基于短時記憶的高速公路施工區(qū)可變信息標(biāo)志布設(shè)

李文虎，王志華，王 振，陸雨函，李勇強(qiáng)

(1.青海省交通工程技術(shù)服務(wù)中心，青海 西寧 810008；2. 蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210019)

0 引言

高速公路是連接城市與城市、城市與城鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)與城鎮(zhèn)居民出行的重要載體。城鎮(zhèn)居民出行需求的爆炸式增長導(dǎo)致高速公路交通擁堵、居民出行體驗(yàn)較差、安全事故頻發(fā)等現(xiàn)象。為給出行者提供良好的出行環(huán)境，提升出行服務(wù)體驗(yàn)，高速公路管理部門一方面通過高速公路養(yǎng)護(hù)保證路況、路側(cè)環(huán)境始終處于良好狀態(tài)，另一方面通過改擴(kuò)建工程為居民出行提供更好、更優(yōu)、更充足的道路資源。無論是高速公路改擴(kuò)建工程還是養(yǎng)護(hù)工程，在實(shí)施的過程中都會對已有的交通運(yùn)行產(chǎn)生影響。為滿足居民出行需求，一般選擇“邊通車邊施工”的組織模式進(jìn)行高速公路改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程施工。

駕駛?cè)嗽诮?jīng)過施工路段時，希望及時獲取施工和交通組織信息，以便及時采取相應(yīng)的措施減少交通擁堵和交通事故發(fā)生的概率。研究與調(diào)查表明，駕駛?cè)嗽隈{車過程中比較希望提前獲取的路況信息主要包括12類(見圖1)，其中道路的施工信息是駕駛?cè)吮容^關(guān)注的路況信息。通過對高速公路改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)安全施工統(tǒng)計(jì)分析，施工作業(yè)區(qū)安全事故中因機(jī)動車闖入造成的交通事故占施工作業(yè)區(qū)安全事故的70%，主要原因由是駕駛?cè)宋刺崆矮@取施工信息與施工組區(qū)交通組織信息發(fā)布不及時造成的。因此，對改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程而言，及時有效地發(fā)布施工信息和交通組織信息不僅是交通管理的重要內(nèi)容，而且對施工作業(yè)區(qū)安全管控具有重要支撐。

由于駕駛?cè)嗽诮邮苁┕ば畔⑦^程中存在短時記憶與認(rèn)知負(fù)荷問題，導(dǎo)致其對傳統(tǒng)固定模式的信息發(fā)布指示牌難以辨別，基于可變信息標(biāo)志(Variable Message Sign，VMS)的信息發(fā)布策略被逐漸應(yīng)用于高速公路改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程實(shí)施過程中，并且在實(shí)際工程中收到了良好效果。但是針對高速公路改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程而言，駕駛?cè)藢β访婧铜h(huán)境特征的認(rèn)知過程與對VMS標(biāo)志發(fā)布的施工信息、交通組織信息的認(rèn)知過程具有明顯的差異。前者是當(dāng)駕駛?cè)嗽诿鎸β访婧铜h(huán)境發(fā)生變化時，從獲取信息到應(yīng)急處置結(jié)束的過程，多屬于應(yīng)急處置，后者是根據(jù)施工信息與交通組織信息提前向駕駛?cè)税l(fā)布信息，屬于預(yù)警、事前提醒范疇。在實(shí)際工程應(yīng)用中，基于VMS的信息發(fā)布策略可根據(jù)高速公路的運(yùn)行環(huán)境、施工狀態(tài)等劃分為正常與異常2種控制策略。正?？刂撇呗灾饕侵父咚俟犯臄U(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程實(shí)施過程中發(fā)布施工信息，如“前方施工，減速慢行”、“前方車道封閉”、“禁止通行”等。異常控制策略主要是指在施工過程中發(fā)布除施工信息以外的異常信息，如惡劣天氣、交通事故、突發(fā)事件等[1]。因此，基于VMS的信息發(fā)布系統(tǒng)不僅可為駕駛員提供施工信息，而且可以提供包括天氣、交通管制、交通誘導(dǎo)等其他信息發(fā)布與誘導(dǎo)服務(wù)?；赩MS的信息發(fā)布措施不僅是一種交通管控策略，而且是一種基于信息實(shí)時發(fā)布的智能交通誘導(dǎo)措施。

盡管相關(guān)的應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明了基于VMS信息發(fā)布策略的價(jià)值，但由于缺乏統(tǒng)一的VMS布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和布設(shè)規(guī)范，導(dǎo)致基于VMS的施工作業(yè)區(qū)信息發(fā)布策略的實(shí)際效果不一。為充分發(fā)揮基于VMS的信息發(fā)布策略的應(yīng)用價(jià)值，需要依據(jù)施工作業(yè)區(qū)的長度和駕駛?cè)说恼J(rèn)知過程布設(shè)VMS。本研究以駕駛員短時記憶理論、駕駛員認(rèn)知負(fù)荷理論為依托，重點(diǎn)對VMS標(biāo)志發(fā)布施工信息與交通組織信息進(jìn)行研究，充分考慮駕駛員的信息接受程度與遺忘曲線，建立基于短時記憶的施工作業(yè)區(qū)VMS布設(shè)模型，并通過案例分析立柱式與懸臂式VMS標(biāo)志距離施工作業(yè)區(qū)的前置安全長度，以期及時發(fā)布信息并提醒駕駛員采取措施，減少機(jī)動車闖入施工作業(yè)區(qū)的交通事故發(fā)生概率。

1 國內(nèi)外相關(guān)研究

1.1 駕駛?cè)硕虝r記憶

記憶是人腦在接收外界刺激或信息后，感知、存儲、分析、反應(yīng)等一系列行為的集成[2]。對于駕駛?cè)硕?，按照記憶在人腦中儲存的時間長短可分為感覺記憶、短時記憶與長時記憶。在駕駛過程中，駕駛?cè)私邮芡饨绲奶崾拘畔⒁话銓儆诙虝r記憶，即記憶時間不超過1 min，如果指示牌的信息不再重復(fù)出現(xiàn)，短時記憶信息就會按照遺忘曲線逐步消失。Pammer等[3]、Jia等[4]、Du等[5]、Wang等[6]基于駕駛?cè)说亩虝r記憶問題分別從駕駛?cè)饲榫案兄芰?、膚色、面部表情、心率、聲音等維度構(gòu)建了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的駕駛行為識別模型及基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的制動意圖識別模型，論證了短時記憶對駕駛?cè)笋{駛意圖的影響。研究表明，隨著時間的延長，駕駛?cè)怂苡涀〉闹甘九菩畔⒅鸩綔p少，記憶與時間的關(guān)系[7]如圖2所示。駕駛?cè)嗽讷@取指示牌信息后會形成短時記憶，但是隨著時間的延長，記憶力會驟然下降，直至達(dá)到感覺記憶。因此，為及時有效地向駕駛?cè)藗鬟f施工信息，高速公路改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程在施工路段需要重復(fù)設(shè)置指示牌。

圖2 記憶力變化模型Fig.2 Memory change model

1.2 駕駛?cè)苏J(rèn)知負(fù)荷

駕駛?cè)嗽隈{駛過程中獲取指示牌信息時存在一個認(rèn)知的過程，如果指示牌的信息量過多，駕駛?cè)藙t無法對指示信息形成完整的認(rèn)度，而執(zhí)行指示牌信息時，加載在駕駛?cè)怂枷肷系呢?fù)荷就屬于認(rèn)識負(fù)荷[8]。沈家安[9]通過對駕駛?cè)巳蝿?wù)型駕駛與非任務(wù)型駕駛行為差異性的研究，認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷是導(dǎo)致駕駛?cè)俗⒁饬Ψ稚⒌闹饕?；He等[10]通過對駕駛?cè)饲榫w變化的研究認(rèn)為駕駛?cè)嗽隈{駛過程中啟動車載娛樂系統(tǒng)是導(dǎo)致駕駛?cè)苏J(rèn)知負(fù)荷的重要原因之一；陳肖欣[11]通過對城市道路交通量與標(biāo)志信息量、信息密度之間關(guān)系的研究認(rèn)為同等標(biāo)志信息量下，交通量越大，則駕駛?cè)说恼J(rèn)知負(fù)荷越高；Liu等[12]研發(fā)了一種近紅外光譜，可以對有或無外界干擾信息的情況下對駕駛?cè)说恼J(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行分類，試驗(yàn)表明無外界干擾信息的情況下，光譜對駕駛?cè)说恼J(rèn)知負(fù)荷分類準(zhǔn)確率更高。因此，在高速公路改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程實(shí)施過程中，VMS的設(shè)計(jì)需要充分考慮駕駛?cè)说恼J(rèn)知負(fù)荷。

1.3 基于短時記憶的VMS認(rèn)知研究

在高速公路改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程施工作業(yè)過程中，為使基于VMS的信息發(fā)布策略充分發(fā)揮作用，國內(nèi)外學(xué)者通過相關(guān)研究取得了可觀的成效。Wu等[13]、Matowicki等[14]、杜建瑋[15]結(jié)合駕駛?cè)藢MS認(rèn)知時間、認(rèn)知效果、駕駛速度及執(zhí)行效果等因素，認(rèn)為VMS中的信息不大于5條時，駕駛?cè)说囊曊J(rèn)效果最好，信息量大于90 bit時，會導(dǎo)致駕駛?cè)水a(chǎn)生認(rèn)知負(fù)荷，致使VMS信息過載；Reinolsmann等[16]基于沙漠公路的沙塵暴天氣能見度低的特征，構(gòu)建VMS的低能見度提前預(yù)警機(jī)制，認(rèn)為提前500 m 和300 m預(yù)設(shè)VMS能夠有效降低駕駛?cè)艘蛩俣炔贿m應(yīng)造成的安全事故；Huang等[17]、Ghulam等[18]通過對超過1 000名駕駛?cè)说脑L談?wù)J為VMS備受駕駛?cè)说那嗖A，并可以使駕駛?cè)说男旭偹俣冉档?3%～17%；Gan等[19]、Zhong等[20]、Jindahra等[21]、Antoniou等[22]、曹亞康[23]認(rèn)為駕駛經(jīng)驗(yàn)、對路網(wǎng)的熟悉程度、出行距離、路網(wǎng)環(huán)境等因素影響駕駛?cè)藢MS信息的選擇，一般來說駕駛經(jīng)驗(yàn)越豐富、對路網(wǎng)越熟悉、出行距離越短、路網(wǎng)環(huán)境越單一，駕駛?cè)嗽饺菀捉邮躒MS信息。

對駕駛?cè)硕?，基于VMS的信息發(fā)布策略從信息獲取到看清標(biāo)志中的內(nèi)容、到做出判斷、再到實(shí)際操作是一個復(fù)雜的系統(tǒng)過程，尤其是駕駛?cè)嗽讷@取VMS信息后存在一個短時記憶過程，如何保證駕駛?cè)嗽诙虝r記憶的時間內(nèi)快速、安全地做出響應(yīng)顯得尤為重要。對于高速公路改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程，如何科學(xué)合理地設(shè)置施工作業(yè)區(qū)長度、如何科學(xué)布設(shè)VMS使其發(fā)揮其最大作用，以此保障交通運(yùn)行安全是亟待解決的問題。因此，本研究的重點(diǎn)以高速公路改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程施工作業(yè)區(qū)VMS布設(shè)作為研究對象，探索駕駛?cè)硕虝r記憶條件下高速公路施工作業(yè)區(qū)VMS布設(shè)研究，以期為高速公路施工作業(yè)區(qū)交通標(biāo)志標(biāo)牌布設(shè)提供參考與指導(dǎo)。

2 基于短時記憶的施工作業(yè)區(qū)VMS布設(shè)前置距離模型

2.1 駕駛?cè)薞MS的認(rèn)知過程

為了及時向通過路段的駕駛?cè)税l(fā)布施工信息和交通誘導(dǎo)信息，在高速公路改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程的相關(guān)路段中會布設(shè)多種指示標(biāo)志、限速標(biāo)志、交通誘導(dǎo)標(biāo)志等，駕駛?cè)嗽诮?jīng)過該路段時會接收大量的外界信息并結(jié)合記憶曲線對其做出響應(yīng)。由于駕駛?cè)藢MS發(fā)布的信息存在一個短時記憶認(rèn)知的過程，使之對VMS信息存在相應(yīng)的感知、處理、判斷、響應(yīng)過程[24-26]，如圖3所示。

圖3 VMS信息認(rèn)知過程Fig.3 Cognitive process of VMS information

經(jīng)過施工區(qū)時，駕駛?cè)私邮盏绞┕^(qū)設(shè)置的VMS信息后將會形成短時記憶。在記憶力的驅(qū)使下，駕駛?cè)藭淖冊械鸟{駛行為，按照VMS信息的要求轉(zhuǎn)換駕駛速度、變換車道。駕駛?cè)藢MS信息從看到、看清、分析、處理、響應(yīng)是一個完整的認(rèn)知過程[27]。如圖4所示，車輛在進(jìn)入施工區(qū)時，駕駛?cè)擞蛇h(yuǎn)及近對VMS信息的認(rèn)度逐漸提升，從A點(diǎn)開始看到F點(diǎn)設(shè)置的VMS提示牌輪廓，到B點(diǎn)時看到提示牌的內(nèi)容，到C點(diǎn)時完全接收提示牌信息形成短時記憶，到D點(diǎn)時提示牌信息開始逐漸消失，到E點(diǎn)時駕駛?cè)税凑仗崾九菩畔⒆鞒鲰憫?yīng)，到G點(diǎn)時完成提示牌要求的動作。

由圖4可見，從看清提示牌信息的起點(diǎn)B至完全看不到提示牌信息的終點(diǎn)F之間的長度稱為駕駛?cè)说囊曊J(rèn)距離；從看清提示牌信息的起點(diǎn)B至解讀完提示牌的內(nèi)容之間的長度稱為駕駛員的認(rèn)讀距離；從駕駛員看完提示牌信息C點(diǎn)到看不到提示牌信息的終點(diǎn)F之間的長度稱為反應(yīng)校驗(yàn)距離；從提示牌信息開始消失點(diǎn)的D點(diǎn)到看不到提示牌信息的終點(diǎn)F之間的長度稱為消失距離；從VMS標(biāo)志點(diǎn)F點(diǎn)到完成相關(guān)操作點(diǎn)G之間的距離稱為安全前置距離[27]。

2.2 基于短時記憶的VMS布設(shè)前置距離計(jì)算模型

短時記憶模型主要是指視覺短時記憶(Visual Short-term Memory，VSTM)模型，即大腦從接收到外界環(huán)境刺激后形成感覺記憶、記憶單元，并對感覺記憶中獲取有用信息后所形成的記憶模型。當(dāng)短時記憶不停地復(fù)述后，就會在大腦中形成長時記憶，稱之為視覺長時記憶(Visual Long-term Memory，VLTM)模型[28]。長短時記憶模型自19世紀(jì)90年代被提出以來，率先被應(yīng)用于心理學(xué)研究并被稱之為初級記憶(VSTM)與次級記憶(VLTM)，重點(diǎn)研究人類在接收到外界信息后所做出的反應(yīng)，記憶模型邏輯關(guān)系如圖5所示。

圖5 長短時記憶模型邏輯關(guān)系Fig.5 Logical relationships in long-term and short-term memory model

本研究根據(jù)駕駛?cè)薞MS的認(rèn)知過程建立了基于短時記憶的VMS布設(shè)前置距離計(jì)算模型。駕駛?cè)税凑帐┕^(qū)的要求行駛，完成車輛減速、變換車道，則需要滿足：

(1)

(2)

式中，M為指示牌提示信息的消失距離；H為VMS的安裝高度，即指示標(biāo)志頂部距離地面的高速度；H0為駕駛?cè)俗隈{駛座上平視正前方時視線距地面的高度，取1.2 m；α為駕駛?cè)颂幱贒點(diǎn)時的視線仰角，一般取7°或15°。

(1)變換車道過渡距離。

主要是指駕駛?cè)藴?zhǔn)確獲取VMS信息后，從原有車道變換至相鄰車道所需要的長度，計(jì)算公式如下：

(3)

式中，t2為駕駛?cè)藴?zhǔn)確獲取VMS信息到完成車道變換所需時間，取6.2～6.9 s[29-30]。

(2)施工路段路面滾動阻力系數(shù)及車輛輪胎與路面的附著系數(shù)。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)高速公路一般為瀝青混凝土路面，根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50—2017)，在計(jì)算VMS前置距離時需要使用車輛輪胎與路面的滾動阻力系數(shù)，瀝青路面的滾動阻力系數(shù)一般取值區(qū)間為0.01～0.018。隨著機(jī)動車輛性能的提升，無論是在干燥路面還是在潮濕路面，施工路段車輛輪胎與瀝青混凝土路面的附著系數(shù)基本不變，一般取值0.4。

(3)反應(yīng)距離

主要是指駕駛?cè)嗽谛旭傔^程中看到VMS信息，經(jīng)過判斷選擇、反應(yīng)、動作執(zhí)行，車輛所行駛的距離。看到VMS之后存在記憶變換過程，大致分為2個階段，處理分析時間取1.5 s，采取判斷時間取1 s[31]，計(jì)算公式如下：

(4)

式中t1為駕駛?cè)双@取VMS信息后短時記憶變換的總時間，取值2.5 s。由式(1)～(4)計(jì)算可知，VMS的前置距離為：

t1-R。

(5)

為保證駕駛?cè)思皶r獲取施工信息與交通誘導(dǎo)信息，VMS的設(shè)置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離施工作業(yè)區(qū)并且要連續(xù)布設(shè)[32]。此時，只有標(biāo)志設(shè)置點(diǎn)的距離取最小值時，才能保證VMS的安全前置距離最大，經(jīng)計(jì)算可得：

(6)

(7)

針對高速公路改擴(kuò)建和養(yǎng)護(hù)工程而言，指示標(biāo)志的設(shè)置要滿足Tmin的理論計(jì)算值要求，還要預(yù)留一定的安全距離，確保VMS信息能夠被駕駛?cè)丝吹玫?、看得清，并有足夠的時間可以做出響應(yīng)。因此，VMS設(shè)置的前置距離為：

(8)

式中T安全為VMS的前置安全預(yù)留距離，一般取10 m。

3 案例分析

3.1 施工作業(yè)區(qū)VMS長度測算

本研究以青海省某雙向四車道高速公路改擴(kuò)建工程為例，計(jì)算VMS距離施工作業(yè)區(qū)的前置安全長度。該路段的設(shè)計(jì)速度為120 km/h，路面縱坡為2%，在施工過程中施工區(qū)的限制速度為80 km/h。依據(jù)《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線第4部分：作業(yè)區(qū)》(GB 5768.4—2017)和交通運(yùn)輸部《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》(JTG H30—2015)，高速公路養(yǎng)護(hù)工區(qū)可劃分為6個部分，具體如圖6所示：

圖6 高速公路施工作業(yè)區(qū)段劃分示意圖Fig.6 Schematic diagram of zoning in expressway construction area

當(dāng)駕駛?cè)塑囕v即將進(jìn)入施工作業(yè)區(qū)之前，會先看到警告區(qū)前設(shè)置的VMS。駕駛?cè)藭鶕?jù)短時記憶模型形成短時記憶并在記憶的支配下做出決策。對于高速公路施工作業(yè)區(qū)而言，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范從警告區(qū)到終止區(qū)長度分別為2 000，300，150，50，30 m。警告區(qū)主要是為駕駛?cè)颂峁┚尽⑻嵝炎饔?，位于最開端。過渡區(qū)由上游過渡區(qū)與下游過渡區(qū)組成，其中上游緩沖區(qū)的主要功能是保證車輛由警告區(qū)到緩沖區(qū)能夠安全地變換至緩沖區(qū)行車道所需的安全距離。施工區(qū)中上游過渡區(qū)的長度是一個理論計(jì)算值，為了保證行車安全需要設(shè)置一個容錯安全距離，即緩沖區(qū)，避免駕駛?cè)瞬僮魇д`闖入施工作業(yè)區(qū)。為確保高速公路施工對交通流的影響最小，需要充分考慮施工周期、施工資源配置、施工的難度系數(shù)、交通流量等多類因素，同時也要滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。本研究建議高速公路改擴(kuò)建工程施工作業(yè)區(qū)長度為4 km，養(yǎng)護(hù)工程作業(yè)區(qū)，尤其是臨時性養(yǎng)護(hù)工程作業(yè)區(qū)長度可根據(jù)實(shí)際情況來確定。終止區(qū)長度主要是車輛由下游過渡區(qū)變換至下游行車道時，加速至正常行駛速度時所需要的長度。針對高速公路施工作業(yè)區(qū)的路段劃分，借助建立的基于短時記憶的VMS前置距離計(jì)算模型，測算出不同區(qū)段的長度[33]，如表1所示。本工程施工區(qū)長度高于國標(biāo)要求的最低值，主要是通過增加警告區(qū)、上游過渡區(qū)、緩沖區(qū)的長度，保證駕駛?cè)嗽谑┕^(qū)的時候能輕松變換車道，并完成行駛速度切換，保證行車安全，減少交通事故發(fā)生的概率。

表1 高速公路施工作業(yè)區(qū)不同段的長度計(jì)算值與建議取值(單位：m)Tab.1 Calculated and recommended lengths of different sections in expressway construction area (unit：m)

此外，在本案例中，考慮了VMS的安裝方式—立柱式與懸臂式。為保證駕駛?cè)四軌蚩吹街甘緲?biāo)志內(nèi)容，根據(jù)規(guī)范要求采用立柱式安裝方式時，標(biāo)志的高×寬為1.6 m×1.6 m，采用懸臂式安裝方式時，標(biāo)志的高×寬為2 m×3.5 m。

3.2 VMS前置距離

根據(jù)2.2節(jié)中的模型，采用表2中的參數(shù)計(jì)算VMS的前置距離。經(jīng)過計(jì)算，立柱式與懸臂式的VMS距離施工作業(yè)區(qū)的理論最小長度分別為328 m和326 m。在工程實(shí)踐過程中應(yīng)用基于駕駛?cè)硕虝r記憶的VMS布設(shè)模型時，為保障車輛運(yùn)行安全，避免因指示牌布設(shè)不規(guī)范誘發(fā)交通事故，在理論最小距離的基礎(chǔ)上需要增加10 m的安全距離，即立柱式與懸臂式的VMS距離施工作業(yè)區(qū)的前置安全長度為338 m和336 m。此外，對高速公路改擴(kuò)建工程施工作業(yè)區(qū)可采用便攜式立柱VMS對過往駕駛?cè)税l(fā)布相關(guān)信息，可采用UPS電源作為VMS的臨時供電。對高速公路養(yǎng)護(hù)施工作業(yè)區(qū)，可在預(yù)警防撞車設(shè)置VMS，供電采用預(yù)警防撞車發(fā)電機(jī)供電。現(xiàn)有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范雖然對高速公路施工作業(yè)區(qū)的長度作了規(guī)定，但是對VMS的具體布設(shè)位置(距離施工作業(yè)區(qū)的前置安全長度)尚未明確。本研究結(jié)合駕駛?cè)藢MS的認(rèn)知過程構(gòu)建了基于短時記憶的施工作業(yè)區(qū)VMS布設(shè)模型，并根據(jù)高速公路施工作業(yè)區(qū)的實(shí)際情況確定VMS的布設(shè)位置。

表2 VMS前置距離的計(jì)算因子及取值Tab.2 Calculation factors and values of VMS advance distance

4 結(jié)論

本研究以駕駛?cè)硕虝r記憶理論和認(rèn)知負(fù)荷理論為依托，充分考慮駕駛?cè)说男畔⒔邮艹潭扰c遺忘曲線，建立基于短時記憶的施工作業(yè)區(qū)VMS布設(shè)模型，并以雙向四車道高速公路改擴(kuò)建工程為例，分析并計(jì)算了立柱式與懸臂式VMS距離施工作業(yè)區(qū)的前置安全長度。

本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在理論創(chuàng)新與實(shí)踐應(yīng)用兩個維度，通過駕駛員短時記憶、駕駛員認(rèn)知負(fù)荷、基于短時記憶的VMS認(rèn)知的理論研究與青海省某雙向四車道高速公路改擴(kuò)建工程VMS布設(shè)前置距離實(shí)踐應(yīng)用，既豐富了短時記憶模型理論，又經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，具有復(fù)制推廣應(yīng)用強(qiáng)的典型特點(diǎn)。其中，在理論研究層面，本研究所提出的基于短時記憶的VMS布設(shè)前置距離計(jì)算模型填補(bǔ)了當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中關(guān)于施工作業(yè)區(qū)VMS布設(shè)距離的空白，為VMS在施工作業(yè)情景下的布設(shè)距離提供計(jì)算方法和依據(jù)。在實(shí)踐應(yīng)用層面，本研究應(yīng)用模型計(jì)算了高速公路改擴(kuò)建下的施工作業(yè)區(qū)VMS布設(shè)前置距離，結(jié)合工程實(shí)際場景展示了模型的應(yīng)用方法和計(jì)算結(jié)果，為其他相關(guān)工程設(shè)計(jì)提供支撐。同時，根據(jù)本研究理論確定的VMS前置距離，在青海省某雙向四車道高速公路改擴(kuò)建工程中得到的應(yīng)用，不僅及時有效地發(fā)布了管理者需要發(fā)布的信息，而且得到了沿途駕駛?cè)说恼J(rèn)可，以任務(wù)型的信息提醒駕駛?cè)思凶⒁饬?，有效支撐了車輛安全順暢地通過施工路段，保障了駕駛?cè)说纳c財(cái)產(chǎn)安全。

然而，高速公路施工作業(yè)區(qū)的交通運(yùn)行安全不是單純地布設(shè)VMS就能解決的，還需綜合考慮交通流量、客貨比、交通運(yùn)行速度、施工作業(yè)內(nèi)容、路面質(zhì)量等多方面因素，力求為駕乘人員提供相對良好的交通運(yùn)行環(huán)境。在滿足短時記憶曲線的條件下，妥善布設(shè)VMS位置，提供信息發(fā)布、交通誘導(dǎo)服務(wù)，減少因施工作業(yè)信息發(fā)布不合理造成的交通安全事故。同時，可以考慮使用UPS電源作為高速公路改擴(kuò)建工程VMS的臨時供電，并定期更換。