CN117646398A - 一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通安全技术领域，具体涉及一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法。确认驾驶人对减速标线的视认过程并获取铺设参数；获取驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数；根据驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数获取驾驶人通过每道减速标线的加速度；根据驾驶人通过每道减速标线的加速度和铺设参数，获取驾驶人通过每道标线的速度；根据驾驶人通过每道减速标线的速度建立运动学方程，并结合韦伯定律对运动学方程进行求解，得到减速标线的设置间隔；根据减速标线的设置间隔对减速标线进行铺设。本发明通过考虑驾驶人通过振动减速标线的舒适性引入心理学公式确定减速标线的铺设间隔，具有较强适用性。

Description

一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法

技术领域

本发明涉及交通安全技术领域，具体涉及一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法。

背景技术

减速标线作为限制车辆速度，保障驾驶人行车安全的一项重要交通安全设施，其铺设的具体位置目前没有规范方法，减速标线位置设置不合理，可能会引发交通事故，不利于道路交通运行安全，或者增加标线铺设经济成本，减速标线的闪现频率有利于驾驶人感知车速，标线线条间距能够让车辆行驶过程中，感觉到一定程度的振动，从而引起司机的警觉而让其减速行驶，达到安全行驶的目的，每道标线的宽度也对驾驶人的视认性产生影响。

目前，在减速标线的设置方面多数学者主要研究的是减速标线的设置类型，例如，钱圆圆等人通过仿真模拟实验对横向减速标线、纵向减速标线和鱼刺形减速标线进行综合评价分析，尚未提到减速标线设置位置的计算方法，有部分学者提出了一些减速标线的设置方法，但都是基于标志的设置方法，未考虑标线和标志的差异性，刘丹等人提出以减速有效性、视认安全性和驾驶舒适性为原则的振动减速标线优化设计方法，确立以车速下降率、视认距离和心率增长率为优化方案的评价指标，但该方法进行减速标线位置设置时依旧基于传统标志设置方法，忽略了标线的铺设长度对驾驶人的影响。

发明内容

为了解决现有方案中忽略了标线的铺设长度对驾驶人的影响的问题，本发明提供一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法，该方案包括：确认驾驶人对减速标线的视认过程并获取铺设参数；获取驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数；根据驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数获取驾驶人通过每道减速标线的加速度；根据驾驶人通过每道减速标线的加速度和铺设参数，获取驾驶人通过每道标线的速度；根据驾驶人通过每道减速标线的速度建立运动学方程，并结合韦伯定律对运动学方程进行求解，得到减速标线的设置间隔；根据减速标线的设置间隔对减速标线进行铺设。本发明通过考虑驾驶人通过振动减速标线的舒适性引入心理学公式确定减速标线的铺设间隔，具有较强适用性。

本发明采用如下技术方案，一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法，包括：

确认驾驶人对减速标线的视认过程，并根据所述视认过程获取铺设参数；

根据每道减速标线中标线的条数获取驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数；

根据驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数获取驾驶人通过每道减速标线的加速度；

根据驾驶人通过每道减速标线的加速度和铺设参数，获取驾驶人通过每道标线的速度；

根据驾驶人通过每道减速标线的速度建立运动学方程，并结合韦伯定律对运动学方程进行求解，得到减速标线的设置间隔；

根据减速标线的设置间隔对减速标线进行铺设。

进一步的，所述驾驶人对减速标线的视认过程包括标线感知、决策反应和减速执行。

进一步的，所述铺设参数包括：减速标线前置距离、减速标线铺设长度、驾驶人开始减速到第一道减速标线的距离、驾驶人的判断反应距离、驾驶人视认距离。

进一步的，获取驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数的方法为：

根据相邻减速标线之间标线的条数差，与相邻减速标线之间标线的条数之和的比值，得到驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数。

进一步的，获取驾驶人通过每道减速标线的加速度的方法为：

设定驾驶人通过第一道减速标线的加速度为a₀，驾驶人通过第二道减速标线的加速度为：

则驾驶人通过第i道减速标线的加速度为：

其中，J₁为驾驶人通过第一道减速标线的心理感知系数，J_i-1为驾驶人通过第i-1道减速标线的心理感知系数，n_i为第i道减速标线的标线条数，n_i+1表示第i+1道减速标线的标线条数。

进一步的，根据驾驶人通过每道减速标线的加速度和铺设参数建立运动学方程，具体为：

c_i＝n_iq+(n_i-1)p

其中，c_i表示第i道减速标线的长度，n_i表示第i道减速标线的标线条数，q表示每条标线的宽度，p表示每条标线之间的距离，b_i表示第i道减速标线的设置间隔，v_i表示驾驶人通过第i道减速标线的速度，t_i表示驾驶人通过第i道减速标线所用的时间。

进一步的，结合韦伯定律对运动学方程进行求解，具体为：

结合韦伯定律和费希纳定律代入运动学方程中，得到：

其中，K'为振动韦伯分数阈值，e为阈值修正量，n_i表示第i道减速标线的标线条数，q表示每条标线的宽度，p表示每条标线之间的距离，b_i表示第i道减速标线的设置间隔，v₁表示驾驶人通过第一道减速标线的速度，t₁表示驾驶人通过第一道减速标线所用的时间，t_i+1表示驾驶人通过第i+1道减速标线所用的时间，a₀表示驾驶人通过第一道减速标线的加速度。

进一步的，得到减速标线的设置间隔之后，还包括：

根据铺设参数获取减速标线前置距离的设置上限和设置下限，其中：

设置下限为：d_min＝d_t+d_s，其中，d_min表示减速标线前置距离的设置下限，d_t表示驾驶人以对应加速度行驶的额外减速距离，d_s为车辆制动距离；

设置上限为：d_max＝l+S，其中，d_max表示减速标线前置距离的设置上限，l表示减速标线的铺设长度，S为驾驶人视认距离。

本发明的有益效果是：本发明充分考虑了交通标志和标线的差异性，从驾驶人的心理感知出发确定铺设参数，并考虑驾驶人通过振动减速标线的舒适性进行运动方程的建立，通过引入心理学公式对运动方程求解从而确定振动减速标线每一道的铺设间隔，最终得到振动减速标线前置距离设置计算方法，对低成本、低等级道路减速标线铺设具有较强适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法流程示意图；

图2为本发明实施例的一种驾驶人对整栋减速标线信息的处理模型示意图；

图3为本发明实施例的一种振动减速标线铺设示意图；

图4为本发明实施例的一种振动减速标线前置距离示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法流程示意图，如图1所示，包括：

确认驾驶人对减速标线的视认过程，并根据所述视认过程获取铺设参数；

其中，驾驶人对减速标线的视认过程包括标线感知、决策反应和减速执行。铺设参数包括：减速标线前置距离、减速标线铺设长度、驾驶人开始减速到第一道减速标线的距离、驾驶人的判断反应距离、驾驶人视认距离。

如图2所示，图2中A为驾驶人第一次注视标线的位置，B为驾驶人开始识别标线的位置，即驾驶人能够清晰地看到标线的位置，不同于标志牌，驾驶人需要一定时间理解标志牌的内容，驾驶人在能够清晰地看到标线时已经完成对标线的视认，C为车辆减速起始位置，此时驾驶人已完成对减速标线的认读，开始采取减速行为；D为减速标线起始铺设的位置；E为减速标线结束的位置，同时也是车辆减速完成的位置，F为道路危险点段。本实施例中，驾驶人对减速标线的视认过程可以描述为：驾驶员在A处觉察到前方道路上有物体出现，并在B处能够清晰的看清楚标线，完成对标线的视认，驾驶人开始判断该采取的行为，经过一定的反应时间，在C处开始采取减速行为，直到E处完成该行为，并以该速度通过F点。

进而根据驾驶人的视认过程可以确定图2中部分铺设的参数，其中，d为标线设置前置距离；l为减速标线铺设长度；m为车辆开始减速到第一条减速标线的距离；k为判断反应距离；L为驾驶人视认距离。

根据每道减速标线中标线的条数获取驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数；方法为：根据相邻减速标线之间标线的条数差，与相邻减速标线之间标线的条数之和的比值，得到驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数。

在一个具体实施例中，假设减速标线的铺设道数为i道，每一道的铺设标线条数为n_i条，考虑驾驶人通过振动减速标线的加速度变化过程，驾驶人开始时的加速度取a₀，对于农村公路标志标线设置，可在第一组设置足够多的标线数，之后组的标线数可相应减少，也可以满足驾驶人的视认性要求越多，由此本实施例提出一个参数J作为驾驶人对于振动减速标线每一道条数变化的心理感知系数：

其中，J_i为驾驶人通过第i道减速标线的心理感知系数。

根据驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数获取驾驶人通过每道减速标线的加速度；

获取驾驶人通过每道减速标线的加速度的方法为：

设定驾驶人通过第一道减速标线的加速度为a₀，驾驶人通过第二道减速标线的加速度为：

则驾驶人通过第i道减速标线的加速度为：

其中，J₁为驾驶人通过第一道减速标线的心理感知系数，J_i-1为驾驶人通过第i-1道减速标线的心理感知系数，n_i为第i道减速标线的标线条数，n_i+1表示第i+1道减速标线的标线条数。

根据驾驶人通过每道减速标线的加速度和铺设参数，获取驾驶人通过每道标线的速度；

本实施例中加驾驶人通过减速标线时车辆的速度变化分为三个阶段，同时设定车辆起始速度为v₀，则第一阶段为：驾驶人开始减速到达第一条减速标线处，根据驾驶人的视认过程以及铺设参数可以得到，该段距离m＝L-k，车辆在该段的加速度为a₀，则驾驶人到达第一条减速标线的速度为：

第二阶段为：驾驶人通过减速振动标线的过程，本实施例中设减速标线的铺设条数为n条，第i条与第i+1条的间距为b_i。将该段车辆运行过程看做匀减速过程，减速度为驾驶人适宜减速度a₁。

根据驾驶人通过每道减速标线的速度建立运动学方程，并结合韦伯定律对运动学方程进行求解，得到减速标线的设置间隔；根据减速标线的设置间隔对减速标线进行铺设。

本实施例为了保证乘客和驾驶员的舒适性，引入韦伯定律中：Δ_l为刺激的最小可觉察度；l为标准刺激的强度；K为韦伯常数，该值根据刺激的不同进行改变。韦伯定律考虑的是人对于受到的刺激强度的可觉察度，并没有考虑人的主观感受，因此本实施例同时引入费希纳定律：S＝KlgR，其中S为主观感觉量，R为刺激强度，K为韦伯常数，该定律研究了刺激强度和主观感受之间存在的联系。

为保证驾驶人行驶舒适性，驾驶人感觉到的振动频率不应发生变化，本实施例引入K'为振动韦伯分数阈值，即当韦伯分数小于K'时，驾驶人感觉不到振动频率的变化，此处K'取时间韦伯分数阈值0.08，由于驾驶人对外界的刺激作用具有适应性，即经过第一条减速标线的振动韦伯分数阈值会低于第二条减速标线的振动韦伯分数阈值，所以引入振动韦伯分数阈值修正量e，且相关规范规定减速标线设置的道数不宜超过6道，所以此处e取值范围[0.01，0.02]，则整理得到：

引入费希纳定理，得到

其中，f_i为车辆通过第i区间标线的振动频率值

进而得到：

根据驾驶人通过每道减速标线的加速度和铺设参数建立运动学方程，具体为：

c_i＝n_iq+(n_i-1)p

其中，c_i表示第i道减速标线的长度，n_i表示第i道减速标线的标线条数，q表示每条标线的宽度，p表示每条标线之间的距离，b_i表示第i道减速标线的设置间隔，v_i表示驾驶人通过第i道减速标线的速度，t_i表示驾驶人通过第i道减速标线所用的时间。

进一步的，结合韦伯定律对运动学方程进行求解，具体为：

对运动学方程进行变形，得到：

结合韦伯定律和费希纳定律代入运动学方程中，得到：

其中，K'为振动韦伯分数阈值，e为阈值修正量，n_i表示第i道减速标线的标线条数，q表示每条标线的宽度，p表示每条标线之间的距离，b_i表示第i道减速标线的设置间隔，v₁表示驾驶人通过第一道减速标线的速度，t₁表示驾驶人通过第一道减速标线所用的时间，t_i+1表示驾驶人通过第i+1道减速标线所用的时间，a₀表示驾驶人通过第一道减速标线的加速度。

对运动学方程进行求解，从而当确定车辆的起始速度以及通过减速标线的速度时，能够得到减速标线的设置间隔，根据减速标线的设置间隔和减速标线的期望车辆通过速度及车辆初始速度，能够得到减速标线的设置道数。本实施例的一种振动减速标线铺设示意图如图3所示，从而保证驾驶人通过减速标线的驾驶舒适性。

第三阶段为：车辆通过减速标线到道路危险点的过程，当车辆通过减速标线时车辆已达到期望车速，此时驾驶人可以保持该速度行驶通过前方道路危险点。

进一步的，得到减速标线的设置间隔之后，还包括：根据铺设参数获取减速标线前置距离的设置上限和设置下限，本实施例中通过设置下限考虑驾驶人操作行为的安全性，上限考虑振动减速标线减速效果的显著性。由相关文献可知，驾驶人的舒适加速度是在一定的范围内，并非具体的某个值，因此本实施例中取驾驶人的舒适加速度范围为[a₀,a_0t]，如图4所示；

当驾驶人以a₀的加速度行驶时，车辆通过减速标线时速度到达期望减速度，此时驾驶人可以匀速行驶；当驾驶人以a_0t的加速度行驶时，车辆通过减速标线时速度未达到预期车速，所以车辆还需继续进行减速至g处完成减速，车辆制动减速度为a_s；同时，为了保证驾驶人在前方出现突发状况时有足够的制动距离，所以振动减速标线的设置下限为：d_min＝d_t+d_s，其中，d_min表示减速标线前置距离的设置下限，d_t表示驾驶人以对应加速度行驶的额外减速距离，d_s为车辆制动距离；根据运动学规律可以得到：

则振动减速标线的设置下限公式可变形为：

当标线的前置距离过大时，意味着减速标线离实际速度控制区域或危险路段较远，此时驾驶员往往不会在通过该处振动减速标线时减速，起不到减速的效果。所以减速标线的前置距离上限应满足d≤l+L，本实施例中设置上限为：d_max＝l+L，同样的，根据运动学规律，振动减速标线的设置上限公式可变形为：

其中，d_max表示减速标线前置距离的设置上限，l表示减速标线的铺设长度，L为驾驶人视认距离。

本发明充分考虑了交通标志和标线的差异性，从驾驶人的心理感知出发确定铺设参数，并考虑驾驶人通过振动减速标线的舒适性进行运动方程的建立，通过引入心理学公式对运动方程求解从而确定振动减速标线每一道的铺设间隔，最终得到振动减速标线前置距离设置计算方法，对低成本、低等级道路减速标线铺设具有较强适用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法，其特征在于，包括：

确认驾驶人对减速标线的视认过程，并根据所述视认过程获取铺设参数；

根据每道减速标线中标线的条数获取驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数；

根据驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数获取驾驶人通过每道减速标线的加速度；

根据驾驶人通过每道减速标线的加速度和铺设参数，获取驾驶人通过每道标线的速度；

根据驾驶人通过每道减速标线的速度建立运动学方程，并结合韦伯定律对运动学方程进行求解，得到减速标线的设置间隔；

根据减速标线的设置间隔对减速标线进行铺设。

2.根据权利要求1所述的一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法，其特征在于：所述驾驶人对减速标线的视认过程包括标线感知、决策反应和减速执行。

3.根据权利要求1所述的一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法，其特征在于：所述铺设参数包括：减速标线前置距离、减速标线铺设长度、驾驶人开始减速到第一道减速标线的距离、驾驶人的判断反应距离、驾驶人视认距离。

4.根据权利要求1所述的一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法，其特征在于：获取驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数的方法为：

根据相邻减速标线之间标线的条数差，与相邻减速标线之间标线的条数之和的比值，得到驾驶人通过每道减速标线的心理感知系数。

5.根据权利要求1所述的一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法，其特征在于：获取驾驶人通过每道减速标线的加速度的方法为：

设定驾驶人通过第一道减速标线的加速度为a₀，驾驶人通过第二道减速标线的加速度为：

则驾驶人通过第i道减速标线的加速度为：

其中，J₁为驾驶人通过第一道减速标线的心理感知系数，J_i-1为驾驶人通过第i-1道减速标线的心理感知系数，n_i为第i道减速标线的标线条数，n_i+1表示第i+1道减速标线的标线条数。

6.根据权利要求1所述的一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法，其特征在于：根据驾驶人通过每道减速标线的加速度和铺设参数建立运动学方程，具体为：

c_i＝n_iq+(n_i-1)p

其中，c_i表示第i道减速标线的长度，n_i表示第i道减速标线的标线条数，q表示每条标线的宽度，p表示每条标线之间的距离，b_i表示第i道减速标线的设置间隔，v_i表示驾驶人通过第i道减速标线的速度，t_i表示驾驶人通过第i道减速标线所用的时间。

7.根据权利要求1所述的一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法，其特征在于：结合韦伯定律对运动学方程进行求解，具体为：

结合韦伯定律和费希纳定律代入运动学方程中，得到：

其中，K'为振动韦伯分数阈值，e为阈值修正量，n_i表示第i道减速标线的标线条数，q表示每条标线的宽度，p表示每条标线之间的距离，b_i表示第i道减速标线的设置间隔，v₁表示驾驶人通过第一道减速标线的速度，t₁表示驾驶人通过第一道减速标线所用的时间，t_i+1表示驾驶人通过第i+1道减速标线所用的时间，a₀表示驾驶人通过第一道减速标线的加速度。

8.根据权利要求1所述的一种基于标线铺设长度的振动减速标线设置方法，其特征在于：得到减速标线的设置间隔之后，还包括：

根据铺设参数获取减速标线前置距离的设置上限和设置下限，其中：

设置下限为：d_min＝d_t+d_s，其中，d_min表示减速标线前置距离的设置下限，d_t表示驾驶人以对应加速度行驶的额外减速距离，d_s为车辆制动距离；

设置上限为：d_max＝l+L，其中，d_max表示减速标线前置距离的设置上限，l表示减速标线的铺设长度，L为驾驶人视认距离。