CN101727743B - 一种普通公路路侧限速标志的设置方法 - Google Patents

Abstract

普通公路路侧限速标志的设置方法涉及在普通公路交通环境下，确定路侧限速标志的设置位置、重复设置次数与间距、解除限速标志设置位置的方法，具体包括以下步骤：采集普通公路道路和交通条件相关参数，获取驾驶人的视觉、认知特征参数；计算路侧限速标志的最大前置距离和最小前置距离，并确定其最佳设置位置；计算外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率；确定路侧限速标志重复设置的次数；计算路侧限速标志重复设置的最小和最大间距，并确定其重复设置的最佳间距；最后确定解除限速标志的设置位置。本发明可以达到提高普通公路限速标志设置有效性和普通公路车速管理效率的目的。本方法简单实用，可操作性和有效性强。

Description

一种普通公路路侧限速标志的设置方法

技术领域

本发明涉及在普通公路交通环境下，根据驾驶人的视觉和认知特征参数、道路特征参数、交通特征参数，确定路侧限速标志的最佳设置位置、重复设置次数和重复设置的最佳间距、解除限速标志的设置位置的方法，以达到提高普通公路限速标志设置有效性、提高普通公路车速管理效率的目的。属于公路交通安全领域。

背景技术

我国公路交通混合状况严重，车速离散性较大，公路交通安全受到了严重的影响。根据公路交通事故的成因分析可发现，超速行驶、高速行驶、速度离散是目前我国公路交通事故发生的重要原因。对车速进行有效控制已成为改善公路交通安全的重要对策。

通过在路侧设置限速标志来向驾驶人提供前方路段的限速信息是交通管理部门最常采用的一种车速控制手段。路侧限速标志设置的有效性主要与其设置位置、重复设置与否以及解除限速标志的设置位置有关。然而，目前我国普通公路限速标志设置所依据的规范《公路交通标志标线设置指南》中，未能针对驾驶人的视觉和认知特征参数、道路特征参数以及普通公路大车比例等交通特征而提出确定路侧限速标志的最佳设置位置、重复设置次数与重复设置的最佳间距、解除限速标志的设置位置的合理方法，从而出现路侧限速标志的设置位置无法适用于不同的道路条件、无法定量确定限速标志应该重复设置的次数和重复设置的最佳间距、解除限速标志的设置位置不当使车辆在限速路段结束前就提前加速等问题，导致普通公路上限速标志的实际效果不佳，超速、高速行驶现象严重。

经发明人长期研究发现，路侧限速标志是交通管理部门与驾驶人交互信息的载体，路侧限速标志所提供的信息，需要经过驾驶人的感觉、知觉和判断然后决定其操作行为。而驾驶人在视认限速标志信息时往往又受到自身特征、道路、交通和环境状况的影响。因此，如果能建立一套考虑驾驶人的视觉和认知特征参数、道路特征参数以及大车比例等交通特征参数的路侧限速标志设置方法，则能大大提高限速标志的有效性和警示性，进而改善普通公路的交通安全状况。

发明内容

技术问题：本发明的主要目的是提供一种普通公路路侧限速标志的设置方法，本发明能与驾驶人的视认特征和认知行为相适应，并能克服解除限速标志设置过于考前的缺陷，具有针对性强的优点。

技术方案：为达到上述目的，本发明提出的普通公路路侧限速标志的设置方法为：

1)采集普通公路道路和交通条件相关参数，所述的普通公路道路和交通条件相关参数包括道路车道数、车道宽度、路肩宽度、道路侧向净空距离和大车比例；获取驾驶人的视觉、认知特征参数，所述视觉、认知特征参数包括：驾驶人对限速标志的觉察时间、认读时间、决策时间、反应时间，驾驶人换道时间，驾驶人的横向视角，驾驶人最大视野范围，驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间，

2)根据驾驶人对限速标志的觉察时间、认读时间、决策时间、反应时间，驾驶人换道时间，驾驶人的横向视角，驾驶人最大视野范围，以及驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间，采用路侧限速标志前置距离的计算方法，得到该路段路侧限速标志的最大前置距离和最小前置距离，并确定路侧限速标志的最佳设置位置，

3)根据大车行驶速度和小车行驶速度，采用外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率的计算方法，确定大车的遮挡概率，

4)根据外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率，计算驾驶人对路侧限速标志的可用视认时间T_可用和最小视认时间T_min，如果驾驶人对路侧限速标志的可用视认时间T_可用小于对路侧限速标志的最小视认时间T_min，则需要对路侧限速标志进行重复设置，并采用路侧限速标志重复设置次数的计算方法，确定路侧限速标志重复设置的次数，以延长驾驶人视认路侧限速标志的可用视认时间，

5)根据驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间，采用路侧限速标志重复设置间距的计算方法，确定路侧限速标志重复设置的最小和最大间距，并确定路侧限速标志重复设置的最佳间距，

6)采用解除限速标志的设置方法来确定解除限速标志的设置位置。

根据以上基本思路，提出路侧限速标志设置参数的具体确定方法：

1、路侧限速标志前置距离的计算方法为：

1.1)确定驾驶人的觉察距离s₁、认读距离s₂、决策距离s₃、反应距离s₄、行动距离L、标志消失距离m和标志视认距离S，所采用的方法为：

①根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的觉察时间t₁，确定驾驶人对限速标志的觉察距离 $s_1=\frac{V_1}{3.6}\×t_1;$

②根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的认读时间t₂，确定驾驶人对限速标志的认读距离 $s_2=\frac{V_1}{3.6}\×t_2;$

③根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的决策时间t₃，确定驾驶人对限速标志的决策距离 $s_3=\frac{V_1}{3.6}\×t_3;$

④根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的反应时间t₄，确定驾驶人对限速标志的反应距离 $s_4=\frac{V_1}{3.6}\×t_4;$

⑤根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁、限速值V₂、车辆有无变道参数η、驾驶人换道时间t₅和变道次数n、车辆减速度a，确定驾驶人对路侧限速标志的行动距离 $L=\mathrm{\η}\×n\×\frac{V_1}{3.6}\×t_5+\frac{V_1^2-V_2^2}{2\×{3.6}^2\×a};$

⑥根据限速路段的车道数N和车道宽度W，确定车辆与路侧行车道边缘线的距离d₂＝(N/2-0.5)×W；

⑦根据限速标志的路侧净空距离d₁、车辆与路侧行车道边缘线的距离d₂、驾驶人与车道中心线的偏移距离d₃以及驾驶人的横向视角θ，确定驾驶人视认限速标志的限速标志消失距离 $m=\frac{d}{\tan \mathrm{\θ}}=\frac{d_1+d_2+d_3}{\tan \mathrm{\θ}};$

⑧根据驾驶人最大视野范围和行车安全性确定驾驶人对路侧限速标志的视认距离：

根据路侧限速标志与驾驶人视线平面高差ΔH、路侧限速标志与驾驶人视线的横向侧距d、驾驶人最大视野范围α、驾驶人对限速标志的视认时间t，确定考虑驾驶人动态视觉特征的视认距离 $S_1=\frac{V_1}{3.6}\×t+\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}{H}^2+d^2}{\tan \mathrm{\α}}};$

以驾驶人在标志消失前认读完限速标志信息为原则，确定考虑驾驶人行驶安全性的视认距离 $S_2=m+s_1+s_2=\frac{d}{\tan \mathrm{\θ}}+s_1+s_2;$

驾驶人对限速标志的视认需同时满足以上两方面要求，可确定视认距离的最终值 $S=\max \{\frac{V_1}{3.6}\×t+\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}{H}^2+d^2}{\tan \mathrm{\α}}},\frac{d}{\tan \mathrm{\θ}}+s_1+s_2\};$

1.2)确定路侧限速标志的最小前置距离，所述路侧限速标志的最小前置距离为：D_min＝s₁+s₂+s₃+s₄+L-S，

1.3)确定路侧限速标志的最大前置距离，所采用的方法为：

①根据驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间T，确定驾驶人在经过决策、反应和行动之后剩余的记忆保持时间内匀速行驶的距离 $z=\frac{V_2}{3.6}\×(T-t_3-t_4-t_6);$

②确定路侧限速标志的最大前置距离为：D_max＝s₃+S₄+L+z+S-m，

1.4)取路侧限速标志最小前置距离和最大前置距离的中值为其最佳前置距离，确定限速标志的最佳前置距离为：D＝(D_min+D_max)/2，并取整数。

2、外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率的计算方法为：

2.1)小车驾驶人视认限速标志的可视范围为从标志发现点到标志消失点之间，总的允许视认时间T_允＝(S-m)/V_小，V_小为小车速度；同时在t′＝0时刻，小车行驶到标志发现点，

2.2)根据普通公路外侧车道大车宽度B、内侧车道小车行驶速度V_小以及小车驾驶人视认距离S计算得到t′时刻外侧车道大车遮挡内侧车道小车驾驶人视认限速标志的距离长度为

2.3)根据大车行驶速度V_大以及大车比例，采用交通流理论中的泊松分布原理，计算在允许视认时间T_允内，大车遮挡的时间为

2.4)确定T_允时间内内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志的视线被外侧车道大车遮挡的概率为

3、路侧限速标志重复设置次数的计算方法为：

3.1)根据驾驶人错过视认路侧限速标志的概率P₀和允许视认时间T_允，确定驾驶人视认限速标志的可用时间为T_可用＝T_允-T_允×P₀，

3.2)确定驾驶人对路侧限速标志的最小视认时间T_min为其对路侧限速标志的觉察时间t₁和认读时间t₂之和，

3.3)令路侧限速标志重复设置k次，k＝0，1，2，3...N，N为路侧限速标志重复设置的次数，初始设k＝0，

3.4)重复设置一次，即k＝k+1，

3.5)根据驾驶人视认路侧限速标志过程中路侧限速标志的消失距离m和驾驶人对路侧限速标志的视认距离S，确定前一次重复设置路侧限速标志后驾驶人允许视认路侧限速标志的时间

3.6)根据每块路侧限速标志被外侧车道大车遮挡的概率P₀，确定重复设置k次后内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志的视线仍被外侧车道大车持续遮挡的概率为所有设置的限速标志都被大车遮挡的概率，即 $P_k=\underset{k=0}{\overset{k}{\mathrm{\Π}}}{P}_0,$

3.7)根据重复设置k次后内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志的视线仍被外侧车道大车持续遮挡的概率P_k，确定驾驶人视认路侧限速标志的可用视认时间

3.8)若

则返回至3.4)；否则，路侧限速标志重复设置的次数N为当前的k值。

4、路侧限速标志重复设置间距的计算方法为：

4.1)路侧限速标志的最小重复设置间距

以第一个路侧限速标志消失时驾驶人视野内恰好能发现第二个路侧限速标志为原则，确定路侧限速标志的最小重复设置间距为ΔD_min＝S-m，

4.2)路侧限速标志的最大重复设置间距

①根据驾驶人对路侧限速标志的记忆保持时间T，确定在驾驶人记忆保持时间内车辆的行驶距离L′＝V₁×T；

②以驾驶人在第一个路侧限速标志消失点前认读完标志信息，并进行信息短时记忆存储；当短时记忆衰减完时，驾驶人发现第二个路侧限速标志为原则，确定路侧限速标志的最大重复设置间距为ΔD_max＝S+L′-m，

4.3)取路侧限速标志最小重复设置间距和最大重复设置间距的中值为其重复设置的最佳间距，确定路侧限速标志的重复设置的最佳间距为：ΔD＝(ΔD_min+ΔD_max)/2，并取整数。

5、解除限速标志的设置方法为：

以驾驶人在限速路段终点处刚好能视认解除限速标志为原则，确定解除限速标志的后置距离为D₁＝S，并取整数。

有益效果：

本发明根据驾驶人的视觉和认知特征参数、道路横断面车道组成和设计尺寸等道路特征参数、大车比例等交通特征参数，进行路侧限速标志的设置，提高路侧限速标志设置的有效性。

1、根据驾驶人的视觉和认知特征参数设置路侧限速标志，所得到的设置参数能与驾驶人的视认特征和认知行为相适应，体现了“以人为本”的交通设计理念，可以提高路侧限速标志设置的有效性，改善普通公路的交通安全状况。

2、充分考虑了路侧限速标志设置的临界情况，并由此得到路侧限速标志的最佳前置距离、重复设置次数和重复设置的最佳间距，有效避免了现有相关规范不能针对公路不同道路和交通条件来设置限速标志的缺陷，使限速标志的设置更有针对性地适应实际的公路交通状况。

3、充分考虑了驾驶人在解除限速标志处的驾驶行为，确定了解除路侧限速标志的后置距离，能有效避免解除限速标志设置过前的缺陷，确保了驾驶人在限速路段结束后才进行加速操作。

附图说明

图1为普通公路路侧限速标志设置流程图；

图2为驾驶人对路侧限速标志的视认过程示意图；

图3为路侧限速标志最大前置距离的计算示意图；

图4为路侧限速标志最小重复设置间距的计算示意图；

图5为路侧限速标志最大重复设置间距的计算示意图；

图6为路侧限速标志重复设置次数的计算流程图；

图7为示例路段横断面设计尺寸图。

具体实施方式

本发明提出的普通公路路侧限速标志的设置方法为：

1)采集普通公路道路和交通条件相关参数，所述的普通公路道路和交通条件相关参数包括道路车道数、车道宽度、路肩宽度、道路侧向净空距离和大车比例；获取驾驶人的视觉、认知特征参数，所述视觉、认知特征参数包括：驾驶人对限速标志的觉察时间、认读时间、决策时间、反应时间，驾驶人换道时间，驾驶人的横向视角，驾驶人最大视野范围，驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间，

2)根据驾驶人对限速标志的觉察时间、认读时间、决策时间、反应时间，驾驶人换道时间，驾驶人的横向视角，驾驶人最大视野范围，以及驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间，采用路侧限速标志前置距离的计算方法，得到该路段路侧限速标志的最大前置距离和最小前置距离，并确定路侧限速标志的最佳设置位置，

3)根据大车行驶速度和小车行驶速度，采用外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率的计算方法，确定大车的遮挡概率，

4)根据外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率，计算驾驶人对路侧限速标志的可用视认时间T_可用和最小视认时间T_min，如果驾驶人对路侧限速标志的可用视认时间T_可用小于对路侧限速标志的最小视认时间T_min，则需要对路侧限速标志进行重复设置，并采用路侧限速标志重复设置次数的计算方法，确定路侧限速标志重复设置的次数，以延长驾驶人视认路侧限速标志的可用视认时间，

5)根据驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间，采用路侧限速标志重复设置间距的计算方法，确定路侧限速标志重复设置的最小和最大间距，并确定路侧限速标志重复设置的最佳间距，

6)采用解除限速标志的设置方法来确定解除限速标志的设置位置。

根据以上基本思路，路侧限速标志设置参数的具体确定方法为：

1、路侧限速标志前置距离的计算方法为：

1.1)确定驾驶人的觉察距离s₁、认读距离s₂、决策距离s₃、反应距离s₄、行动距离L、标志消失距离m和标志视认距离S，所采用的方法为：

①根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的觉察时间t₁，确定驾驶人对限速标志的觉察距离 $s_1=\frac{V_1}{3.6}\×t_1;$ 限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁可以通过本专业领域的交通观测方法得到；驾驶人对限速标志的觉察时间t₁可以从2007年东南大学出版的范红静的硕士论文《驾驶人动态视觉特征及对交叉口通行能力的影响研究》的第21页查阅得到，为400ms；

②根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的认读时间t₂，确定驾驶人对限速标志的认读距离 $s_2=\frac{V_1}{3.6}\×t_2;$ 驾驶人对限速标志的认读时间t₂可以从美国联邦公路管理局出版的《Manual on Uniform Traffic Control Devices for Streetsand Highways》(2003版)中查阅得到，根据路侧限速标志牌上的字数、文字种类及汉字复杂性确定驾驶人对限速标志的认读时间为1.1s；

③根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的决策时间t₃，确定驾驶人对限速标志的决策距离 $s_3=\frac{V_1}{3.6}\×t_3;$ 驾驶人对限速标志的决策时间t₃一般为2.0～2.5s，此处取2.0s，

④根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的反应时间t₄，确定驾驶人对限速标志的反应距离 $s_4=\frac{V_1}{3.6}\×t_4;$ 驾驶人对限速标志的反应时间t₄一般为1.5～2.0s，此处取1.5s；

⑤根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁、限速值V₂、车辆有无变道参数η、驾驶人换道时间t₅和变道次数n、车辆减速度a，确定驾驶人对路侧限速标志的行动距离 $L=\mathrm{\η}\×n\×\frac{V_1}{3.6}\×t_5+\frac{V_1^2-V_2^2}{2\×{3.6}^2\×a};$ 车辆有无变道参数η表示驾驶人是否有变换车道行为，如果变换车道，则η＝1，否则η＝0；驾驶人换道时间t₅为驾驶人完成一次车道变换所需时间，一般为6～15s，此处取6s；变道次数n为驾驶人通过限速路段起点后在限速路段实施变换车道的次数；车辆减速度a为驾驶人采取减速措施后车辆的减速度，根据交通工程学理论，考虑驾驶人的行车舒适度，取车辆的最佳减速度为2.5m/s²；

⑥根据限速路段的车道数N和车道宽度W，确定车辆与路侧行车道边缘线的距离d₂＝(N/2-0.5)×W；限速路段的车道数N和车道宽度W可以通过本专业领域的交通测量得到；

⑦根据限速标志的路侧净空距离d₁、车辆与路侧行车道边缘线的距离d₂、驾驶人与车道中心线的偏移距离d₃以及驾驶人的横向视角θ，确定驾驶人视认限速标志的限速标志消失距离 $m=\frac{d}{\tan \mathrm{\θ}}=\frac{d_1+d_2+d_3}{\tan \mathrm{\θ}};$ 根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)，一级以下的普通公路一般采用宽为0.75～1.5m的土路肩，而《公路交通标志标线设置指南》规定，路侧标志板外缘距路肩边缘不应小于0.25m，此处限速标志的路侧净空距离d₁为路肩宽度与路侧标志板外缘距路肩边缘之和，取1.8m；考虑我国车辆为左侧驾驶，取驾驶人与车道中心线的偏移距离d₃为0.45m；驾驶人的横向视角θ可以从2007年武汉理工大学出版的彭武雄的硕士论文《驾驶人视线诱导设施设置合理间距研究》第14页中查阅得到，为15°；

⑧根据驾驶人最大视野范围和行车安全性确定驾驶人对路侧限速标志的视认距离：

根据路侧限速标志与驾驶人视线平面高差ΔH、路侧限速标志与驾驶人视线的横向侧距d、驾驶人最大视野范围α、驾驶人视认标志所需时间t，采用人民交通出版社1984年出版的渡边新三等编写的《交通工程》中驾驶人视认距离的计算方法，确定考虑驾驶人动态视觉特征的视认距离 $S_1=\frac{V_1}{3.6}\×t+\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}{H}^2+d^2}{\tan \mathrm{\α}}};$ 路侧限速标志与驾驶人视线平面高差ΔH可以从《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)中查阅得到，为1.3m；驾驶人最大视野范围α可以从根据驾驶人的视野范围与车速关系得到，为了读取交通标志，驾驶人视轴最大的偏移角度为10°，此时视锥边缘位于行车方向上，对交通标志的视认性极差，而当视轴偏移角度移动5°，交通标志视认性为最佳，取驾驶人最大视野范围α为15°；驾驶人视认标志所需时间t为驾驶人对限速标志的认读时间t₂与反应时间t₄之和，为2.6s；

以驾驶人在标志消失前认读完限速标志信息为原则，确定考虑驾驶人行驶安全性的视认距离 $S_2=m+s_1+s_2=\frac{d}{\tan \mathrm{\θ}}+s_1+s_2;$

驾驶人对限速标志的视认需同时满足以上两方面要求，可确定视认距离的最终值 $S=\max \{\frac{V_1}{3.6}\×t+\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}{H}^2+d^2}{\tan \mathrm{\α}}},\frac{d}{\tan \mathrm{\θ}}+s_1+s_2\};$

1.2)确定路侧限速标志的最小前置距离，所述路侧限速标志的最小前置距离为：D_min＝s₁+s₂+s₃+s₄+L-S，

1.3)确定路侧限速标志的最大前置距离，所采用的方法为：

①根据驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间T，确定驾驶人在经过决策、反应和行动之后剩余的记忆保持时间内匀速行驶的距离 $z=\frac{V_2}{3.6}\×(T-t_3-t_4-t_6);$ 驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间T可以从北京大学出版社2006年出版的王甦、汪安圣编写的《认知心理学》第107页中查阅得到，取15s；

②确定路侧限速标志的最大前置距离为：D_max＝s₃+s₄+L+z+S-m，

1.4)取路侧限速标志最小前置距离和最大前置距离的中值为其最佳前置距离，确定限速标志的最佳前置距离为：D＝(D_min+D_max)/2，并取整数。

2、外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率的计算方法为：

2.1)小车驾驶人视认限速标志的可视范围为从标志发现点到标志消失点之间，总的允许视认时间T_允＝(S-m)/V_小，V_小为小车速度；同时在t′＝0的初始时刻，小车行驶到标志发现点，

2.2)根据普通公路外侧车道大车宽度B、内侧车道小车行驶速度V_小以及小车驾驶人视认距离S计算得到t′时刻外侧车道大车遮挡内侧车道小车驾驶人视认限速标志的距离长度为

2.3)根据大车行驶速度V_大以及大车比例，采用交通流理论中的泊松分布原理，计算在允许视认时间T_允内，大车遮挡的时间为

大车行驶速度V_大可以通过本专业领域的交通观测手段得到；大车比例为大车在交通流所有车辆中占有的比例，可以通过本专业领域的交通观测手段得到；交通流理论中的泊松分布原理可以从人民交通出版社2002年出版的王殿海编写的《交通流理论》第13页中查阅得到；

2.4)确定T_允时间内内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志的视线被外侧车道大车遮挡的概率为

即在允许视认时间T_允内大车遮挡的时间T_挡所占的百分比。

3、路侧限速标志重复设置次数的计算方法为：

3.1)根据驾驶人错过视认路侧限速标志的概率P₀和允许视认时间T_允，确定驾驶人视认限速标志的可用时间为T_可用＝T_允-T_允×P₀，

3.2)确定驾驶人对路侧限速标志的最小视认时间T_min为其对路侧限速标志的觉察时间t₁和认读时间t₂之和，

3.3)令路侧限速标志重复设置k次，k＝0，1，2，3...N，N为路侧限速标志重复设置的次数，初始设k＝0，

3.4)重复设置一次，即k＝k+1，

3.5)根据驾驶人视认路侧限速标志过程中路侧限速标志的消失距离m和驾驶人对路侧限速标志的视认距离S，确定前一次重复设置路侧限速标志后驾驶人允许视认路侧限速标志的时间

3.6)根据每块路侧限速标志被外侧车道大车遮挡的概率P₀，确定重复设置k次后内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志的视线仍被外侧车道大车持续遮挡的概率为所有设置的限速标志都被大车遮挡的概率，即 $P_k=\underset{k=0}{\overset{k}{\mathrm{\Π}}}{P}_0,$

3.7)根据重复设置k次后内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志的视线仍被外侧车道大车持续遮挡的概率P_k，确定驾驶人视认路侧限速标志的可用视认时间

3.8)若

则返回至3.4)；否则，路侧限速标志重复设置的次数N为当前的k值。

4、路侧限速标志重复设置间距的计算方法为：

4.1)路侧限速标志的最小重复设置间距

以第一个路侧限速标志消失时驾驶人视野内恰好能发现第二个路侧限速标志为原则，即第一个路侧限速标志消失点为第二个路侧限速标志的发现点，确定路侧限速标志的最小重复设置间距为ΔD_min＝S-m，

4.2)路侧限速标志的最大重复设置间距

①根据驾驶人对路侧限速标志的记忆保持时间T，确定在驾驶人记忆保持时间内车辆的行驶距离L′＝V₁×T；可以从北京大学出版社2006年出版的王甦、汪安圣编写的《认知心理学》第107页中查阅得到，取15s；

②以驾驶人在第一个路侧限速标志消失点前认读完标志信息，并进行信息短时记忆存储；当短时记忆衰减完时，驾驶人发现第二个路侧限速标志为原则，即在第一个路侧限速标志消失点后，经过15s，车辆到达第二个路侧限速标志的发现点，确定路侧限速标志的最大重复设置间距为ΔD_max＝S+L′-m，

4.3)取路侧限速标志最小重复设置间距和最大重复设置间距的中值为其重复设置的最佳间距，确定路侧限速标志的重复设置的最佳间距为：ΔD＝(ΔD_min+ΔD_max)/2，并取整数。

5、解除限速标志的设置方法为：

以驾驶人在限速路段终点处刚好能视认解除限速标志为原则，确定解除限速标志的后置距离为D₁＝S，并取整数。

结合附图7，对本发明做进一步说明：

示例：选择某一双向四车道的普通公路路段为本发明的研究对象，道路断面组成如附图7所示。假设每条车道通行能力为1800pcu/h/ln，饱和度为0.7，车道1小车平均速度为60km/h，车道2大车平均速度为40km/h，大车比例为60％。路段前方车速限速值为30km/h。

1、确定驾驶人对路侧限速标志视认过程的相关参数

1.1)觉察距离s₁＝(60/3.6)×0.4＝6.67m；

1.2)认读距离s₂＝(60/3.6)×1.1＝18.33m；

1.3)决策距离s₃＝(60/3.6)×3.0＝33.33m；

1.4)反应距离s₄＝(60/3.6)×1.5＝25m；

1.5)行动距离L＝41.67m；

1.6)车辆位置与车道边缘线的距离d₂＝(N/2-0.5)×W＝(4/2-0.5)×3.75＝5.625m；

1.7)消失距离m：d＝1.8+3.75+3.75×0.5+0.45＝7.875m，消失距离m＝d/tan15°＝29.39m；

1.8)视认距离S：

①从驾驶人动态视觉特征方面，视认距离 $S_1=\frac{V_1}{3.6}\×t+\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}{H}^2+d^2}{\tan \mathrm{\α}}}=58.75m;$

②从驾驶人行驶安全性方面，视认距离S₂＝m+s₁+s₂＝29.39+6.67+18.33＝54.39m；

由①、②，取二者最大值，得到视认距离S＝58.75m。

2、确定路侧限速标志的最佳设置位置：

2.1)路侧限速标志的最小前置距离：D_min＝s₁+s₂+s₃+s₄+L-S＝66.25m；

2.2)路侧限速标志的最大前置距离：

①驾驶人在经过决策、反应和行动之后剩余的记忆保持时间内匀速行驶的距离为：

$z=\frac{V_2}{3.6}\×(T-t_3-t_4-t_6)=\frac{30}{3.6}\×(15-2-1.5-\frac{60-30}{2.5\×3.6})=68.05m;$

②根据路侧限速标志最大前置距离的计算公式，确定路侧限速标志的最大前置距离为：D_max＝s₃+s₄+L+z+S-m＝197.42m；

因此，该路段的路侧限速标志前置距离设置范围为：66.25～197.42m；

2.3)路侧限速标志的最佳前置距离：取路侧限速标志的最小和最大前置距离的中值为其最佳前置距离，则此例中路侧限速标志的最佳前置距离为131.84m，一般取整数采用132m。

3、确定外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率

3.1)驾驶人视认路侧限速标志的允许时间T_允：

T_允＝(S-m)/V_小＝(58.75-29.39)/(60/3.6)＝1.76s；

3.2)外侧车道大车到达率λ：根据外侧车道大车比例和总交通量，并由交通工程学的车辆换算系数，取大车和小车的换算系数分别为2和1，确定外侧车道大车的到达率 $\mathrm{\λ}=\frac{1800\×0.7}{2+2/3}=473$ 辆/h；

3.3)确定t′时刻外侧车道大车遮挡内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志的距离长度为

3.4)大车遮挡概率P₀：根据大车遮挡概率计算方法，确定限速标志被大车遮挡的概率P₀＝0.152。

4、确定路侧限速标志是否需要重复设置和重复设置的次数

4.1)驾驶人视认路侧限速标志的可用时间T_可用：T_可用＝T_允-T_允×P₀＝1.49s；

4.2)驾驶人视认路侧限速标志的最短时间T_min：T_min＝t₁+t₂＝1.5s；

4.3)因为T_可用＜T_min，所以示例路段需要进行路侧限速标志的重复设置；

4.4)取路侧限速标志重复设置次数k＝0。由于T_可用＜T_min，因此，重复设置一次，即k＝1；

4.5)重新计算小车驾驶人视认路侧限速标志的允许时间T_允 ¹：

4.6)重新计算大车的遮挡概率P₁：两块限速标志都被大车遮挡的概率为P₁＝P₀×P₀＝0.023；

4.7)驾驶人视认限速标志的可用时间T_可用 ¹：

即示例路段只需对限速标志重复设置一次即可保证驾驶人能够视认路侧限速标志信息。

5、确定路侧限速标志重复设置的最佳间距

5.1)确定路侧限速标志的最小重复设置间距：ΔD_min＝S-m＝58.75-29.39＝29.36m，取整为30m；

5.2)确定路侧限速标志的最大重复设置间距ΔD_max：

①确定在驾驶人记忆保持时间内车辆的行驶距离L′：L′＝V₁×T＝(60/3.6)×15＝250m；

②确定路侧限速标志的最大重复设置间距：ΔD_max＝S+L′-m＝58.75+250-29.39＝279.39m，取整为280m；

5.3)确定路侧限速标志的重复设置的最佳间距为ΔD＝(ΔD_min+ΔD_max)/2＝(30+280)/2＝155m。

6、确定解除限速标志的设置位置

解除限速标志的后置距离D₁＝58.75m，取整为60m。因此，解除限速标志应设置在限速路段终点下游60m处。

Claims (1)

1.一种普通公路路侧限速标志的设置方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：

1.1)采集普通公路道路和交通条件相关参数，所述的普通公路道路和交通条件相关参数包括道路车道数、车道宽度、路肩宽度、道路侧向净空距离和大车比例；获取驾驶人的视觉、认知特征参数，所述视觉、认知特征参数包括：驾驶人对限速标志的觉察时间、认读时间、决策时间、反应时间，驾驶人换道时间，驾驶人的横向视角，驾驶人最大视野范围，驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间，

1.2)根据驾驶人对限速标志的觉察时间、认读时间、决策时间、反应时间，驾驶人换道时间，驾驶人的横向视角，驾驶人最大视野范围，以及驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间，采用路侧限速标志前置距离的计算方法，得到该路段路侧限速标志的最大前置距离和最小前置距离，并确定路侧限速标志的最佳设置位置，

1.3)根据大车行驶速度和小车行驶速度，采用外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率的计算方法，确定大车的遮挡概率，

1.4)根据外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率，计算驾驶人对路侧限速标志的可用视认时间T_可用和最小视认时间T_min，如果驾驶人对路侧限速标志的可用视认时间T_可用小于对路侧限速标志的最小视认时间T_min，则需要对路侧限速标志进行重复设置，并采用路侧限速标志重复设置次数的计算方法，确定路侧限速标志重复设置的次数，以延长驾驶人视认路侧限速标志的可用视认时间，

1.5)根据驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间，采用路侧限速标志重复设置间距的计算方法，确定路侧限速标志重复设置的最小和最大间距，并确定路侧限速标志重复设置的最佳间距，

1.6)采用解除限速标志的设置方法来确定解除限速标志的设置位置，

所述的路侧限速标志前置距离的计算方法为：

2.1)确定驾驶人的觉察距离s₁、认读距离s₂、决策距离s₃、反应距离s₄、行动距离L、标志消失距离m和标志视认距离S，所采用的方法为：

①根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的觉察时间t₁，确定驾驶人对限速标志的觉察距离

②根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的认读时间t₂，确定驾驶人对限速标志的认读距离

③根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的决策时间t₃，确定驾驶人对限速标志的决策距离

④根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁和驾驶人对限速标志的反应时间t₄，确定驾驶人对限速标志的反应距离

⑤根据限速路段起点前车辆平均行驶速度V₁、限速值V₂、车辆有无变道参数η、驾驶人换道时间t₅和变道次数n、车辆减速度a，确定驾驶人对路侧限速标志的行动距离

⑥根据限速路段的车道数N和车道宽度W，确定车辆与路侧行车道边缘线的距离d₂＝(N/2-0.5)×W；

⑦根据限速标志的路侧净空距离d₁、车辆与路侧行车道边缘线的距离d₂、驾驶人与车道中心线的偏移距离d₃以及驾驶人的横向视角θ，确定驾驶人视认限速标志的限速标志消失距离

⑧根据驾驶人最大视野范围和行车安全性确定驾驶人对路侧限速标志的视认距离：

根据路侧限速标志与驾驶人视线平面高差ΔH、路侧限速标志与驾驶人视线的横向侧距d、驾驶人最大视野范围α、驾驶人对限速标志的视认时间t，确定考虑驾驶人动态视觉特征的视认距离

以驾驶人在标志消失前认读完限速标志信息为原则，确定考虑驾驶人行驶安全性的视认距离

驾驶人对限速标志的视认需同时满足以上两方面要求，可确定视认距离的最终值

2.2)确定路侧限速标志的最小前置距离，所述路侧限速标志的最小前置距离为：D_min＝s₁+s₂+s₃+s₄+L-S，

2.3)确定路侧限速标志的最大前置距离，所采用的方法为：

①根据驾驶人对限速标志的短时记忆保持时间T，确定驾驶人在经过决策、反应和行动之后剩余的记忆保持时间内匀速行驶的距离

②确定路侧限速标志的最大前置距离为：D_max＝s₃+s₄+L+z+S-m，

2.4)取路侧限速标志最小前置距离和最大前置距离的中值为其最佳前置距离，确定限速标志的最佳前置距离为：D＝(D_min+D_max)/2，并取整数；

所述的外侧车道大车对内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志视线的遮挡概率的计算方法为：

3.1)小车驾驶人视认限速标志的可视范围为从标志发现点到标志消失点之间，总的允许视认时间T_允＝(S-m)/V_小，V_小为小车速度；同时在t′＝0时刻，小车行驶到标志发现点；m为标志消失距离，

3.2)根据普通公路外侧车道大车宽度B、内侧车道小车行驶速度V_小以及小车驾驶人视认距离S计算得到t′时刻外侧车道大车遮挡内侧车道小车驾驶人视认限速标志的距离长度为

3.3)根据大车行驶速度V_大以及大车比例，采用交通流理论中的泊松分布原理，计算在允许视认时间T_允内，大车遮挡的时间为

3.4)确定T_允时间内内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志的视线被外侧车道大车遮挡的概率为

所述的路侧限速标志重复设置次数的计算方法为：

4.1)根据驾驶人错过视认路侧限速标志的概率P₀和允许视认时间T_允，确定驾驶人视认限速标志的可用时间为T_可用＝T_允-T_允×P₀，

4.2)确定驾驶人对路侧限速标志的最小视认时间T_min为其对路侧限速标志的觉察时间t₁和认读时间t₂之和，

4.3)令路侧限速标志重复设置k次，k＝0，1，2，3...N，N为路侧限速标志重复设置的次数，初始设k＝0，

4.4)重复设置一次，即k＝k+1，

4.5)根据驾驶人视认路侧限速标志过程中路侧限速标志的消失距离m和驾驶人对路侧限速标志的视认距离S，确定前一次重复设置路侧限速标志后驾驶人允许视认路侧限速标志的时间

m为标志消失距离，

4.6)根据每块路侧限速标志被外侧车道大车遮挡的概率P₀，确定重复设置k次后内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志的视线仍被外侧车道大车持续遮挡的概率为所有设置的限速标志都被大车遮挡的概率，即

4.7)根据重复设置k次后内侧车道小车驾驶人视认路侧限速标志的视线仍被外侧车道大车持续遮挡的概率P_k，确定驾驶人视认路侧限速标志的可用视认时间

4.8)若

则返回至4.4)；否则，路侧限速标志重复设置的次数N为当前的k值；

所述的路侧限速标志重复设置间距的计算方法为：

5.1)路侧限速标志的最小重复设置间距

以第一个路侧限速标志消失时驾驶人视野内恰好能发现第二个路侧限速标志为原则，确定路侧限速标志的最小重复设置间距为ΔD_min＝S-m，S为标志视认距离，m为标志消失距离，

5.2)路侧限速标志的最大重复设置间距

①根据驾驶人对路侧限速标志的记忆保持时间T，确定在驾驶人记忆保持时间内车辆的行驶距离L′＝V₁×T，V₁为限速路段起点前车辆平均行驶速度，

②以驾驶人在第一个路侧限速标志消失点前认读完标志信息，并进行信息短时记忆存储；当短时记忆衰减完时，驾驶人发现第二个路侧限速标志为原则，确定路侧限速标志的最大重复设置间距为ΔD_max＝S+L′-m，S为标志视认距离，m为标志消失距离，

5.3)取路侧限速标志最小重复设置间距和最大重复设置间距的中值为其重复设置的最佳间距，确定路侧限速标志的重复设置的最佳间距为：ΔD＝(ΔD_min+ΔD_max)/2，并取整数；

所述的解除限速标志的设置方法为：

以驾驶人在限速路段终点处刚好能视认解除限速标志为原则，确定解除限速标志的后置距离为D₁＝S，S为标志视认距离，并取整数。

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