系数。但是由于路面摩擦无法模式化,变异性太大,所以规范通常不考虑路面摩擦系数,与停车视距有关的主要有前六大因素。

停车视距是行进中的车辆驾驶人发现前方车道中有障碍物,从认知、反应、刹车至车辆完全停止所需的总距离。

我们将停车视距分为两部分距离之和,第一部分为驾驶人发现前方车道中有障碍物,至开始踩刹车之前,车辆所行使的距离,第二部分是开始踩刹车至车辆玩去哪停止时,车辆所行进的距离。

早期的停车视距计算都是用纵向摩擦系数计算刹车距离的。由于摩擦系数变异值太大,这种方法现在已经被淘汰。

现在我们一般采用“车辆刹车减速度”来计算停车视距。

上图皆为采用辆刹车减速度”来计算停车视距的相关数学计算公式。中国大陆规范中目前对于停车视距的计算并未考虑道路纵坡的影响,所以所计算出来的视距值都相对较低。

我们可以发现,刹车距离的大小一定大于前面的认知感应距离的大小。

上表为是台湾关于最短停车视距的规定。当设计速度为120公里/小时时,停车视距的建议值为250公尺,容许最小值为195公尺。也就是说,条件允许的理想状况下,停车视距应选用250公尺,但当有很多限制性因素时,亦可选用容许最小值195公尺。台湾规范与美国的相同,在确定停车视距时,考虑了纵坡的影响,应按照坡度修正停车视距值。表中右上部分没有数值是因为高速公路坡度都比较小,只有比较低级的道路才会出现较大的坡度。

这个表中显示的为中国大陆关于停车视距的规定,其取值都相对于AASHTO较低,因为并未考虑纵坡的影响,也没有详细区分为建议值和容许值。

经过比较台湾和大陆停车视距选取值,我们发现大陆停车视距值较低一点,台湾停车视距值较大陆更为保守。

下来我们看一下曲线对视距大小的影响。弯道内侧的障碍物会影响驾驶员对前方路况进行正确的判断。如果道路视距条件不满足,应该及时设置视距警告标志。警告标志的设置会很明显的提高道路的安全性。在台湾,如果道路由于未设置视距不足的警告标志车辆出现事故的话,民众有权向法院提出诉讼获得相应的赔偿。

如果路外障碍物是可移动的,我们应将移开障碍物,以增长视距。如因特殊因素,障碍物不能移动,我们应对路线进行修正,或放大曲线半径使其满足最小停车视距(Minimum Stopping Sight Distance)的要求。

 与平曲线类似,竖曲线设计时也应顾及所需的最短长度。

接下来我们看应变视距。

应变视距数值相对于停车视距较大,这是为什么呢?由于驾驶是一个多方应变的过程,所以与停车视距所涉及的PIEV不同,应变视距涉及PIED。V变为E,E表示Decision——应变决策,可能是变换车道,变换车速,转向,停车。应变视距比停车视距更为复杂,所以长度较长。变换车道,变换车速,转向,停车这四种中变换车道和变换车速更为复杂,这就是为什么不容许驾驶员变换车道的原因。

在相同的设计速度下,应变视距一定大于停车视距。因为反应时间更长,所以正常的道路设计者会选用应变视距而非停车视距。所以现在大陆普遍使用停车视距进行设计是不合理的。选用应变视距,道路安全性会较高。


应变分为四种情况:停止、转向、变换车道和变换车速。行进中的车辆在遇到前方状况时必须应变,可能表现为停止、转向、变换车道和变换车速。譬如前方路段施工,路旁设置的标志会提醒驾驶员停车、变换车道、变换车速或转向。所以道路上的标志放置位置选取应考虑应变的影响,视距范围内标志设置的位置应与应变视距相搭配。

台湾规范与美国规范一致,将DSD分为四种状况。状况1:乡区公路车辆为应变而需停止;状况2:市区公路车辆为应变而需停止;状况3:乡区公路车辆为应变而需变换车速、车道或车向;状况4:市区公路车辆为应变而需变换车速、车道或车向。一般情况下,市区道路的复杂情况远远大于乡区道路,市区道路设计难度也远远高于乡区道路。

台湾规范对应变视距是这样定义的:车辆行进中,遇到非预期或较复杂的资讯、路况,可能影响驾驶人辨识或认知其潜在危险性,驾驶人仍得以充分、有效变换适当车道、车速、车向或停止,完成安全驾驶所需之距离。简言之,应变视距是驾驶人得以安全变换车道、车速、车向或停止,完成安全驾驶所需的距离。

在PIED中,前面撒个P、I、E跟停车视距是一模一样的,D指应变,采取刹车,转向等一系列动作。

依照台湾《公路路线设计规范》中对应变视距的分类,将其分为以下四类:状况1、状况2、状况3和状况4。

此图为应变视距的计算公式。其中,应变操作时间t以11秒计算,市区道路的应变视距则另加30%计算。

大陆应变状况分为四种还是两种见仁见智。不论怎么划分状况,经过比较我们发现,中国大陆应变视距值较AASHTO稍微偏低。

在相同速率下,应变视距必然大于停车视距,或者说应变视距用于驾驶环境比平常复杂之时。设计道路应选用应变视距而非停车视距,保障停车视距仅仅是最基本的要求。视距的充足与否与交通安全关系密切,绝不可轻忽,其影响最大者莫过于驾驶人的反应时间。特别是在老龄化人口越来越多的今天,在道路设计过程中会刻意把0.5s反应时间拉长,因为年长者反应时间更长。

可以看出,应变视距一定大于停车视距。Forgiven Design指宽容设计。驾驶者有时会犯某些无心的过失,考虑这种过失的设计就是宽容设计。将Forgiven Design考虑进Marginal Design,就形成应变视距。总而言之,凡道路设计的视距应采用应变视距为主,停车视距可作为基本检核。

那么什么是会车视距?会车视距是指单车道,双向皆可通行,避免对向行驶车辆产生对撞的视距。会车视距的大小为停车视距的两倍。低等级道路应注意会车视距的保证。

什么是超车视距?超车视距是指在双车道道路上,后车超越前车时,从开始实例原车道起,至可见对向来车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离。如果超车视距不能保证,而车辆发生超车现象,很可能会发生交通事故。用双黄线与虚线来提醒驾驶员是否能否安全超车。

超车视距的计算分为4部分:开始延滞时段之行车距离S1,超车车辆占用对向车道,加快车速超越被超车辆,并返回原车道之行车距离S2,超车车辆回到原车道时,其与对向来车之距离S3和对向来车在超车车辆占用其车道时段的2/3时间所行的距离S4。

以上为超车视距的具体计算公式。

通过比较大陆和台湾规范中的超车视距值,我们发现大陆规范所规定的超车视距值比台湾的低,行车速度越小,超车视距相差越大。设计速度最大设为80公里/小时,是因为高速公路不可能发生超车现象。

路侧植栽必须满足相关要求。如果栽种在曲线内侧,有可能会影响行车视距,所以一定范围内要保证路侧净空。

路侧有标志提醒驾驶员视距不足,谨慎驾驶。

交叉路口的视距研究对象主要是没有设置信号灯的交叉路口,因为绝大部分驾驶员都会遵守信号灯所传递的信息进行驾驶行为,因此绝大部分交通事故都发生在没有信号灯设置的交叉路口。

交叉路口处不能随便植栽,必须要保证交叉路口视距的要求。虽然景观绿化更为美观,但是可能会影响视距,产生道路安全隐患。

车辆在行驶时,驾驶员所能看到的范围包括以下四类:视线聚焦区(驾驶人之视野集中区)、视线遮蔽区(驾驶人受前方车辆的遮挡,看不见对向左转车道的车辆),安全位置(驾驶人行驶于车门区外侧车道,不受路旁车辆车门突然开启之影响,且易辨认将驶入车道之其他车辆)和车门区(驾驶人行驶于车道中,易受停于路边的车辆车门突然开启之伤害,且不易辨认将驶入车道之其他车辆)。视线盲点是指车辆欲右转,不易辨认右方车辆,易生事故的区域。


二、问答部分

1、

问:乡区和市区地区选择反应时间不同的原因?

答:所选取的反应时间大小与AASHTO规范中所规定的反应时间相同。不同道路上驾驶员的认知反应时间不相同,是一个非常复杂的过程,我们选择用2.5s来简化相关过程。时间越长,实际情况越复杂。

2、 

问:美国各个州的道路规范不尽相同,台湾所选取的具体是美国的那一个州的道路规范?

答:美国各个州的道路规范都是基于绿皮书AASHTO规范,各个州的实际道路规范是对AASHTO规范的调整,但不能低于绿皮书所规定的标准。

3、 

问:会车视距大小选为停车视距的两倍,这个取值会不会稍微偏大了一点?

答:会的,这种情况下所计算出的会车视距更为保守更为安全。

4、 

问:大陆有很多纵曲线视距不足的现象,有什么在速度控制方面的方法可以改善这种问题吗?

答:1. 行车速度管理,降低车速,减少事故;2. 设置标志提醒驾驶员前方路段视距不足。

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