CN104988859B - 一种道路交通视错觉减速标线设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路交通视错觉减速标线设置方法，目的在于：有效降低车速、原理简单、工程投资少、施工容易且速度快、易于维护和清除、无噪音、利于推广应用于城市道路和低等级道路的道路，所采用的技术方案为：采用立体标线错觉和速度错觉的组合，主要设置在事故多发段、视距较差的平交口、立交减速匝道的入口等需要减慢车速的路段的前方，在道路中间每隔一定距离设置一组平行于车行道分界线的三维视错觉减速标线，每组包含若干个三维视错觉减速标线，且每组相邻两个三维视错觉减速标线的间距相等，沿车辆行驶方向相邻两组标线的间距逐渐减小，使用3种不同颜色绘制成具有视觉三维效果的视错觉减速标线。

Description

一种道路交通视错觉减速标线设置方法

技术领域

本发明涉及交通科学领域，具体涉及一种道路交通视错觉减速标线设置方法。

背景技术

道路交通标线主要是对车辆行驶提供诱导、分流、提示或限制等作用，以保证道路上车辆的正常行驶，避免交通事故的发生。随着公路运输的迅速发展、车速的不断提高，交通事故数量也不断增加，给人民生命财产安全带来了巨大的隐患。分析证明，车辆超速行驶是引发交通事故和增大事故严重程度的重要原因，故在事故多发段合理设置减速标线来降低车速，从而减少由超速引起的交通事故数量，提高道路交通安全水平。

如今应用较为广泛的减速标线和各种减速设施，有些减速效果差，有些尽管减速效果较好，但会影响行车舒适性、稳定性，且噪音大，工程造价高。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种能够有效降低车速、原理简单、工程投资少、施工容易且速度快、易于维护和清除、无噪音、利于推广应用于城市道路和低等级道路的道路交通视错觉减速标线设置方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：

1)根据公式确定视错觉减速标线的总长度S，式中：V_n是目标速度；V₀是初始速度；a是在视错觉减速标线作用效果下匀减速的减速度；

2)确定相邻两组视错觉减速标线的间隔及位置：沿行车方向倒数第n组与倒数第n+1组间隔S_n由下式确定：

S_n＝V_n·nΔt-1/2a(nΔt)²-[V_n·(n-1)Δt-1/2a((n-1)Δt)²]＝V_n·Δt+1/2a(Δt)²(2n-1)

式中：△t是车辆行驶过相邻两组视错觉减速标线的时间间隔；n是视错觉减速标线的组数。

选定沿行车方向最后一道视错觉减速标线的位置，并确定最终的目标速度V_n，便可得出各组视错觉减速标线的间距及位置；

3)确定每个视错觉减速标线单元的尺寸：根据公式S²＝3.75×10³D计算出视错觉减速标线的实际宽度，其中S为车辆与视错觉减速标线的距离、D为视错觉减速标线的实际宽度；

4)沿行车方向在道路上布置若干组视错觉减速标线，根据步骤2)相邻两组视错觉减速标线的间距逐渐减小，每组设置若干个视错觉减速标线单元，根据步骤3)确定的每个视错觉减速标线单元的尺寸，采用亮色和暗色的组合作为视错觉减速标线的颜色，并采用三种颜色构成的视觉三维形状设置，即完成道路交通视错觉减速标线设置方法。

所述步骤2)中首先确定沿行车方向最后两组视错觉减速标线的间隔S_n，然后根据公式：

S_n＝V_n·Δt-1/2aΔt²

求得车辆在沿行车方向最后两组视错觉减速标线间行驶的时间△t，并以△t作为车辆行驶过相邻两组视错觉减速标线的时间间隔。

所述步骤2)中车辆经过视错觉减速标线的总时间t由公式t＝(V_n-V₀)/a计算出；

根据公式n＝t/Δt得到视错觉减速标线的组数n。

所述步骤3)中公式S²＝3.75×10³D根据观察距离与视错觉减速标线的最小宽度关系公式得到：

$\frac{d}{S}=\frac{0.1mm}{25cm}$

$\frac{d}{D}=\frac{H}{S}$

式中：H是车中人的视线高度，取1.5m；S是车辆与视错觉减速标线的距离，单位m；d是人眼中看到的视错觉减速标线宽度，单位mm；D是视错觉减速标线的实际宽度，单位m，d和S的比值根据瑞利判据人眼观察25cm处的物体最小宽度为0.1～0.2mm得到，并取最小值0.1mm。

所述在视错觉减速标线作用效果下匀减速的减速度a的取值小于3.6m/s²。

所述每个视错觉减速标线单元采用的颜色为红色、绿色和白色的组合，或者蓝色、黄色和白色的组合。

所述每个视错觉减速标线单元的视觉三维形状为圆柱体、长方体或锥体。

所述视错觉减速标线单元的长度均相同，宽度均相同。

所述每组视错觉减速标线中相邻视错觉减速标线单元的间距均相等，且每个视错觉减速标线单元的宽度和长度相等。

与现有技术相比，本发明是基于人眼的视错觉现象及驾驶人的心理特点：当驾驶人驾车通过施划有标线的路段时，给驾驶人以路面有凸起的障碍物的错觉，从而主动诱导驾驶人降低车辆行驶速度。具体是立体标线错觉和速度错觉的组合，立体标线给人以路面有凸起的障碍的错觉，增强了对驾驶人的视觉冲击性，使驾驶人能够在较远的地方看到前方道路出现的“立体状物体”，从而制动减速。但实际并不会对车辆的通过造成影响，也不会使驾驶人有阻隔的感觉。而且不会产生像传统减速设施一样的突然性，减速效果能够持续较长时间。该视错觉减速标线能够在夜间、雨天和雾天条件下形成更大的颜色反差，减速效果更加理想。

本发明只需得到一些简单参数，即可确定设置视错觉减速标线的总长度及相邻两组标线的间距等参数，进而施划视错觉减速标线，交通管理部门可根据本方法施划效果最佳的交通标线。本发明具有如下优点：

1)形式新颖而别致，有别于单调而乏味的普通标线，别具匠心的设计既美观又大方，从最大程度上了美化道路环境，缓解驾驶人的疲劳；

2)成本相对低廉，只需投入极少人力、物力、财力建设和管理；

3)与实体的震动减速标线相比，具有无噪音的特点，保证了标线周围居民区的环境的安静。而且车辆不会颠簸，提高了舒适性；

4)原理简单，施划该视错觉减速标线前只需测量一些简单的参数，通过简单计算便可得到所需的参数；

5)施工容易、速度快，且易于维护和清除。

附图说明

图1a、1b、1c、1d、1e和1f分别为视错觉减速标线单元的形状示意图，其中1面颜色为蓝色或红色，2面为黄色或绿色，3面为白色；

图2为本发明的间距渐变视错觉减速标线示意图；

图3为远距离观察视错觉减速标线示意图；

图4a为本发明实施方式一的布设示意图，图4b为实施方式二的布设示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和说明书附图对本发明作进一步的解释说明。

本发明适用于城市道路与低等级公路，视错觉减速标线是利用运动时人眼的视错觉现象，通过不同颜色的搭配，呈现出路面有立体障碍物的错觉，给驾驶人以警示作用，并主动诱导驾驶人降低车辆行驶速度。

本发明的具体实施包含以下步骤：

1)确定施划标线的总长度

假定车辆的行驶速度为初始速度V₀，要降低到的速度为目标速度V_n，则设置视错觉减速标线的总长度S由下式确定：

$V_n^2-V_0^2=2aS$

式中：

V_n：目标速度；

V₀：初始速度；

a：视错觉减速标线作用效果下匀减速的减速度。

公式中的a的取值主要考虑以下两点：

1)减速时的舒适性；

2)一些特定路段对减速段长度的要求。

人体可以承受一定范围内的力，因此只能承受一定限度的加/减速度。一般情况下，人体能够承受的加/减速度值要比重力加速度g小几倍。根据实验分析，当加/减速度值小于1.8m/s²时，车内乘客感觉不显著；当a达到3.6m/s²时，车内乘客能感觉到不舒服，但仍可忍受；当加/减速度值超过3.6m/s²时，则超出了乘客的忍受范围，因此本发明中限定匀减速的减速度值a小于3.6m/s²。

当初始速度V₀与目标速度V_n一定时，总长度S与减速度a成反比，即总长度随加速度的减小而增大。

2)确定相邻两组视错觉减速标线的间隔

沿行车方向各条视错觉减速标线编号依次为标线1，标线2，……，标线n。假定车辆从标线1处以初始速度V₀开始减速，至标线2时车速降为V₁，至标线3时车速降为V₂，以此类推，最终的目标车速为V_n。

参见图2，假设标线1与标线2的间隔为S₁，标线2与标线3的间隔为S₂，以此类推。且规定车辆经过相邻两组视错觉减速标线的时间间隔均相等，为△t。

首先确定最后两组视错觉减速标线的间隔S_n，由于沿车辆行驶方向，相邻两组标线的间隔逐渐变小，而最后两组标线要考虑施工的可行性和便利性，间隔不易太小。根据下式：

S_n＝V_n·Δt-1/2aΔt²

可以求得车辆在最后两组视错觉减速标线间行驶的时间△t，并以△t作为相邻两组视错觉减速标线的时间间隔。车辆行驶过视错觉减速标线的总时间t为：

t＝(V_n-V₀)/a

则可以求得一共需要设置视错觉减速标线的组数n：

n＝t/Δt

沿行车方向倒数第n组与倒数第n+1组间隔S_n由下式确定：

S_n＝V_n·nΔt-1/2a(nΔt)²-[V_n·(n-1)Δt-1/2a((n-1)Δt)²]＝V_n·Δt+1/2a(Δt)²(2n-1)

选定最后一道视错觉减速标线的位置，并确定最终要求速度，便可得出各组视错觉减速标线的间距及位置。

3)确定视错觉减速标线尺寸

视错觉减速标线的尺寸重点考虑：视错觉减速标线的大小要能引起驾驶人的注意，不能过小；每个标线之间留有一定的间距。

通常情况下，路面状况对车辆动力性能的影响较大，干燥路面和潮湿路面通常以路面附着系数的形式来表征，其值为常数。路段的坡度也会对车辆减速度产生一定的影响。因此，在设置视错觉减速标线时也应考虑路面附着系数和路段坡度对刹车距离的影响。大量实验分析表明在不同的路面附着系数和坡度下车辆行驶速度与刹车距离之间有一定的量化关系，见表1。

表1不同路面附着系数与坡度下行车速度(km/h)与刹车距离(m)的关系

小汽车中人的视线高度约为1.2m，大客车中人的视线高度约为1.8m，平均为1.5m，故取人眼在车中的高度为1.5m。根据物理学中的瑞利判据，人眼观察25cm处的物体最小宽度0.1～0.2mm，此处取0.1mm。参见图3，根据几何关系可以得到观察距离与标线的最小宽度关系为：

$\frac{d}{S}=\frac{0.1mm}{25cm}$

$\frac{d}{D}=\frac{H}{S}$

式中：H为车中人的视线高度；S为车辆与视错觉减速标线的距离，单位为m；d为人眼中看到的标线宽度；D为视错觉减速标线实际宽度。

解得下式：

S²＝3.75×10³D

考虑视错觉减速标线主要应用于城市道路及低等级道路，为满足大部分道路的使用要求并且保障车辆行驶在较为恶劣的环境下的安全，选取60km/h作为行驶速度，坡度为6％，路面附着系数为0.45，因此停车距离为S＝42.14m，通过计算得到标线宽度约为0.5m。

4)确定视错觉减速标线颜色

人眼有三种用于感觉颜色的神经细胞，分别对红色、绿色和蓝色最敏感，其中感绿细胞的数量大致为红色和蓝色的两倍。而在所有可见光中，波长最长的为红色光，而且红色光在空气中的散射最弱，因此红色光的传播距离较远，尤其是在雨天或雾天。此外，红色光是能够使人兴奋的扩张色，有较强的警示作用。红色与绿色具有强烈的对比性，两种颜色相差180°，是一组对比色，对视感觉器官有强烈地刺激性，能够引起驾驶人的注意。据实验分析，黄色与蓝色也是一组对比强烈的颜色。同时，选用道路标线中常用的白色。参见图1a-图1f，最终选用下面5种颜色用来绘制视错觉减速标线：红色、绿色、黄色、蓝色和白色，构成的视觉三维形状为圆柱体、长方体或锥体。

当光照到路面视错觉减速标线时，亮色和暗色的组合能够更好的展现立体效果。其中红色和绿色、蓝色和黄色分别为两组对比强烈的颜色，蓝色与红色的颜色较深，相对于白色较暗。因此，最终确定颜色分组为：(1)红色、绿色和白色；(2)蓝色、黄色和白色。

5)视错觉减速标线的布设

参见图4a和4b，视错觉减速标线主要设置城市道路与低等级公路的事故多发地、视距较差的平交口、立交减速匝道的入口等需要减慢车速的路段的前方，在道路中间每隔一定距离设置一组与车行道分界线平行的视错觉减速标线。以1条3.5m宽的车道为例，根据视错觉减速标线的尺寸，每个三维视错觉减速标线长L_长和宽L_宽均为0.5m，每组视错觉减速标线包含3个三维视错觉减速标线单元，每组相邻两个视错觉减速标线单元的间距L_距为0.5m，靠边的视错觉减速标线与路缘带的净距离L_缘为0.5m，沿车辆行驶方向相邻两组视错觉减速标线的间距逐渐减小。

本发明是立体标线错觉和速度错觉的组合，主要设置在事故多发段、视距较差的平交口、立交减速匝道的入口等需要减慢车速的路段的前方，在道路中间每隔一定距离设置一组平行于车行道分界线的三维视错觉减速标线，每组包含3个三维视错觉减速标线，且相邻两个三维视错觉减速标线的间距相等，约为0.5m，靠边的标线与路缘带的净距离为0.5m，沿车辆行驶方向相邻两组标线的间距逐渐减小，每个三维视错觉减速标线长和宽均为0.5m，使用3种不同颜色绘制，分别为红色、绿色、白色或蓝色、黄色、白色。

本发明的视错觉减速标线给驾驶人以前方路面有立体障碍物的错觉，使驾驶人产生较大的视觉冲击，能够主动诱导驾驶人降低车辆行驶速度，并且不会对车辆通过造成影响，减速效果持续时间较长，能够在夜间、雨天和雾天条件下形成较大的颜色反差，产生更好的减速效果。

使用本发明方法只需简单的测量出一些参数，即可确定设置视错觉减速标线的总长度及相邻两组标线的间距等参数，进而施划视错觉减速标线。交通管理部门可根据本方法施划效果最佳的交通标线。本发明的视错觉减速标线具有如下优点：

1)形式新颖而别致，有别于单调而乏味的普通标线，别具匠心的设计既美观又大方，从最大程度上了美化道路环境，缓解驾驶人的疲劳。

2)成本相对低廉，只需投入极少人力、物力、财力建设和管理。

3)与实体的震动减速标线相比，具有无噪音的特点，保证了标线周围居民区的环境的安静。而且车辆不会颠簸，提高了舒适性。

4)原理简单，施划该视错觉减速标线前只需测量一些简单的参数，通过简单计算便可得到所需的参数。

5)施工容易、速度快，且易于维护和清除。

本发明的视错觉减速标线主要应用于城市道路与低等级公路，具体的使用范围为：

1)事故多发地段，特别是由于车辆未及时减速而引起的事故。

2)受地理条件限制，视距较差的平交口，例如由于道旁树或城市道路建筑占地因素而引起的视距三角形不良地段。

3)立交减速匝道的入口，立交匝道由于其路段的特殊性，也是交通事故多发路段，如不能及时降低车速，可能会导致重特大交通事故的发生。

4)距离长且线形单一，易超速的路段。长时间在直线段上行驶，会使驾驶人产生惯性思维和速度错觉，易引起超速，而驾驶人却没有意识到已经超速，易引发交通事故。

Claims (9)

1.一种道路交通视错觉减速标线设置方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据公式确定视错觉减速标线的总长度S，式中：V_n是目标速度；V₀是初始速度；a是在视错觉减速标线作用效果下匀减速的减速度；

2)确定相邻两组视错觉减速标线的间隔及位置：沿行车方向倒数第n组与倒数第n+1组间隔S_n由下式确定：

S_n＝V_n·nΔt-1/2a(nΔt)²-[V_n·(n-1)Δt-1/2a((n-1)Δt)²]

＝V_n·Δt+1/2a(Δt)²(2n-1)

式中：△t是车辆行驶过相邻两组视错觉减速标线的时间间隔；n是视错觉减速标线的组数；

选定沿行车方向最后一道视错觉减速标线的位置，并确定最终的目标速度V_n，便可得出各组视错觉减速标线的间距及位置；

3)确定每个视错觉减速标线单元的尺寸：根据公式S²＝3.75×10³D计算出视错觉减速标线的实际宽度，其中S为车辆与视错觉减速标线的距离、D为视错觉减速标线的实际宽度；

4)沿行车方向在道路上布置若干组视错觉减速标线，根据步骤2)相邻两组视错觉减速标线的间距逐渐减小，每组设置若干个视错觉减速标线单元，根据步骤3)确定的每个视错觉减速标线单元的尺寸，采用亮色和暗色的组合作为视错觉减速标线的颜色，并采用三种颜色构成的视觉三维形状设置，即完成道路交通视错觉减速标线设置方法。

2.根据权利要求1所述的一种道路交通视错觉减速标线设置方法，其特征在于，所述步骤2)中首先确定沿行车方向最后两组视错觉减速标线的间隔S_n，然后根据公式：

S_n＝V_n·Δt-1/2aΔt²

求得车辆在沿行车方向最后两组视错觉减速标线间行驶的时间△t，并以△t作为车辆行驶过相邻两组视错觉减速标线的时间间隔。

3.根据权利要求2所述的一种道路交通视错觉减速标线设置方法，其特征在于，所述步骤2)中车辆经过视错觉减速标线的总时间t由公式t＝(V_n-V₀)/a计算出，并根据公式n＝t/Δt得到视错觉减速标线的组数n。

4.根据权利要求1所述的一种道路交通视错觉减速标线设置方法，其特征在于，所述步骤3)中公式S²＝3.75×10³D根据观察距离与视错觉减速标线的最小宽度关系公式得到：

$\frac{d}{S}=\frac{0.1mm}{25cm}$

$\frac{d}{D}=\frac{H}{S}$

式中：H是车中人的视线高度，取1.5m；S是车辆与视错觉减速标线的距离，单位m；d是人眼中看到的视错觉减速标线宽度，单位mm；D是视错觉减速标线的实际宽度，单位m，d和S的比值根据瑞利判据人眼观察25cm处的物体最小宽度为0.1～0.2mm得到，并取最小值0.1mm。

5.根据权利要求1所述的一种道路交通视错觉减速标线设置方法，其特征在于，所述在视错觉减速标线作用下匀减速的减速度a取值小于3.6m/s²。

6.根据权利要求1所述的一种道路交通视错觉减速标线设置方法，其特征在于，所述每个视错觉减速标线单元采用的颜色为红色、绿色和白色的组合，或蓝色、黄色和白色的组合。

7.根据权利要求6所述的一种道路交通视错觉减速标线设置方法，其特征在于，所述每个视错觉减速标线单元的视觉三维形状为圆柱体、长方体或锥体。

8.根据权利要求7所述的一种道路交通视错觉减速标线设置方法，其特征在于，所述视错觉减速标线单元的长度均相同，宽度均相同。

9.根据权利要求8所述的一种道路交通视错觉减速标线设置方法，其特征在于，所述每组视错觉减速标线中相邻视错觉减速标线单元的间距均相等，且每个视错觉减速标线单元的宽度和长度相等。