CN113073584B - 一种多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法 - Google Patents

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CN113073584B CN202110347505.5A CN202110347505A CN113073584B CN 113073584 B CN113073584 B CN 113073584B CN 202110347505 A CN202110347505 A CN 202110347505A CN 113073584 B CN113073584 B CN 113073584B
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Abstract

本发明公开了一种多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，首先对多车道高速公路出口范围车道进行编号，并对每条车道对应的车道线进行分级；接着确定每级分级标线的基准点Pe的位置；再计算每级分级标线上的实线长度并施划该实线长度的实线，将实线的末端标记为禁止变道起始点Pf；接着计算每级分级标线上的可变虚实线长度并施划该可变虚实线长度的可变虚实线，将可变虚实线长度的末端标记车辆紧迫变道提示点Pu；所有分级标线上的实线和可变虚实线组合得到多车道高速公路出口的分级引导可变标线。本发明通过提前告知驶离车辆尽早变道，保证驶离车辆具有足够的变道空间，并减少不满足纵向安全距离的急减速变道，提高了出口范围的交通安全及通畅性。

Description

一种多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法
技术领域
本发明属于交通安全技术领域，尤其涉及一种多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法。
背景技术
高速公路出口是典型的事故高发区。相关统计表明：超过40％以上的高速公路交通事故发生在出入口范围，而出口事故率是入口的1.5倍左右。高速公路出口引导信息多、交通复杂，驾驶负荷远高于常规路段，分流车辆与主线车辆交互运行，易引发内侧车道车辆连续变道、强行变道与突发变道等异常变道行为，异常变道易引发侧面相撞事故。出口主线限速高于匝道限速，车速波动剧烈，当限速差过大或剩余减速车道长度不足时，易导致主线到出口的短时速度突变或防止错过出口的急减速行为，车速突变或急减速是引发出口追尾事故的主因。
随着高速公路的发展，多车道(单向高于或等于3条车道)高速公路越来越普遍，与常见的单向两车道高速公路出口路段相比，多车道高速公路出口内侧车辆需连续变道才能驶离，该过程引发的异常变道、突发变道行为更为普遍，主线车辆需连续减速才能驶离，该过程引发的急减速行为极易导致追尾或侧碰事故。由此可见，多车道高速公路出口交通运行更加复杂，安全形势更为严峻。
目前高速公路设计规范未对高速公路出口标线进行精细化设计，实际高速公路出口处标线设计及施划时，多沿用常规路段的虚线设计，形式单一，不能提前告知主线车辆与驶离车辆提前分离，未能较好的防止因不满足变道最小安全距离引发的超车变道、急减速变道行为。
在一些城市交通管理中，可变标线的理念被广泛使用，但高速公路的标线设计领域尚未涉及可变标线。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，该方法通过提前告知驶离车辆尽早变道，保证驶离车辆具有足够的变道空间，以提高出口范围的通畅性；通过实线设计，防止因不满足变道最小安全距离引发的急减速变道、不安全连续变道行为；通过分级引导标线设计，渐进分离主线车辆与驶离车辆，增加出口范围车辆运行的有序性。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
本发明的提供了一种多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，包括以下步骤：
步骤1，将多车道高速公路出口的车道沿车辆行驶方向从右至左依次编号为1至i，对第1级车道至第i级车道的车道线依次进行分级，得到0至i级分级标线，其中，第1级车道的两条车道线分别为第0级分级标线和第1级分级标线，第k条车道的两条车道线分别为第k-1级分级标线和第k级分级标线，第1级分级标线对应第1级车道，第k级分级标线对应第k级车道，1≤k≤i，i≥3且i为整数；
步骤2，确定每一级分级标线上的基准点Pe的位置；
步骤3，计算每一级分级标线上的实线长度，以该级分级标线上的基准点Pe为起始点沿车辆行驶的反方向在该级分级标线上施划与所述实线长度对应的实线，并将所述实线的末端标记为禁止变道起始点Pf；
步骤4，计算每一级分级标线上的可变虚实线长度，以该级分级标线上的禁止变道起始点Pf为起始点沿车辆行驶的反方向在该级分级标线上施划与所述可变虚实线长度对应的可变虚实线，并将所述可变虚实线的末端标记为车辆紧迫变道提示点Pu，所有的分级标线上的实线和可变虚实线共同组成多车道高速公路出口的分级引导可变标线。
进一步的，步骤2的具体确定过程为：选取出口匝道三角区分流鼻端点作为第0级分级标线的基准点Pe0，并沿道路横断面在各级分级标线上平行设置Pek，其中，Pek为第k级分级标线上禁止变道的终止点。
进一步的，步骤3按照以下步骤实施：
步骤3.1，建立实线长度计算模型；
步骤3.2，选取第k级车道，获取第k级车道对应的车道最大限速、路拱横坡坡度、路面横向力系数和车道宽度，并根据所述车道最大限速、所述路拱横坡坡度、所述路面横向力系数和所述车道宽度，计算第k级车道上车辆的换道执行阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000031
其中，路拱横坡坡度是指第k级车道所在的高速公路出口分流路段相对于水平面的坡度；
步骤3.3，获取第k级车道对应的车道最大限速和变道调整时间，并根据所述车道最大限速和所述变道调整时间，计算第k级车道上车辆的换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000032
步骤3.4，根据所述实线长度计算模型、所述换道执行阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000033
和所述换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000034
得到第k级分级标线上的实线长度，以该级分级标线上的基准点Pek为起始点沿车辆行驶的反方向在该级分级标线上施划与所述实线长度对应的实线，将所述实线的末端标记为禁止变道起始点Pfk，完成第k级分级标线上实线的设置。
进一步的，步骤3.1中所述实线长度计算模型的具体建立过程为：
Figure GDA0003748874460000035
Figure GDA0003748874460000036
其中，Lsi表示第i级分级标线上的实线长度；LCmin(k)表示第k级车道上的车辆向第k-1级车道换道的最小纵向距离。
进一步的，第k级车道上车辆的换道执行阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000037
的具体计算方法为：
Figure GDA0003748874460000041
Figure GDA0003748874460000042
其中，vk为第k级车道的最大限速，单位为m/s；d为单车道宽度，单位为m；amax为辆最大横向加速度，单位为m/s2；bmax为车辆的最大横向加速度变化率，单位为m/s3，μ为横向力系数，ih为高速公路出口分流路段相对于水平面的路拱横坡坡度，g为重力加速度，常取9.8m/s2。
进一步的，第k级车道上车辆的换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000043
的具体计算方法为：
Figure GDA0003748874460000044
其中，vk-1为车辆变道操作后在k-1级车道的最大限速，单位为m/s；tad为车辆由k级车道变道到k-1级车道所需的变道调整时间，单位为s。
进一步的，步骤4按照以下步骤实施：
步骤4.1，建立可变虚实线长度计算模型；
步骤4.2，选取第k级车道，获取第k级车道对应的平均车辆的行驶速度和实时交通量，并根据所述平均车辆的行驶速度和所述实时交通量，计算第k级车道上车辆的换道准备阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000045
其中，平均车辆的行驶速度是指第k级车道上全天车辆行驶速度的平均值；
步骤4.3，根据所述可变虚实线长度计算模型、所述换道准备阶段纵向行驶距离LAk、所述换道执行阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000046
和所述换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000047
得到第k级分级标线上的可变虚实线长度，以该级分级标线上的禁止变道起始点Pfk为起始点，沿车辆行驶的反方向在该分级标线上施划与所述可变虚实线长度对应的可变虚实线，将所述可变虚实线长度的末端标记为车辆紧迫变道提示点Puk，完成第k级分级标线上可变虚实线的设置。
进一步的，步骤4.1中可变虚实线长度计算模型的具体建立过程为：
Lxk＝LCnorm(k)，
Figure GDA0003748874460000051
其中，Lxk表示第k级分级标线上的可变虚实线长度，LCnorm(k)表示第k级车道车辆正常情况下向第k-1级车道换道的纵向距离，
Figure GDA0003748874460000052
为第k级车道上车辆的换道准备阶段纵向行驶距离。
进一步的，步骤4.2中第k级车道上车辆的换道准备阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000053
的具体计算方法为：
Figure GDA0003748874460000054
Figure GDA0003748874460000055
其中，v为第k级车道的平均车辆行驶速度，单位为m/s；Q为实时交通量，单位为pcu/h；tre为驾驶员的反应时间，单位为s；tw为车辆等待邻近车道出现合适间隙的平均时间，单位为s；τ为最小车头时距，单位为s；tc为车辆换道的最小临界间隙，单位为s。
进一步的，步骤4.2中所述实时交通量的具体获取过程为：通过多车道高速公路出口对应的路面下埋设的感应线圈获取实时交通量或通过视频调查得到的交通量。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)本发明提供的一种多车道高速公路出口分级可变引导标线的设置方法，能够尽量分离主线车辆与驶离车辆，提前告知驶离车辆尽早变道，保证驶离车辆具有足够的变道空间，以提高出口范围的通畅性，相较于现有的高速公路出口标线设置，具有更好的科学性。
(2)本发明提供的一种多车道高速公路出口分级可变引导标线的设置方法通过实线设计提前告知驶离车辆尽早变道，防止因不满足变道最小安全距离引发的急减速变道、不安全连续变道行为；通过分级引导标线设计，渐进分离主线车辆与驶离车辆，增加出口范围车辆运行的有序性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种多车道高速公路出口分级引导标线的设置方法的示意图，其中，Pui为第i级车道上的车辆紧迫变道提示起始点，Pfi为第i级车道上的车辆禁止变道起始点，Pe0为第0级分级标线的基准点，Pei为第i级分级标线的禁止变道终止点，Ls1为第1级分级标线上的实线长度，Lsi为第i级分级标线上的实线长度，Lx2为第2级分级标线上的可变虚实线长度，Lxi为第i级分级标线上的可变虚实线长度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
参考图1，本发明实施例提供了一种多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，包括以下步骤：
步骤1，将多车道高速公路出口的车道沿车辆行驶方向从右至左依次编号为1至i，对第1级车道至第i级车道的车道线依次进行分级，得到0至i级分级标线，其中，第1级车道的两条车道线分别为第0级分级标线和第1级分级标线，第k条车道的两条车道线分别为第k-1级分级标线和第k级分级标线，第1级分级标线对应第1级车道，第k级分级标线对应第k级车道，1≤k≤i，i≥3且i为整数；
步骤2，确定每一级分级标线上的基准点Pe的位置，具体的，选取出口匝道三角区分流鼻端点作为第0级分级标线的基准点Pe0，并沿道路断面在各级分级标线上平行设置Pek，其中，Pek为第k级分级标线上禁止变道的终止点；
步骤3，计算每一级分级标线上的实线长度，以该级分级标线上的基准点Pe为起始点沿车辆行驶的反方向在该级分级标线上施划与所述实线长度对应的实线，并将所述实线的末端标记为禁止变道起始点Pf；
具体按照以下步骤实施：
步骤3.1，建立实线长度计算模型，其中，实线长度计算模型的具体建立过程为：
Figure GDA0003748874460000071
Figure GDA0003748874460000072
其中，Lsi表示第i级分级标线上的实线长度；LCmin(k)表示第k级车道上的车辆向第k-1级车道换道的最小纵向长度；
步骤3.2，选取第k级车道，获取第k级车道对应的车道最大限速、路拱横坡坡度、路面横向力系数和车道宽度，并根据所述车道最大限速、所述路拱横坡坡度、所述路面横向力系数和所述车道宽度，计算第k级车道上车辆的换道执行阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000073
其中，路拱横坡坡度是指第k级车道所在的高速公路出口分流路段相对于水平面的路拱横坡坡度；
在本发明实施例中，第k级车道上车辆的换道执行阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000074
的具体计算方法为：
Figure GDA0003748874460000081
Figure GDA0003748874460000082
其中，vk为第k级车道的最大限速，单位为m/s；d为单车道宽度，单位为m；amax为辆最大横向加速度，单位为m/s2；bmax为车辆的最大横向加速度变化率，单位为m/s3，μ为横向力系数，ih为高速公路出口分流路段相对于水平面的路拱横坡坡度，g为重力加速度，常取9.8m/s2；
具体的，车道最大限速vk是通过交通调查获取第k级车道上道路交通安全法规定的车辆最高行驶速度，单车道宽度d是根据有关部门给出的高速公路设计数据或展开实地调查单车道宽度，μ的取值可参考《JTG D20-2017公路路线设计规范》，ih需实地调查获取，而车辆的最大横向加速度变化率bmax采用经验取值，《日本高速公路设计要领》中规定为0.5～0.75m/s3，我国高速公路参照日本的规定一般取0.5～0.6m/s3；
需要进一步说明的是：对于换道车辆的最大横向加速度amax，可将换道轨迹对称地分为两阶段，两阶段横向位移加和即为换道纵向距离。记前半段中横向加速度为a1，后半阶段中横向加速度为a2，据力学推导关系有a1＝(μ+ih)g，而a2＝(μ-ih)g。由于两阶段横向位移加和即为换道纵向距离，可依据推导公式写作：
Figure GDA0003748874460000083
通过变换上式即得amax的计算式；
步骤3.3，获取第k级车道对应的车道最大限速和变道调整时间，并根据所述车道最大限速和所述变道调整时间，计算第k级车道上车辆的换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000091
在本发明实施例中，第k级车道上车辆的换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000095
的具体计算方法为：
Figure GDA0003748874460000092
其中，vk-1为车辆变道操作后在k-1级车道上的最大限速，单位为m/s；tad为车辆由k级车道变道到k-1级车道所需的变道调整时间，单位为s；
具体的，车辆变道操作后在k-1级车道上的车道最大限速vk-1是通过交通调查获取各个车道道路交通安全法规定的车辆最高行驶速度，车辆由k级车道变道到k-1级车道所需的变道调整时间tad是通过调查或车辆实验确定的，而当调查数据获取或实验设计困难时，可参考相关研究取值，tad取值通常在2-6s内，需要综合考虑道路条件、车道限速、当地气候等多方面因素灵活取值；
步骤3.4，根据所述实线长度计算模型、所述换道执行阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000093
和所述换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000094
得到第k级分级标线上的实线长度，以该级分级标线上的基准点Pek为起始点沿车辆行驶的反方向在该级分级标线上施划与所述实线长度对应的实线，将所述实线的末端标记为禁止变道起始点Pfk，完成第k级分级标线上实线的设置；
步骤4，计算每一级分级标线上的可变虚实线长度，以该级分级标线上的禁止变道起始点Pf为起始点沿车辆行驶的反方向在该级分级标线上施划与所述可变虚实线长度对应的可变虚实线，并将所述可变虚实线的末端标记为车辆紧迫变道提示点Pu，所有的分级标线上的实线和可变虚实线共同组成多车道高速公路出口的分级引导可变标线；
具体按照以下步骤实施：
步骤4.1，建立可变虚实线长度计算模型，其中，可变虚实线长度计算模型的具体建立过程为：
Lxk＝LCnorm(k)，
Figure GDA0003748874460000101
其中，Lxk表示第k级分级标线上的可变虚实线长度，LCnorm(k)表示第k级车道车辆正常情况下向第k-1级车道换道的纵向长度，
Figure GDA0003748874460000102
为第k级车道上车辆的换道准备阶段纵向行驶距离；
步骤4.2，选取第k级车道，获取第k级车道对应的平均车辆的行驶速度和实时交通量，并根据所述平均车辆的行驶速度和所述实时交通量，计算第k级车道上车辆的换道准备阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000103
其中，平均车辆的行驶速度是指第k级车道上全天车辆行驶速度的平均值；
在本发明实施中，第k级车道上车辆的换道准备阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000104
的具体计算方法为：
Figure GDA0003748874460000105
Figure GDA0003748874460000106
其中，v为第k级车道的平均车辆行驶速度，单位为m/s；Q为实时交通量，单位为pcu/h；tre为驾驶员的反应时间，单位为s；tw为车辆等待邻近车道出现合适间隙的平均时间，单位为s；τ为最小车头时距，单位为s；tc为车辆换道的最小临界间隙，单位为s；
具体的，平均车辆速度v是通过交通调查获取的第k级车道上车辆的平均速度，实时交通量Q是通过多车道高速公路出口对应的路面下埋设的感应线圈获取的或通过视频获取的交通量，最小车头时距τ和车辆换道的最小临界间隙tc分别根据交通调查或经验取值得到，最小车头时距τ常取值为1.5s，车辆换道的最小临界间隙tc常取值为3.5s或3.75s，其中，最小车头时距指的是在同一车道上行驶的车辆队列中，两连续车辆车头端部通过某一断面的最小时间间隔；
需要进一步说明的是，tw的计算式是依据车辆变道间隙理论推导而来，tw的含义指车辆等待邻近车道出现合适间隙的平均时间。假设车辆变道前等待了平均n个间隙，而出现一个可接受间隙的平均时间为h，则有
tw＝n×h。若道路车头时距服从移位负指数分布，则可依据离散概率累加求期望的基本公式对n进行求解：
Figure GDA0003748874460000111
上式的含义表示期望等于所有分布情况概率的累加求和(车头时距的统计数k与在第k个车头时距时变道概率的乘积的累加)。此外，据概率分布的基本公式可对h进行求解：
Figure GDA0003748874460000112
上式的含义表示车辆换道的车头时距分布需满足在最小车头时距与车辆换道最小临界间隙之间，该段车头时距的概率分布除去总车头时距的分布即为平均时间；
步骤4.3，根据所述可变虚实线长度计算模型、所述换道准备阶段纵向行驶距离LAk、所述换道执行阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000113
和所述换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure GDA0003748874460000114
得到第k级分级标线上的可变虚实线长度，以该级分级标线上的禁止变道起始点Pfk为起始点沿车辆行驶的反方向在该分级标线上施划与所述可变虚实线长度对应的可变虚实线，将所述可变虚实线长度的末端标记为车辆紧迫变道提示点Puk，完成第k级分级标线上可变虚实线的设置。
其中，根据现有车辆的变道研究，以第k级车道为例，车辆换道需要经过准备、操作和调整三个阶段，其中，车辆在第k级车道上换道准备阶段纵向行驶距离为
Figure GDA0003748874460000121
车辆在第k级车道上换道执行阶段纵向行驶距离为
Figure GDA0003748874460000122
和车辆在第k级车道上换道后调整阶段纵向行驶距离为
Figure GDA0003748874460000123
具体的，准备阶段包含车辆变道前驾驶员的反应时间和等待邻近车道出现可供变道间隙的时间，这个间隙与目标车道的车头时距有关，只有车头时距满足最小换道所需的车头时距，车辆才能进行安全的换道；操作阶段指车辆实施并完成换道动作的过程；调整阶段指车辆完成变道操作后进行调整的过程；
具体的，第k级车道的分级引导标线上的可变虚实线部分由禁止变道起始点Pfk的位置起始至车辆紧迫变道提示点Puk的位置终止。其中，禁止变道起始点Pfk的位置通过步骤3确定，采用公路设计要素和调查数据建模进行计算，禁止变道起始点Pfk的位置为固定点，而车辆紧迫变道提示点Puk的位置的确定或可变虚实线的长度的计算受实时交通量影响；其中，专利CN110106802A中公布了一种基于地理LED光源的道路标线系统，借助地理LED光源技术，实现道路标线可变，并适用于环境中的光线变化达到引导指示驾驶人的效果，因此可借助CN110106802A中公布的一种基于地理LED光源的道路标线系统，实现可变虚实线的设计。
具体来说，以禁止变道起始点Pfk的位置为起点，沿车辆行驶方向的反方向铺设LED光源道路标线，铺设长度采用最大交通量2200[pcu/(h·ln)]下的计算长度(参考《公路工程技术标准(JTG B01-2014)》)。在分级标线上游位置设置感应线圈，每隔固定时间间隔M测量实时交通量Q，同时通过步骤4.1至步骤4.3计算可变虚实线长度，进行车辆紧迫变道提示点Puk的位置变换。
需要说明的是，间隔周期时间M具体需要结合实际情况设计，例如可以是15分钟，即每隔15分钟对两段虚实线标线的长度进行一次调整，之所以将M设置为15分钟，是考虑到在实际情况中高速公路交通流量变化的速度和驾驶员的心理素质，间隔周期时间设置过长，可变虚实线标线的长度对交通量变化的敏感度降低；间隔周期时间设置过短，行驶在所实施路段上驾驶员的心理压力增加，降低行车的舒适性；
为了引导车辆驶离匝道，上述实施例还包括：在目标多车道高速公路的每条车道上设置转向提示箭头，转向提示箭头的设置具体参考《GB 5768-2009道路交通标志和标线》规范要求，在实线段的末端、可变虚实线的末端及分流下游位置设置转向引导箭头。
综上，本发明提供的一种多车道高速公路出口分级可变引导标线的设置方法能够尽量分离主线车辆与驶离车辆，提前告知驶离车辆尽早变道，保证驶离车辆具有足够的变道空间，以提高出口范围的通畅性，相较于现有的高速公路出口标线设置，具有更好的科学性；具体的，该方法通过实线设计提前告知驶离车辆尽早变道，防止因不满足变道最小安全距离引发的急减速变道、不安全连续变道行为；通过分级引导标线设计，渐进分离主线车辆与驶离车辆，增加出口范围车辆运行的有序性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将多车道高速公路出口的车道沿车辆行驶方向从右至左依次编号为1至i，对第1级车道至第i级车道的车道线依次进行分级，得到0至i级分级标线，其中，第1级车道的两条车道线分别为第0级分级标线和第1级分级标线，第k条车道的两条车道线分别为第k-1级分级标线和第k级分级标线，第1级分级标线对应第1级车道，第k级分级标线对应第k级车道，1≤k≤i，i≥3且i为整数；
步骤2，确定每一级分级标线上的基准点Pe的位置；
步骤2的具体确定过程为：选取出口匝道三角区分流鼻端点作为第0级分级标线的基准点Pe0，并沿道路横断面在各级分级标线上平行设置Pek，其中，Pek为第k级分级标线上禁止变道的终止点；
步骤3，计算每一级分级标线上的实线长度，以该级分级标线上的基准点Pe为起始点沿车辆行驶的反方向，在该级分级标线上施划与所述实线长度对应的实线，并将所述实线的末端标记为禁止变道起始点Pf；
步骤3按照以下步骤实施：
步骤3.1，建立实线长度计算模型；
步骤3.2，选取第k级车道，获取第k级车道对应的车道最大限速、路拱横坡坡度、路面横向力系数和车道宽度，并根据所述车道最大限速、所述路拱横坡坡度、所述路面横向力系数和所述车道宽度，计算第k级车道上车辆的换道执行阶段纵向行驶距离
Figure FDA0003744702080000011
其中，路拱横坡坡度是指第k级车道所在的高速公路出口分流路段相对于水平面的坡度；
步骤3.3，获取第k级车道对应的车道最大限速和变道调整时间，并根据所述车道最大限速和所述变道调整时间，计算第k级车道上车辆的换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure FDA0003744702080000021
步骤3.4，根据所述实线长度计算模型、所述换道执行阶段纵向行驶距离
Figure FDA0003744702080000022
和所述换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure FDA0003744702080000023
得到第k级分级标线上的实线长度，以该级分级标线上的基准点Pek为起始点沿车辆行驶的反方向在该级分级标线上施划与所述实线长度对应的实线，将所述实线的末端标记为禁止变道起始点Pfk，完成第k级分级标线上实线的设置；
步骤4，计算每一级分级标线上的可变虚实线长度，以该级分级标线上的禁止变道起始点Pf为起始点，沿车辆行驶的反方向，在该级分级标线上施划与所述可变虚实线长度对应的可变虚实线，并将所述可变虚实线的末端标记为车辆紧迫变道提示点Pu，所有的分级标线上的实线和可变虚实线共同组成多车道高速公路出口的分级引导可变标线；
步骤4按照以下步骤实施：
步骤4.1，建立可变虚实线长度计算模型；
步骤4.2，选取第k级车道，获取第k级车道对应的平均车辆的行驶速度和实时交通量，根据所述平均车辆的行驶速度和所述实时交通量，计算第k级车道上车辆换道准备阶段的纵向行驶距离
Figure FDA0003744702080000024
其中，平均车辆的行驶速度是指第k级车道上全天车辆行驶速度的平均值；
步骤4.3，根据所述可变虚实线长度计算模型、所述换道准备阶段纵向行驶距离LAk、所述换道执行阶段纵向行驶距离
Figure FDA0003744702080000025
和所述换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure FDA0003744702080000026
得到第k级分级标线上的可变虚实线长度，以该级分级标线上的禁止变道起始点Pfk为起始点沿车辆行驶的反方向在该分级标线上施划与所述可变虚实线长度对应的可变虚实线，将所述可变虚实线长度的末端标记为车辆紧迫变道提示点Puk，完成第k级分级标线上可变虚实线的设置。
2.根据权利要求1所述的多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，其特征在于，步骤3.1中所述实线长度计算模型的具体建立过程为：
Figure FDA0003744702080000031
Figure FDA0003744702080000032
其中，Lsi表示第i级分级标线上的实线长度；LCmin(k)表示第k级车道上的车辆向第k-1级车道换道的最小纵向距离。
3.根据权利要求1所述的多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，其特征在于，第k级车道上车辆的换道执行阶段纵向行驶距离
Figure FDA0003744702080000033
的具体计算方法为：
Figure FDA0003744702080000034
Figure FDA0003744702080000035
其中，vk为第k级车道的最大限速，单位为m/s；d为单车道宽度，单位为m；amax为辆最大横向加速度，单位为m/s2；bmax为车辆的最大横向加速度变化率，单位为m/s3，μ为横向力系数，ih为高速公路出口分流路段相对于水平面的路拱横坡坡度，g为重力加速度，常取9.8m/s2。
4.根据权利要求1所述的多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，其特征在于，第k级车道上车辆的换道后调整阶段纵向行驶距离
Figure FDA0003744702080000036
的具体计算方法为：
Figure FDA0003744702080000037
其中，vk-1为车辆变道操作后在k-1级车道的车道最大限速，单位为m/s；tad为车辆由k级车道变道到k-1级车道所需的变道调整时间，单位为s。
5.根据权利要求1所述的多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，其特征在于，步骤4.1中可变虚实线长度计算模型的具体建立过程为：
Lxk＝LCnorm(k)，
Figure FDA0003744702080000041
其中，Lxk表示第k级分级标线上的可变虚实线长度，LCnorm(k)表示第k级车道车辆正常情况下向第k-1级车道换道的纵向长度，
Figure FDA0003744702080000042
为第k级车道上车辆的换道准备阶段纵向行驶距离。
6.根据权利要求1所述的多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，其特征在于，步骤4.2中第k级车道上车辆的换道准备阶段纵向行驶距离
Figure FDA0003744702080000043
的具体计算方法为：
Figure FDA0003744702080000044
Figure FDA0003744702080000045
其中，v为第k级车道的平均车辆行驶速度，单位为m/s；Q为实时交通量，单位为pcu/h；tre为驾驶员的反应时间，单位为s；tw为车辆等待邻近车道出现合适间隙的平均时间，单位为s；τ为最小车头时距，单位为s；tc为车辆换道的最小临界间隙，单位为s。
7.根据权利要求1所述的多车道高速公路出口的分级引导可变标线设置方法，其特征在于，步骤4.2中所述实时交通量的具体获取过程为：通过多车道高速公路出口对应的路面下埋设的感应线圈获取实时交通量。
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