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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)

不等長邊緣率標(biāo)線對跟車車速和車頭時距的影響

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)

摘要通過在高速公路上進(jìn)行路上試驗，研究不等長邊緣率標(biāo)線對跟車速度和車頭時距的影響。試驗結(jié)果顯示：不等長邊緣率標(biāo)線對跟車速度影響顯著，標(biāo)線長度差越大則速度減小幅度越大；對跟車車頭時距影響顯著，標(biāo)線長度差越大則車頭時距增大幅度越大。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)致速度與車頭時距的改變。通過鋪設(shè)不等長邊緣率標(biāo)線，可以增大跟車駕駛?cè)说淖陨砀兄俣?，并實現(xiàn)主動降速，進(jìn)而增大跟車車頭時距，提高行車安全性。

關(guān)鍵詞跟車行駛車頭時距邊緣率標(biāo)線感知速度

跟車行駛是行車過程中極為常見的運(yùn)行狀態(tài)，跟車過程的安全性影響著整個交通運(yùn)行的安全水平。不良的跟車行駛將會導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故，常見如追尾碰撞事故。根據(jù)我國道路交通事故統(tǒng)計白皮書[1]，2010年追尾事故已占據(jù)我國道路交通事故的40.4%，并造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。研究顯示，追尾事故的發(fā)生多與駕駛員跟車過緊、車速過高有直接的聯(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，駕駛員對于速度和距離的判斷依賴其獲取的視覺信息。研究指出，80%的交通事故都與駕駛員的錯誤或失誤有關(guān)，而駕駛員獲取的90%的信息都是視覺信息[2]。Boer[3]認(rèn)為行車過程中一系列的感知變量被用來指導(dǎo)駕駛員的決策和控制。Rakha等[4]采用了等長等間距的邊緣率標(biāo)線，通過分析實地觀測數(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)了長度為20. 32 cm，周期長度為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]在實地路上實驗中分別設(shè)置了0.5，1和1.5 m的等長、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跟車的影響時也采用了1 m長、1 m間隔的等長等間隔的邊緣率標(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)線長度與間隔相等的情形，若標(biāo)線長度與間隔不相等是否會對速度產(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)線對速度的影響，而未深入分析邊緣率標(biāo)線對車距的作用。而車距，尤其是車頭時距更能夠評價跟車的安全性。除此之外，還可以看到，以上研究所采用邊緣率標(biāo)線長度各不相同，試驗路段、交通環(huán)境也存在顯著差異，因而難以比較邊緣率標(biāo)線長度對跟車安全性的影響。

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

1實驗

1.1　試驗地點

試驗地點選擇主要考慮了2方面的因素：①路段車流量(以及車輛構(gòu)成)滿足試驗觀測和統(tǒng)計分析的要求；②路段道路條件本身對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S1)K6+500~K8+000段作為試驗路段。該路段為平直線路段，設(shè)計速度100 km/h，雙向4車道，車道寬度為3.75 m。試驗段前后300 m范圍內(nèi)無隧道、立交，以及違章抓拍系統(tǒng)。

1.2　試驗設(shè)計

邊緣率標(biāo)線長度與間隔的設(shè)置見表1。試驗中單根邊緣率標(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)實景

(此處僅顯示了方案a)(單位：m)

1.3　數(shù)據(jù)采集

本試驗中將6個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(即每個分析儀對應(yīng)一個觀測斷面，其布設(shè)見圖2)，來采集通過試驗區(qū)域各個觀測斷面的車輛車速、車頭時距以及車型(通過車輛長度來區(qū)分)。斷面1~6的觀測數(shù)據(jù)用于自由流車輛的剔除。為便于計算，車輛經(jīng)過斷面2至斷面5的平均速度以及平均車頭時距作為分析使用數(shù)據(jù)。為了提高數(shù)據(jù)的有效性，觀測過程中采用6臺攝像機(jī)在6個觀測斷面處對車輛運(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)時間與NC200分析儀一致。此外，在數(shù)據(jù)采集過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車速數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，若出現(xiàn)顯著差異則重新觀測。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)的真實性，用道路附近的灌木對6臺攝像機(jī)進(jìn)行了簡單的遮掩。本次試驗中所有試驗均選擇在晴天進(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) 過濾自由流車輛。當(dāng)行車不受上游和下游車輛影響時，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)過斷面的車頭時距大于其瞬時停車時間(由停車視距計算)，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個斷面中的任何一個斷面出現(xiàn)自由流狀態(tài)，則該車都需要被剔除。

(2) 過濾中途變道車輛。由于車輛在行駛過程中可能存在中途變道情況(意味著車輛沒有依次連續(xù)地越過6個NC200分析儀)而造成數(shù)據(jù)失真，因此為了避免這種錯誤數(shù)據(jù)的混入，采取了視頻畫面識別的方法來排除這類車輛。通過一幀一幀地觀看6臺攝像機(jī)所拍攝的6個斷面視頻畫面上車輛行駛情況，來檢查是否存在中途變道的車輛。如在任何一個斷面出現(xiàn)變道，則根據(jù)攝像機(jī)拍攝畫面捕捉到車輛變道的時刻，來確定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　不等長邊緣率標(biāo)線對速度的影響

圖3呈現(xiàn)了不等長布設(shè)情形下的速度分布情況。可以看出，鋪設(shè)不等長邊緣率標(biāo)線后試驗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)線長度對速度具有顯著影響(F(21 864)=133.52，p<0.05)。圖3顯示了不同標(biāo)線長度差下的速度均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差?？梢钥闯?，標(biāo)線長度差越大，則平均速度越小；且沿車流行進(jìn)方向，各試驗中平均速度總體呈現(xiàn)減小的趨勢。

圖3　不同方案下的速度比較

2.2　不等長邊緣率標(biāo)線對車距的影響

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

圖4　不同方案下的車頭時距比較

3討論與分析

本研究中的時間頻率變化區(qū)間內(nèi)，速度降低的同時車頭時距增大。這種時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)時間頻率在[13,14 Hz]內(nèi)時，跟車車頭時距變化并沒有表現(xiàn)出一致的增大趨勢，這或許是由于本次試驗中高速行駛車輛樣本較少。事實上，感知速度對車頭時距的影響或許可以從其對減速度的影響來解析。朱順應(yīng)和劉兵的邊緣率標(biāo)線對減速行為的影響機(jī)理研究均顯示，當(dāng)時間頻率在一定的范圍內(nèi)時，減速度的絕對值隨著時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減速，并表現(xiàn)為較大的車頭時距。

4結(jié)論

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

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

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

本研究僅僅考慮了增大邊緣率標(biāo)線的長度，而未考慮將長度減小形成的不等長，同時也沒有考慮間隔變化的情形。因此，在未來的研究中將考慮以上2個因素并開展重復(fù)性試驗。

參考文獻(xiàn)

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[7]丁乃侃,朱順應(yīng),王紅,等.車型與時間頻率對跟車車頭時距的影響研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,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].中國安全科學(xué)學(xué)報,2013,23(6):110-115.

收稿日期：2015-09-15

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.043