灾害性天气高速公路事故多发路段限速对策

郝倩妮

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

事故多发路段是指受道路条件、交通条件、气候环境等因素的影响，在一个较长的时间段内（通常为1～3年），发生交通事故的数量或特征与其他正常路段相比明显突出的某些位置。事故多发路段治理一般从改善道路条件和加强交通管理两方面入手，其中车速控制是交通管理的重要对策之一，特别是在灾害性天气下，根据实时的道路条件和天气条件对运行速度加以限制，可以有效降低事故发生的可能性和严重程度。

1 灾害性天气对高速公路运营安全的影响

山西省地处中纬度大陆性季风气候区域，近年来灾害性天气多发，其中大雾、大风、雨雪、高温等不仅影响道路的通行能力，更会对交通安全造成威胁，尤其是高速公路由于流量大、车速快，极易因灾害性天气导致严重的交通事故。根据美国国家公路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration）2005年—2014年交通事故统计数据，约有22%的事故发生在灾害性天气下或因灾害性天气导致的湿滑路面上[1]。对山西省内高速公路代表性路段的调查结果也表明，30%以上的交通事故与灾害性天气有关[2]。

1.1 能见度

高速公路上视距应满足停车视距要求，确保驾驶员能提前看到障碍物并在到达障碍物前安全停车。雾（霾）、沙尘暴、暴雨（雪）等会造成气象能见度显著降低，直接影响到驾驶员的可视距离。低能见度条件下，驾驶员无法及时发现前方车辆或各类出入口位置，也很难准确获取各种标志标牌信息，车辆通行存在较大的安全隐患。

1.2 制动距离

影响制动距离的主要因素包括行驶速度、纵坡、纵向摩阻系数以及车辆的制动性能等，其中摩阻系数受天气影响较大。雨、雪会导致不同程度的路面湿滑，相关研究表明，路面形成水膜时，摩阻系数会急剧下降，而当积水较深时，摩阻系数更是会随积水深度的增加呈现指数式的降低；冬季路面的抗滑性能与路表冰雪状态密切相关，形成光滑冰膜时摩阻系数最低。摩阻系数的降低会导致所需的制动距离显著增加，不利于通行安全。

1.3 行驶稳定性

在大风作用下，车辆难以保持正常的行驶状态和方向，特别是高速行驶的车辆受到很强的侧向风时，不仅会产生较大的偏移，还可能发生倾覆现象。雨雪天气时，因轮胎-路面之间的摩阻系数降低，车辆还容易出现侧滑、甩尾等，导致较为严重的交通事故。

1.4 其他影响

山西省自然地理条件复杂，集中降雨极易引发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，造成边坡坍塌、路面损坏、道路堵塞等，影响高速公路安全畅通。此外，夏季高温容易造成驾驶员疲劳犯困，冬季积雪会覆盖标志标线，极端的高温或低温可能引发车辆故障，都会形成一定的安全隐患。

2 灾害性天气下国内外限速政策

2.1 美国

在联邦公路局的推动下，美国各州相继建立起道路天气信息系统，并积极采取各种对策以减轻灾害性天气对道路交通造成的不利影响，其中阿拉巴马州、怀俄明州、华盛顿州等多州交通部在事故率较高的灾害天气多发路段上执行了基于天气状况的限速政策[3]，经多年实施，成效显著。具体限速标准见表1～ 表 3。

表1 阿拉巴马州交通部雾天低能见度限速策略

表2 怀俄明州交通部冬季灾害性天气限速策略

表3 华盛顿州交通部灾害性天气限速策略

2.2 中国

《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》规定，机动车在高速公路上行驶，遇有雾、雨、雪、沙尘、冰雹等低能见度气象条件时，应当遵守下列规定：

a）能见度小于200 m时，开启雾灯、近光灯、示廓灯和前后位灯，车速不得超过60 km/h，与同车道前车保持100 m以上的距离。

b）能见度小于100 m时，开启雾灯、近光灯、示廓灯、前后位灯和危险报警闪光灯，车速不得超过40 km/h，与同车道前车保持50 m以上的距离。

c）能见度小于50 m时，开启雾灯、近光灯、示廓灯、前后位灯和危险报警闪光灯，车速不得超过20 km/h，并从最近的出口尽快驶离高速公路。

3 基于可变限速系统的限速对策研究

灾害性天气下，道路环境随时会发生变化，静态限速可能无法满足实际的安全通行需求。本文借鉴发达国家先进经验，提出灾害性天气下基于可变限速系统的限速对策，综合考虑事故多发路段实时的环境和路面状况，通过动态的车速控制，有效降低灾害性天气下高速公路事故多发路段的安全风险。

3.1 适用条件

当高速公路路段满足以下条件时，可以考虑采用可变限速系统：a）事故多发，影响较大；b）灾害性天气多发，并且是事故的主要诱因之一；c）灾害性天气下安全速度要比正常限速低10 km/h及以上。

3.2 系统结构

可变限速系统主要由信息采集、信息传输、信息处理和信息发布4个子系统组成，系统结构图见图1。

图1 可变限速系统结构示意图

3.3 限速模型

灾害性天气下，按规定限速值行驶的车辆，驾驶员的可视距离应当满足看到障碍物后安全停车的要求。

式中：S为停车视距，m；s1为驾驶者在反应时间内行驶的距离，m；s2为制动距离，m；s3为安全距离，取10 m；v、V为行驶速度，单位分别为m/s和km/h；t为反应时间，取2.5 s；g 为重力加速度，取 9.8 m/s2；f1为纵向摩阻系数；i为纵坡，%。

通过气象能见度检测，能够得到驾驶员视距，可以据此来反算安全限速值。

式中：V为计算限速值，km/h；f1为纵向摩阻系数；i为纵坡，%；S为驾驶员视距，m。纵向摩阻系数f1很难实时测得，建议在实施可变限速系统前预先测定特定路段在典型天气条件下的实际摩阻系数值，条件困难时可采用预设值。依据国内相关研究成果，降雨天气路面摩阻系数一般在0.3～0.7之间，降雪天气路面摩阻系数一般在0.05～0.35之间[4]。

遇到灾害性天气时，驾驶员通常会选择降低行驶速度。一般采用测定速度的第85百分位行驶速度作为运行速度，当V85＜V时，选取V85和设计速度中较小的作为限速值；当V85＞V时，意味着实际情况下单纯依靠驾驶员主动减速无法满足安全行驶需求，必须通过强制限速来降低安全风险，此时选取V和设计速度中较小的作为限速值。最终限速值应采用5的倍数，并经核准后再显示在可变限速标志上。

3.4 设置位置

依据相关研究成果和实践经验，在限速标志前设置提示标志可防止驾驶员错过前方限速信息，采用可变信息标志还能说明不同灾害性天气下的限速原因，例如“前方可变限速注意减速”、“团雾路段减速慢行”、“雪天路滑 严禁超速”等。为确保车辆进入事故多发路段前完成减速过程，限速标志设置位置还应满足一定的前置距离要求[5]。此外，路段较长时，一方面，气象要素的空间分布存在不均匀性，以一定间隔布设检测器和相应的可变限速标志，使得限速更加科学合理；另一方面，重复设置限速标志，还可以进一步强化警示作用，预防事故发生。可变限速系统的设置位置如图2所示，设置间距可参考执行，试行后还需根据各路段的实际情况定期评估和调整。

图2 可变限速系统设置位置示意图（单位：m）

4 结语

本文提出的限速对策主要考虑了灾害性天气下驾驶员可视距离和路面摩阻系数的变化，通过基于实际情况的动态限速控制，可以减少事故多发路段的安全隐患，并且在保障交通安全的前提下尽量减少封闭高速公路造成的交通中断。但是，高速行驶时大风等灾害性天气对汽车行驶的稳定性也影响，还有待在以后的研究中进一步完善。