视觉减速标线控速效果评价＊

郭延永 刘 攀▲ 梁启宇

（1.东南大学交通学院 南京 210096；2.广西华篮设计（集团）有限公司 南宁 530011）

0 引言

超速行驶是导致我国道路交通事故的重要因素之一。综合采用车速管控措施遏制超速行为，可有效的降低道路交通事故率和提升行车安全性。视觉减速标线是车速管控系统中普遍采用的设施，由于其成本低、施工方便以及对路面破坏性小等特点近年来得到了广泛的应用。视觉减速标线基于交通工程学和心理学原理，当驾驶人通过视觉减速标线路段时，感觉前方车道变窄或是产生车速增加的错觉，使驾驶人本能地降低车速［1］。

视觉减速标线的应用较早，对视觉减速标线的控速效果也形成了一系列成果，例如早在1980年，Agent［2］就分析了横向视觉减速标线对降低车速和事故率的作用。关于视觉减速标线减速效果研究，大多数通过标线施划前后车速数据对比或者采用横向对比研究其对车速的影响，采用事前事后事故法研究其对行车安全状况的影响［3－10］。关于视觉减速标线降低车速的效果，Drakopoulos等［3］对威斯康辛州一处高速出口匝道的V 形视觉减速标线进行研究，通过V 形视觉减速标线安装前后各2年的车速数据，发现平均速度和85%位车速分别下降了24.1km／h 和27.4km／h。Katz等［4］在纽约、密西西比和田纳西对3个安装横向视觉减速标线的路段进行数据采集，分析发现车辆平均速度比安装视觉减速标线之前下降了0.5～6.4km／h。2 年后，Katz等［5］在佛吉尼亚选择了2处横向视觉减速标线进行观测，并采用对比组，分析发现设施组的平均速度较安装之前降低了16～24.5km／h，而对照组的车速无显著变化。Hunter［6］研究了V 形视觉减速标线减速效果的持续时间，研究发现在视觉减速标线安装初期减速效果明显，然而随着时间的推移其减速效果越来越弱，在安装V 形视觉减速标线9 个月后，平均速度仅下降1.61～3.22 km／h。Gates［7］的研究结果得到了同样的结论，视觉减速标线安装后可使平均车速降低1.61～6.44km／h，但随着时间的延续，减速效果越来越差。A.Vest等［8］研究了V 形视觉减速标线在曲线路段的减速效果，结果表明V 形视觉减速标线可以是速度下降19.3～25.7km／h，并且大货车降速的效果明显高于小客车。Voigt 和Kuchangi［9］对高速公路连接段处V 形视觉减速标线的效果进行了估计，研究发现安装V 形视觉减速标线后，连接段白天平均速度从55.2km／h降低到53.4km／h，夜晚平均速度从56.5km／h降低到51.3km／h。对于视觉减速标线降低交通事故的研究，Griffin等［10］对日本和英国的横向视觉减速标线和V 形视觉减速标线研究发现，横向视觉标线使事故率降低5%～50%，V 形视觉减速标线能使事故率降低25%～50%。Drakopoulos［3］也指出在安装有V 形减速标线的匝道出口事故率有明显的下降。另外，一些学者也对其他减速设施，如固定执法设施、振动减速标线和减速垄等减速效果进行了研究［11－18］。

目前已有的研究，大多是对视觉减速标线减速效果和安全效果简单进行事前事后对比分析，并且主要集中在横向视觉减速标线和V 形视觉减速标线。而对视觉减速标线路段车速变化规律、影响区域范围、降低超速比列等问题没有很好的解决。笔者采用速度实测数据，通过构建速度－距离曲线、减速效果统计检验及控速效果统计分析对视觉减速标线控速效果进行了详细的研究。

1 数据采集

选取南宁市3条城市道路上6个安装纵向视觉减速标线的路段作为研究对象。该6条实验路段纵向视觉减速标线于2008年初由南宁市交警大队统一安装。纵向视觉减速标为一组平行于车行道分界线的菱形块虚线，起始位置于人行横道处，并向上游延伸。根据道路特征设置60～70m的渐变段（见表1），菱形块沿行车方向虚线由窄变宽。设施组路段上下游交叉口距离人行横道均大于1km。除设置视觉减速标线外，无摄像头、减速垄或震动减速标线等其它减速设施，其路段相关几何参数见表1。

表1 观测点几何参数Tab.1 Geometric characteristics of selected sites

数据采集的内容是视觉减速标线上下游一定范围内不同断面经过车辆的速度。定义视觉减速标线末端（即人行横道处）坐标为0 m，往上下游各自延伸200m，上游断面坐标为负，下游断面坐标为正。为分析车辆在路段和人行横道处的车速是否有所区别，在上下游各500m 处取一断面作为控制点，具体采集断面如图1所示。数据采集过程中，为避免拥挤交通流对车速的影响，应选择处于自由流状态的车辆进行测速，即车头时距大于3s并且不受其他因素（车辆、行人等）干扰的车辆。数据采集工具采用采用手持式雷达测速仪，由测量人员在每1个数据采集断面附近使用手持雷达枪观测经过该断面处的自由流车辆速度并记录下来，即得到上下游不同断面经过车辆的速度样本。

由于视觉减速标线一般设置在特殊路段（如本文人行横道处），为了排除特殊路段情况对车速的干扰，展开了横向对照组实验。对照组是指没有安设视觉减速标线，但是路况环境及交通条件等类似于设施组的路段。选择平西路作为对照组，其车道数、路段限制值和车道宽度与设施组相同（见表1），平均日交通量与设施组相似。在对照组数据采集时，采用与设施组同样的断面设置。数据采用工作在2012年6月份进行，共采集数据样本量大约为6 300个。为保证设施组和对照组所测的车速处于自由流状态下，数据采集时选择工作日平峰时段、白天晴天条件下进行。

图1 车速数据采集断面Fig.1 Cross－section of speed data collection area

2 视觉减速标线控速效果分析方法

2.1 方法概述

笔者就视觉减速标线路段车速变化规律、控速影响范围和控速效果3 个问题进行研究。首先，根据各断面的实测速度数据构建平均车速和85%位车速速度－距离曲线，进而确定视觉减速标线路段车速变化规律和控速影响范围。其次，采用t－检验验证上下游控制点与视觉减速标线末端（人行横道处）整体车速样本平均值之间的差异显著性，并绘制速度频率分布和累计频率曲线图，从而判断降速效果；将设施组及对照组数据进行对比分析，由于对照组能够排除其他因素的干扰，可以说明降速效果归因于视觉减速标线；最后，统计分析车速降低效果和超速比例降低效果。

2.2 视觉减速标线控速效果分析过程

视觉减速标线控速效果分析主要包括：速度－距离曲线模型构建、控速效果统计检验、设施组与对照组对比分析、降低车速和减少超速比例统计。具体分析方法及过程如下。

2.2.1 速度－距离曲线模型构建

为研究车辆经过视觉减速标线前后车速的变化规律以及视觉减速标线对车速的影响范围，对设施组路段上下游不同数据采集断面的速度样本进行统计，计算各断面的平均车速和85%位车速，构建速度－距离曲线。从速度－距离曲线可判别车辆经过视觉减速标线路段时的车速变化规律和控速影响范围。

2.2.2 控速效果统计检验

应用t－检验检验视觉减速标线上下游控制点及人行横道处车速样本平均值之间的差异显著性，并且对此3处位置的车速样本进行频率和累计频率分析。比例检验用于检验视觉减速标线上游控制点与人行横道处车辆超速比例的差异显著性。t－检验和比例检验方法具体如下。

假设在人行横道处及控制点位置处车辆平均速度分别为μ1 和μ2，原假设H0为μ1＝μ2，当

时，假设条件不成立。

式中：α为显著水平；为人行横道处的计算平均速度；为上游（或下游）控制点处的计算平均速度；S1为人行横道处速度数据样本标准方差；S2为上游（或下游）控制点处速度数据样本标准方差；n1为人行横道处车速数据样本量；n2为上游（或下游）控制点处车速数据样本量；tα／2为t分布的100（1－α／2）%位值。

假设在人行横道处及上游控制点位置处车辆超速比例分别为p1和p2，原假设H0为p1＝p2，当

时，假设条件不成立。

其中：α为显著水平；n为人行横道处车速数据样本量；m为上游控制点处车速数据样本量；zα／2为z分布的100（1－α／2）%位值。

2.2.3 设施组与对照组对比分析

设施组是指安装有视觉减速标线的路段，对照组则是指未安装视觉减速标线但是道路、交通条件及周边环境类似于设施组的路段。

将对照组速度－距离曲线与设施组进行横向对比，并且将设施组视觉减速标线上下游控制点、人行横道处及对照组路段平均速度进行对比，通过对比来进一步验证视觉减速标线对其附近车辆有控速效果，而该控速效果归因于视觉减速标线的作用。

2.2.4 车速和超速比例降低统计

对视觉减速标线路段上下游控制点以及人行横到处速度样本进行统计，分析视觉减速标线对平均速度、85%位车速和超速比例的降低程度。

3 结果分析

3.1 速度变化规律与控速影响区域分析

计算各断面的平均车速和85%位车速，将不同断面的平均速度（85%位车速）用曲线连接，构建速度－距离变化曲线，如图2所示。

从图2可以发现，经过视觉减速标线路段，平均车速和85%位车速均有1个明显的变化过程。车辆整体通常从设施上游约150 m 处的位置开始减速，车速达到最低值的位置大致在视觉减速标线末端（人行横道）处，而在驶出视觉减速标线路段到下游后约100～150m 处速度恢复到一定的平稳状态。视觉减速标线对车速的影响范围大约在250m 以内。

图2 部分视觉减速标线路段距离－速度曲线Fig.2 Part of speed－distance curve of illusionary pavement markings

3.2 控速效果分析

通过t－检验、频率分布和累计频率曲线来分析视觉减速标线的控速效果。t－检验用来检验人行横道处及上下游控制点3处位置车速数据样本平均值之间有无显著差异，检验结果见表2。由表2中t－检验结果可见，在95%置信水平上，人行横道处的车速明显低于上下游控制点处车速，而上下游控制点之间的车速无明显高低差异，说明视觉减速标线具有降低车速的效果。

表2 不同位置平均车速t－检验结果Tab.2 Results of t－tests for speed data measured at different locations

绘制设施组上下游控制点及人行横道处频率分布及累计频率曲线图，见图3。由图3可见，人行横道处车速数据的累积频率曲线总是处于上下游控制点车速数据累积频率曲线的左侧，而上下游控制点处2条车速累积频率曲线交织着一起，说明视觉减速标线在其影响范围内具有降低车速的效果，而在超过一定范围外的区域则无明显的控速效果。

图3 部分速度频率分布图Fig.3 Part of frequency distribution of speed data

3.3 对照组对比分析

为排除其他因素对分析结果的影响，判别视觉减速标线控速效果，展开横向对照组实验。图4（a）为对照组速度－距离曲线，可以看出对照组路段平均速度和85%车速没有明显的下降趋势，而是出现上下抖动的情况，变化趋势不明显。通过与图2对比，说明设施组车速下降归因于视觉减速标线；图4（b）为设施组路段和对照组路段平均车速和85%位车速柱状图，可以看出设施组人行横道处速度低于上游控制点和对照组路段。同时t－检验的结果表明对照组路段的平均车速（85%位车速）明显高于设施处路段的平均车速（85%位车速），但是设施上游控制点处平均车速（85%位车速）与对照组路段平均车速（85%位车速）无显著差异，说明视觉减速标线在其上下游一定范围内具有降低车速的效果，而且该效果归因于视觉减速标线。

图4 设施组路段与对照组对比分析Fig.4 Comparison analysis of treatment group and comparison group

3.4 车速和超速比例降低程度分析

表3中将人行横道处车速数据与上下游控制点的车速数据进行对比，以统计视觉减速标线降低车速和超速比例的程度。由表3可见，视觉减速标线末端处车辆平均速度下降程度为2.4～4.2km／h，85%位车速下降程度为2.7～5.0km／h。人行横道处超速车辆较上游控制点超速车辆降低比例为9.4%～15.6%。采用比例检验验证人行横道处超速比例降低程度的显著性，由表3的检验结果可见，在95%的置信水平下，视觉减速标线可显著降低车辆超速比例。

表3 视觉减速标线路段车速数据汇总Tab.3 Summary statistics of speed data at illusionary pavement markings segments

4 结束语

1）提出了1种视觉减速标线控速效果评价的方法，能够分析视觉减速标线路段车速变化规律、控速影响范围和影响范围内的降速效果。

2）由速度－距离曲线可知视觉减速标线的控速范围约为上下游250m。

3）引进对照组，采用t检验和比例检验，确定视觉减速标线可有效的降低车速和超速比例，平均速度下降程度为2.4～4.2km／h，85%位车速下降程度为2.7～5.0km／h；车辆超速降低比例为9.4%～15.6%。

4）由于观测点较少，视觉减速标线对于控速范围、降速程度和超速车辆比例下降程度等方面的规律是否具有普适性无法得知，将来研究将在城市道路、普通公路、出口匝道等不同性质路段上采集大量观测点数据，以用来验证本文结果的普适性。另外，笔者仅研究了观测路段的视觉减速标线控速范围，而没有考虑控速范围随视觉减速标线长度的变化，在未来研究中应进一步考虑。文中未对视觉减速标线实施前后的安全性进行评价，以后可通过事故数据分析视觉减速标线对交通事故的影响。

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