科学设置交叉口分向标志研究

黄中义 龙桢峰 魏家骏

山东正衢交通工程有限公司

摘要：交通标志是重要的交通管理设施之一，它表现出了道路交通组织的形式，同时也是作为交通执法的依据，在安全管理和交通秩序领域发挥重要作用。科学合理地设置车道分道标志，有利于交叉口的行车秩序得到优化，提高通行效率。

关键词：分道标志，反应时间，变道距离，前置距离

1 分向行驶车道标志特性

1.1交通标志定义

道路交通标志是指以颜色、形状、字符、图形等向道路使用者传递信息，从而便利于管理交通的设施。由此可知，设在道路上的交通标志本质上是交通信息这种虚拟观念的现实载体，是传递信息的一种实体媒介。交通标志的作用对象是道路使用者，目的是为道路使用者提供及时准确的信息，使道路使用者快捷顺利地抵达目的地，促进交通的安全和畅通。

1.2交通标志的分类

交通标志的分类按《道路交通标志和标线》国标作为标准，通过标志使用性质的不同，将交通标志分为两类，一类是主标志，另一类是辅助标志。主标志包括七类：警告标志、禁令标志、指示标志、指路标志、告示标志、作业区标志、旅游区标志。辅助标志起辅助说明的作用，其设置在了主标志的下边。

1.3分道标志的特质

1.3.1设置分道标志的要求

在《城市道路交通标志和标线设置规范》（GB51038-2015）中规定了分道标志的设置要求：

（1）分向行驶车道标志应设置在平面交叉口导向车道前适当位置，并不应与指路标志之间相互遮挡；

（2）分向行驶车道标志一般采用悬臂式设置于道路右上方；

（3）分向行驶车道标志所指方向应与车道布置方式及地面箭头标线一致；

（4）分向行驶车道标志可以单独设置于指路标志的下游，也可与指路标志合并设置，本文只研究其单独设置的情况；

（5）分向行驶车道标志可以是静态的，当根据管理要求可变时，也可设置为可变的分向行驶车道标志。

1.3.2设置分道标志所存在的问题

由于我国现在的国标标志对分道标志的研究比较少，些地方就会出现缺乏科学设置分道标志情况的出现，所以在分道标志的设置上就存在有问题。如：

（1）分道标志大小尺寸不一

（2）分道标志放置位置的不合理

（3）分道标志内容模糊

（4）分道标志被其他物体遮挡

（5）分道标志与指路标志设置的放法不一致

2驾驶人认知与操作过程分析

2.1视觉影响

研究表明，驾驶员依靠视觉接收的信息占全部接受信息量的80%左右，而道路交通标志信息全部依靠视觉系统获得，且在行驶过程中，驾驶员基本上依靠的是动态视觉系统。

2.1.1影响动态视觉的因素

影响人的动态视觉因素有多种，例如：

1. 驾驶人的驾驶经验

一个对机动车驾驶熟练的机动车驾驶员，能有更好的视线搜索目的性和提高行车效率。这些因素能使驾驶人操作更得心应手。如果驾驶人驾驶技术不够成熟，则容易把注视点放在其他事物上，而没有专注于驾驶。

2. 驾驶人年龄

年龄也是影响机动车驾驶的一个重要因素，随着人年龄的慢慢增长，人生理系统上的各种器官都开始衰老，就导致了驾驶人的视觉感受等变弱。就如视力，人年龄的增长使得人的动视力和静视力衰弱，其中动视力的衰退时间又比静视力的早，直接影响了驾驶员对机动车的驾驶

3. 车辆的行驶速度

研究显示，动视力会与车辆的行驶速度成线性负相关关系，机动车行驶速度越大，人视觉的动态视觉感能力越弱。

4. 目标物体的照度和颜色

人处于运动过程中，人视觉感受不同颜色事物的辨识力和敏感性不一样，照度越强，人动态视觉感知就越好。

2.2认知与操作过程

根据交通标志的定义可知，交通标志的本质是以颜色、形状、字符、图形等元素来表示的信息，那么，驾驶人对标志的认知和操作过程也可以被视为信息的传递和加工过程。将交通标志信息的传递和加工过程转化为驾驶人驾驶过程中对分向行驶车道标志的认知和操作过程，如图 2.2.1 所示。

图 2.2.1 驾驶人对分向行驶车道标志认知和操作过程示意图

从 A 点开始，标志在驾驶人视野内出现，但是无法看清标志；在 B 点看清标志后，便开始对标志内容进行认读，到 C 点阅读完毕，即完成对标志信息的接收；从 C 点到 D 点，驾驶人对接收到的信息进行加工处理，根据行驶路线判断目标车道的位置，并做出换道驾驶的决策；随后，驾驶人从 D 点开始实施换道，至 E 点换道结束。E 点既是换道终点，也是导向车道线的起点，因为交叉口导向车道线为不可变车道线，所以驾驶员必须最迟在驶入导向车道之前完成换道；F 点为消失点，在此点，标志从驾驶员视野内消失。

3驾驶人认知-反应时间影响分析

3.1 数据采集

通过程序设置，实验过程中 E-prime 软件能够自动采集实验数据，被试者每进行一次认知-反应，程序后台则记录一次数据，数据包括：①认知-反应时间，即从刺激呈现到被试者按“空格”键反应的这段时间（单位为：ms）；②被试者输入的目标车道编号是否正确，正确则记录为“1”，错误则记录为“0”。 认知-反应时间数据中的异常值也需要剔除，这些异常值可能是由于被试者注意力不集中、疏忽大意或操作不当而引起。

3.2 认知-反应时间影响因素分析

本文所有数据分析均采用 SPSS 软件完成，本实验主要分析不同实验变量及其组合对驾驶人认知-反应时间是否有显著影响，从而判断是否作为分向行驶车道标志位置设置时应该着重考虑的因素。本文主要进行了以下分析：

（1）标志版面单因素影响分析

（2）车速单因素影响分析

（3）车道位置单因素影响分析

（4）车道数单因素影响分析

（5）多因素组合影响分析

综合以上分析，不同标志版面和车速对驾驶人的认知-反应时间无显著影响，而车道数和车道位置都对驾驶人认知-反应时间产生了显著的影响，随着车道数增多和车道位置与标志的侧向距离加长，驾驶人的认知-反应时间变长。其中，内侧车道的认知-反应时间与其他两条车道有显著差异，并且内侧车道位置的认知-反应时间最长，说明最内侧车道是驾驶人认读分向行驶车道标志的最不利位置。因此，在设置分向行驶车道标志时，应首先根据不同车道数分别置，在确定驾驶人认知-反应时间参数时应考虑最内侧车道这一最不利情况。

4计算分道标志前置距离模型

阅读后距离（ ）是驾驶人驾驶机动车的过程中对交通标志内容阅读完成的位置到交通标志设置点的距离，消失距离（ ）是交通标志从驾驶人视野中消失时侯的车辆位置到交通标志设置点的距离。如果要让驾驶人能够完整知道交通标志信息，则要求阅读交通标志后的距离不能小于消失距离，所以驾驶人必须在交通标志消失之前阅读完交通标志的内容。所以，计算分道标志前置距离的模型为：

4.1计算认知-反应距离

从驾驶人获取交通标志的信息到反应起来的时间和它们相对应机动车行驶速度计算认知-反应距离（ ），该计算式子为：

式中， ——驾驶人认知-反应的距离，单位为米

——城市干道设计的机动车行驶速度

——驾驶人认知-反应的时间

4.2计算视认距离和消失距离

驾驶人在行驶中对物体的辨识看的是视认角度θ的大小。

O 点是驾驶人在驾驶过程中，人眼睛处于的位置，P 点是交通标志牌的右上角，直线 OP 是驾驶人望向交通标志牌右上角时的视线，θ 为驾驶人注视标志牌右上角时的视角，直线 OQ 是驾驶人望向驾驶水平正前方时的视线，O、P、Q 三个点连线成直角三角形。K 点在 P 点正下方并与 Q 点处在同一水平线，P、Q、K 三个点连线也成直角三角形。H 为交通标志牌的上缘到地面垂直的距离，h 为驾驶人水平视线到地面垂直的距离。 由图中的几何关系，可得表达式：

三个式子合并得：

式子中的 是要求的 或者 的值

4.3计算换道距离

为最多次的换道次数情况下的最长换道距离

该式子为：

式子中 ——最多换道次数

——换道一次需要的距离

4.4计算交通标志前置的距离

结合上述公式可得交通标志前置距离（ ）的建议值

5 结语

本文基于驾驶人动态视觉特性和认知心理学原理，在分析驾驶人对分向行驶车道标志认知和操作过程的基础上，通过不同实验测量了驾驶人的认知-反应时间和换道行驶距离，构建了标志前置距离计算模型，利用实测数据，计算得到不同道路和交通条件下分向行驶车道标志的前置距离。

参考文献

[1] 张玉珍. 道路交通标志的设置[J]. 公路, 1990(03): 26-29.

[2]GB 51038-2015, 城市道路交通标志和标线设置规范[S].

[3] GB 51286-2018, 城市道路工程技术规范[S].

[4]薛薇. 统计分析与 SPSS 的应用[M]. 中国人民大学出版社, 2011.