道路交通標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)動(dòng)靜態(tài)測(cè)量對(duì)比分析

■陳冬青

（福建省福泉高速公路有限公司，福州 350000）

道路標(biāo)線通過(guò)傳遞給交通參與者標(biāo)準(zhǔn)化信息來(lái)疏導(dǎo)交通，可有效提高通行能力，且對(duì)交通安全起著十分重要的作用[1]。2018 年3·15 晚會(huì)播出了道路交通標(biāo)線存在問(wèn)題[2]，為此相關(guān)政府部門立即進(jìn)行了“公路標(biāo)線質(zhì)量控制專項(xiàng)治理工作”。

道路標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)直接反應(yīng)標(biāo)線視認(rèn)性能[3]，是判斷標(biāo)線養(yǎng)護(hù)的重要依據(jù)。 已有的標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)檢測(cè)分為手持式靜態(tài)檢測(cè)和車載式動(dòng)態(tài)檢測(cè)[4]。 手持設(shè)備主要應(yīng)用于公路交工驗(yàn)收，但交通標(biāo)線檢測(cè)的意義主要在公路運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)期，確保交通運(yùn)行高效、安全，標(biāo)線養(yǎng)護(hù)規(guī)模龐大導(dǎo)致標(biāo)線檢測(cè)高頻多次，而手動(dòng)檢測(cè)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、不安全，數(shù)據(jù)采集不及時(shí)、缺乏可靠性[5]，嚴(yán)重影響我國(guó)道路交通標(biāo)線的質(zhì)量，故車載逆反射亮度系數(shù)測(cè)量?jī)x的推廣使用迫在眉睫。

車載標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)測(cè)量?jī)x， 能連續(xù)、多頻率采集大量不同環(huán)境下的道路標(biāo)線逆反射系數(shù)，及時(shí)可靠反映道路標(biāo)線問(wèn)題， 進(jìn)一步提升公路安全。 利用實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)構(gòu)建公路標(biāo)線“互聯(lián)網(wǎng)+”養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，信息化、智能化手段的應(yīng)用可使公路路面標(biāo)線檢測(cè)大為簡(jiǎn)化， 提高標(biāo)線管養(yǎng)效率，降低標(biāo)線管養(yǎng)成本，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)的公路交通安全基礎(chǔ)設(shè)施智能化養(yǎng)護(hù)具有十分重要的意義。

國(guó)外現(xiàn)有產(chǎn)品有RoadVista （美國(guó)）[6]、Zehntner（瑞士）[6]、DELTA（丹麥）[7]、Easylux（巴西）[7]，都采用車載儀器采集高亮度反光安全服、夜間道路安全標(biāo)志標(biāo)線以及具有反光性能材料的逆反射亮度系數(shù)數(shù)值。 國(guó)外產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用不多，且缺失數(shù)據(jù)獲取方式及數(shù)據(jù)來(lái)源機(jī)制機(jī)理，無(wú)法驗(yàn)證其可靠性，也不利于開(kāi)展相關(guān)研究及國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品主要有北京京衢[9]、四川京煒生產(chǎn)，北京京衢手持式標(biāo)線逆反射檢測(cè)設(shè)備已得到市場(chǎng)廣泛認(rèn)可，車載式標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)檢測(cè)設(shè)備也研發(fā)2 年有余。

本研究采用北京京衢RP-MR11 車載式標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)測(cè)量?jī)x和RP-R18 手持式交通標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)測(cè)量?jī)x分別采集北京市房山區(qū)依山路普通標(biāo)線以及G15 福泉高速福州收費(fèi)站—鏡洋收費(fèi)站雨夜標(biāo)線、預(yù)成型標(biāo)線帶、普通標(biāo)線的逆反射亮度系數(shù)，對(duì)比分析兩種標(biāo)線檢測(cè)方法的檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析車載測(cè)量?jī)x應(yīng)用于逆反射亮度系數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性及可行性。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 測(cè)試儀器

RP-MR11 車載標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)測(cè)量?jī)x，見(jiàn)圖1；RP-R18 手持標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)測(cè)量?jī)x，見(jiàn)圖2。

圖1 RP-MR11 車載式逆反射亮度系數(shù)測(cè)量?jī)x

圖2 RP-R18 手持式逆反射亮度系數(shù)測(cè)量?jī)x

1.2 測(cè)試路段

采集北京某路段以及G15 福泉高速鏡洋收費(fèi)站—福州收費(fèi)站400 m 雨夜標(biāo)線、260 m 預(yù)成型標(biāo)線帶、200 m 普通標(biāo)線。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 靜態(tài)測(cè)量

使用手持式測(cè)量?jī)x，測(cè)量路段連續(xù)樁號(hào)的逆反射亮度系數(shù)，取該樁號(hào)多次測(cè)量平均值作為該逆反射亮度系數(shù)。

1.3.2 動(dòng)態(tài)測(cè)量

測(cè)試車到達(dá)起始樁號(hào)位置時(shí)開(kāi)始測(cè)量，到達(dá)終點(diǎn)標(biāo)記時(shí)結(jié)束測(cè)量，存儲(chǔ)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，排除異常數(shù)據(jù)。 車輛行駛過(guò)程會(huì)產(chǎn)生偏位、偏航、俯仰、滾轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致車載逆反射亮度系數(shù)測(cè)量?jī)x無(wú)法保證其測(cè)量的幾何體條件，使測(cè)量結(jié)果偶然誤差較大，且未進(jìn)行校正的原始數(shù)據(jù)也可以看出實(shí)際車載采集數(shù)據(jù)上下波動(dòng)較大，故測(cè)量結(jié)果采用10 m/15 m測(cè)量單元范圍內(nèi)的逆反射亮度系數(shù)平均值。 在較大的誤差影響下，本研究在剔除異常數(shù)據(jù)時(shí)采用較為簡(jiǎn)單的方式，即剔除超過(guò)該段測(cè)量均值10%，由于測(cè)試路段環(huán)境不同，此值應(yīng)適當(dāng)調(diào)整。 得到標(biāo)線連續(xù)樁號(hào)的逆反射亮度系數(shù)，在進(jìn)行車載與手持方式對(duì)比時(shí)，車載數(shù)據(jù)取3 次測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值，以排除行車不規(guī)范和其他偶然因素導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差。

1.4 動(dòng)、靜態(tài)測(cè)量對(duì)比方法及測(cè)試誤差計(jì)算

動(dòng)、靜態(tài)測(cè)量得到的都是連續(xù)樁號(hào)的逆反射亮度系數(shù)，動(dòng)、靜態(tài)測(cè)量測(cè)量結(jié)果對(duì)比時(shí)采用的是10 m/15 m 平均值進(jìn)行對(duì)比，原因如下：（1）單獨(dú)針對(duì)樁號(hào)的逆反射亮度系數(shù)測(cè)量隨機(jī)性太強(qiáng)，即使同一臺(tái)儀器、同一位置，儀器方向、角度稍有不同，所測(cè)得的逆反射亮度系數(shù)也不同；（2）動(dòng)、靜態(tài)樁號(hào)存在誤差，單獨(dú)對(duì)比各樁號(hào)的動(dòng)、靜態(tài)標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)難度太大；（3）若10 m/15 m 的平均值可表達(dá)該段落內(nèi)標(biāo)線的可視性對(duì)標(biāo)線養(yǎng)護(hù)提出的要求，就沒(méi)有對(duì)比各樁號(hào)的動(dòng)、靜態(tài)標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)的必要性。

測(cè)試誤差計(jì)算方法如下：

（1）相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

式中： S—樣本標(biāo)準(zhǔn)誤差；xi—第i 個(gè)樣本檢測(cè)逆反射亮度系數(shù)；x—樣本檢測(cè)逆反射亮度系數(shù)算數(shù)平均值；n—樣本個(gè)數(shù)。

（2）測(cè)試值誤差：

式中：R—示值誤差；R靜—靜態(tài)檢測(cè)測(cè)點(diǎn)平均值；R動(dòng)—?jiǎng)討B(tài)檢測(cè)測(cè)點(diǎn)平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 車載動(dòng)態(tài)與手持設(shè)備靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

采用RP-MR11 和RP-R18 對(duì)北京市房山區(qū)依山路某路段標(biāo)線進(jìn)行逆反射亮度系數(shù)采集，某一標(biāo)線測(cè)點(diǎn)數(shù)值為10 m 內(nèi)采集平均值， 得到車載動(dòng)態(tài)與手持設(shè)備靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖3。 該路段共15 組車載動(dòng)態(tài)與手持設(shè)備靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)平均誤差1.00%，最大相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差7.58%，有13 組數(shù)據(jù)誤差不超過(guò)5%， 說(shuō)明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 替代RP-R18 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集是可行的。

圖3 車載靜態(tài)與手持設(shè)備靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

2.2 高速雨夜標(biāo)線車載動(dòng)態(tài)與手持靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比（路段1：K0+000-400）

采用RP-MR11 和RP-R18 對(duì)G15 福泉高速福州收費(fèi)站—鏡洋收費(fèi)站（路段1：K0+000-400）雨夜標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)進(jìn)行采集，某一標(biāo)線測(cè)點(diǎn)數(shù)值為15 m 內(nèi)采集平均值， 得到車載動(dòng)態(tài)與手持設(shè)備靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖4。該路段27 組車載動(dòng)態(tài)與手持設(shè)備靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)平均誤差-0.55%，最大誤差6.31%，26 組數(shù)據(jù)誤差不超過(guò)5%，說(shuō)明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 替代RP-R18 進(jìn)行雨夜標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)數(shù)據(jù)采集是可行的。

圖4 高速雨夜標(biāo)線車載動(dòng)態(tài)與手持靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

2.3 高速普通標(biāo)線車載動(dòng)態(tài)與手持靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比（路段2： K0+400-600）

采用RP-MR11 和RP-R18 對(duì)G15 福泉高速福州收費(fèi)站—鏡洋收費(fèi)站（路段2： K0+400-600）普通標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)進(jìn)行采集，某一標(biāo)線測(cè)點(diǎn)數(shù)值為15 m 內(nèi)采集平均值， 得到車載動(dòng)態(tài)與手持設(shè)備靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖5。 該路段9 組車載動(dòng)態(tài)與手持設(shè)備靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)平均誤差-0.94%，最大誤差1.79%，誤差均不超過(guò)5%，說(shuō)明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 替代RP-R18 進(jìn)行普通標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)數(shù)據(jù)采集是可行的。

圖5 高速普通標(biāo)線車載動(dòng)態(tài)與手持靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

2.4 車載不同時(shí)速下動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)分析

采用RP-MR11 對(duì)北京市房山區(qū)依山路某路段普通標(biāo)線進(jìn)行逆反射亮度系數(shù)采集，某一標(biāo)線測(cè)點(diǎn)數(shù)值為10 m 內(nèi)采集平均值， 得到車載不同時(shí)速下動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖6。該路段10 組車載不同時(shí)速下動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)平均誤差2.64%，最大誤差相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差4.23%，誤差均不超過(guò)5%，說(shuō)明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 基本不受車速影響，進(jìn)行高頻多次的標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)數(shù)據(jù)采集是可行的。

圖6 車載不同時(shí)速下動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

2.5 車載不同光照度情況下（正午和傍晚）測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

采用RP-MR11 和RP-R18 對(duì)G15 福泉高速福州收費(fèi)站—鏡洋收費(fèi)站雨夜標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)標(biāo)線進(jìn)行逆反射亮度系數(shù)采集，某一標(biāo)線測(cè)點(diǎn)數(shù)值為10 m 內(nèi)采集平均值，對(duì)不同光照度情況下（正午和傍晚）測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，得到車載不同光照度情況下（正午和傍晚）測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖7。 該路段10 組數(shù)據(jù)車載不同光照度情況下（正午和傍晚）動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)平均誤差2.96%，最大誤差相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差8.20%，9 組數(shù)據(jù)誤差均不超過(guò)5%，說(shuō)明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 基本不受光照影響，進(jìn)行高頻多次的標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)數(shù)據(jù)采集是可行的。

圖7 車載不同光照度情況下（正午和傍晚）測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

2.6 車載不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

2.6.1 車載不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比（路段1：K0+000-200）

采用RP-MR11 和RP-R18 對(duì)G15 福泉高速福州收費(fèi)站—鏡洋收費(fèi)站（路段1：K0+000-200）雨夜標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)進(jìn)行采集，某一標(biāo)線測(cè)點(diǎn)數(shù)值為10 m 內(nèi)采集平均值， 對(duì)車載不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，得到車載不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖8。該路段20 組車載不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)平均誤差2.64%，最大誤差相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差4.23%，誤差均不超過(guò)5%，說(shuō)明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 基本不受測(cè)試時(shí)間段影響，進(jìn)行高頻多次的標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)數(shù)據(jù)采集是可行的。

圖8 車載不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

2.6.2 不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比（路段2：K0+200-400）

采用RP-MR11 和RP-R18 對(duì)G15 福泉高速福州收費(fèi)站—鏡洋收費(fèi)站（路段1：K0+200-400）雨夜標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)進(jìn)行采集，某一標(biāo)線測(cè)點(diǎn)數(shù)值為10 m 內(nèi)采集平均值， 對(duì)車載不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，得到車載不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖9。該路段20 組車載不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)平均誤差3.38%，最大誤差相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差6.64%，19 組數(shù)據(jù)誤差均不超過(guò)5%，說(shuō)明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 基本不受測(cè)試時(shí)間段影響，進(jìn)行高頻多次的標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)數(shù)據(jù)采集是可行的。

圖9 車載不同時(shí)段高速雨夜標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

2.7 車載不同時(shí)段高速普通標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比（路段2： K0+400-600）

采用RP-MR11 和RP-R18 對(duì)G15 福泉高速福州收費(fèi)站—鏡洋收費(fèi)站（路段2： K0+400-600）普通標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)進(jìn)行采集，某一標(biāo)線測(cè)點(diǎn)數(shù)值為10 m 內(nèi)采集平均值，對(duì)車載不同時(shí)段高速普通標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，得到車載不同時(shí)段高速普通標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖10，該路段20 組車載不同時(shí)段高速普通標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)平均誤差0.94%，最大誤差相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.79%，誤差均不超過(guò)5%，說(shuō)明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 基本不受測(cè)試時(shí)間段影響，進(jìn)行高頻多次的標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)數(shù)據(jù)采集是可行的。

圖10 車載不同時(shí)段高速普通標(biāo)線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

3 測(cè)試結(jié)果綜合分析

由表1 可知：（1）雖然各類誤差最大值較大，但誤差離散度（波動(dòng)幅度）均在3%以內(nèi)，使以下結(jié)論更可靠；（2）某一標(biāo)線測(cè)點(diǎn)數(shù)值為10 m（測(cè)試1、4、5、6、7）、15 m（測(cè)試2、3）內(nèi)對(duì)誤差無(wú)明顯影響，說(shuō)明標(biāo)線測(cè)點(diǎn)取值≥10 m， 均不會(huì)影響標(biāo)線逆反射亮度性能評(píng)價(jià)；（3）測(cè)試1、2 和3 車載動(dòng)態(tài)與手持靜態(tài)測(cè)試對(duì)比誤差平均值、離散度均較小，且誤差≤5%所占比例均大于90%， 說(shuō)明在誤差允許的特定條件下，車載式替代手持式可行；（4）不同時(shí)段（14：00、15：00、16：00）、不同類型標(biāo)線，車載動(dòng)態(tài)與手持靜態(tài)測(cè)試對(duì)比誤差平均值均較小，說(shuō)明車載式替代手持式可行；（5）由于車輛運(yùn)行的偶然性，車載相對(duì)偏差較大，誤大于5%所占比例甚至大于33.33%，但測(cè)試1、2、3 通過(guò)多次測(cè)量取其平均值可有效降低車載與手持測(cè)試數(shù)據(jù)的偏差，說(shuō)明車輛運(yùn)行的不確定性引起偶然誤差較大， 需通過(guò)規(guī)范車載檢測(cè)方法， 或增加采集次數(shù)可減小偶然誤差。

表1 測(cè)試結(jié)果匯總

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)有龐大的公路網(wǎng)絡(luò)，并且每年仍在以兩位數(shù)增長(zhǎng)，新技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。 新的智能檢測(cè)方法不僅推動(dòng)了車載標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化，且與管養(yǎng)技術(shù)融合后，可使公路路面標(biāo)線管養(yǎng)大為簡(jiǎn)化，從而較大幅度提高標(biāo)線管養(yǎng)效率，降低標(biāo)線管養(yǎng)成本，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)的公路路面標(biāo)線管養(yǎng)信息化、可視化具有十分重要的意義。 此外，隨著數(shù)據(jù)的積累，還可研究其與交通安全的關(guān)系，具有較大的市場(chǎng)需求和應(yīng)用前景。