公路隧道口引导标志配置设计分析

楼少甫

（浙江省交通集团高速公路绍兴管理中心，浙江 绍兴 312000）

1 隧道口引导标志设计方案

引导标志用于提示线路方向、位置、距离等内容信息外，还应依据引导功效的需要，合理设计其尺寸、版式和信息布局，以方便驾驶员视识和控制车辆安全通过。本研究借助UCwin/Road 模拟分析系统，对隧道口引导标志的视识及配位规律开展研究。本次模拟试验的标志采取白色边框、方形外观、衬边和绿色背景充填。

隧道口沿行车方向，道路两侧和正上方，配置引导标志。引导标志模拟工况详见表1 所示。

表1 引导标志模拟工况

2 试验介绍

2.1 参试驾驶员

20～30 岁参试驾驶员14 名，其中女性2 名，男性12 名。正常视力和矫正视力≥5.0，驾驶经验≥1 年，驾驶技术娴熟。身体健康，试前不熬夜、不喝酒、不喝茶、不喝咖啡，精神状态良好。

2.2 模拟试验过程

在模拟驾驶平台开展模拟试验。14 人，6 个工况，共计84 组。驾驶员坐在屏幕前模拟驾驶，当发现隧道口引导标志时，踩下制动器，计时t1，再继续驾驶前行。标志信息经过视识、理解和反应动作后，所用时间为反应用时t2，该时间由系统自动记录，并计算出特征差值tf。具体试验过程如下：

（1）进行平台调试，保证装备正常，准备模拟视频，排定参试顺序并编码。

（2）参试驾驶员就位，开启电源，打开装备，熟悉环境和装备。告知试验的目的、过程及注意事项。

（3）参试驾驶员模拟操作，计算机记录和保存数据。检查数据是否得到记录，如果没有记录，要重启试验。

（4）试验结束后，参试驾驶员进入休息区，组织者按编码依次安排下一位试验。

（5）对其他工况，重复上述步骤，直至完成所有试验。

3 隧道口引导标志的反应用时分析研究

基于不同工况，将14 名参试人员的视识反应用时结果进行汇总，具体见表2 所示。

表2 模拟试验视识反应用时汇总tr（单位：s）

3.1 位于左侧的反应用时分析

当引导标志位于道路左侧时，通过数据可知，左右车道反应用时在1.86～2.87s，工况1 和工况2 的平均反应用时分别在2.13s 和2.48s。当引导标志在同一位置时，左右反应用时不同。工况1 反应用时比工况2 短0.35s。箱图的中线越接近箱形的中间，说明数据统计量较正态分布稍偏。左右反应用时的中线，均偏向箱体下部，分散相差不大，表明驾驶员对左侧引导标志的反应用时较正态分布稍偏。

3.2 位于上方的反应用时分析

通过将引导标志门式结构可获得反应用时柱图和箱图。图形和数据显示，当引导标志在道路上方时，左右反应用时在1.68～2.52s 间，工况3 和工况4 的平均反应用时分别为2.16s 和1.96s，工况4 右车道比工况3 左车道低0.2s。工况3中线偏向箱体下部，表明反应用时较正态分布稍偏。

3.3 位于右侧的反应用时分析

通过将引导标志设置在道路右侧可获得反应用时柱图和箱图。图形和数据显示，当引导标志位于道路右侧，左右车道反应用时在1.78～2.53s 间，工况5 和工况6 的平均反应用时分别为2.25s 和2.08s，右车道反应用时比左车道低0.17s。工况5 中线偏向箱顶，工况6 中线偏向箱底，显示引导标志位于右侧时，左车和右车的反应用时，箱线较正态分布稍偏。

3.4 各工况下的反应用时分析

汇总各种工况下的反应用时，各工况下最小平均反应用时为正上方右行车的1.96s；平均反应用时最长的是左侧右行车，平均反应用时为2.48s。标志在同一位置条件下，左右处位存在平均反应用时不同。位于左侧时，右行的反应用时比左行的反应用时长。当标志在右侧的上方时，左侧的反应用时比右侧的反应用时长。右行车更容易识别引导标志，而右行车则需要较长时间视识左侧引导标志。所以驾驶员对引导标志的识别时间与车道和标志位置有关。

4 隧道口引导标志的前置距离分析研究

4.1 引导标志的视识距离

行驶过程中，驾驶员读取引导标志的距离R 公式为：

式（1）中：V0为车速，km/h；t1为始读至读毕所需时间，s。

4.2 判别准备的反应距离

反应距离J 包括两个距离：待入距离J1 和判断应用距离J2。车流量较小时，车间距可以随机，满足泊松分布，平均等待用时，可以用移位负指数分布函数给予求解：

式（2）中：tw系为并线平均等待用时，s；t 系为临界车辆时间，s，多取值4s；τ 系为车头时距的最小值，多取以1.2s；λ 系平均抵达率，辆/s，λ=Q/3600，Q 为交通量。

4.3 车辆换道的需要距离

车辆变线需要距离包括控制操作所需要距离L1、横移距离L2和降速距离L3。通过后视镜，评估目标车道的车辆状态和运行速率，确定L1距离。研究显示，考虑到驾驶习惯和车辆构成特点，L1行驶时间通常需约2.5s。

司机操作车辆，从原车道驶入目标车道，其间需要横移变线需要距离L2，需要用时t3。研究显示，3.75m 宽车道的横移行驶速率为1m/s，则横移变线所需时间为3.75s，则变线需要距离L2为：

一般来说，公路相邻车道的速率不同。变线后，需要调控车速，保证车速在规定范围内。降速控制距离L3为：

式（5）中：vt系为隧道内限速，km/h；系为路面附着系数，柏油路面一般取值0.4。

4.4 引导标志的视认距离

引导标志识别距离与驾驶视线有关，而且与引导标志中字体高度密切相关，汉字字体、结构甚至笔画粗细，都影响引导标志识别。所以标志牌的视距，应用字高与视认距离关系模型给予计算：

式（6）中：S 系为引导标志视认距离，m；h 系为汉字高度，m；ε 系汉字结构和笔画繁简系数。独字并且结构比较简单时，取ε值为正；否则取ε 值为负。

左行车引导标志前置取值见表3 具体所示。

表3 左行车引导标志前置取值表

从上面研究可以看出，反应用时与车道无关，与引导标志的横截面位置有关。基于各工况的平均驾驶反应用时，考虑了左侧车道最不利行驶条件，依据换道理论，得出引导标志位于道路左侧、上方和右侧的理想驾驶反应距离。从表3 可以看出，三种工况的导距差异不大，其中位于右侧时，最小导距为303.2m，位于左侧时，最小导距为306.50m，位于公路上方，最小导距305.50m。我国机动车多居右驾驶，大部分交通标志，多配置在道路右侧，左车道驾驶时，右侧信息比左侧和上方获取更快。

5 结语

基于以上6 种工况，建立驾驶情景模型，应用专业仿真模拟软件，以驾驶员对隧道口引导标志的反应用时为主要特征参数，对公路隧道口引导标志配置设计开展了研究。获得了不同工况条件下，驾驶员对隧道口引导标志的视识用时，驾驶员反应用时与引导标志位置关系，驾驶员反应用时与行车道位置的关系。