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梁康之:在美国如何设定限制速度?

发布时间:2018-09-30||122交通网| 阅读(292)|评论()
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导语:速度控制是道路交通控制和管理的重要项目,是交通工程学科的主要内容之一,限制速度也是一项比较复杂的交通控制管理工作。那么,速度和事故风险之间存在什么关系?如何用科学的方法设定限制速度?交通言究社邀请了公安部道路交通安全研究中心特约专家、美国资深规划设计专家梁康之谈谈他的观点。


一、法定限制速度与设定限制速度


一般说来,制定限制速度要考虑很多因素,比如土地利用、道路设计、周边环境、车流量等。在世界大多数国家,限制速度是由道路交通控制管理法规来规定的,也是工程技术层面上对道路上行驶的车辆管理要求,因此,限制速度可分为法定限制速度和工程研究建立的限制速度区段。


❖ 法定限制速度

在美国,法定限制速度是由州政府和地方政府根据美国《统一车辆条例》(Uniform Vehicle Code ,简称UVC),按照道路等级、道路设计来制定的。州和地方政府的交通管理部门则负责根据道路和交通的实际状况,对法定限制速度作相应的调整,设置符合现有条件的限制速度,以满足道路交通运输的需求。


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图1:美国各州的法定最高限制速度


法定限制速度是指在理想的道路和交通条件下,对同一类型道路设置的可有效运行的最高行驶速度。美国各州的机动车法律规定了各种类别街道和高速公路的限制速度。在美国,大多数州规定住宅区的法定限制速度为25英里/小时(40公里/小时),商业区为30英里/小时(50公里/小时),所有其他道路法定限制速度为55英里/小时(90公里/小时)。


❖ 设定限制速度

由于自然条件限制,道路建设过程往往不同于理想条件。因此,在特定的道路、交通或土地使用条件下,法定限制速度可能并不符合某一具体道路交通安全和效率的需求。道路管理部门有权设定合理的限制速度区域,以保证道路交通的安全和效率,所选择的合理限制速度可能高于或低于《统一车辆条例》规定的或州政府规定的法定限制速度。


道路在使用过程中,因为设计不同、通过的地段不同,或是周边环境发生了变化等,就要对道路的法定限制速度进行相应的调整。比如,由于特殊的土地使用或其他因素而造成非典型交通特性、道路设计的约束元素大大高于或低于典型值、当前道路上大多数车辆的行驶速度都高于或低于法定速度限制、主要公路在城市和郊外地区之间的过渡区域、学校或其他主要的行人交通区域、道路施工区域、由于速度原因造成的事故频发地段、特殊情况的道路等。


美国一般采用的“理性车速限制”是什么概念呢?驾驶人大多数时间不会注意标志上的限速是多少,而是会用个人认为比较舒适的速度驾驶,这是由整个道路的构造、车流量情况以及周边环境等因素来决定的。因此,理性车速限制要反映大多数驾驶人“合理和舒适”的车辆驾驶行为。


设定限制速度是要鼓励驾驶人遵守限制速度并以合理的速度行驶,而不是通过警察上路执法、安装摄像设备监控强迫驾驶人遵守,因此,要在道路上设置合理的限速标志,使驾驶人看到后就会按照限速值驾驶。合理设定限制速度也能减少超速的违法现象,降低执法成本,节省有限执法资源,还能降低车辆碰撞风险。


❖ 限制速度与事故风险

速度和事故风险存在什么关系呢?大多数研究表明,在道路上行驶的速度接近这条道路上大多数驾驶人的行驶速度是最安全的。另外,什么时候事故率最低?如下图所示,在平均速度偏右的区域,事故发生概率较低,也就是说如果大多数驾驶人都以同一速度驾驶,相对来说发生碰撞的机会就小很多。


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图2:平均速度偏差值


图中红线表示事故数量,各个不同标记表示不同公路的事故数量。图中的“零点”代表平均值,根据这个图表可以找出不同等级的道路,以什么样的速度行驶,事故率最低。一般来说,以接近道路的平均速度值来设置限速是比较安全的。也就是在一条道路上,大多数驾驶人基本以某一速度行驶,那么,在这个速度值左右去设置限速是比较合理的。


二、在美国如何进行法定限制速度的调整


❖ 有专门的评价和审批程序

在美国,限制速度是法定的,调整限制速度有一套工程评价程序和法律审批程序。首先经过交通工程调查研究后提出交通工程评价报告,申请建立或变更交通管理法令的相关文件,再经议会或政府指定的机构批准,列入当地的交通管理法律条例,报送到执法机构(警察)、裁决机构(法院)和交通管理部门文件存档,最后安装有效的标志。其中,存档的目的是为了警察执法的时候知道这条道路的限速是多少,如果驾驶人收到罚单后去法院申诉,法官也清楚这一限速确实是有相关法律条文规定的。有时候也会出现因限速相关法律文件不齐全导致法官否定处罚的情况。


❖ 进行限制速度评价

从道路交通工程的角度如何进行限制速度评价呢?限制速度的交通工程评价包括以下内容:一是查阅道路的环境、特征、条件和交通特性;二是在理想的天气和车辆行驶自由流动的交通条件下,选取沿道路一个或多个点,观察和测量能够反映该路段运行状况的车辆行驶的点速度;三是分析速度数据,以确定速度平均值和第85百分位数速度和其他速度特征;四是查找和分析该路段3-5年内的事故记录历史;五是检查驾驶中的任何道路和交通控制的异常情况。


在限制速度的交通工程评价中有十几项指标,主要分析三种速度数值:第85百分位数速度(85th percentile speed)、平均速度(Mean Speed)和10英里/小时配速(10 mph Pace)。


采集速度数据,一般用车载测速雷达设备,要选取道路的典型地点进行采集,比如,如果是一条弯道较多的道路,就要在一个比较典型的弯道上采集速度数据,然后进行分析。同时,还要了解这条道路上的事故记录及其他一些特殊情况,比如周边交叉口情况、接入情况等。


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图3:车载测速雷达设备


在下表中标出所测速度数据,表中纵向代表速度,横向代表车的数量。一般情况下会测试100-200辆车的速度数据,也需观测自由车流,一般取一组自由车流中的第一辆车的速度,同时还需取速度很快或很慢的车辆的速度数据。大多数情况下,采集的这些数据在表中会形成一个抛物线,就是车辆运行速度的曲线。


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图4:车辆运行速度研究表


❖ 分析车辆运行速度曲线

简单来说,我们通常采用第85百分位数速度、平均速度和10英里/小时配速这三个指标来分析车辆运行速度的曲线。


第85百分位数速度(85th percentile speed)代表了曲线的离散度,是85%的驾驶人行驶在某一段路上,经过测速点时等于或低于的速度值;是在理想条件下,大多数驾驶人不会超过的速度值,是该路段设置合理限速的指导性指标。如下面的曲线图所示,蓝色纵坐标左侧的黄色抛物线部分就代表了大多数驾驶人经过该路段时的速度低于或等于50英里/小时,剩下的15%驾驶人会比这个速度再快一些。


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图5:车辆运行速度曲线状态


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图6:第85百分位数速度(红色区域显示大多数人在一个速度之下驾车的速度值)


平均速度(Mean Speed)是将所有测量的速度总和除以样本总数计算得出平均值,代表了该路段速度分布的集中趋势。平均速度与第85百分位数速度这两个数值越接近,即速度分布的离散值和聚合值更接近,说明大多数驾驶人行经该路段时的行驶速度比较接近于一个定值,这一指标可以用于评价限制速度设置的是否合理。在低速行驶的居民区、商业区、工业区,可考虑使用平均速度作为限制速度值。


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图7:平均速度与第85百分位数速度这两个数值越接近,说明速度分布的离散值和聚合值更接近


10英里/小时配速(10 mph Pace)是指在“速度”与“以速度统计的车辆数”的抛物线上,最高10英里/小时范围内包含的车辆数。这个指标代表了这条道路上的驾驶人的速度是比较接近,还是差距较大。下面的曲线图中,红色横线表示10英里/小时配速,红线上面的抛物线是在这个速度范围内行驶的车辆。包含在10英里/小时的范围内车辆越多,说明大多数车辆行驶的速度越接近,车流接近匀速行驶,设置的限制速度越合理。


如果考量一条道路的限速设置是否合理,我们希望图中的抛物线跨度越窄越好,这意味着大多数驾驶人的速度越接近一个定值。如果抛物线跨度越大,甚至被拉平直了,说明设置的限速值和这条道路上驾驶人的实际速度差别就越大。也就意味着有的车速很慢,有的车速很快,那么在变换车道或超车时,发生碰撞的概率就会大。


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图8:红色横线表示10英里/小时配速,红线上面的抛物线是在这个速度范围内行驶的车辆


三、如何设定限制速度


❖ 设定限制速度常用的方法

在美国、加拿大设置限速常用工程方法,即以交通工程学原理,对道路基础设施条件和交通状况进行调查分析,例如,是否有行人穿越道路的需求,是否设置了中间隔离带等,考虑各项因素后制定限制速度。工程方法又分为:运行速度法,以第85百分位数速度为基准点设置限制速度;道路风险法,以道路功能分类和设计参数为基准设置限制速度。


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图9:运用运行速度法设置限制速度


美国大多数洲际公路的设计速度是75英里/小时,但在上世纪60年代石油危机的时候,联邦政府颁布法令一般设定洲际公路限速为55英里/小时。到90年代后,限速开始放开,大多洲际公路限速改成为65英里/小时。


美国联邦公路局还提供了一种系统方法——专家系统方法:限制速度由美国联邦管理局编写的计算机程序设定,利用积累的相关知识和经验,电脑模拟判断,提供最合适的限制速度。该系统存储有知识库,在得到特定的条件数据后,可进行分析模拟道路条件和交通状况,得出适合条件的限制速度值。实际上这种方法和工程方法类似,只要在数据库中预先输入大量样本,设置相应的条件,系统便会推荐一个样本。


最佳优化方法:以减少运输的总社会成本来设定限制速度。确定最佳限制车速时要考虑旅行时间、车辆运营成本、道路交通事故、交通噪声和空气污染等因素。


伤害最小化或安全体系方法:根据可能发生的碰撞类型,撞击力产生的结果以及人体对这些力的耐受性来设置限制速度。


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图10:致人死亡的速度值


在欧洲、大洋洲一些国家会使用伤害最小化或安全体系方法。目前世界上还没有国家使用最佳优化法来设置限制速度。


❖ 设定限制速度的区域

一般来说,设定限制速度的区域长度应该尽可能长,并且与道路环境和交通状况保持一致性。也就是说道路限速不要频繁变换,驾驶人应该在较长距离内保持一个速度来行驶,只有在不得已的时候,才去改变限制速度。那么,一个限速区段应该设定多长的距离?其实并没有一个特别的规定,限速区段的长度主要根据车辆行驶的特点和限制速度值的高低而定,一般不应小于0.5英里(0.8公里)。


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图11:速度限制标志


❖ 根据限制速度的变化,设定缓冲区或渐变区

如果在一个过渡区段设置限速,特别是从较高限速到较低的限速,应该平缓过渡,不能从限速120公里/小时,直接就降到50公里/小时,驾驶人没办法做到,容易造成追尾事故。因此,速度变化值等于或大于15英里/小时(24公里/小时)时,要对驾驶人做相应的提示,设置不小于0.2英里(0.3公里)的缓冲区。


速度变化值大于25英里/小时(40公里/小时)时,需要设置速度渐变区,如60英里/小时(100公里/小时)降为45英里/小时(70公里/小时),到30英里/小时(50公里/小时)的最后限制速度。尤其在城乡结合区域,比如从国道或干道进入城区道路,存在较大限速差,应该设置速度渐变区,先从高限速降到中间限速,再降到更低限速,比如100公里/小时,先降到70公里/小时,再降到50公里/小时。


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