城市道路指路标志设置位置研究

李 昕，贾志绚，解 晅

(太原科技大学交通与物流学院，太原 030024)

随着城市规模不断扩张，外来人口大量涌入，城市路网状态、交通组织也随之发生了极大变革，大量非职业驾驶员成为城市路网“熟悉的陌生人”，出行时，对交通标志(特别是指路标志)的依赖性增加。在此背景下，道路交通标志的作用日益凸显。而指路标志作为交通标志的一种，其设置位置不当，会造成驾驶者读取标志信息后的可操作距离过短，出现紧急变换车道、插队等不当行为，造成人为拥堵而埋下安全隐患。

关于指路标志的研究，刘浩学[1]、郑安文和牛倬民[2]等人从事故特征、视认距离两方面开展了公路、高速公路的交通标志设置研究。张兰芳和方守恩[3]从驾驶人的出行心理出发，提出了“逐级引导、由远及近、分级指引”的指路标志系统设置方法。祖永昶[4]分析了城市路网的功能，提出从信息量和驾驶员路径选择特点对指路标志进行合理布设。历版国标《道路交通标志和标线》[5-7](简称《标准》)用于规范交通标志标线的实施，但是未针对各级道路给出标志确切的设置位置。使得在工程实施中，各地道路标志的设计与设置较为混乱。在同济大学和上海市公安局交警总队于2009年颁布的《上海市城市道路交通标志、标线设置补充规定》(简称《上海补充规定》)中仅针对一般道路按照不同设计车速给出了交通标志设置距离的建议值，如表1所示。未具体考虑车道数这一影响因素。

表1 《上海补充规定》指路标志设置位置建议值Tab.1 The recommended value of the road sign setting position in “Shanghai Supplementary Provisions”

本文以驾驶员动态视认特性、反应操作特性为基础，研究了在不同设计车速、不同车道数下，城市道路的指路标志的设置位置，以提高道路交叉口交通流的安全性。

1 不同设计车速、车道下设置距离计算

如图1所示，指路标志的作用主要为传递道路方向、地点信息。指路标志位置的确定关乎驾驶员在行驶过程中能否及时、准确获取指路信息，能否安全、快捷到达目的地。

图1 城市指路标志Fig.1 City road sign

影响指路标志设置位置的因素[8]包括：驾驶员视觉特性、标志的信息复杂性、字号、车道数、车道宽度、车道变换时间、标志牌的支撑方式等。城市道路中由于道路网密度大、交叉口间距短的特点，很少设置指路标志预告标志。而《标准》中给出指路标志的告知标志设在交叉路口前150 m～500 m；若设置预告标志时，如条件所限，可适当靠近交叉路口，但距交叉路口不应少于100 m，且不应阻挡交叉路口的指路标志告知标志。

《标准》中只给出指路标志设置范围，未根据不同设计车速、不同车道数等因素给出更为具体的参考值。考虑到交叉口左转、直行及右转三股车流中，左、右转车流较直行车流需跨越更多的车道，反应-操作时间更长，指路标志设置位置应满足左、右转车流的行车要求。故以城市道路右转车流为例，分析驾驶员的视认过程，计算指路标志的设置位置。车辆驾驶员从读取标志牌信息到车辆完成换道行动的距离分为：驾驶员读取标志距离S、判别距离Lq、车道变换Lj及导流段Ld四部分，如图2所示。

图2 典型的城市道路交叉口断面驾驶员变换车道过程Fig.2 The change lane process of typical urban road intersection section driver

右转车辆行驶过程为：驾驶员在是视认点A处发现标志E(图2中指路标志假定在E点路侧安装)，在A点开始读取标志信息，到B点把标志内容完全读完，这段距离称为读标志距离(S).驾驶员读完标志后，应做出采取的判断，这段距离(BD)称为判别距离(Lq).此时车辆已行驶到点D，然后，开始行动。从行动点D到行动完成点F的距离称为行动距离(Lj)，而后进入导流段排队等待通过交叉口。

1.1 判别距离Lq

根据研究数据[9]，驾驶员对指路标志的判断时间大约为2.32 s，脚从加速器移到刹车器进行减速需要0.23 s，而汽车刹车的机械反应时间大约为0.25 s，结合城市道路中驾驶环境复杂，需考虑机动车、非机动车、行人等因素的影响，本文选取驾驶员综合判断时间t0=3 s.通过公式(1)计算，得到不同速度下Lq值，如表2所示。

Lq=t0v0

(1)

其中：v0为路段的设计速度，m/s；

表2 判别阶段驾驶者行驶距离Lq

1.2 指路标志设置位置到停止线长度L

根据上述分析，右转车辆必须在行动距离D点到F点之间完成减速、车道变换及停车等操作。指路标志设置位置距离停止线的长度为L，通过式(2)-(6)计算可得。

L=Lq+Lj+Ld-W

(2)

(3)

W=f(h*)

(4)

f(h*)=5.67h*

(5)

h*=K1K2K3h

(6)

其中：b为车道数；t1为车辆单车道变换所需时间(s)，h*为文字有效高度(cm)；h为文字实际高度(cm)，K1为文种修正系数，9划内汉字，K1=0.6；K2为汉字复杂性修正系数，笔划小于10，K2=1，10～15划，K2=0.9，15划以上，K2=0.85；K3为行驶速度修正系数，如表3所示。系数5.67是根据日本土木研究所的实验结果所得的，该距离对外国人和老年人均能适应。

表3 K3值(日本土木研究所实验结果)

若读完点B到标志E的距离(W)比标志消失距离(m)短，表明无法在该距离内读完标志，产生安全隐患。因此，这一约束条件表达为：W≥m.

(7)

其中：m为消失点到指路标志的距离；d为司机视高(1.2 m)到标志的侧距(路侧安装标志)或司机视高到标志中心的距离(门架式安装标志)；θ为在消失点与路测标志或头顶标志的夹角(一般路侧标志θ角为15°，头顶标志从消失点与标志顶边的仰角θ为7°)，如图3所示。

F点为导向车道线的终点。《标准》中要求导向车道线的长度应根据路口的几何线形及交通管理需要确定，一般不小于30 m，本文选取导向车道线Ld=30 m、60 m进行计算。

图3 指路标志的消失距离Fig.3 The disappearance distance of the guiding sign

表4所示为不同车型单车道变换所需时间。城市道路交通中小客车占比高，而取不同车型单车道变换所需时间的平均值大于实际小客车单车道变换时间，对小客车安全性有利。

表4 不同车型单车道变换所需时间t1

读完点B到标志E的距离W如表5所示。

表5 读完点到标志的距离W

上述计算结果代入公式(2)中可得在不同设计车速和车道数下，指路标志设置位置距离停止线长度L所对应的数值，结果如表6所示。

表6 指路标志设置距离计算值(Ld=30 m、60 m)Tab.6 Directional sign setting distance calculation value(Ld=30 m、60 m)

2 计算结果分析

与《上海补充规定》比对分析，除进口道为两车道的指路标志设置位置外，本文的设置位置计算值均大于《上海补充规定》，造成差异的原因就是考虑了进口道车道数增多对指路标志视认性的影响；目前城市道路进口道为两车道的情况，仅出现在小街巷中，设计车速一般在30 km/h以下，速度低，驾驶员反应操作时间相对较为充裕，其设置距离参考《上海补充规定》中给出的推荐值，足以保证安全视认；《上海补充规定》没有给出城市道路中普遍存在的设计车速为50 km/h的道路推荐值，本文给予补充计算。

设计车速在80 km/h以上快速路不建议采用平交方式。若采用平交方式，其指路标志设置，可参照高速公路出口标志的设置标准，即设置在距离交叉口500 m处。

3 结论

基于驾驶员的视认特性，考虑了不同设计车速及车道数对城市指路标志设置位置的影响，给出了针对指路标志设置距离的推荐值，主要结论如下：

(1)在实际道路中各交叉口受车流量和车道数的影响，导向车道线的长度不同。交通量大时，导向车道线长度可按30 m的倍数增加，本文选取30 m，60 m两个值进行计算。

(2)指路标志设置距离的推荐值，考虑了设计车速及车道数的影响，还考虑了车道指示标志在指路标志的下游布设。《标准》中只说明车道行驶方向标志应设在导向车道线之前适当位置，并未给出具体数值，考虑到指示标志以图形为主，易识别，且标志间距应不小于30 m，本文指路标志的设置距离推荐值在计算值的基础上进行扩大，如表7所示。若无法满足标志间最小设置距离时，建议采用互不遮挡的结构形式。

(3)考虑到视认性、车道数和排队长度等因素的影响，可采用增大字号、使用LED主动发光标志[10-11]等方法，增大视认距离，保证驾驶员有足够的反应操作时间，从而提高行车安全。

(4)目前国内城市宽幅多车道道路已较为普遍，交叉口间距较短，指路标志的架设方式建议采用门架式、双侧悬臂式，以提高标志视认性。

表7 指路标志设置距离推荐值(Ld=30 m、60 m)