不等长边缘率标线对跟车车速和车头时距的影响

余　彪　甘　睿　曾明刚　邵文秀

(1.遵义公路局　遵义　563000;　2.贵州省桥梁建设集团有限责任公司　遵义　563000)

不等长边缘率标线对跟车车速和车头时距的影响

余彪1甘睿1曾明刚2邵文秀1

(1.遵义公路局遵义563000;2.贵州省桥梁建设集团有限责任公司遵义563000)

摘要通过在高速公路上进行路上试验，研究不等长边缘率标线对跟车速度和车头时距的影响。试验结果显示：不等长边缘率标线对跟车速度影响显著，标线长度差越大则速度减小幅度越大；对跟车车头时距影响显著，标线长度差越大则车头时距增大幅度越大。驾驶员速度感知，以及距离感知可能因铺设边缘率标线后出现变化，进而导致速度与车头时距的改变。通过铺设不等长边缘率标线，可以增大跟车驾驶人的自身感知速度，并实现主动降速，进而增大跟车车头时距，提高行车安全性。

关键词跟车行驶车头时距边缘率标线感知速度

跟车行驶是行车过程中极为常见的运行状态，跟车过程的安全性影响着整个交通运行的安全水平。不良的跟车行驶将会导致严重的交通事故，常见如追尾碰撞事故。根据我国道路交通事故统计白皮书[1]，2010年追尾事故已占据我国道路交通事故的40.4%，并造成了严重的人员伤亡和财产损失。研究显示，追尾事故的发生多与驾驶员跟车过紧、车速过高有直接的联系。因此，如何有效控制车速、促使驾驶员调整车距至关重要。

然而，驾驶员对于速度和距离的判断依赖其获取的视觉信息。研究指出，80%的交通事故都与驾驶员的错误或失误有关，而驾驶员获取的90%的信息都是视觉信息[2]。Boer[3]认为行车过程中一系列的感知变量被用来指导驾驶员的决策和控制。Rakha等[4]采用了等长等间距的边缘率标线，通过分析实地观测数据发现平均速度下降6 km/h，85%位车速下降8 km/h。Retting等[5]在高速公路出口匝道上铺设了长度为20. 32 cm，周期长度为4 m的边缘率标线，铺设后平均车速降低了7.5%。刘兵等[6]在实地路上实验中分别设置了0.5，1和1.5 m的等长、等间距的边缘率标线，发现平均速度比铺设前分别降低了8.8%，7.1%和5.0%。另外，丁乃侃等[7]在研究边缘率和车型对跟车的影响时也采用了1 m长、1 m间隔的等长等间隔的边缘率标线设置，并同样得到了速度减小的结果。

然而，以上研究均仅仅考虑了标线长度与间隔相等的情形，若标线长度与间隔不相等是否会对速度产生不同的影响效果呢？另外，以上研究大多只考虑了边缘率标线对速度的影响，而未深入分析边缘率标线对车距的作用。而车距，尤其是车头时距更能够评价跟车的安全性。除此之外，还可以看到，以上研究所采用边缘率标线长度各不相同，试验路段、交通环境也存在显著差异，因而难以比较边缘率标线长度对跟车安全性的影响。

鉴于此，本文将考虑边缘率标线长度与间隔不等的情况，并通过控制性路上试验，研究分析不等长边缘率标线对跟车行为的影响。

1实验

1.1　试验地点

试验地点选择主要考虑了2方面的因素：①路段车流量(以及车辆构成)满足试验观测和统计分析的要求；②路段道路条件本身对驾驶员行车的影响较小。鉴于以上2方面的考虑，在相关高速公路管理部门的许可下，选定武汉市岱黄高速(编号S1)K6+500~K8+000段作为试验路段。该路段为平直线路段，设计速度100 km/h，双向4车道，车道宽度为3.75 m。试验段前后300 m范围内无隧道、立交，以及违章抓拍系统。

1.2　试验设计

边缘率标线长度与间隔的设置见表1。试验中单根边缘率标线的宽度(与行车方向垂直为宽)及其与原道路标线的横向间距保持不变，均为15 cm，具体的边缘率标线布设形式见图1。

表1　边缘率标线设置控制参数

a)　布设形式示意

b)　路上布设实景

(此处仅显示了方案a)(单位：m)

1.3　数据采集

本试验中将6个NC200型便携式交通流分析仪，按照车流行进方向依次间隔地铺设在行车道的中央(即每个分析仪对应一个观测断面，其布设见图2)，来采集通过试验区域各个观测断面的车辆车速、车头时距以及车型(通过车辆长度来区分)。断面1~6的观测数据用于自由流车辆的剔除。为便于计算，车辆经过断面2至断面5的平均速度以及平均车头时距作为分析使用数据。为了提高数据的有效性，观测过程中采用6台摄像机在6个观测断面处对车辆运行情况进行拍摄(摄像机每秒拍摄50帧1 920×1 080像素的画面)，且摄像机的系统时间与NC200分析仪一致。此外，在数据采集过程中为了避免仪器可能出现的故障，采用人工使用雷达枪采样记录的方法对车速数据进行校核，若出现显著差异则重新观测。为了防止驾驶员误将摄像机认作违章抓拍设备而影响车流数据的真实性，用道路附近的灌木对6台摄像机进行了简单的遮掩。本次试验中所有试验均选择在晴天进行，且所有的数据均采集于上午08：30-11：30或下午14：00-17：00。

图2　NC200交通流分析仪布设示意

1.4　数据处理

(1) 过滤自由流车辆。当行车不受上游和下游车辆影响时，称之为自由流。根据本研究的目的，为了保证分析所用数据的有效性和可靠性，需要采用一定标准来剔除自由流状态车辆。本研究采用与刘兵等[6]的研究一致的车辆剔除判别标准，即考查车辆经过断面的车头时距大于其瞬时停车时间(由停车视距计算)，该车辆被判定为自由流车辆，并剔除分析样本。另外，我们规定，车辆在这6个断面中的任何一个断面出现自由流状态，则该车都需要被剔除。

(2) 过滤中途变道车辆。由于车辆在行驶过程中可能存在中途变道情况(意味着车辆没有依次连续地越过6个NC200分析仪)而造成数据失真，因此为了避免这种错误数据的混入，采取了视频画面识别的方法来排除这类车辆。通过一帧一帧地观看6台摄像机所拍摄的6个断面视频画面上车辆行驶情况，来检查是否存在中途变道的车辆。如在任何一个断面出现变道，则根据摄像机拍摄画面捕捉到车辆变道的时刻，来确定NC200分析仪中记录的相应车辆，并将其从样本中剔除。

2结果

2.1　不等长边缘率标线对速度的影响

图3呈现了不等长布设情形下的速度分布情况。可以看出，铺设不等长边缘率标线后试验路段平均速度均有所减小，其中方案c情形下速度减小幅度最大，减小3.5 km/h。单因素方差显示，不同标线长度对速度具有显著影响(F(21 864)=133.52，p<0.05)。图3显示了不同标线长度差下的速度均值和标准误差。可以看出，标线长度差越大，则平均速度越小；且沿车流行进方向，各试验中平均速度总体呈现减小的趋势。

图3　不同方案下的速度比较

2.2　不等长边缘率标线对车距的影响

图4呈现了不等长布设情形下的车头时距分布情况。可以看出，铺设不等长边缘率标线后试验路段平均车头时距均呈现一定程度的增大，其中方案c情形下车头时距增大幅度最大，增大0.31 s。单因素方差显示，不同标线长度对速度具有显著影响(F(21 864)=152.18，p<0.05)。图4显示了不同标线长度差下的车头时距均值和标准误差。可以看出，标线长度差越大，则平均车头时距越大；且沿车流行进方向，各试验中平均车头时距总体呈现增大的趋势。

图4　不同方案下的车头时距比较

3讨论与分析

本研究中的时间频率变化区间内，速度降低的同时车头时距增大。这种时间频率引起的减速效果与朱顺应等[8]和刘兵等[6]的研究是一致的。当时间频率在[13,14 Hz]内时，跟车车头时距变化并没有表现出一致的增大趋势，这或许是由于本次试验中高速行驶车辆样本较少。事实上，感知速度对车头时距的影响或许可以从其对减速度的影响来解析。朱顺应和刘兵的边缘率标线对减速行为的影响机理研究均显示，当时间频率在一定的范围内时，减速度的绝对值随着时间频率的增大而逐渐增大，跟车驾驶员的减速效果逐渐增强。其原因解释为时间频率增大引起驾驶员感知速度增大，即驾驶员产生速度高估，而为了保障行车安全则主动减速，并表现为较大的车头时距。

4结论

(1) 不等长边缘率标线可以显著减小行车速度，且标线长度差越大速度减小的幅度越大。

(2) 不等长边缘率标线可以显著增大跟车车头时距，且在试验路段区间范围内，标线长度差越大则车头时距增大的幅度越大。

(3) 通过在路面加铺不等长的边缘率标线可以为改善跟车安全性提供一种新的途径。

本研究仅仅考虑了增大边缘率标线的长度，而未考虑将长度减小形成的不等长，同时也没有考虑间隔变化的情形。因此，在未来的研究中将考虑以上2个因素并开展重复性试验。

参考文献

[1]公安部交管局.道路交通事故白皮书(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]刘兵,朱顺应,王红,等.边缘率标线长度对减速行为的影响现象和机理研究[J].中国安全科学学报,2013,23(10):114-120.

[7]丁乃侃,朱顺应,王红,等.车型与时间频率对跟车车头时距的影响研究[J].中国安全科学学报,2014,24(10):120-125.

[8]朱顺应,张子培,王红,等.路面边缘率标线减速效果的影响机理[J].中国安全科学学报,2013,23(6):110-115.

收稿日期：2015-09-15

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.043