基于降雨强度的安全车速限值研究

胡昌耀 ，李天昊, 刘紫秋，冯晨阳，闻宇航，陈 虹，沈强儒

（南通大学 交通与土木工程学院，江苏 南通 226019）

引言

据相关统计资料显示，在2010—2019年全国不良天气下发生的交通事故中，雨天交通事故数量、受伤人数和造成的经济损失分别占事故总数量的86.5%，总受伤人数的86.4%和总经济损失的77.8%［1］。 在降雨天气下，路表积水是诱发高速公路雨天发生交通事故的主要影响因素之一［2］，当路面存在积水时，在水膜压力作用下，轮胎和路面之间的附着系数显著降低。

我国路面附着系数回归方程最初由季天剑等［3］提出，通过有限元方法，推导出了附着系数与水膜厚度、行车速度的关系式。殷涛和贾贤盛［4］针对雨天低能见度及路面附着系数减小的情况，得出了不同水膜厚度的路面附着系数。刘长生［5］通过对汽车轮胎与路面附着系数的研究，得到不同水膜厚度下小车附着系数与行驶速度的关系，为该领域的发展做出了较大贡献。

1 附着系数理论研究分析

1.1 降雨强度因素分析

在不同降雨强度下，路面上覆盖的水膜厚度不同，故轮胎与路面附着系数也有所不同，见表1。

表1 不同降雨强度下高速公路路面附着系数

当降雨强度达到中雨后，路面上存在≥2.10 mm厚的水膜，在水膜压力作用下，路面和轮胎逐渐被完全分隔，两者之间产生摩擦力较小。随着水膜厚度逐渐增加，轮胎与路面的附着能力逐渐下降，且变化趋于平缓，即路面附着系数降低的速率随着降雨强度的增加而降低。

1.2 行驶速度因素分析

行驶速度对轮胎与路面之间的附着系数存在一定的影响，通过室外实车试验计算不同车速下轮胎与路面的附着系数［6］，结果见图2。……