摘要：为了更好的开展对道路减速标线的研究，回顾了道路减速标线的研究现状，并结合最新的相关研究成果，并简单介绍了几种研究方法。结合最新的研究成果，分析了道路减速标线的作用机理、减速效果的评估和以及其适应性的相关研究，发现道路减速标线的作用效果较为明显，但有关其作用机理的相关研究成果鲜有出现。最后提出了在道路减速标线方面今后需要研究的几个问题。
关键词：道路减速标线；作用机理；减速效果及适应性
1引言
我国是一个交通事故频发的国家，根据相关报道[1]2016年中国共接报道路交通事故864.3万起，同比增加65.9万起，上升16.5%。而在交通事故高发的今天，超速是最主要的致因之一。研究表明[2]：超速会使得驾驶员动视力下降，视点变远，视野变窄，也会导致制动距离延长，最终引发事故。目前广泛应用的强制性减速带以橡胶减速垄、道钉减速带、震荡减速标线等为主，虽然能够有效降低车速，但会磨损车辆机件、影响行车舒适性、造成噪音污染、后期养护成本高等。道路减速标线则能弥补上述缺陷。道路减速标线具有一定的减速作用，且具有行车舒适性好、噪音小和造价低廉的优点。根据美国统一交通控制设备手册和我国的《交通控制装置国家标准》相关内容，现阶段主要有纵向减速标线、横向减速标线、人形减速标线。
2研究概述
2.1现状概述
国外自20世纪80年代开始，就对视错觉减速标线展开研究。Agent, K.R.等人 [3]将横向路面标记放置在一条具有高事故率历史的陡峭的曲线前方。进行了前后速度和事故的研究。发现改变标线的间距会产生一个加速的幻觉，这会导致驾驶员减速。Godley[4]借助驾驶模拟器对相邻标线间距逐渐缩小的行车道横向减速标线和纵向减速标线进行了研究，结果表明在标线施划初期前者比后者的降速效果好，标线间距对降速效果没有影响。Meyer[5]研究了视觉减速棒在公路工作区对于速度和速度波动的影响，结果也证实了视觉减速标线能够引起速度和速度波动的减小。Rakha[6]等研究也表明，视错觉减速标线能降低车辆行驶速度。还有一些国外学者Abdoulaye[7]研究了标线较长时段后的减速效果。上述的研究都表明了道路减速标线具有一定的减速效果。
目前国内对于道路减速标线的研究起步较晚，朱顺应等[8]研究了高速公路边缘率标线时间频率及角度与减速效果关系，其结果表明在4组实验中150°夹角的标线带来的减速效果最好。吴玲等人[9]基于隧道出、入段车速变化规律及最佳期望车速，建立隧道出、入段减速标线设置参数模型。刘浩学[10]等人将模拟仿真与实地实验结合，通过打分的方式，得到了等间距式和变间距式鱼刺形减速标线的设置参数。此后吴京梅[11]等人通过驾驶模拟实验和实地实验，得到了等间距设置的鱼刺型减速标线的参数，与刘浩学等人的研究结果相吻合。近年来，史晓花[12]等人为了改善隧道中部的减速效果，提出了高、低频视觉信息组合的标线设计方法。
2.2研究方法
减速标线的研究方法主要分为驾驶模拟器模拟和实地实验两种，目前均被都被广泛采用。驾驶器模拟的研究方法便于速度的测量和收集，这使得利用驾驶模拟器来研究道路减速标线是很高效的。同时也要看到，模拟器也可能降低实验结果的有效性。上世纪90年代Törnros,J.等人[13]进行了驾驶器模拟效果有效性方面的研究，结果表明模拟驾驶中的车辆速度要比真实隧道高，这可能是由于模拟过程中速度信息缺失造成的。到21世纪初时，Godley等人[14]进一步研究了驾驶器在模拟驾驶中速度的有效性问题，提出了相对有效性和绝对有效性，结果表明了驾驶模拟器有较好的相对有效性。事实上，国内也开展了验证驾驶模拟器有效性的相关研究，Gong[15] and Xu[16]在他们的研究中验证了北京工业大学驾驶模拟器的有效性。相较之，实地实车试验的结果应更贴近真实驾驶，但不利于数据的收集。因此，今后在利用驾驶模拟器进行道路减速标线的相关研究时，建议要结合实地实车实验来开展研究，以减少由于驾驶模拟器带来的实验误差。
3研究现状分析
3.1减速标线作用机理的相关研究
关于减速标线的机理的相关研究内容很少，国内关于这方面的研究更少。近年来重庆交通大学的尚婷[17-18]等人开展了减速标线作用机理的相关研究，尚婷等人基于驾驶员动态视觉理论，模拟了道路视错觉控速标线，并通过敏感性分析，得到标线三个关键参数对瞳孔面积变化率的影响程度: 标线的横向宽度、角度、间距对行车速度降低有显著影响，并将其排序为角度>间距>横向宽度，而颜色和线宽对其影响不显著。随着标线的横向宽度增大和间距变小，驾驶人产生车道变窄和车速增加的错觉越加明显，瞳孔面积变化增大。她试图利用瞳孔面积变化率、心率变化率来找梳形减速标线的合理参数设置，但是瞳孔面积变化率、心率变化率如何影响减速标线的减速效果却不得而知。
3.2减速标线相关参数优化的相关研究
视错觉减速标线由于有较其他减速装置明显的优点，在国内外得到了广泛应用，但由于缺乏相应的规范或指南进行指导,现阶段往往凭经验设计施划视错觉减速标线,导致其在公路路面的使用中出现了一些问题。针对此，颜先华[19]进行了研究，其研究应用模拟仿真与实际道路实验结合,在深入分析的基础上,首先提出典型的鱼刺形视错觉减速标线参数计算方法。同时，刘浩学[10]的研究表明，不同设计参数的等间距和变间距鱼刺形减速标线，其实际减速效果有很大差异，合理的参数设计方能产生良好的减速效果。相关试验表明顺鱼刺方向的视错觉减速标线优于倒鱼刺视错觉标线，因此，吴京梅[11]的研究针对顺鱼刺方向的视错觉减速标线的设计参数进行研究，但其研究只针对等间距鱼刺标线。基于鱼刺形视错觉减速标线的部分研究结论,颜先华[20]等人结合梳齿形视错觉减速标线机理分析,基于仿真试验系统,分析了梳齿形视错觉减速标线的重要设计参数。结果表明,在同等道路条件下,变间距式斜梳齿形减速标线的减速效果最好。朱绪飞[21]在分析目前国内外研究和应用较多的几种视错觉标线类减速设施减速机理的基础上,运用公路减速标线仿真实验系统,针对GB5768-2009《道路交通标志和标线》中推荐的行车道纵向和横向减速标线进行了减速效果验证及标线参数优化,并进行了减速效果仿真实验。结果表明,在同等道路环境条件下,各类标线中相邻标线间距相同时,鱼刺形减速标线和梳齿形减速标线能获得相对较好的减速效果。
相比于公路路面，隧道内光线较暗，且长大隧道距离过长、通风不良，不能有效排出废气，从而形成烟雾，这将进一步降低隧道内部刺激物的对比度。并且由于隧道内环境单调，刺激物少，根据边缘率的定义，此时驾驶员易低估车速。陈昌武[22]的研究表明，隧道内对比度的降低和低边缘率导致了驾驶员对车速产生低估效应，从而使隧道内的车速实际值高于驾驶员的期望值，并提出通过在隧道内增加视觉刺激物，增加隧道内的视觉边缘率，进而提高驾驶员的速度感知。近年来，对于减速标线的应用，从公路到隧道，国内对隧道路段安全设施的研究，不是在于改善隧道路段线形设计[23]、路面材料[24]以及改善照明[25]等方面，就是着重在驾驶人生理指标特征研究[26]，而对于通过影响驾驶人感知觉提高行车安全方面的研究较少。鉴于此，吴玲等[9]以典型中长隧道为研究对象，建立了隧道入口段顺鱼刺形减速标线参数模型和隧道出口段梳齿形减速标线的参数模型，从而使驾驶人主动减速，达到最好的减速效果。吴玲的研究主要是关于单一频率标线在隧道出入口的设置问题，没有涉及组合频率标线的研究，也没有涉及到标线在隧道中部的设置问题。而史晓花[12]的研究则解决了这个问题，为了改善隧道中部的减速效果，提出了高、低频视觉信息组合的设计方法。其研究表明，低频和高频的视觉信息组合可以缓和高频视觉信息条件下的速度高估和低频视觉信息下的速度低估，提升驾驶员对车速感知的敏感度，有效缩短了驾驶员反应时间，进而缩短了行车安全距离。在2018世界交通运输大会上，长安大学的王长帅[27]为了改善弯曲隧道内部的减速效果,提高隧道路段的行驶安全性,他利用仿真实验,在隧道行车道上设置鱼刺形、梳齿形、组合形、行车道纵向减速标线,采集车辆运行状态数据并进行分析,研究结果表明视错觉减速标线在隧道内应用可以达到良好的减速效果。
3.3标线减速效果以及适应性的研究
国内外对于减速标线的减速效果做了很多研究，Meyer[5]研究了视觉减速棒对于驾驶员速度的影响，其认为减速棒的警告和知觉效应导致速度和速度变化都小幅降低。Katz等人 [28]评价了了周边横向减速标线的有效性，研究人员分别在实地、模拟器和受控研究环境中进行研究，确定周边横向标记的有效性和最优设计。实地实验研究结果表明，道路标记能使得车速在较短和长时间内降低。Bao等人[29]从驾驶员和研究数据的角度对减速标记的实际应用进行了研究。他们得出结论，在实际应用中，减速标志可以显著地控制速度，这可能是防止与速度相关的交通事故的有效方法。Han Ding等人[30-32]从车辆操纵和驾驶员操作性能方面探讨了减速标线在下坡段和环形立交连接段上的有效性和适应性，Ding利用驾驶模拟器收集相关数据，通过相对速度变化和加速度标准差等指标研究了在相关路段中不同类型的减速标线对于车辆运行和驾驶员机动操作方面的影响以及相关减速效果。同时，他将实地实验结果与驾驶模拟器实验的结果进行对照，结果表明驾驶模拟器的行驶速度比实际道路环境快。值得注意的是，Ding的研究的创新之处在于其采用了每个驾驶员踩刹车踏板和释放加速器的次数以及两个机动的总次数作为机动数据，这样更能客观的反映减速标线对于驾驶者警告和知觉效应，也表明了驾驶者采取了更多的主动机动操作。
同时Xiaohua Zhao等人[33]注意到纵向减速标线已经应用到城市立交转向连接处，因此其团队研究纵向减速标志对车辆运行和驾驶员行为的影响，并评价纵向减速标志在不同半径的直接连接体上的减速影响。Xiaohua Zhao等利用驾驶模拟器收集数据，建立了四个评价指标：相对速度对比、加速度标准、油门踏板功率和制动踏板功率。以下为相关定义：
（1）其中
为进入速度，
为离开速度。
=
(2) 
=
(3)
其中
-油门踏板的压力强度与时间的关系，在0～1范围内；
-制动踏板的压力强度与时间的关系，范围在0—1；T-行程时间，； -油门踏板功率； -制动踏板功率。
该研究也表明了，纵向减速标线将限制驾驶员在半径为300米的连接体中加速和使用节气门踏板的意愿。这一系列的研究都一定程度上表明了减速标线具有一定的减速功能，且对于不同的道路交通情况有一定的适应性，这为减速标线的推广提供了有力的支持。
4总结与展望
国内外相关学者就减速标线的减速效果的评估做了很多研究，许多评价结果也表明了减速标线在一定时间内对于汽车有一定的减速作用，肯定了减速标线的对于车辆减速的作用。多数评估类研究以速度差、相对速度差、第85百分位速度作为评价指标，这些指标很直观清晰，能够直接有力的表征减速效果，但往往忽略了减速过程本身的特性，不能很好的了解减速机理。与此同时，相关研究指明了减速标线对于车辆操纵和驾驶行为的积极影响，通过利用油门功率和踏板功率等指标，更加清晰地刻画出减速过程。这些研究表明减速标线可以使得驾驶者更加积极的调整自己的驾驶行为，这或许会产生安全驾驶方面的收益。综合以上的阐述，我认为以后的研究还可以从以下几个方面完善和发展。
（1）从相关研究中，我们可以注意到，减速标线对于车辆操纵和驾驶行为的积极影响，这或许是减速标线的用途之一，这对于城市交通控制有积极的作用，可能会带来减少交通事故的收益。接下来的研究可以结合交通控制相关理论进一步开发减速标线对于安全驾驶的潜能，得到相关参数设计方法。
（2）关于减速标线的减速作用机理的研究较少，这使得研究人员不能从根本上优化减速标线的相关参数，也不利于新型减速标线的发明和利用。因此有必要研究减速标线的减速机理。从已经开展的研究来看，可以结合人机学的相关研究方法，从人体的生理、心理、感知的变化来探究减速标线的作用机理。
（3）当前交通限速装置种类繁多，交通环境复杂，单凭一种减速装置很难起到很好的减速效果。因此也应该开展减速标线与其他减速装置耦合作用的相关研究，这样可能会带来更好的减速效果，也利于减速标线的推广。
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论文作者:闫明远,夏义红,李涛,张绍恒
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
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