袁小慧，歸文強

(1. 西安航空學院 車輛工程學院，陜西 西安 710077；2. 西安航空學院 汽車檢測工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710077)

0　引　言

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，機動車保有量大幅增加，這必然會導致更多的交通事故[1]. 造成交通事故的主要原因是超速，研究表明，機動車平均車速每增加1 km/h，交通事故傷害就增加3%，死亡交通事故就會增加4%～5%[2]. 減速帶能夠強制性降低車速，因此，有必要采取布置減速帶的手段來降低車速，進而降低交通事故發(fā)生率. 減速帶的推廣對減少交通事故意義重大. 為保證駕乘人員的行車安全性和舒適性，必須要科學合理的設計減速帶幾何尺寸，使減速帶能發(fā)揮最佳效果[3]. 目前，道路上應用較為廣泛的有截面分別為梯形和橢圓形的兩種減速帶[4]，本文基于試驗研究，通過數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計分析來對比這兩種不同截面減速帶的減速效果.

圖 1　梯形截面減速帶Fig.1　Deceleration strip with a trapezoidal section

圖 2　橢圓形截面減速帶Fig.2　Deceleration strip with an ellipse section

1　車速數(shù)據(jù)采集

本文通過在汽車上布置基于GPS的數(shù)據(jù)采集裝置來精準地采集車速信號，以普通家用轎車為試驗用車，分別在布置有橢圓形減速帶和梯形減速帶的相對開闊的道路上進行試驗，兩個減速帶高度相等，寬度接近，如圖 3 與圖 4 所示. 時間選擇在早晨5：00左右，這個時間行人相對較少，避免了行人及偶然因素對試驗的干擾[5，6]. 試驗汽車分別以20 km/h和40 km/h左右的速度反復通過梯形和橢圓形減速帶. 本次試驗設備有試驗轎車一臺、SpeedBox測速儀、電腦一臺(Race Techology軟件)，儀器設備連接如圖 5 與圖 6 所示.

圖 3　橢圓形截面減速帶實驗場地Fig.3　Test site with oval deceleration strip

圖 4　梯形截面減速帶實驗場地Fig.4　Test site with trapezoidal deceleration strip

圖 6　SpeedBox測速儀Fig.6　SpeedBox velocimeter

1.1　梯形截面減速帶數(shù)據(jù)

道路減速帶的減速通過物理振動以及影響駕駛員的駕駛心理實現(xiàn)[7]. 當車輛以較高速度進入道路減速帶時，劇烈的振動會從輪胎經(jīng)車身及座椅傳遞給駕駛員，使駕駛員產(chǎn)生強烈的生理刺激(包括振動刺激和視覺刺激)和心理刺激，從而促使駕駛員主動減速，使車輛以較低的速度通過道路減速帶[8，9].

按照試驗要求采集汽車車速數(shù)據(jù)，提取汽車通過梯形減速帶過程中距離減速帶前后20, 10, 5 m 和通過時的速度信號，重復測量10組以上數(shù)據(jù)，如表 1 所示.

表 1　梯形截面減速帶車速數(shù)據(jù)

由表 1 可知，在減速帶前20 m到10 m的距離之間車速變化不大，可認為在這段距離內(nèi)車輛勻速行駛. 在減速帶前10 m到5 m范圍內(nèi)車速變化較大，可認為在此段距離內(nèi)車輛開始減速. 變動范圍與車輛本身、不同路面信息及駕駛員不同主觀意愿有關.

1.2　橢圓形截面減速帶數(shù)據(jù)

按照試驗要求采集汽車車速數(shù)據(jù)，提取汽車通過橢圓形減速帶過程中距離減速帶前后20, 10, 5 m和通過時的速度信號，重復測量10組以上的數(shù)據(jù)，如表 2 所示.

表 2　橢圓型截面減速帶車速數(shù)據(jù)

2　減速行為分析

2.1　梯形截面減速帶

從最高車速、最低車速來看，車輛在減速帶前20 m到10 m，10 m到5 m都在減速，但減速效果不明顯. 每次試驗在減速帶前5 m處到通過減速帶過程中的速度下降值和相對初始速度下降比例如圖 7 與圖 8 所示.

圖 7　速度減少值Fig.7　Speed reduction

圖 8　速度下降比例Fig.8　The rate of drop ratio

減速帶前5 m處到通過減速帶時減速區(qū)間及所占比例如表 3 所示. 可以看出減速比例在0～20%之間的車輛數(shù)最多，占70%，而下降比例在20%～30%與30%以上的分別占20%和10%.

表 3　減速區(qū)間及所占比例

2.2　橢圓形截面減速帶

從最高車速、最低車速來看，車輛在減速帶前20 m到10 m，10 m到5 m都在減速，但減速效果同樣也不明顯. 每次試驗在減速帶前5 m處到通過減速帶過程中的速度下降值和相對初始速度下降比例如圖 9 與圖 10 所示. 減速帶前5 m到通過減速帶時減速區(qū)間及所占比例如表 4 所示.

圖 9　速度下降值Fig.9　Speed reduction

圖 10　速度下降比例Fig.10　The rate of drop ratio

減速區(qū)間/(%)項目實驗次數(shù)所占總次數(shù)的比例/%≤100010～2055020～30330≥30220

由表 4 可以看出，減速比例在10%～30%之間的車輛數(shù)最多占80%. 減速比例大于30%的車輛比例較少，占20%，沒有車輛減速比例小于10%. 整體說來，車輛在通過減速帶后都選擇了減速，但減速的范圍有所差別.

由圖 9 計算得到橢圓型減速帶在減速帶前5 m到通過減速帶速度減少量平均值為5.16 km/h，由圖 7 可知，梯型減速帶的速度減少量平均值為3.64 km/h，除個別點外，橢圓型減速帶速度減少量都明顯大于梯型減速帶的速度減少量. 由表 3 與表 4 可知，車輛通過兩種減速帶的減速比例差不多，橢圓形減速帶減速效果略微好于梯形減速帶.

3　結(jié)　論

經(jīng)過試驗可知，汽車通過橢圓型截面減速帶速度減少量明顯大于通過梯型截面減速帶的速度減少量，且在通過橢圓型截面減速帶后大范圍減速的比例要比通過梯型減速帶后的減速比例大. 結(jié)合以上兩點對比分析，在不考慮成本及對乘員振動的條件下，中低速行駛環(huán)境的道路上，截面為橢圓形的減速帶是一種更優(yōu)的選擇.