不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線對(duì)跟車車速和車頭時(shí)距的影響

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(1.遵義公路局　遵義　563000;　2.貴州省橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司　遵義　563000)

不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線對(duì)跟車車速和車頭時(shí)距的影響

余彪1甘睿1曾明剛2邵文秀1

(1.遵義公路局遵義563000;2.貴州省橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司遵義563000)

摘要通過(guò)在高速公路上進(jìn)行路上試驗(yàn)，研究不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線對(duì)跟車速度和車頭時(shí)距的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示：不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線對(duì)跟車速度影響顯著，標(biāo)線長(zhǎng)度差越大則速度減小幅度越大；對(duì)跟車車頭時(shí)距影響顯著，標(biāo)線長(zhǎng)度差越大則車頭時(shí)距增大幅度越大。駕駛員速度感知，以及距離感知可能因鋪設(shè)邊緣率標(biāo)線后出現(xiàn)變化，進(jìn)而導(dǎo)致速度與車頭時(shí)距的改變。通過(guò)鋪設(shè)不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線，可以增大跟車駕駛?cè)说淖陨砀兄俣?，并?shí)現(xiàn)主動(dòng)降速，進(jìn)而增大跟車車頭時(shí)距，提高行車安全性。

關(guān)鍵詞跟車行駛車頭時(shí)距邊緣率標(biāo)線感知速度

跟車行駛是行車過(guò)程中極為常見(jiàn)的運(yùn)行狀態(tài)，跟車過(guò)程的安全性影響著整個(gè)交通運(yùn)行的安全水平。不良的跟車行駛將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故，常見(jiàn)如追尾碰撞事故。根據(jù)我國(guó)道路交通事故統(tǒng)計(jì)白皮書[1]，2010年追尾事故已占據(jù)我國(guó)道路交通事故的40.4%，并造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。研究顯示，追尾事故的發(fā)生多與駕駛員跟車過(guò)緊、車速過(guò)高有直接的聯(lián)系。因此，如何有效控制車速、促使駕駛員調(diào)整車距至關(guān)重要。

然而，駕駛員對(duì)于速度和距離的判斷依賴其獲取的視覺(jué)信息。研究指出，80%的交通事故都與駕駛員的錯(cuò)誤或失誤有關(guān)，而駕駛員獲取的90%的信息都是視覺(jué)信息[2]。Boer[3]認(rèn)為行車過(guò)程中一系列的感知變量被用來(lái)指導(dǎo)駕駛員的決策和控制。Rakha等[4]采用了等長(zhǎng)等間距的邊緣率標(biāo)線，通過(guò)分析實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)平均速度下降6 km/h，85%位車速下降8 km/h。Retting等[5]在高速公路出口匝道上鋪設(shè)了長(zhǎng)度為20. 32 cm，周期長(zhǎng)度為4 m的邊緣率標(biāo)線，鋪設(shè)后平均車速降低了7.5%。劉兵等[6]在實(shí)地路上實(shí)驗(yàn)中分別設(shè)置了0.5，1和1.5 m的等長(zhǎng)、等間距的邊緣率標(biāo)線，發(fā)現(xiàn)平均速度比鋪設(shè)前分別降低了8.8%，7.1%和5.0%。另外，丁乃侃等[7]在研究邊緣率和車型對(duì)跟車的影響時(shí)也采用了1 m長(zhǎng)、1 m間隔的等長(zhǎng)等間隔的邊緣率標(biāo)線設(shè)置，并同樣得到了速度減小的結(jié)果。

然而，以上研究均僅僅考慮了標(biāo)線長(zhǎng)度與間隔相等的情形，若標(biāo)線長(zhǎng)度與間隔不相等是否會(huì)對(duì)速度產(chǎn)生不同的影響效果呢？另外，以上研究大多只考慮了邊緣率標(biāo)線對(duì)速度的影響，而未深入分析邊緣率標(biāo)線對(duì)車距的作用。而車距，尤其是車頭時(shí)距更能夠評(píng)價(jià)跟車的安全性。除此之外，還可以看到，以上研究所采用邊緣率標(biāo)線長(zhǎng)度各不相同，試驗(yàn)路段、交通環(huán)境也存在顯著差異，因而難以比較邊緣率標(biāo)線長(zhǎng)度對(duì)跟車安全性的影響。

鑒于此，本文將考慮邊緣率標(biāo)線長(zhǎng)度與間隔不等的情況，并通過(guò)控制性路上試驗(yàn)，研究分析不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線對(duì)跟車行為的影響。

1實(shí)驗(yàn)

1.1　試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)選擇主要考慮了2方面的因素：①路段車流量(以及車輛構(gòu)成)滿足試驗(yàn)觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析的要求；②路段道路條件本身對(duì)駕駛員行車的影響較小。鑒于以上2方面的考慮，在相關(guān)高速公路管理部門的許可下，選定武漢市岱黃高速(編號(hào)S1)K6+500~K8+000段作為試驗(yàn)路段。該路段為平直線路段，設(shè)計(jì)速度100 km/h，雙向4車道，車道寬度為3.75 m。試驗(yàn)段前后300 m范圍內(nèi)無(wú)隧道、立交，以及違章抓拍系統(tǒng)。

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

邊緣率標(biāo)線長(zhǎng)度與間隔的設(shè)置見(jiàn)表1。試驗(yàn)中單根邊緣率標(biāo)線的寬度(與行車方向垂直為寬)及其與原道路標(biāo)線的橫向間距保持不變，均為15 cm，具體的邊緣率標(biāo)線布設(shè)形式見(jiàn)圖1。

表1　邊緣率標(biāo)線設(shè)置控制參數(shù)

a)　布設(shè)形式示意

b)　路上布設(shè)實(shí)景

(此處僅顯示了方案a)(單位：m)

1.3　數(shù)據(jù)采集

本試驗(yàn)中將6個(gè)NC200型便攜式交通流分析儀，按照車流行進(jìn)方向依次間隔地鋪設(shè)在行車道的中央(即每個(gè)分析儀對(duì)應(yīng)一個(gè)觀測(cè)斷面，其布設(shè)見(jiàn)圖2)，來(lái)采集通過(guò)試驗(yàn)區(qū)域各個(gè)觀測(cè)斷面的車輛車速、車頭時(shí)距以及車型(通過(guò)車輛長(zhǎng)度來(lái)區(qū)分)。斷面1~6的觀測(cè)數(shù)據(jù)用于自由流車輛的剔除。為便于計(jì)算，車輛經(jīng)過(guò)斷面2至斷面5的平均速度以及平均車頭時(shí)距作為分析使用數(shù)據(jù)。為了提高數(shù)據(jù)的有效性，觀測(cè)過(guò)程中采用6臺(tái)攝像機(jī)在6個(gè)觀測(cè)斷面處對(duì)車輛運(yùn)行情況進(jìn)行拍攝(攝像機(jī)每秒拍攝50幀1 920×1 080像素的畫面)，且攝像機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間與NC200分析儀一致。此外，在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中為了避免儀器可能出現(xiàn)的故障，采用人工使用雷達(dá)槍采樣記錄的方法對(duì)車速數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，若出現(xiàn)顯著差異則重新觀測(cè)。為了防止駕駛員誤將攝像機(jī)認(rèn)作違章抓拍設(shè)備而影響車流數(shù)據(jù)的真實(shí)性，用道路附近的灌木對(duì)6臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的遮掩。本次試驗(yàn)中所有試驗(yàn)均選擇在晴天進(jìn)行，且所有的數(shù)據(jù)均采集于上午08：30-11：30或下午14：00-17：00。

圖2　NC200交通流分析儀布設(shè)示意

1.4　數(shù)據(jù)處理

(1) 過(guò)濾自由流車輛。當(dāng)行車不受上游和下游車輛影響時(shí)，稱之為自由流。根據(jù)本研究的目的，為了保證分析所用數(shù)據(jù)的有效性和可靠性，需要采用一定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)剔除自由流狀態(tài)車輛。本研究采用與劉兵等[6]的研究一致的車輛剔除判別標(biāo)準(zhǔn)，即考查車輛經(jīng)過(guò)斷面的車頭時(shí)距大于其瞬時(shí)停車時(shí)間(由停車視距計(jì)算)，該車輛被判定為自由流車輛，并剔除分析樣本。另外，我們規(guī)定，車輛在這6個(gè)斷面中的任何一個(gè)斷面出現(xiàn)自由流狀態(tài)，則該車都需要被剔除。

(2) 過(guò)濾中途變道車輛。由于車輛在行駛過(guò)程中可能存在中途變道情況(意味著車輛沒(méi)有依次連續(xù)地越過(guò)6個(gè)NC200分析儀)而造成數(shù)據(jù)失真，因此為了避免這種錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的混入，采取了視頻畫面識(shí)別的方法來(lái)排除這類車輛。通過(guò)一幀一幀地觀看6臺(tái)攝像機(jī)所拍攝的6個(gè)斷面視頻畫面上車輛行駛情況，來(lái)檢查是否存在中途變道的車輛。如在任何一個(gè)斷面出現(xiàn)變道，則根據(jù)攝像機(jī)拍攝畫面捕捉到車輛變道的時(shí)刻，來(lái)確定NC200分析儀中記錄的相應(yīng)車輛，并將其從樣本中剔除。

2結(jié)果

2.1　不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線對(duì)速度的影響

圖3呈現(xiàn)了不等長(zhǎng)布設(shè)情形下的速度分布情況。可以看出，鋪設(shè)不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線后試驗(yàn)路段平均速度均有所減小，其中方案c情形下速度減小幅度最大，減小3.5 km/h。單因素方差顯示，不同標(biāo)線長(zhǎng)度對(duì)速度具有顯著影響(F(21 864)=133.52，p<0.05)。圖3顯示了不同標(biāo)線長(zhǎng)度差下的速度均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差。可以看出，標(biāo)線長(zhǎng)度差越大，則平均速度越小；且沿車流行進(jìn)方向，各試驗(yàn)中平均速度總體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。

圖3　不同方案下的速度比較

2.2　不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線對(duì)車距的影響

圖4呈現(xiàn)了不等長(zhǎng)布設(shè)情形下的車頭時(shí)距分布情況?？梢钥闯?，鋪設(shè)不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線后試驗(yàn)路段平均車頭時(shí)距均呈現(xiàn)一定程度的增大，其中方案c情形下車頭時(shí)距增大幅度最大，增大0.31 s。單因素方差顯示，不同標(biāo)線長(zhǎng)度對(duì)速度具有顯著影響(F(21 864)=152.18，p<0.05)。圖4顯示了不同標(biāo)線長(zhǎng)度差下的車頭時(shí)距均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差?？梢钥闯觯瑯?biāo)線長(zhǎng)度差越大，則平均車頭時(shí)距越大；且沿車流行進(jìn)方向，各試驗(yàn)中平均車頭時(shí)距總體呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。

圖4　不同方案下的車頭時(shí)距比較

3討論與分析

本研究中的時(shí)間頻率變化區(qū)間內(nèi)，速度降低的同時(shí)車頭時(shí)距增大。這種時(shí)間頻率引起的減速效果與朱順應(yīng)等[8]和劉兵等[6]的研究是一致的。當(dāng)時(shí)間頻率在[13,14 Hz]內(nèi)時(shí)，跟車車頭時(shí)距變化并沒(méi)有表現(xiàn)出一致的增大趨勢(shì)，這或許是由于本次試驗(yàn)中高速行駛車輛樣本較少。事實(shí)上，感知速度對(duì)車頭時(shí)距的影響或許可以從其對(duì)減速度的影響來(lái)解析。朱順應(yīng)和劉兵的邊緣率標(biāo)線對(duì)減速行為的影響機(jī)理研究均顯示，當(dāng)時(shí)間頻率在一定的范圍內(nèi)時(shí)，減速度的絕對(duì)值隨著時(shí)間頻率的增大而逐漸增大，跟車駕駛員的減速效果逐漸增強(qiáng)。其原因解釋為時(shí)間頻率增大引起駕駛員感知速度增大，即駕駛員產(chǎn)生速度高估，而為了保障行車安全則主動(dòng)減速，并表現(xiàn)為較大的車頭時(shí)距。

4結(jié)論

(1) 不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線可以顯著減小行車速度，且標(biāo)線長(zhǎng)度差越大速度減小的幅度越大。

(2) 不等長(zhǎng)邊緣率標(biāo)線可以顯著增大跟車車頭時(shí)距，且在試驗(yàn)路段區(qū)間范圍內(nèi)，標(biāo)線長(zhǎng)度差越大則車頭時(shí)距增大的幅度越大。

(3) 通過(guò)在路面加鋪不等長(zhǎng)的邊緣率標(biāo)線可以為改善跟車安全性提供一種新的途徑。

本研究?jī)H僅考慮了增大邊緣率標(biāo)線的長(zhǎng)度，而未考慮將長(zhǎng)度減小形成的不等長(zhǎng)，同時(shí)也沒(méi)有考慮間隔變化的情形。因此，在未來(lái)的研究中將考慮以上2個(gè)因素并開展重復(fù)性試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]公安部交管局.道路交通事故白皮書(2010)[M].北京:公安部交管局,2011.

[2]SIVAK M. The information that drivers use: is it indeed 90% visual[J]. Perception,1996,25(9):1081-1089.

[3]BOER E R. Car following from the driver's perspective[J].Transportation Research Part F:Traffic Psychology and Behavior,1999,(4):201-206.

[4]RAKHK H A, KATZ B J, DUKE D. Design and evaluation of peripheral transverse bars to reduce vehicle speeds[C].Transportation Research Board 85th Annual Meeting,2006.

[5]RETTING R A, MCGEE H W, FARMER C M.Influence of experimental pavement markings on urban freeway exit-ramp traffic speeds[J].Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board,2000,1705(1):116-121.

[6]劉兵,朱順應(yīng),王紅,等.邊緣率標(biāo)線長(zhǎng)度對(duì)減速行為的影響現(xiàn)象和機(jī)理研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2013,23(10):114-120.

[7]丁乃侃,朱順應(yīng),王紅,等.車型與時(shí)間頻率對(duì)跟車車頭時(shí)距的影響研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2014,24(10):120-125.

[8]朱順應(yīng),張子培,王紅,等.路面邊緣率標(biāo)線減速效果的影響機(jī)理[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2013,23(6):110-115.

收稿日期：2015-09-15

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.043