李 昕，賈志絢，解 晅

(太原科技大學交通與物流學院，太原 030024)

隨著城市規(guī)模不斷擴張，外來人口大量涌入，城市路網(wǎng)狀態(tài)、交通組織也隨之發(fā)生了極大變革，大量非職業(yè)駕駛員成為城市路網(wǎng)“熟悉的陌生人”，出行時，對交通標志(特別是指路標志)的依賴性增加。在此背景下，道路交通標志的作用日益凸顯。而指路標志作為交通標志的一種，其設(shè)置位置不當，會造成駕駛者讀取標志信息后的可操作距離過短，出現(xiàn)緊急變換車道、插隊等不當行為，造成人為擁堵而埋下安全隱患。

關(guān)于指路標志的研究，劉浩學[1]、鄭安文和牛倬民[2]等人從事故特征、視認距離兩方面開展了公路、高速公路的交通標志設(shè)置研究。張?zhí)m芳和方守恩[3]從駕駛?cè)说某鲂行睦沓霭l(fā)，提出了“逐級引導(dǎo)、由遠及近、分級指引”的指路標志系統(tǒng)設(shè)置方法。祖永昶[4]分析了城市路網(wǎng)的功能，提出從信息量和駕駛員路徑選擇特點對指路標志進行合理布設(shè)。歷版國標《道路交通標志和標線》[5-7](簡稱《標準》)用于規(guī)范交通標志標線的實施，但是未針對各級道路給出標志確切的設(shè)置位置。使得在工程實施中，各地道路標志的設(shè)計與設(shè)置較為混亂。在同濟大學和上海市公安局交警總隊于2009年頒布的《上海市城市道路交通標志、標線設(shè)置補充規(guī)定》(簡稱《上海補充規(guī)定》)中僅針對一般道路按照不同設(shè)計車速給出了交通標志設(shè)置距離的建議值，如表1所示。未具體考慮車道數(shù)這一影響因素。

表1 《上海補充規(guī)定》指路標志設(shè)置位置建議值Tab.1 The recommended value of the road sign setting position in “Shanghai Supplementary Provisions”

本文以駕駛員動態(tài)視認特性、反應(yīng)操作特性為基礎(chǔ)，研究了在不同設(shè)計車速、不同車道數(shù)下，城市道路的指路標志的設(shè)置位置，以提高道路交叉口交通流的安全性。

1 不同設(shè)計車速、車道下設(shè)置距離計算

如圖1所示，指路標志的作用主要為傳遞道路方向、地點信息。指路標志位置的確定關(guān)乎駕駛員在行駛過程中能否及時、準確獲取指路信息，能否安全、快捷到達目的地。

圖1 城市指路標志Fig.1 City road sign

影響指路標志設(shè)置位置的因素[8]包括：駕駛員視覺特性、標志的信息復(fù)雜性、字號、車道數(shù)、車道寬度、車道變換時間、標志牌的支撐方式等。城市道路中由于道路網(wǎng)密度大、交叉口間距短的特點，很少設(shè)置指路標志預(yù)告標志。而《標準》中給出指路標志的告知標志設(shè)在交叉路口前150 m～500 m；若設(shè)置預(yù)告標志時，如條件所限，可適當靠近交叉路口，但距交叉路口不應(yīng)少于100 m，且不應(yīng)阻擋交叉路口的指路標志告知標志。

《標準》中只給出指路標志設(shè)置范圍，未根據(jù)不同設(shè)計車速、不同車道數(shù)等因素給出更為具體的參考值?？紤]到交叉口左轉(zhuǎn)、直行及右轉(zhuǎn)三股車流中，左、右轉(zhuǎn)車流較直行車流需跨越更多的車道，反應(yīng)-操作時間更長，指路標志設(shè)置位置應(yīng)滿足左、右轉(zhuǎn)車流的行車要求。故以城市道路右轉(zhuǎn)車流為例，分析駕駛員的視認過程，計算指路標志的設(shè)置位置。車輛駕駛員從讀取標志牌信息到車輛完成換道行動的距離分為：駕駛員讀取標志距離S、判別距離Lq、車道變換Lj及導(dǎo)流段Ld四部分，如圖2所示。

圖2 典型的城市道路交叉口斷面駕駛員變換車道過程Fig.2 The change lane process of typical urban road intersection section driver

右轉(zhuǎn)車輛行駛過程為：駕駛員在是視認點A處發(fā)現(xiàn)標志E(圖2中指路標志假定在E點路側(cè)安裝)，在A點開始讀取標志信息，到B點把標志內(nèi)容完全讀完，這段距離稱為讀標志距離(S).駕駛員讀完標志后，應(yīng)做出采取的判斷，這段距離(BD)稱為判別距離(Lq).此時車輛已行駛到點D，然后，開始行動。從行動點D到行動完成點F的距離稱為行動距離(Lj)，而后進入導(dǎo)流段排隊等待通過交叉口。

1.1 判別距離Lq

根據(jù)研究數(shù)據(jù)[9]，駕駛員對指路標志的判斷時間大約為2.32 s，腳從加速器移到剎車器進行減速需要0.23 s，而汽車剎車的機械反應(yīng)時間大約為0.25 s，結(jié)合城市道路中駕駛環(huán)境復(fù)雜，需考慮機動車、非機動車、行人等因素的影響，本文選取駕駛員綜合判斷時間t0=3 s.通過公式(1)計算，得到不同速度下Lq值，如表2所示。

Lq=t0v0

(1)

其中：v0為路段的設(shè)計速度，m/s；

表2 判別階段駕駛者行駛距離Lq

1.2 指路標志設(shè)置位置到停止線長度L

根據(jù)上述分析，右轉(zhuǎn)車輛必須在行動距離D點到F點之間完成減速、車道變換及停車等操作。指路標志設(shè)置位置距離停止線的長度為L，通過式(2)-(6)計算可得。

L=Lq+Lj+Ld-W

(2)

(3)

W=f(h*)

(4)

f(h*)=5.67h*

(5)

h*=K1K2K3h

(6)

其中：b為車道數(shù)；t1為車輛單車道變換所需時間(s)，h*為文字有效高度(cm)；h為文字實際高度(cm)，K1為文種修正系數(shù)，9劃內(nèi)漢字，K1=0.6；K2為漢字復(fù)雜性修正系數(shù)，筆劃小于10，K2=1，10～15劃，K2=0.9，15劃以上，K2=0.85；K3為行駛速度修正系數(shù)，如表3所示。系數(shù)5.67是根據(jù)日本土木研究所的實驗結(jié)果所得的，該距離對外國人和老年人均能適應(yīng)。

表3 K3值(日本土木研究所實驗結(jié)果)

若讀完點B到標志E的距離(W)比標志消失距離(m)短，表明無法在該距離內(nèi)讀完標志，產(chǎn)生安全隱患。因此，這一約束條件表達為：W≥m.

(7)

其中：m為消失點到指路標志的距離；d為司機視高(1.2 m)到標志的側(cè)距(路側(cè)安裝標志)或司機視高到標志中心的距離(門架式安裝標志)；θ為在消失點與路測標志或頭頂標志的夾角(一般路側(cè)標志θ角為15°，頭頂標志從消失點與標志頂邊的仰角θ為7°)，如圖3所示。

F點為導(dǎo)向車道線的終點?！稑藴省分幸髮?dǎo)向車道線的長度應(yīng)根據(jù)路口的幾何線形及交通管理需要確定，一般不小于30 m，本文選取導(dǎo)向車道線Ld=30 m、60 m進行計算。

圖3 指路標志的消失距離Fig.3 The disappearance distance of the guiding sign

表4所示為不同車型單車道變換所需時間。城市道路交通中小客車占比高，而取不同車型單車道變換所需時間的平均值大于實際小客車單車道變換時間，對小客車安全性有利。

表4 不同車型單車道變換所需時間t1

讀完點B到標志E的距離W如表5所示。

表5 讀完點到標志的距離W

上述計算結(jié)果代入公式(2)中可得在不同設(shè)計車速和車道數(shù)下，指路標志設(shè)置位置距離停止線長度L所對應(yīng)的數(shù)值，結(jié)果如表6所示。

表6 指路標志設(shè)置距離計算值(Ld=30 m、60 m)Tab.6 Directional sign setting distance calculation value(Ld=30 m、60 m)

2 計算結(jié)果分析

與《上海補充規(guī)定》比對分析，除進口道為兩車道的指路標志設(shè)置位置外，本文的設(shè)置位置計算值均大于《上海補充規(guī)定》，造成差異的原因就是考慮了進口道車道數(shù)增多對指路標志視認性的影響；目前城市道路進口道為兩車道的情況，僅出現(xiàn)在小街巷中，設(shè)計車速一般在30 km/h以下，速度低，駕駛員反應(yīng)操作時間相對較為充裕，其設(shè)置距離參考《上海補充規(guī)定》中給出的推薦值，足以保證安全視認；《上海補充規(guī)定》沒有給出城市道路中普遍存在的設(shè)計車速為50 km/h的道路推薦值，本文給予補充計算。

設(shè)計車速在80 km/h以上快速路不建議采用平交方式。若采用平交方式，其指路標志設(shè)置，可參照高速公路出口標志的設(shè)置標準，即設(shè)置在距離交叉口500 m處。

3 結(jié)論

基于駕駛員的視認特性，考慮了不同設(shè)計車速及車道數(shù)對城市指路標志設(shè)置位置的影響，給出了針對指路標志設(shè)置距離的推薦值，主要結(jié)論如下：

(1)在實際道路中各交叉口受車流量和車道數(shù)的影響，導(dǎo)向車道線的長度不同。交通量大時，導(dǎo)向車道線長度可按30 m的倍數(shù)增加，本文選取30 m，60 m兩個值進行計算。

(2)指路標志設(shè)置距離的推薦值，考慮了設(shè)計車速及車道數(shù)的影響，還考慮了車道指示標志在指路標志的下游布設(shè)。《標準》中只說明車道行駛方向標志應(yīng)設(shè)在導(dǎo)向車道線之前適當位置，并未給出具體數(shù)值，考慮到指示標志以圖形為主，易識別，且標志間距應(yīng)不小于30 m，本文指路標志的設(shè)置距離推薦值在計算值的基礎(chǔ)上進行擴大，如表7所示。若無法滿足標志間最小設(shè)置距離時，建議采用互不遮擋的結(jié)構(gòu)形式。

(3)考慮到視認性、車道數(shù)和排隊長度等因素的影響，可采用增大字號、使用LED主動發(fā)光標志[10-11]等方法，增大視認距離，保證駕駛員有足夠的反應(yīng)操作時間，從而提高行車安全。

(4)目前國內(nèi)城市寬幅多車道道路已較為普遍，交叉口間距較短，指路標志的架設(shè)方式建議采用門架式、雙側(cè)懸臂式，以提高標志視認性。

表7 指路標志設(shè)置距離推薦值(Ld=30 m、60 m)