路侧交通标志前置距离设置方法研究

摘要：交通标志是传递交通信息的一种载体，在路网趋于复杂化的时代，交通标志的作用越来越重要。路侧交通标志的位置设置直接影响驾驶员的驾驶行为，进而影响自身与路网安全，所以对路侧标志前置距离的研究具有深远意义。本文在目前已有的设置方法基础上，通过对视认过程的细化，定义新的约束条件，并对过程分模块建立模型，从而建立更全面的路侧标志前置距离设置的模型。

关键词：交通安全；标志设置；前置距离

1引言

交通标志作为道路设施中至关重要的篇章，承载着道路使用者与道路之间纽带连接的重任。根据我国国家标准GB5768.2―2009《道路交通标志和标线》的规定，交通标志分为主标志和辅助标志两大类，主标志包括：指示标志，警告标志，禁令标志，指路标志，旅游区标志，作业区标志和告示标志；辅助标志是设于主标志下起辅助说明作用，不单独设立 。李峰对交通标志的设置原则和标志对文字的要进行了研究 。王跃辉总结了指路标志设置的经验位置 。

交通标志是道路真实状况的情报模拟，直接影响驾驶员的操作行为。不同的环境情况和道路信息等能否迅速、正确地传递给驾驶员，对于提高道路通行能力及车辆的安全运行会产生重要的影响。同时道路交通标志的设置位置直接影响道路使用者对标志的读取，从而影响使用者对信息的有效利用，鉴于交通标志的作用以及标志前置距离对安全驾驶的影响，本文在我国标志设置的理论基础上，提出更易理解的标志设置位置关系，并基于人机工程学对路侧交通标志的前置距离进行模型标定，为道路标志的合理化设置提供合理的借鉴方法。

2 目前标志位置设置的理论方法

驾驶员对路侧标志的视认过程 主要包括发现、识别、判断和做出反应四个阶段，四阶段的顺利完成对驾驶员根据标志信息做出正确的判断和行为起着至关重要的作用。标志视认过程中的相关距离的准确设置能充分保障驾驶员顺利读取信息，平稳，安全的做出反应，四阶段的顺利完成说明标志设置的合理性。

2.1标志设置的理论模型

视认距离S被定义为识读标志点到标志点的距离，读完标志到标志的距离为 ， 是由标志的设置条件和文字大小确定的，计算公式如下：

（1）

标志位置设置模型主要的约束条件为驾驶员在标志消失前驾驶员能完全读完标志信息，得出距离的约束条件：

（2）

2.2 目前标志位置设置存在的缺陷

目前标志位置设置方法中对驾驶员的反应过程的研究过于概括，减速过程行驶的距离近似为 欠妥；同时分析过程涉及较多的距离关系，基于上述模型中的缺陷，现提出较优的标志位置设置模型。

3 路侧交通标志前置距离计算模型

3.1 驾驶员视认过程与前置距离设定

结合目前驾驶员对交通标志的视认过程研究的基础，对驾驶员的视认过程重新定义，如图1所示。

图1 标志视认关系图

图1中，定义标志S到动作完成点F的距离为前置距离S，识读点B到标志S的距离为视认距离L，识读点B到动作完成点F的距离为减速距离D，减速距离包括驾驶员从识读点开始减速行驶的距离以及变道产生的距离。为满足驾驶员顺利视认标志信息并有效控制车辆，必须满足以下条件：驾驶员在视认距离和前置距离中能完成驾驶行为，即：

车辆减速距离 视认距离+前置距离

（3）

3.2 基于人机工程学的车辆减速模型研究

驾驶员对路侧标志视认过程中减速阶段会做出相应反应，驾驶员从视觉产生认识后，将信息传到大脑知觉中枢，经判断，再由运动中枢给四肢发出命令，开始动作。减速过程可分为制动准备阶段和制动阶段两部分。

（1）制动准备阶段减速距离计算

制动准备阶段包括反应，抬脚，踩下制动的时间。驾驶员开始制动前需要2.2s知觉――反应时间，产生制动效果需要0.3s，共计2.5s 。这一阶段，车辆为匀速运行状态，其运行距离为：

（4）

（2）制动阶段减速距离计算

驾驶员开始踩下制动踏板时，制动产生。其中包括两个阶段，第一阶段为制动过渡阶段，驾驶员逐渐踩压刹车踏板，使车辆在较短时间达到较大减速度；第二阶段为车辆平稳减速阶段，其加速度为恒定值，车辆匀减速运行到某一速度值。

制动准备阶段，车辆加速度不断增加，由0逐渐增加到 ，此时车速由 减为 。基于车辆工程学原理，这一减速度 与车速间的关系模型如下：

（5）

根据车辆工程学经验模型，车辆制动过渡阶段的时间一般为0.3s ，在此将减速度简化服从线性变化，则制动过渡阶段的末速度可以表示为：

（6）

则制动过渡阶段产生的距离为：

（7）

（3）平稳降速阶段

在该距离内车辆以加速度为 做匀减速运动，速度从 变化至 ，车辆驶过的距离为：

（8）

（4）减速阶段车辆位移

根据以上两阶段的分析计算结果，驾驶员在识读标志到开始行动过程中产生的距离模型如下：

（9）

3.3 变更车道产生的距离

驾驶员在适当位置做出变道行为，对变道产生的距离可用如下公式计算：

（10）

式中：n――车道数；

――车道宽度。

综上，减速过程和变更车道产生的距离关系模型为：

（11）

3.4视认距离的计算模型

视认距离包含两部分，第一部分为驾驶员从识读点到消失点的距离，定义为可视距离，第二部分为消失点到标志的距离，定义为消失距离。可视距离与驾驶员看标志的视角以及标志文字高度有关，可视距离可由下式计算确定 ：

（12）

式中： ――可视距离；

――文字高度；

――驾驶员视角。

消失距离 ，计算公式如下：

（13）

式中： ――消失距离；

――驾驶员视锥半顶角；

――司机的视高点到标志的平面距离。

综上可得视认距离公式：

（14）

3.5前置距离计算模型

通过对驾驶员视认过程分析，对车辆行驶过程的细化处理，对减速距离模型、变道距离模型以及视认距离模型的研究，根据公式（3）（11）（14）可得出路侧道路标志前置距离的计算模型，如下式所示：

（15）

在路侧标志的设计和设置过程中，在满足一定路侧安全要求的同时，可通过公式（15）的计算确定路侧标志设置的适当位置，确保驾驶员完全识读标志信息后能有足够的安全距离完成相关驾驶行为，保障标志的有效利用，促进道路顺畅通行，构建车――路――人三位一体的安全。

4 结论与不足

在对交通标志设置已有的研究基础上，本文细化了标志视认过程，对视认过程构建新的模型，对标志设置的前置距离重新定义约束条件，并对过程中涉及的各子过程分别建立模型，相比目前存在的模型方法更具有指导意义。当车辆初始行驶速度较大，本文模型中的前置距离计算更能接近现实条件，同时较现有模型更能确保安全性。但模型仍存在不足之处，模型中的变道过程没有考虑其他车道车辆对变道的影响，将变道产生的距离理想话，希望在后续的研究中能调整模型，构建更接近现实条件的模型，精确标志设置位置，提高道路安全性。

参考文献：

[1]GB5768.2―2009道路交通标志和标线 [S].

[2]李峰. 我国高等级公路交通标志及其位置研究[J].人类工效学，1995，1（2）：18-21.

[3]王跃辉. 指路标志设置位置的研究[J].道路工程与安全，2004，（1）：26-31.

[4]郑安文，牛倬民. 高速公路静态交通标志设置科学性分析[J].交通运输工程学报， 2002，2（4）：49-53.

[5]刘浩学. 公路交叉通标志设置的工效学分析 [J]. 交通运输工程学报， 2001，1（3）：100-103

[6]徐吉谦，陈学武. 交通工程导论 [M]. 北京： 人民交通出版社，2008：19-20.

作者简介：徐鹏，男，1989.11，安徽六安，重庆交通大学硕士研究生在读，交通规划管理方向