混合交通下高速公路防眩板高度的研究

王 涛

(石家庄市西柏坡高速公路管理处)

1 平曲线路段防眩板高度控制

1.1 平曲线形情况下，车辆和防眩板高度的关系

防眩板的设置高度与车辆前照灯高度、驾驶员视线高度、道路平曲线及前照灯的最小几何可见度角、配旋光性能等因素有关。

平曲线路段的防眩板防眩高度按下式(1)和(2)进行计算:

式中:H 为防眩板高度;h1为汽车前照灯高度;h2为驾驶员视线高度;B1、B2为分别为行车道上车辆距防眩板中心线的距离，m;B 为相对行驶车辆相距的横向距离，m，B=B1+B2。

同时在平曲线路段需验算防眩板高度对停车视距的影响，平曲线路段防眩板高度验算。

平曲线路段防眩板高度按下式(3)和(4)进行验算

式中:H 为防眩板高度;D 为驾驶员与障碍物通视的直线距离;h2为驾驶员视线高度;h 为驾障碍物高度;R 为平曲线半径;m 为道路中央分隔带宽度;S 为停车视距;γ 为半径和直线D 之间的夹角。

1.2 分析防眩板高度及防眩板位置形成的静视距与车辆行驶时驾驶员期望得到的动视距之间的关系，建立防眩板高度对道路行车视线安全影响模型

通过对平曲线特性分析，确定了防眩板对道路行车安全影响建模所需要的视距，包括驾驶员动视距和防眩板静视距。

(1)不同位置防眩板位置和高度形成的静视距

汽车行驶时防眩板静视距。当汽车在道路上行驶时，防眩板形成的静视距由防眩板位置和车辆位置共同确定。

车辆位置和防眩板位置形成的直线与圆曲线所在的圆相交，这个交点与车辆位置之间所火的圆弧长就是防眩板形成的防眩板静视距。设车辆位置为(x1，y1)，交点位置为(x2，y2)，防眩板和车辆所确定的直线方程为:

式中:k 为直线斜率;m，n 为防眩板位置坐标。

其中 k=(y1－n )/(x1－m)

防眩板静视距的公式为:

式中:Sj为防眩板静视距，m;R 为车辆行驶轨迹圆半径，m。

(2)驾驶员行驶过程中的动视距

当确定了车辆的速度，路面与轮胎的横向摩擦系数，车辆相撞的安全距离，以及驾驶员遇到紧急情况采取刹车至完全停车的反应时间可以运动用停车视距公式确定驾驶员动视距。

单车驾驶员动视距为

式中:t 为驾驶员反应时间;V 为车辆速度，km/h;∂为路面与轮带之间的纵向摩阻系数;i 为路面纵坡，以小数计，上坡为“+”，下坡为“一”;S0为安全距离，取5～10 m;K 为制动使用系数，一般取1.2～1.40。

(3)利用VB 编程语言对不同位置和高度防眩板形成的静视距和驾驶员行驶时所形成的动视距大小比较

从车辆行驶安全性来说，车辆在弯道上行驶不发生滑移的情况下，判断St 与Sj，设它们差的值为△L，△L=St－Sj。当△L 小于0，则此防眩板高度对道路行车安全无影响，当△L 大于0 时，此防眩板高度对道路行车安全造成影响，值越大影响的程度愈大，反之，道路此防眩板对道路行车安全的影响程度就越小。

2 模型的实现和算例

2.1 在平曲线中点，不同速度下的车辆在不同位置防眩板限制高度值

在V B 6.0 环境下编制了程序，并采用《公路工程技术标准》中的原始数据进行建模分析，由于地形的限制，一些高速公路路段采用的各种技术标准都偏低，需要分析在较低指标下的防眩板高度对行车安全的影响。因此本次模型建立在线形指标都在极限情况下，防眩板高度对行车安全的影响分析，下表1 将列出设计速度分别为60 km/h，80 km/h 的极限线形指标。

表1 线形指标极限值表

防眩板在圆曲线中间点位置附近时，车辆在不同位置，所确定的直线长度如下表2、3。在设计速度为60 km/h 时，圆曲线起点坐标为(57.71，14.12)、防眩板位置坐标为(118.62，125)﹑圆曲线终点坐标为(57.71，235.87)车辆10个点位置的坐标依次为1(64.71，18.06)、2(71.71，22.62)、3(78.71，27.90)、4(85.71，34.02)、5(92.71，41.16)、6(99.71，49.62)、7(106.71，59.91)、8(113.71，73.11)、9(120.71，92.56)、10(124.01，109.34)。在 设 计 速 度为80 km/h 时，圆曲线起点坐标为(69.12，9.74)、防眩板位置坐标为(243.62，250)、圆曲线终点坐标为(69.12，490.25)、车辆10 个 点 位 置 的 坐 标 依 次 为1(87.12，15.67)、2(105.12，23.17)、3(123.12，32.42)、4(141.12，43.63)、5(159.12，57.18)、6(177.12，73.56)、7(195.12，93.70)、8(213.12，119.31)、9(239.01，179.68)、10(249.12，229.12)。当用小型车—小型车在圆曲线路段上行驶时，车辆位置所对应的防眩板限制高度如表2、表3。

表2 设计速度60 km/h 车辆位置各点对应的防眩板限制高度值

表3 设计速度80 km/h 车辆位置各点对应的防眩板限制高度值

通过表2 、表3 可知，在车型为小型车时，建议防眩板高度设置成1.15。同理当车型为中型车时，建议防眩板高度设置成1.55;当车型为大型车时，建议防眩板高度设置成1.65。

2.2 在平曲线中点，防眩板高度对不同速度下的车辆在不同位置时的行车安全影响分析

驾驶员的视线高度主要和车辆的类型有关，当防眩板高度小于驾驶员的视线高度时，防眩板对道路行车安全不造成影响，即防眩板形成的视距完全满足驾驶员行车要求，这时防眩板静视距就等于驾驶员动视距，防眩板对道路行车安全的影响程度为零;当驾驶员视线高度小于防眩板高度时，防眩板对道路行车安全产生影响，比较驾驶员动视距和防眩板形成的静视距，得出防眩板影响道路行车安个的程度值。

当用小型车—小型车在圆曲线路段上行驶时，车辆位置所对应的防眩板静视距通过计算可得表4、表5。

表4 设计速度60 km/h 车辆位置各点对应的防眩板静视距值

表5 设计速度80 km/h 车辆位置各点对应的防眩板静视距值

根据动视距计算公式，驾驶员反应时间t 取2.5 s;制动使用系数k，取1.40;纵向摩阻系数取0.30;安全距离S0，取10 m;假设的平曲线路段按路面纵坡为0 计算。设计速度为60 km/h 和80 km/h 的动视距分别为117.14 m 、183.14 m。

图1 是防眩板静视距和车辆行驶位置点动视距的比较值图。

图1 设计速度分别为60 km/h 和80 km/h 车辆位置各点对应的Sj－St 值

通过图1 分析可得:在设计速度为60 km/h 时，车辆在行驶到第5 个点以后动视距就大于静视距了，此时防眩板对道路行车安全，已经构成很大的影响，此时就需要采取措施(如降低车速、控制防眩板高度等);同理在设计速度为60 km/h 时，需要从第8 点左右采取措施来保障道理行车安全。

3 结 论

(1)确定了模型建立所需要的条件，简化了道路条件和车辆驾驶员条件，根据所确定的假设条件，建立直角坐标系内，平曲线上防眩板高度对道路行车安全影响所需要的道路模型。

(2)根据建立的道路模型，通过对车辆行驶位置进行定位的方法，算出一系列行驶位置点所对应防眩板限制高度，从而确定了防眩板所需要的防眩高度，并确定其符合规范，在车型为小型车时，建议防眩板高度设置成1.15;同理当车型为中型车时，建议防眩板高度设置成1.55;当车型为大型车时，建议防眩板高度设置成1.65。

(3)通过建立设计速度在60 km/h 和80 km/h 下的道路模型，分析圆曲线中点的防眩板对道路行车安全的影响，从而得出:在设计速度为60 km/h 时，车辆在行驶到第5 个点以后驾驶员动视距就大于防眩板静视距了，此时防眩板对道路行车安全已经构成很大的影响，此时就需要采取措施(如降低车速、控制防眩板高度等);同理在设计速度为60 km/h时，需要从第8 点以后采取措施来保障道理行车安全。

［1］中华人民共和国交通部.公路工程技术标准(JTGBOI－2003)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］李爱民.高速公路防眩设施研究［J］.公路交通科技，1994，(4).

［3］交通部公路科学研究院.公路交通安全设施设计规范(JTG D81－2006)［S］.北京:人民交通出版社，2006.