指路标志范文

指路标志范文（精选3篇）

指路标志 第1篇

关键词：道路指路标志,布局,微观仿真,路径选择

0 引言

城市道路交通拥堵、交通事故频发、环境污染等问题已经严重制约了城市的进一步发展,如何使道路参与者全面了解各条道路的通达地点和路网组成,从而迅速准确地到达目的地,已经成为道路交通相关部门亟待解决的问题,而对城市交通进行科学诱导是在既有路网设施条件下实现上述目标的有效方法。

道路指路标志作为一种静态诱导方式,可以为交通参与者提供全天候全方位的诱导信息,具有对外界依赖程度小、受天气等自然条件影响小和成本低廉等优点。指路标志系统的研究主要包括标志通用设置规范、标志标识系统建模、标志标识系统数据模型和标志系统评价体系研究等方面的内容[1]。指路标志的评价体系是指路标志系统研究的重要组成部分,可以为标志系统的决策和实施提供强有力的决策支持依据。

目前指路标志布局方案的评价主要采用现场实际行车试验法,该方法虽然简单易行,但主观性强,具体操作尺度难以把握,且主要针对已有指路标志布局进行评价,侧重于事后评价,对拟规划区域指路标志的布局评估不具备可操作性。基于交通仿真技术的道路指路标志布局方案的评价方法,能够降低施工成本、减小施工风险,而且能细致地仿真车辆运行的全过程,便于从时间和空间两个角度研究复杂系统的动态特性,因此成为道路指路标志新的研究方向。

国外的微观交通仿真技术相对比较成熟,如Vissim、Paramics等商用仿真软件已得到了广泛的认可和运用[2],国内也在积极研究和开发适合我国国情的交通仿真模型及系统,但在道路指路标志微观仿真方面国内外的相关研究还较少。唐良[3]提出了基于多agent系统的指路标志仿真系统,但未对指路标志布局方案进行仿真评价。

本文对道路指路标志的微观仿真进行了系统研究。首先对指路标志数据结构进行分析和设计,然后对指路标志微观仿真系统的核心模块进行研究,最后利用实现的仿真系统对浙江义乌市现行指路标志布局方案和规划指路标志布局方案进行了仿真评价。

1 指路标志数据结构及分析

指路标志是在路网中进行布设的,要在路网中生成指路标志的布局设置方案,同时进行仿真评估,必须将路网数据和指路标志数据转换成计算机可以识别的信息,并以合理的结构进行组织和存储,这种路网数据和指路标志数据的抽象化表达和存储被称为指路标志的数据结构。其包括三方面的内容:一是指路标志指路信息;二是指路标志版面布局;三是指路标志布设局部路网信息。下面以图1所示指路标志为例,对指路标志数据结构的构建进行描述。

根据数据库系统中数据表的设计原则,并采用第三范式[4]进行数据表规范化,将指路标志数据用两张数据表进行描述[5]:

(1)指路标志位置信息表。该表对指路标志设置位置及所处局部路网进行了描述。如图2所示标志,其在指路标志位置信息表中的描述如表1所示。

表1中记录表示编号为1D2S1K0G0A8的指路标志设置在西城路与丹溪北路交叉口处,且位于西城路上,下一条与西城路交叉的道路名称为绣湖西路。

(2)指路标志指路信息表。该表对指路标志指路信息及标志版面布局进行了描述。其中指路信息主要包括路名信息及相应路名的方位信息,标志版面布局按方位信息索引值进行布局,方位信息索引用0~7共八个数字加以表示,具体如图3所示。指路信息表中有Sign ID、Idx、Sgn Drt和Sgn Road Nm四个属性字段,分别表示标志编号、指路信息索引下标、道路方位信息索引值和道路名称。编号为1D2S1K0G0A8的指路标志在指路信息表中的描述如表2所示。

表2中记录表示编号为1D2S1K0G0A8的标志上,共有8条指路信息,其中丹溪北路方位信息索引值为4,则其位于标志所处位置的正南方,同理,索引值为0的绣湖西路和农贸城位于正北方,索引值为6的雪峰西路、机场和杭金衢高速位于正东方,索引值为2的市政府和小商品城位于正西方。

2 仿真系统核心模块

指路标志微观仿真系统通过在不同指路标志布局方案的信息诱导下,根据驾驶员的路径选择行为对标志布局方案进行评价。系统的核心模块包括场景构建和基于启发信息的驾驶员路径选择行为。

2.1 场景构建

本仿真系统的场景构建共包括两方面的内容:一是GIS矢量地图载入;二是指路标志布局文件载入。

矢量图具有每个对象自成一体的特性,它可以在维持原有清晰度和曲率的同时,经过多次移动和属性改变后仍不影响图例中其它对象。利用Open GL技术,将GIS路网数据—路网节点数据和弧段数据进行矢量化生成,可大幅减小地图绘制工作量,提高了仿真系统性能[6]。要载入GIS矢量地图必须先对GIS路网数据进行矢量化。GIS数据矢量化流程参见图4。

路网中的每一条实际道路,在矢量地图中都是由多条直路段拼接而成,道路长度为各直路段长度的总和。如图5所示,Road 1由SRoad 1-SRoad 5五条直路段组成,其中SRoad 1的起始和终止节点分别为Cross 1和Node 2,SRoad 2的起始和终止节点分别为Node 2和Node 3,SRoad 3的起始和终止节点分别为Node 3和Node 4,SRoad 4的起始和终止节点分别为Node 4和Cross 5。

Open GL中利用其库函数gl Vertex3f(GLfloat x GLfloat y,GLfloat z)对路网节点进行三维矢量化,同时把直路段长度等信息存储到矩阵中,利用gl Push Matrix(void)把当前矩阵拷贝到栈中,当调用gl Pop Matrix时,最后压入栈的矩阵就会恢复为当前矩阵。路网节点矢量化完成后,连结所有起始节点到终止节点间的直路段,然后根据直路段的所属道路属性进行道路绘制。矢量化后的GIS地图参见图6。

指路标志布局文件是以一种后缀名为agp的栅格图像文件表示的,是指路标志数据模型的图像化表达。GIS矢量地图和指路标志布局文件载入成功后,场景构建就完成了。

2.2 基于启发信息的驾驶员路径选择行为

仿真系统中驾驶员的路径选择行为是一个多阶段决策问题求解过程[7],把指路标志提供的指路信息作为启发因子来影响驾驶决策,可以缩小路径的搜索空间,提高路径搜索的效率。

仿真过程中,驾驶员不知道行驶路径时,进行基于启发信息的驾驶员路径搜索。首先,扫描指路标志,若当前路段上有指路标志,将扫描到的指路信息与当前所知目的地信息,进行匹配,然后根据匹配结果进行基于方向角的路径搜索与选择。若无指路标志或无法从指路标志上获取所需的指路信息,驾驶员则在所处交叉口进行随机路径选择。

基于启发信息的驾驶员路径搜索总体流程如图7所示。

图7基于启发信息诱导的路径选择流程(参见下页)

2.2.1基于方向角的路径搜索与选择

定义方向角:车辆当前位置和目的地连线矢量与某路段矢量的夹角即为该路段的方向角。具体地,如图8所示,P为车辆当前位置,D为车辆行进的目的地,结点P处有四条连接直路段,分别为PA、PB、PC和PE,则P、D点连线PD与PC所在直线沿顺时针方向的夹角即为路段PC的方向角。

方向角的计算公式为:

根据车辆实际行驶过程中,在指路标志提供方向信息时,驾驶员在所处交叉口,选择与目的地方向夹角最小的路段作为行驶路径。如图8所示,在P处,知目的地D在当前位置的东北方向,根据式(1)计算,,则选择路段PC作为行驶路径,同理,在P1处,计算得出,则选择P1C1作为行驶路径,依次类推。

3 仿真实验与讨论

根据上述研究内容,我们设计了城市道路指路标志微观仿真系统,其结构图如下:

为了验证本系统的有效性,我们采用浙江义乌市道路指路标志规划前后的布局方案进行验证。系统加载浙江义乌市矢量地图文件及指路标志布局方案文件,并对仿真起始和终止位置进行设置后,进入仿真过程。

图10分别给出了现行和规划的指路标志布局方案所对应的诱导信息下,以杭金衢高速入口为出发地点、小商品城为目的地点时,车辆的仿真行驶路径。图11给出了这两个布局方案指路标志指路信息诱导下以小商品城为出发地点、杭金衢高速入口为目的地点时,车辆的仿真行驶路径。两图中均以图(a)为现行布局方案标志诱导下车辆行驶路径,图(b)为规划布局方案标志诱导下车辆行驶路径。

由图10和图11可知,现行布局方案由于标志设计不合理,指路不清晰导致了车辆的大量绕行。

两组仿真实验的仿真结果如图12和图13所示。其中图12为图10所示仿真实验的仿真结果,图13为图11所示仿真实验的仿真结果。由仿真结果可知,规划方案的行程总距离远小于现行方案,其有效路牌数与经过路口数量的比值也远小于现行方案,这说明规划方案明显优于现行方案。

为了进一步验证规划方案的诱导性能,我们给出了规划布局方案诱导下车辆仿真路径与最优路径的比对情况。

定义最优路径拟合度:指路标志诱导下车辆行驶路径长度与最优路径长度的比值。计算公式为:

其中,R(O,D)为指路标志诱导下车辆行驶路径的长度,Ropt(O,D)为最优路径长度。

在仿真实验中,规划方案的车辆平均行驶路径长度为(10549m+10920m)/2=10734.5m;现行方案的车辆平均行驶路径长度为(19268m+26792m)/2=23030m;最短路径为9692m,则由式(2)可计算出规划方案和现行方案的最优路径拟合度分别为0.903和0.421,仿真结果显示,规划方案与最优路径的拟合度也远大于现行方案。

4 结论

针对目前道路指路标志布局方案采用事后评价存在的局限性,本文提出了一种微观仿真评估系统。论文给出了道路指路标志的数据结构表示,构建了城市道路指路标志微观仿真虚拟场景,提出了基于指路标志启发信息的驾驶员路径选择行为建模和基于方向角的路径选择方法,实现了指路标志局部的微观仿真评估。并应用于浙江义乌市现行指路标志布局方案和规划布局方案的仿真评估中,取得了较好的效果。本文的研究为城市路网指路标志标志布局的分析与决策提供了新的方法。

参考文献

[1]黄敏.道路交通指路标志标识系统建模的理论和方法[D].广州:中山大学,2006.

[2]王振远,冷传才.城市道路微观交通仿真研究[J].北京建筑工程学院学报,2002,18(4):1-5.

[3]唐良.城市道路交通指路标志智能设计系统的研究与实现[D].合肥:中国科学技术大学,2008.

[4]施伯乐,丁宝康,杨卫东.数据库教程[M].北京:电子工业出版社,2004.

[5]Fohl P,Curtin K M,Goodchild M F,et al.A non-planar,lane-based navigable data model for ITS[C]//Proceedingsof Seventh International Symposium on Spatial DataHandling,Delft,August,1996,713:17-29.

[6]Yang Q A.Simulation laboratory for dynamic trafficmanagement systems[D].Massachusetts Inst.of Tech.,Cambridge,MA,1997.

指路标志 第2篇

公路交叉口指路标志合理信息量的试验研究

通过采用模拟试验方法,对驾驶员认读、判断指路标志的`过程进行研究,从而得出指路标志信息量与认知时间之间的量化关系.以及在进行公路交叉口指路标志的版面信息量设计时,地名数不宜多于5个的结论,对交叉口指路标志的设计具有指导意义.

作 者：陈炎 胡江碧 刘小明 CHEN Yan HU Jiang-bi LIU Xiao-ming 作者单位：北京工业大学交通工程北京市重点实验室,北京,100124刊 名：交通标准化英文刊名：COMMUNICATIONS STANDARDIZATION年，卷(期)：“”(1)分类号：U491.5关键词：公路交叉口 指路标志 信息量 认知时间 试验研究

干线公路指路标志设置合理位置研究 第3篇

1 交通标志合理位置设置的必要性

通过实地调查发现,其中比较典型的问题是我国干线公路沿线标志的设置位置存在着不规范,部分标志设置距离交叉口位置过近,当车辆需要转弯时,常常没有足够的时间来改变行车方向,容易错过该路口,延误行车时间。部分标志设置距离交叉口过远,驾驶员在较长行驶时间内还没有行驶至交叉路口,那么标志信息在他们脑中的记忆将变得模糊,驾驶员无法判断改变行驶方式,更严重的可能会对交通标志产生一定的不信任,因此建立驾驶员行车过程认读标志模型,分析标志设置位置参数显得尤为重要。

2 驾驶员认读标志的一般过程描述

如图1所示,驾驶员以设计车速行驶,当行驶至F点时发现前方的标志牌,此时看不清标志的具体内容,仅引起驾驶员的视觉注意而已,车辆继续行驶至R点时能看清楚标志牌的具体内容,开始读取标志信息,到G点时读完标志内容,此时标志认读过程结束,R点至G点的距离称为标志认读距离a;在G点认读完标志内容,大脑中枢神经开始对标志信息进行加工处理,准备采取行动,直至E点时手脚开始采取行动,在此过程中车辆的行驶距离为反应距离b;E点为采取行动点,驾驶员从E点开始采取行动直至动作结束点P,P点为道路交叉口停车线位置,这段距离称为行动距离L,车辆在这个过程中需要完成减速、变换车道、转弯、停车等动作。

3 指路标志设置距离

图1中,从驾驶员开始认读标志信息到标志牌的这段距离称为认读距离,用S表示,这段距离包括读完标志位置到标志牌之间的距离c和标志认读距离a。M表示驾驶员的行车视野消失位置到标志牌之间的距离,称为消失距离。D表示指路标志牌到交叉口P点的距离,即指路标志设置距离。

由驾驶员动态视觉特性可知,驾驶员的视野范围随着车速的增加而变窄,图1中消失点M为驾驶员视野的临界范围。当车辆行驶超过M点时,标志牌不在驾驶员的视野范围内。驾驶员采取行动的最小距离必须满足式(1):

$L=c+D-b\ge (n-1)L{}_1+\frac{V{}_1^2-V{}_2^2}{254(\text{ϕ}+\phi )}$ (1)

其中,V1为该路段车辆行驶的平均速度,km/h;V2为交叉口处的速度,km/h;(n-1)L1为改变车道的距离,m;n为改变车道数;ϕ为道路阻力系数;φ为路面附着系数;b为驾驶员认读完标志的反应距离,m。

对于式(1)中各未知参数计算如下。

3.1 驾驶员的视野消失距离M

当车辆行驶到M点处时,指路标志位于驾驶员的视野外,这一点称为标志的消失点,消失点到指路标志牌的距离称为消失距离。

驾驶员认读标志时距离偏移后的视轴5° 为佳,即驾驶员左右方向的有效视野为30°,路侧标志的视野为15°。而上下视轴的移动以减少3° 为佳,即上方的有效视野为7°。通过视线与道路中心线夹角在道路水平面的投影角度计算消失距离见式(2),通过视线与道路中心线夹角在道路纵断面的投影角度计算消失距离如式(3)所示。

${\rm M}=\frac{d^{\prime }}{\tan \beta }$ (2)

其中,d′为驾驶员视线距离标志的横向距离,m;β为在消失点M处,视线与道路中心线夹角在道路水平面的投影角度。

${\rm M}=\frac{{\rm H}-{\rm H}{}_1+h}{\tan \alpha }$ (3)

其中,H为标志牌下边缘距离地面的高度,m;H1为驾驶员的视线高度,m;h为标志牌的高度,m;α为在消失点M处,视线与道路中心线夹角在道路纵断面的投影角度。

最终本文取垂直方向的夹角α=7°,侧向的夹角β=15° 时,消失距离中的较大值,作为指路标志的消失距离,用式(3)表示。而读完点到标志的距离c必须大于M,用式(4)表示。

M=max[d′/tanβ,(H-H1+h)/tanα] (4)

c≥M (5)

3.2 改变车道距离的计算

当车辆在道路内侧车道上行驶时,驾驶员发现标志上的目标地点需要右转弯时,要从内侧车道变换到外侧行车道上来。该过程与超车过程中的第二阶段改变车道的行驶过程类似,即假设驾驶员以速度V1在内侧车道行驶,假定行驶到C点时改变行车道行驶至外侧车道上,驾驶员由C点行驶至D点的过程中所用的时间为t2,这段时间近似为6.2s～6.9s。点C,D之间的行驶过程为驾驶员看到标志信息后改变行驶车道的过程,因此,驾驶员改变一次行驶车道的行驶距离为L1,即:

3.3驾驶员在反应时间内行驶的距离b

当司机读完指路标志版面上的信息,经过大脑中枢神经判断后准备采取行动到手脚并用决定采取减速时,这段时间内驾驶员所行驶的路程。反应时间分为两部分,“感觉反应时间”和“制动反应时间”。感觉反应时间由两方面决定,除了与标志的外观(形状、颜色)、驾驶员自身因素(视力、视野)以及光线强弱(可见度)有关,还与驾驶员决定采取的行动过程有关。根据实际的测量结果显示,通常制动反应时间为1.5s,感觉时间为1.0s。制动反应和感觉的总时间t1=2.5s,在这个时间内车辆行驶的距离可以用式(7)表示。

将式(6),式(7)代入式(1)可以得到:

计算出指路标志的设置距离D的最小值:

由式(9)可知当c取最小值时,标志的设置距离D最大。干线公路标志牌下缘距地面的高度H取5.0m,视线高度H1一般取小汽车驾驶员的视线高度1.2m,代入式(5)得:

当式(9)中的c取值如式(10)所示时,式(9)为标志设置距离D的最小值,即为干线公路指路标志设置距离的计算公式。其中,V2的取值为:车辆在进入交叉口时车速都会降低,一般直行车辆行驶速度取0.7V1,左右转向的车辆行驶速度取0.5V1。

4结语

本论文分析了影响指路标志设置的外部因素驾驶员、车辆与道路之间的关系,建立了基于驾驶员有效视野范围的认读标志模型,并推导出了适用于干线公路的指路标志设置位置公式,对于我国干线公路交通标志合理位置设置具有重要的参考价值。

参考文献

[1]JTG TD81-2006,公路交通安全设施设计细则[S].

[2]杨久龄,刘会学.GB 5768-1999《道路交通标志和标线》应用指南[M].北京:中国标准出版社,1999.

[3]范士儒.交通心理学教程[M].北京:中国人民公安大学出版社,2005.