王云澤，楊少偉,2，潘兵宏,2

(1.長(zhǎng)安大學(xué)　公路學(xué)院，陜西　西安　710064；2.長(zhǎng)安大學(xué)　特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西　西安　710064)

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公路直線路段行車(chē)軌跡研究

王云澤1，楊少偉1,2，潘兵宏1,2

(1.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安710064；2.長(zhǎng)安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710064)

摘要：我國(guó)很多道路研究和設(shè)計(jì)方法都將公路直線路段的車(chē)輛行駛軌跡假設(shè)為道路中心線，針對(duì)這一問(wèn)題對(duì)西安市三環(huán)繞城公路多處路況良好的直線路段進(jìn)行調(diào)查，通過(guò)對(duì)車(chē)輛運(yùn)行狀況拍攝和實(shí)時(shí)速度測(cè)量，借助Virtualdub和AutoCAD軟件通過(guò)等比換算得到車(chē)輛的運(yùn)行速度以及相應(yīng)的車(chē)輛橫向位置。根據(jù)車(chē)道性質(zhì)、道路設(shè)施對(duì)車(chē)道進(jìn)行統(tǒng)一分類(lèi)。根據(jù)駕駛員行為特征和車(chē)輛特性提出基于車(chē)輛前輪位置的研究方法。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析左右側(cè)前輪距車(chē)道兩側(cè)標(biāo)線的距離，分車(chē)道、分車(chē)型研究車(chē)輛的輪跡分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不同車(chē)道和車(chē)型的車(chē)輛行駛軌跡呈現(xiàn)較大的差異。利用SPSS分析軟件研究運(yùn)行速度和車(chē)輛行駛軌跡之間的關(guān)系，結(jié)果證明：車(chē)輛的行車(chē)軌跡和運(yùn)行速度有直接的關(guān)系；車(chē)輛類(lèi)型造成的行車(chē)軌跡差異明顯。

關(guān)鍵詞：交通工程；行車(chē)軌跡；數(shù)理統(tǒng)計(jì)；行車(chē)道；側(cè)向安全寬度

0引言

車(chē)輛的行駛速度和行駛軌跡作為駕駛行為在車(chē)輛上的直觀體現(xiàn)，是道路交通系統(tǒng)作用于車(chē)輛行駛狀態(tài)上的重要表現(xiàn)形式，也是道路線形安全性和舒適性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一[1-2]?，F(xiàn)行以汽車(chē)行駛理論為基礎(chǔ)的道路路線設(shè)計(jì)方法假設(shè)車(chē)輛的行駛狀態(tài)是一種理想狀態(tài)，即，沒(méi)有任何的外界干擾，嚴(yán)格按照行車(chē)道中心線行駛[3]。然而，汽車(chē)在實(shí)際行駛過(guò)程中，由于受駕駛員、車(chē)輛和道路環(huán)境各方面的影響，車(chē)輛正常行駛軌跡與行車(chē)道中心線并不保持很好的一致性，即出現(xiàn)了車(chē)輛行駛軌跡偏差[4]，該假設(shè)必將導(dǎo)致按照現(xiàn)行規(guī)范指導(dǎo)設(shè)計(jì)的道路幾何線形，在承載實(shí)際的駕駛行為時(shí)產(chǎn)生功能上的偏差。在過(guò)往的很多研究中[3，5-11]，認(rèn)為公路彎道處的道路設(shè)計(jì)軌跡與駕駛員期望的車(chē)輛行駛軌跡相差較大，在彎道處離心力、車(chē)輛狀況和視野范圍等因素迫使駕駛員做出有意識(shí)或者無(wú)意識(shí)的調(diào)整，一旦判斷有誤、調(diào)整不及時(shí)，便會(huì)引發(fā)交通事故。對(duì)直線路段的行駛軌跡研究則很少，但直線作為公路幾何設(shè)計(jì)中最基本、最重要的指標(biāo)之一[12]，也是事故的多發(fā)地段。

近年來(lái)，中國(guó)西部地區(qū)的道路交通迅猛發(fā)展，由于地區(qū)遼闊，長(zhǎng)平直線道路不斷增加，隨之出現(xiàn)了較多的交通事故，造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。國(guó)內(nèi)對(duì)直線道路汽車(chē)行駛的安全性研究還是局限在各種平面線形對(duì)安全的影響[13-15]，并未對(duì)直線上車(chē)輛的行駛軌跡進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究。本研究從車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行狀況出發(fā)，基于駕駛員所需的側(cè)向安全寬度，分車(chē)道、分車(chē)型研究行車(chē)軌跡的分布規(guī)律，以期為道路的相關(guān)研究提供參考和依據(jù)。

1行車(chē)軌跡觀測(cè)試驗(yàn)方法

1.1數(shù)據(jù)采集1.1.1試驗(yàn)地點(diǎn)和時(shí)間

試驗(yàn)地點(diǎn)選取了西安三環(huán)繞城公路五處路面狀況較好的直線路段。所選觀測(cè)地點(diǎn)路線均較為順直，且有天橋跨越主線，試驗(yàn)人員隱蔽在天橋上，不會(huì)對(duì)駕駛員的心理產(chǎn)生干擾，得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較有代表性。為避免因駕駛員疲勞駕駛等非正常情況影響數(shù)據(jù)調(diào)查的準(zhǔn)確性，調(diào)查時(shí)間盡量避開(kāi)中午時(shí)間，選擇上午和下午的白天時(shí)間，既不要太早也不要太晚。

1.1.2試驗(yàn)設(shè)備和儀器

記錄設(shè)備采用高清SONY數(shù)碼攝像機(jī)，該設(shè)備可以清晰地記錄車(chē)輛行駛軌跡和調(diào)查人員的聲音。測(cè)速設(shè)備采用俄羅斯生產(chǎn)的GA297—2001標(biāo)準(zhǔn)“火花”牌雷達(dá)測(cè)速儀，該設(shè)備輕便靈活，可測(cè)相向或相對(duì)車(chē)輛的運(yùn)行速度，具有較高的測(cè)速效率和精確性，具體參數(shù)如表1所示。

表1　雷達(dá)測(cè)速儀參數(shù)表

1.1.3數(shù)據(jù)采集方法

在天橋上，攝像機(jī)架在所調(diào)查車(chē)道中心線的正上方，記錄車(chē)輛在車(chē)道上正常行駛的運(yùn)行軌跡，同時(shí)試驗(yàn)人員用雷達(dá)測(cè)速儀測(cè)出每一輛車(chē)通過(guò)此路段的車(chē)速，并及時(shí)大聲報(bào)出記錄在攝像機(jī)中。錄像時(shí)間為每處采集點(diǎn)2 h左右，同時(shí)總數(shù)量不能少于500 veh，以保證統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在95%的置信區(qū)間內(nèi)誤差率小于5%，滿足分析其規(guī)律的要求。

1.2數(shù)據(jù)處理1.2.1汽車(chē)車(chē)型劃分

在以往的研究中，大多數(shù)研究都采用車(chē)輛后輪邊緣作為輪跡研究的觀測(cè)點(diǎn)[16-18]，但是考慮到我國(guó)交通法規(guī)規(guī)定車(chē)輛靠右行駛，駕駛員位置處于前端左側(cè)位置，駕駛員在操作過(guò)程中對(duì)左側(cè)前輪所處的位置感覺(jué)誤差是最小的，在一般的超車(chē)、避讓、變向過(guò)程中，駕駛員對(duì)后輪的位置感覺(jué)是最差的。因此本試驗(yàn)觀測(cè)的是車(chē)輛兩前輪邊緣外側(cè)距所在車(chē)道兩側(cè)標(biāo)線的距離。通過(guò)網(wǎng)上資料調(diào)查和實(shí)車(chē)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)車(chē)輛前、后輪輪距寬度相差不大，甚至有些車(chē)輛前輪輪距寬度要比后輪輪距寬度大一些。

根據(jù)調(diào)查分析，國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的載重量≥4 t的載重汽車(chē)與車(chē)長(zhǎng)≥7.5 m的大中型客車(chē)劃為大型車(chē)，后輪總寬定為2.50 m；載重量2～4 t的載重汽車(chē)與車(chē)長(zhǎng)5.4～7.5 m的客車(chē)及專(zhuān)用公務(wù)車(chē)劃為中型車(chē)，后輪總寬定為2.10 m；小轎車(chē)、車(chē)長(zhǎng)<5.4 m的小型客車(chē)、載重量<2 t的微型卡車(chē)劃為小型車(chē)，后輪總寬定為1.80 m[19]。所以本研究中所有車(chē)輛前輪輪距寬度按后輪輪距寬度取值，大型車(chē)、中型車(chē)和小型車(chē)的前輪輪距寬度值分別取為2.50，2.10 m和1.80 m。

1.2.2車(chē)道分類(lèi)及特性

(1)車(chē)道分類(lèi)

我國(guó)公路橫斷面上的車(chē)道數(shù)一般呈偶數(shù)對(duì)稱(chēng)布置，少的一般為雙車(chē)道，多的可達(dá)十車(chē)道甚至更多，為方便處理，本研究按各車(chē)道特性對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。

第一車(chē)道：靠近左側(cè)路緣帶的內(nèi)側(cè)車(chē)道。

第三車(chē)道：靠近右側(cè)硬路肩的車(chē)道(由于三環(huán)公路沒(méi)有硬路肩，所以本研究不進(jìn)行分析和研究)。

第二車(chē)道：第一車(chē)道和第三車(chē)道之間的所有車(chē)道。

1.2.3數(shù)據(jù)處理方法

(1)觀看道路現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)錄像，聽(tīng)取錄像中播報(bào)的車(chē)輛即時(shí)運(yùn)行速度并進(jìn)行記錄，同時(shí)利用視頻分析軟件Virtualdub截屏截取與記錄的運(yùn)行速度所對(duì)應(yīng)的車(chē)輛所處車(chē)道橫向位置，保存成圖片格式并記錄。

(2)由于截取的畫(huà)面中車(chē)輛的位置會(huì)有遠(yuǎn)近的差異，因此在圖片中每輛車(chē)兩前輪距車(chē)道兩側(cè)標(biāo)線的距離會(huì)有較大的不同。因此利用AutoCAD軟件打開(kāi)每張圖片，選取車(chē)輛前輪最前沿所在直線為基準(zhǔn)線，測(cè)量車(chē)道兩側(cè)標(biāo)線中心線之間的距離L以及左、右前輪外側(cè)邊緣距兩側(cè)標(biāo)線中心線之間的距離L1和L2，如圖1所示。

圖1　AutoCAD測(cè)量車(chē)輛位置示意圖Fig.1　Schematic diagram of measurement position of vehicle by AutoCAD

(3)根據(jù)資料已知所處調(diào)查路段車(chē)道寬度為3.75 m，采用等比例法可得到車(chē)輛所處道路實(shí)際位置，具體計(jì)算方法如下。

(1)

(2)

式中，LZ為車(chē)輛左前輪外側(cè)距左側(cè)標(biāo)線中間位置的實(shí)際距離；LY為車(chē)輛右前輪外側(cè)距右側(cè)標(biāo)線中間位置的實(shí)際距離；L為車(chē)道兩側(cè)標(biāo)線中間位置之間的間距；L1為車(chē)輛左前輪外側(cè)距左側(cè)標(biāo)線中間位置的實(shí)際距離；L2為車(chē)輛右前輪外側(cè)距右側(cè)標(biāo)線中間位置的實(shí)際距離。

為研究方便將車(chē)道標(biāo)線的寬度假設(shè)為0，位置處于原標(biāo)線寬度中間位置，這樣左右前輪外側(cè)距標(biāo)線中間位置的距離即為假設(shè)情況下左右前輪外側(cè)距標(biāo)線的距離。將所得車(chē)道位置數(shù)據(jù)、車(chē)輛類(lèi)型以及所處車(chē)道分類(lèi)記錄，并利用SPSS軟件進(jìn)行分析和處理。

2行車(chē)軌跡分析

2.1第一車(chē)道車(chē)輛行車(chē)軌跡分析

研究中第一車(chē)道一般指道路的內(nèi)側(cè)車(chē)道，左側(cè)受路緣帶寬度和中央分隔帶設(shè)施的影響，右側(cè)為行車(chē)道，駕駛環(huán)境右側(cè)相對(duì)輕松，左側(cè)較為緊張。駕駛員駕駛行為選擇方式比較少，車(chē)輛輪跡分布規(guī)律性比較集中。

2.1.1輪跡分布值研究

利用SPSS軟件對(duì)第一車(chē)道車(chē)輛輪跡進(jìn)行分布值處理，如表2所示。

表2　第一車(chē)道車(chē)輛輪跡分布值

注：(1)本研究中車(chē)輛的左右前輪的分布值是指車(chē)輪外緣與車(chē)道邊緣標(biāo)線之間的距離；(2)括號(hào)中的值為車(chē)輪輪跡距兩側(cè)標(biāo)線的距離，正值表示在車(chē)道內(nèi)側(cè)，負(fù)值表示在車(chē)道外側(cè)。

為了更直觀和明了地觀察車(chē)輛在第一車(chē)道各車(chē)型車(chē)輛的輪跡分布，將左右兩個(gè)前輪的輪跡分布范圍在車(chē)道圖中對(duì)照繪出，見(jiàn)圖2～圖4。

圖2　第一車(chē)道小型車(chē)輪跡分布示意圖Fig.2　Distribution of wheel tracks of small cars in 1st lane

圖3　第一車(chē)道中型車(chē)輪跡分布示意圖Fig.3　Distribution of wheel tracks of medium vehicles in 1st lane

圖4　第一車(chē)道大型車(chē)輪跡分布示意圖Fig.4　Distribution of wheel tracks of large vehicles in 1st lane

對(duì)比3種類(lèi)型車(chē)輛的輪跡分布，均呈現(xiàn)一定的規(guī)律性：

(1)第一車(chē)道小型車(chē)在正常行駛狀態(tài)下，左右側(cè)前輪輪跡分布區(qū)間在距左側(cè)路緣帶36.4 cm到右側(cè)標(biāo)線7.7 cm的范圍內(nèi)，總寬度為330.9 cm。95%置信區(qū)間范圍的寬度為273.1 cm?？梢钥闯?，375 cm 的行車(chē)道寬度基本可以滿足大部分小型車(chē)駕駛員的自由行駛。

(2)第一車(chē)道中型車(chē)在正常行駛狀態(tài)下輪跡的分布區(qū)間在距左側(cè)路緣帶15.9 cm位置到右側(cè)標(biāo)線-11.1 cm位置的范圍內(nèi)，總寬度為370.2 cm，95%置信區(qū)間范圍的寬度為305.1 cm?？梢钥闯?，375 cm的行車(chē)道寬度可以滿足絕大部分的中型車(chē)的正常行駛。但是由于中型車(chē)寬度較大，在控制左側(cè)安全側(cè)向余寬和右側(cè)相鄰車(chē)道車(chē)輛較少的前提下，少部分駕駛員會(huì)超過(guò)右側(cè)標(biāo)線少量距離行駛。

(3)第一車(chē)道大型車(chē)在正常行駛狀態(tài)下輪跡的分布區(qū)間在距左側(cè)路緣帶-4.4 cm位置到右側(cè)標(biāo)線-11.1 cm 位置的范圍內(nèi)，總寬度為388.7 cm。95%置信區(qū)間范圍的寬度為334.9 cm?？梢钥闯?，375 cm 的行車(chē)道寬度可以滿足絕大部分的大型車(chē)的自由行駛。但是由于大型車(chē)寬度較大，在權(quán)衡兩側(cè)安全橫向距離和相鄰車(chē)輛行駛狀況的情況下，少部分駕駛員會(huì)超過(guò)兩側(cè)標(biāo)線少量距離行駛，其中超過(guò)右側(cè)標(biāo)線行駛的車(chē)輛居多。

綜合3種類(lèi)型車(chē)輛的輪跡分布平均值可以發(fā)現(xiàn)，第一車(chē)道小型車(chē)、中型車(chē)和大型車(chē)駕駛員所需左側(cè)側(cè)向安全寬度分別為119.4，109.3 cm和70.5cm，右側(cè)所需側(cè)向安全寬度分別為91.6，83.3 cm和71.0 cm。小型車(chē)和中型車(chē)駕駛員左側(cè)所需側(cè)向安全寬度大于右側(cè)，說(shuō)明雖然有左側(cè)路緣帶為駕駛員提供側(cè)向余寬，但由于中央分隔帶危險(xiǎn)系數(shù)比右側(cè)車(chē)道的影響要大，路緣帶的寬度小于駕駛員所需的安全距離，所以駕駛員的選擇會(huì)偏向車(chē)道右側(cè)。對(duì)于大型車(chē)，車(chē)身比較寬，駕駛員的視野也比其他駕駛員寬闊，大部分車(chē)輛處于車(chē)道中間行駛，因此可以認(rèn)為路緣帶的寬度基本滿足大型車(chē)的安全行駛。

2.1.2速度與行車(chē)軌跡的關(guān)系

將每輛車(chē)的輪跡分布與速度按車(chē)型分類(lèi)整理，繪制試驗(yàn)路段中小型車(chē)、中型車(chē)和大型車(chē)的車(chē)速與輪跡分布的關(guān)系的散點(diǎn)圖，如圖5～圖7所示。各車(chē)型車(chē)速與輪跡分布的關(guān)系整理見(jiàn)表3。

圖5　第一車(chē)道小型車(chē)車(chē)速與輪跡分布的關(guān)系Fig.5　Relationship between speed and wheel track distribution of small cars in 1st lane

圖6　第一車(chē)道中型車(chē)車(chē)速與輪跡分布的關(guān)系Fig.6 Relationship between speed and wheel track distribution of medium vehicles in 1st lane

圖7　第一車(chē)道大型車(chē)車(chē)速與輪跡分布的關(guān)系Fig.7　Relationship between speed and wheel track distribution of large vehicles in 1st lane

從圖5～圖7可以看出：

(1)車(chē)型車(chē)輛的運(yùn)行速度與左右側(cè)前輪輪跡分布基本成線性關(guān)系。

如作家路德維格·菲爾斯（Ludwig Fels）所說(shuō)，威特金的照片，是“對(duì)一種源自古典時(shí)期的深刻精神性的見(jiàn)證”。威特金的藝術(shù)展現(xiàn)的是人生中那些基本的分類(lèi)：愛(ài)與痛苦，快樂(lè)與折磨，愛(ài)神與死神。他是我們這個(gè)時(shí)代的攝影師中的哲學(xué)家。

(2)第一車(chē)道所有車(chē)型駕駛員所需的左側(cè)側(cè)向安全寬度和運(yùn)行速度的關(guān)系成正線性關(guān)系，右側(cè)所需側(cè)向安全寬度與運(yùn)行速度的關(guān)系成負(fù)線性關(guān)系。兩個(gè)線性函數(shù)共同說(shuō)明隨著各車(chē)型車(chē)速的不斷增大，駕駛員左側(cè)需求的側(cè)向安全寬度也不斷增大，車(chē)輛輪跡越逐漸偏向車(chē)道的右側(cè)。

(3)從表3中回歸公式的斜率可以看出，隨著車(chē)速的增加，大型車(chē)的輪跡變化最快。中型車(chē)次之，小型車(chē)最慢。說(shuō)明大型車(chē)駕駛員對(duì)側(cè)向安全寬度需求隨速度變化最大，小型車(chē)駕駛員最小。

2.2第二車(chē)道車(chē)輛行車(chē)軌跡分析

第二車(chē)道左右兩側(cè)均為行車(chē)道，橫向制約因素較少，相對(duì)于第一和第三車(chē)道來(lái)說(shuō)，屬于一個(gè)比較寬松的駕駛環(huán)境，可供駕駛員選擇的行為比較多，車(chē)輛輪跡分布規(guī)律性也較差。

表3　第一車(chē)道各車(chē)型車(chē)速與輪跡的分布關(guān)系

2.2.1輪跡分布值研究

利用SPSS軟件對(duì)第二車(chē)道車(chē)輛輪跡分布值處理后，如表4所示。

表4　第二車(chē)道車(chē)輛輪跡分布值

為了更直觀和明了地觀察車(chē)輛在第二車(chē)道各車(chē)型車(chē)輛的輪跡分布，將左右兩個(gè)前輪的輪跡分布范圍在車(chē)道圖中對(duì)照繪出，見(jiàn)圖8～圖10。

圖10　第二車(chē)道大型車(chē)輪跡分布示意圖Fig.10　Distribution of wheel tracks of large vehicles in 2nd lane

對(duì)比3種類(lèi)型車(chē)輛的輪跡分布，均呈現(xiàn)一定的規(guī)律性：

(1)第二車(chē)道小型車(chē)在正常行駛狀態(tài)下，左右側(cè)前輪輪跡的分布區(qū)間為從距左側(cè)標(biāo)線-6.3 cm到距右側(cè)標(biāo)線12.7 cm的范圍內(nèi)，總寬度為368.6 cm，95%置信區(qū)間范圍的寬度為297.8 cm。這說(shuō)明 375 cm 的行車(chē)道寬度可以滿足所有小型車(chē)的正常行駛需求，但是由于第二車(chē)道左右兩側(cè)的約束較小，在權(quán)衡兩側(cè)安全側(cè)向余寬的情況下，并且相鄰車(chē)道車(chē)輛較少時(shí)，少部分駕駛員會(huì)超過(guò)左側(cè)標(biāo)線少量距離行駛。

(3)第二車(chē)道大型車(chē)在正常行駛狀態(tài)下，左右側(cè)前輪輪跡的分布區(qū)間為從距左側(cè)標(biāo)線8.7 cm到右側(cè)標(biāo)線-7.5 cm的范圍內(nèi)，總寬度為373.8 cm，95%置信區(qū)間范圍的寬度為321.4 cm。這說(shuō)明375 cm 的行車(chē)道寬度可以滿足所有大型車(chē)的自由行駛，但是考慮到自身車(chē)速較慢，左側(cè)經(jīng)常有車(chē)輛超車(chē)，少部分駕駛員會(huì)壓右側(cè)標(biāo)線行駛。

綜合3種類(lèi)型車(chē)輛的輪跡分布平均值可以發(fā)現(xiàn)，第二車(chē)道小型車(chē)、中型車(chē)和大型車(chē)駕駛員所需左側(cè)側(cè)向安全寬度分別為96.1,90.5 cm和77.7 cm，所需右側(cè)側(cè)向安全寬度分別為114.4,101.1 cm和74.6 cm。通過(guò)對(duì)比證明，小型車(chē)和中型車(chē)駕駛員左側(cè)所需側(cè)向安全寬度小于右側(cè)，車(chē)輛行駛軌跡會(huì)偏向車(chē)道左側(cè)。這是因?yàn)槲覈?guó)駕駛員的位置都設(shè)置在駕駛室的左側(cè)，駕駛員需要變道或者超車(chē)時(shí)想要看清前方的車(chē)輛狀況并判斷自身的距離，需要向左側(cè)靠攏以獲得更大的視野才能避開(kāi)前方車(chē)輛的遮擋，從右側(cè)獲取視野需要的橫向距離遠(yuǎn)比左側(cè)大得多，所以在車(chē)道寬度固定的情況下，向左側(cè)靠攏是比較安全的。大型車(chē)車(chē)身較寬、車(chē)速較慢，駕駛員的變道、超速行為較少，并考慮到為兩側(cè)相鄰車(chē)道車(chē)輛超車(chē)提供側(cè)向余寬，基本靠道路中間行駛。

2.2.2速度與感知距離關(guān)系

將每輛車(chē)的輪跡分布與速度按車(chē)型分類(lèi)整理，繪制試驗(yàn)路段上小型車(chē)、中型車(chē)和大型車(chē)的車(chē)速與輪跡分布關(guān)系的散點(diǎn)圖，如圖11～圖13所示。

圖11　第二車(chē)道小型車(chē)車(chē)速與輪跡分布的關(guān)系Fig.11　Relationship between speed and wheel track distribution of small cars in 2nd lane

圖12　第二車(chē)道中型車(chē)車(chē)速與輪跡分布的關(guān)系Fig.12　Relationship between speed and wheel track distribution of medium vehicles in 2nd lane

圖13　第二車(chē)道大型車(chē)車(chē)速與輪跡分布的關(guān)系Fig.13　Relationship between speed and wheel track distribution of large vehicles in 2nd lane

各車(chē)型車(chē)速與輪跡分布的關(guān)系整理見(jiàn)表5。

從以上圖表分析可以看出在第二車(chē)道上正常行駛的車(chē)輛有以下規(guī)律：

(1)各車(chē)型車(chē)速與輪跡分布成線性關(guān)系。

(2)第二車(chē)道小型車(chē)和中型車(chē)駕駛員左側(cè)所需側(cè)向安全寬度和速度的關(guān)系成正線性關(guān)系，而右側(cè)所需側(cè)向安全寬度和速度的關(guān)系成負(fù)線性關(guān)系。兩個(gè)線性函數(shù)共同說(shuō)明隨著車(chē)速的不斷增大，車(chē)輛輪跡越偏向車(chē)道的右側(cè)。

(3)第二車(chē)道上正常行駛的大型車(chē)隨行駛速度的不斷增加，左右兩側(cè)的前輪距兩側(cè)標(biāo)線的距離越遠(yuǎn)，說(shuō)明駕駛員越趨近于道路中間行駛。

表5　第二車(chē)道各車(chē)型車(chē)速與輪跡的分布關(guān)系

(4)從表5回歸公式的斜率可以看出，隨著車(chē)速的增加，大型車(chē)的輪跡變化最快，小型車(chē)次之，中型車(chē)最慢。這說(shuō)明大型車(chē)駕駛員對(duì)側(cè)向安全寬度需求隨速度變化最大，中型車(chē)駕駛員最小。

3第一、第二車(chē)道對(duì)比分析

對(duì)比兩種車(chē)道車(chē)輛輪跡分布和運(yùn)行速度的關(guān)系可以得到以下結(jié)論：

(1)由于第一車(chē)道和第二車(chē)道所處的道路環(huán)境不同，大部分駕駛員的行為有著較大的差異。

對(duì)于在第一車(chē)道上行駛的駕駛員，在高速行駛的過(guò)程中，如果操作不慎，車(chē)輛撞擊中央分隔帶會(huì)造成車(chē)輛剮蹭、反彈和跳躍，而且在反彈后很可能與相鄰車(chē)道車(chē)輛產(chǎn)生碰撞造成二次傷害，極易造成人員傷亡。因此相對(duì)于右側(cè)的道路標(biāo)線，中央分隔帶對(duì)駕駛員危險(xiǎn)系數(shù)更高，因此駕駛員應(yīng)時(shí)刻注意保持自身車(chē)輛與中央分隔帶之間的側(cè)向安全寬度。運(yùn)行速度越高，駕駛員對(duì)路側(cè)設(shè)施的橫向感知側(cè)向安全寬度需求越大，駕駛員越靠近車(chē)道的右側(cè)。從表3中左右兩側(cè)車(chē)輛輪跡線性回歸函數(shù)可以看出，隨著運(yùn)行速度的增大左前輪距路緣帶的寬度值越大，右前輪距右側(cè)標(biāo)線的寬度值越小，說(shuō)明所有的車(chē)輛整體在向行車(chē)道的右側(cè)偏移。

對(duì)于第二車(chē)道的小型車(chē)和中型車(chē)駕駛員，在高速行駛的過(guò)程中，只需遵循左右兩側(cè)的道路標(biāo)線即可，影響駕駛員行為選擇的左右兩側(cè)因素相同且危險(xiǎn)系數(shù)較低，這時(shí)駕駛員對(duì)左右兩側(cè)側(cè)向安全寬度的感知精確性起到?jīng)Q定性作用。通過(guò)表5的回歸函數(shù)可以得到，隨著運(yùn)行速度的不斷增大，左前輪距左側(cè)標(biāo)線的寬度值越小，右前輪距右側(cè)標(biāo)線的寬度值越大，這說(shuō)明所有的車(chē)輛整體在向行車(chē)道的左側(cè)偏移，也說(shuō)明駕駛員對(duì)左側(cè)的橫向感知誤差比對(duì)右側(cè)的橫向感知誤差小。

(2)大型車(chē)行駛軌跡分布特性相近，駕駛員行為選擇相對(duì)一致。

所有大型車(chē)回歸函數(shù)的漸變率都比較大，說(shuō)明大型車(chē)車(chē)輛輪跡分布隨著運(yùn)行速度的不斷增大，車(chē)輛位置距左側(cè)標(biāo)線越來(lái)越遠(yuǎn)。隨著運(yùn)行速度的增大，第一車(chē)道的車(chē)輛左前輪距路緣帶的距離比第二車(chē)道車(chē)輛左前輪距左側(cè)距離要小，這是因?yàn)橹醒敕指魩Т嬖谝欢ǖ母叨?，駕駛員的橫向感知側(cè)向安全寬度和高度有一定的關(guān)系。由于大型車(chē)駕駛員的座位較高，導(dǎo)致駕駛員的視點(diǎn)位置升高，產(chǎn)生的視野盲區(qū)要比小型車(chē)駕駛員大得多，因此越高的道路設(shè)施距離駕駛員視點(diǎn)距離越短，產(chǎn)生視野盲區(qū)的可能性也越小，駕駛員的橫向感知精確度越高。第一車(chē)道的駕駛員可以護(hù)欄為標(biāo)準(zhǔn)判斷距離，而第二車(chē)道的駕駛員只能依靠標(biāo)線，第二車(chē)道的駕駛員為了獲得更廣泛的視野必須向車(chē)道中間移動(dòng)。另外，第一車(chē)道一般被賦予超車(chē)道或快車(chē)道的功能，因此第二車(chē)道的大型車(chē)駕駛員需要規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，主動(dòng)為左側(cè)車(chē)道車(chē)輛提供超車(chē)空間，因此向右移動(dòng)。

4結(jié)論

(1)對(duì)于直線路段車(chē)輛軌跡的研究可以確定第一車(chē)道駕駛員視點(diǎn)位置，為視距安全評(píng)價(jià)中橫凈距的確定提供參考。

(2)交通荷載的重復(fù)作用是路面病害發(fā)生發(fā)展的主要原因，基于本研究可以確定路面橫向荷載的分布規(guī)律，為路面養(yǎng)護(hù)和病害預(yù)防提供理論依據(jù)。

(3)課題組雖然對(duì)西安三環(huán)上5處路段進(jìn)行了研究，這5處路段設(shè)計(jì)速度、駕駛員特性等因素都不相同，但也具有一定的局限性，在以后的研究中應(yīng)對(duì)更多種類(lèi)的路段進(jìn)行調(diào)查和分析，以保證研究結(jié)論的普適性。

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Research of Vehicle Running Track in Highway Straight Section WANG Yun-ze1，YANG Shao-wei1,2，PAN Bing-hong1,2

(1.School of Highway, Chang’an University, Xi’an Shaanxi 710064, China;2. Key Laboratory for Special Area

Highway Engineering of Ministry of Education, Chang’an University, Xi’an Shaanxi 710064, China)

Abstract：The vehicle running track on highway straight section is assumed to be road midline in many road researches and design methods in China. In view of this problem, a few good straight sections in Xi’an Third Ring Road are investigated. Based on photographing vehicle operating conditions and measuring real-time speed, the vehicle driving speed and lateral position are obtained though geometric conversion by means of Virtualdub and AutoCAD. According to lane property and road facilities, the lanes are classified collectively. The research method based on vehicle front wheels position is put forward on the basis of driver behavior characteristics and vehicle property. by applying the mathematical statistics, the distances between front wheels of vehicle and markings on road sides are analysed, the vehicle track distributions of different lanes and vehicle types are researched. It is found that there is great difference of running tracks in different lanes and vehicle types. The relationship between driving speed and running track is analyzed by SPSS. The result shows that (1) there is a direct relationship between running track and driving speed; (2) the difference of vehicle trajectories caused by vehicle type is obvious.

Key words：traffic engineering; vehicle running track; mathematical statistics; running lane; lateral safety width

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-0268(2016)02-0111-09

中圖分類(lèi)號(hào)：U491.2+22

doi:10.3969/j.issn.1002-0268.2016.02.017

作者簡(jiǎn)介：王云澤(1988-)，男，河北海興人，博士研究生.(841789293@qq.com)

收稿日期：2014-11-12