公路隧道口引導標志配置設計分析

樓少甫

（浙江省交通集團高速公路紹興管理中心，浙江 紹興 312000）

1 隧道口引導標志設計方案

引導標志用于提示線路方向、位置、距離等內(nèi)容信息外，還應依據(jù)引導功效的需要，合理設計其尺寸、版式和信息布局，以方便駕駛員視識和控制車輛安全通過。本研究借助UCwin/Road 模擬分析系統(tǒng)，對隧道口引導標志的視識及配位規(guī)律開展研究。本次模擬試驗的標志采取白色邊框、方形外觀、襯邊和綠色背景充填。

隧道口沿行車方向，道路兩側(cè)和正上方，配置引導標志。引導標志模擬工況詳見表1 所示。

表1 引導標志模擬工況

2 試驗介紹

2.1 參試駕駛員

20～30 歲參試駕駛員14 名，其中女性2 名，男性12 名。正常視力和矯正視力≥5.0，駕駛經(jīng)驗≥1 年，駕駛技術(shù)嫻熟。身體健康，試前不熬夜、不喝酒、不喝茶、不喝咖啡，精神狀態(tài)良好。

2.2 模擬試驗過程

在模擬駕駛平臺開展模擬試驗。14 人，6 個工況，共計84 組。駕駛員坐在屏幕前模擬駕駛，當發(fā)現(xiàn)隧道口引導標志時，踩下制動器，計時t1，再繼續(xù)駕駛前行。標志信息經(jīng)過視識、理解和反應動作后，所用時間為反應用時t2，該時間由系統(tǒng)自動記錄，并計算出特征差值tf。具體試驗過程如下：

（1）進行平臺調(diào)試，保證裝備正常，準備模擬視頻，排定參試順序并編碼。

（2）參試駕駛員就位，開啟電源，打開裝備，熟悉環(huán)境和裝備。告知試驗的目的、過程及注意事項。

（3）參試駕駛員模擬操作，計算機記錄和保存數(shù)據(jù)。檢查數(shù)據(jù)是否得到記錄，如果沒有記錄，要重啟試驗。

（4）試驗結(jié)束后，參試駕駛員進入休息區(qū)，組織者按編碼依次安排下一位試驗。

（5）對其他工況，重復上述步驟，直至完成所有試驗。

3 隧道口引導標志的反應用時分析研究

基于不同工況，將14 名參試人員的視識反應用時結(jié)果進行匯總，具體見表2 所示。

表2 模擬試驗視識反應用時匯總tr（單位：s）

3.1 位于左側(cè)的反應用時分析

當引導標志位于道路左側(cè)時，通過數(shù)據(jù)可知，左右車道反應用時在1.86～2.87s，工況1 和工況2 的平均反應用時分別在2.13s 和2.48s。當引導標志在同一位置時，左右反應用時不同。工況1 反應用時比工況2 短0.35s。箱圖的中線越接近箱形的中間，說明數(shù)據(jù)統(tǒng)計量較正態(tài)分布稍偏。左右反應用時的中線，均偏向箱體下部，分散相差不大，表明駕駛員對左側(cè)引導標志的反應用時較正態(tài)分布稍偏。

3.2 位于上方的反應用時分析

通過將引導標志門式結(jié)構(gòu)可獲得反應用時柱圖和箱圖。圖形和數(shù)據(jù)顯示，當引導標志在道路上方時，左右反應用時在1.68～2.52s 間，工況3 和工況4 的平均反應用時分別為2.16s 和1.96s，工況4 右車道比工況3 左車道低0.2s。工況3中線偏向箱體下部，表明反應用時較正態(tài)分布稍偏。

3.3 位于右側(cè)的反應用時分析

通過將引導標志設置在道路右側(cè)可獲得反應用時柱圖和箱圖。圖形和數(shù)據(jù)顯示，當引導標志位于道路右側(cè)，左右車道反應用時在1.78～2.53s 間，工況5 和工況6 的平均反應用時分別為2.25s 和2.08s，右車道反應用時比左車道低0.17s。工況5 中線偏向箱頂，工況6 中線偏向箱底，顯示引導標志位于右側(cè)時，左車和右車的反應用時，箱線較正態(tài)分布稍偏。

3.4 各工況下的反應用時分析

匯總各種工況下的反應用時，各工況下最小平均反應用時為正上方右行車的1.96s；平均反應用時最長的是左側(cè)右行車，平均反應用時為2.48s。標志在同一位置條件下，左右處位存在平均反應用時不同。位于左側(cè)時，右行的反應用時比左行的反應用時長。當標志在右側(cè)的上方時，左側(cè)的反應用時比右側(cè)的反應用時長。右行車更容易識別引導標志，而右行車則需要較長時間視識左側(cè)引導標志。所以駕駛員對引導標志的識別時間與車道和標志位置有關(guān)。

4 隧道口引導標志的前置距離分析研究

4.1 引導標志的視識距離

行駛過程中，駕駛員讀取引導標志的距離R 公式為：

式（1）中：V0為車速，km/h；t1為始讀至讀畢所需時間，s。

4.2 判別準備的反應距離

反應距離J 包括兩個距離：待入距離J1 和判斷應用距離J2。車流量較小時，車間距可以隨機，滿足泊松分布，平均等待用時，可以用移位負指數(shù)分布函數(shù)給予求解：

式（2）中：tw系為并線平均等待用時，s；t 系為臨界車輛時間，s，多取值4s；τ 系為車頭時距的最小值，多取以1.2s；λ 系平均抵達率，輛/s，λ=Q/3600，Q 為交通量。

4.3 車輛換道的需要距離

車輛變線需要距離包括控制操作所需要距離L1、橫移距離L2和降速距離L3。通過后視鏡，評估目標車道的車輛狀態(tài)和運行速率，確定L1距離。研究顯示，考慮到駕駛習慣和車輛構(gòu)成特點，L1行駛時間通常需約2.5s。

司機操作車輛，從原車道駛?cè)肽繕塑嚨?，其間需要橫移變線需要距離L2，需要用時t3。研究顯示，3.75m 寬車道的橫移行駛速率為1m/s，則橫移變線所需時間為3.75s，則變線需要距離L2為：

一般來說，公路相鄰車道的速率不同。變線后，需要調(diào)控車速，保證車速在規(guī)定范圍內(nèi)。降速控制距離L3為：

式（5）中：vt系為隧道內(nèi)限速，km/h；系為路面附著系數(shù)，柏油路面一般取值0.4。

4.4 引導標志的視認距離

引導標志識別距離與駕駛視線有關(guān)，而且與引導標志中字體高度密切相關(guān)，漢字字體、結(jié)構(gòu)甚至筆畫粗細，都影響引導標志識別。所以標志牌的視距，應用字高與視認距離關(guān)系模型給予計算：

式（6）中：S 系為引導標志視認距離，m；h 系為漢字高度，m；ε 系漢字結(jié)構(gòu)和筆畫繁簡系數(shù)。獨字并且結(jié)構(gòu)比較簡單時，取ε值為正；否則取ε 值為負。

左行車引導標志前置取值見表3 具體所示。

表3 左行車引導標志前置取值表

從上面研究可以看出，反應用時與車道無關(guān)，與引導標志的橫截面位置有關(guān)?；诟鞴r的平均駕駛反應用時，考慮了左側(cè)車道最不利行駛條件，依據(jù)換道理論，得出引導標志位于道路左側(cè)、上方和右側(cè)的理想駕駛反應距離。從表3 可以看出，三種工況的導距差異不大，其中位于右側(cè)時，最小導距為303.2m，位于左側(cè)時，最小導距為306.50m，位于公路上方，最小導距305.50m。我國機動車多居右駕駛，大部分交通標志，多配置在道路右側(cè)，左車道駕駛時，右側(cè)信息比左側(cè)和上方獲取更快。

5 結(jié)語

基于以上6 種工況，建立駕駛情景模型，應用專業(yè)仿真模擬軟件，以駕駛員對隧道口引導標志的反應用時為主要特征參數(shù)，對公路隧道口引導標志配置設計開展了研究。獲得了不同工況條件下，駕駛員對隧道口引導標志的視識用時，駕駛員反應用時與引導標志位置關(guān)系，駕駛員反應用時與行車道位置的關(guān)系。