高速公路服务区入口匝道减速设施对驾驶行为的影响分析.pdf

通过调查分析服务区入口匝道减速设施的现状设置问题,制定减速垄、横向减速标线与纵向减速标线 3 种减速设施的服务区入口匝道设置方案,采用 3D 软件搭建不同设置方案的仿真场景,并开展驾驶模拟实验;选取行驶速度、行驶加速度及刹车踏板开度 3 项驾驶行为指标数据分析了服务区入口匝道减速设施对驾驶行为影响的显著性及减速设施作用下驾驶行为的变化规律与敏感性,根据驾驶行为数据分析结果及设置经验,提出高速公路服务区入口匝道减速设施的设置建议.关键词:服务区入口匝道;减速设施;驾驶行为;显著性分析;敏感性分析中图分类号:U 491文献标志码:A文章编号:2096鄄3432(2023)04鄄053鄄07收稿日期:2022鄄09鄄20.基金项目:北京建工集团有限责任公司支撑发展项目(RZCA501020200001);北京市政路桥集团(股份)有限公司技术创新项目(2020鄄07).作者简介:陶盼盼(1990),女,硕士,工程师,研究方向为交通安全.E鄄mail:646751286 .Analysis on the Impact of Speed Management Facilities at theEntrance to Expressway Service Area on Driving BehaviorTAO Panpan1,LIU Baowei1,LI Yuan1,GUO Jingfeng2(1.Beijing Guodaotong Highway Design&Research Institute CO.,LTD.,Beijing 100073,China;2.Beijing Engineering Research Center of Urban Transportation Operation Guarantee(Beijing University of Technology),Beijing 100124,China)Abstract:Through the investigation and analysis of the current setting practices of the speed managementfacilities at the entrance to the freeway service area,this paper proposes three speed managementcountermeasures:speed humps,lateral deceleration marking and longitudinal deceleration markings.A 3D software package is used to build simulation scenarios for different setting schemes.It then carriesout driving simulation experiments;selects three driving behavior index data:driving speed,drivingacceleration and brake pedal opening.It analyzes the significance of the impact of speed managementfacilities at the entrance to the freeway service area on driving behavior and the change pattern andsensitivity of driving behavior.Based on the analysis results of driving behavior data and past experience,it puts forward some recommendations for setting of speed management facilities at the entrance to theexpressway service areas.Key words:entrance to freeway service area;speed management facilities;driving behavior;significance analysis;sensitivity analysis交摇 通摇 工摇 程2023 年0摇 引言服务区是高速公路系统中缓解驾驶疲劳、保障行车安全的重要设施,其中的交通安全设施则是服务区疏导与改善交通条件、提高服务能力及减少交通事故的重要保障.目前,由于我国高速公路设计建造项目普遍存在重主线轻配套的现象,导致服务区尤其是服务区内交通安全设施的设置与研究存在滞后,严重制约了高速公路服务区行车安全与服务质量的提升.2020 年,交通运输部办公厅印发2018 年全国公路服务区工作要点,提出探索分类管理,推进绿色服务区建设,推进“服务区+旅游冶融合发展,完善服务区标准规范体系的要 求.2022 年2 月,交通运输部与公安部联合印发公路安全设施和交通秩序管理精细化提升行动方案1,力求推动公路交通安全设施从“有没有冶向“好不好冶转变,促进交通秩序管理从“粗放式冶向“精细化冶转变.这些政策的发布实施,都对高速公路服务区交通安全设施提出了更高的要求.现阶段对高速公路服务区交通安全设施的重视度还不够,学者们针对这一方面的研究相对较少.国外学者对高速公路服务区的研究相对较早,Kuhn H A2研究了高速公路服务区顾客的出行特征.SG Baek 等3研究了高速公路服务区停车的需求.近年来,随着人们对高速公路服务区服务质量需求的提升,国内学者对服务区交通安全设施的研究也逐渐增多;戴国仲4指出我国服务区交通标志标线存在设计比较混乱、不规范、易读性差、忽视设计细节等问题;于瑾5提出高速公路服务区标志标图 1摇 服务区入口匝道横向减速标线设计方案线分区设计内容和原则,并在设计原则中指出匝道进入服务区处应设震荡轮廓标或突起路标,提醒司机减速;杨运兴等6提出基于寻路行为特点,服务区应首先构造容易认知的空间环境,组织清晰明确的交通流线,并在重要节点设置标识系统引导交通的建议;Wang Jiaxian 等7指出国内许多服务区的交通线路标识模糊,布局混乱,且大部分服务区域没有施划人行道和人行横道;王建伟8也指出服务区内部交通标志、标线普遍存在指示不明确、不连续、不规范的现象,并提出服务区标志和标线应根据司乘人员的需求和场区交通组织方案设置,从而对场内交通起到指引和规范的作用.欧志霖9在对高速公路服务区交通标志需求分析的基础上研究了交通标志的优化设计方法,并设计了服务区内各等级交通标志的版面.陈兴文等10在高速公路既有服务区优化提升研究中提到服务区设计理念有待提升,内部布局有待优化,部分服务区还存在标识标线不够清晰等问题.目前,国内尚未形成专门且明确的服务区交通安全设施的设置方法与标准体系指导工程应用,服务区交通安全设施在设置过程中主观随意性较强,导致部分服务区交通安全设施存在不合理、不统一、不完善等问题.而国内外对高速公路服务区交通安全设施的研究仍停留在问题探索与提出指导意见的层次,对服务区局部区域交通安全设施的设置研究不够细化与深入,无法科学指导服务区交通安全设施的设置.经调查,目前多个高速公路服务区的入口匝道存在未设置减速设施、减速设施设置型式多样及减速设施不同程度破损等一系列问题,给服务区安全行车带来较大的安全隐患.1摇 方案与试验设计1郾 1摇 方案设计根据高速公路服务区入口匝道减速设施常见类型及相关标准规范要求,进行服务区入口匝道减速设施方案设计,为驾驶模拟实验提供方案基础.1郾 1郾 1摇 横向减速标线方案设计由于实验选定的高速公路服务区匝道长为380 m,故高速公路服务区匝道处共设置 10 道横向减速标线,第 1 道设置在服务区入口前 50 m 处,匝道横向减速标线的设计参数参考国标道路交通标志和标线 第3 部分:道路交通标线(GB 5768郾 32009)的规定11.服务区入口匝道横向减速标线设计方案大样如图 1 所示.45摇 第 4 期陶盼盼,等:高速公路服务区入口匝道减速设施对驾驶行为的影响分析1郾 1郾 2摇 纵向减速标线方案设计纵向减速标线的起始位置为服务区入口匝道起点,终点位置为服务区入口,并在纵向减速标线起始位置处设置30 m 的渐变段.纵向减速标线的设计参数参考国标道路交通标志和标线 第 3 部分:道路交通标线(GB 5768郾 32009)的规定11.服务区入口匝道纵向减速标线设计方案大样如图2 所示.图 2摇 服务区入口匝道纵向减速标线设计方案摇1郾 1郾 3摇 减速垄方案设计对于减速垄的设置暂无明确规范规定,通过数据可知,驼峰式减速带对于车辆速度的影响大概在减速带前 30 m 到通过后 20 m 左右的范围12.因此,本方案设计中将减速垄设置在距服务区入口前20 m 处.减速垄设计方案大样如图 3 所示.图 3摇 服务区入口匝道减速垄设计方案摇1郾 2摇 试验设计1郾 2郾 1摇 试验目的通过开展驾驶模拟仿真试验,获取驾驶人在服务区入口不设置及设置不同减速设施情况下的驾驶行为数据,用以分析服务区入口匝道不同减速设施的减速效果及对驾驶人驾驶行为的影响,为服务区入口匝道减速设施的设置提供依据.1郾 2郾 2摇 试验人员本次试验共选取驾驶人 30 名(其中女性驾驶员 10 名),驾驶人的年龄在 20 60 岁,驾龄均在2 a 以上.为减少外界因素对试验数据的影响,驾驶人须身体健康,且试验前应具有良好的精神状态,无饮酒、咖啡及服用药物等现象.1郾 2郾 3摇 试验设备本次试验采用 Auto Sim AS 驾驶模拟器系统,该系统不仅能为驾驶人提供高仿真性的高速公路服务区驾驶模拟场景,还可实时采集多元驾驶行为特性数据,利用该系统被测试者通过真实驾驶车辆完成整个测试过程,提高了试验数据的准确性.1郾 2郾 4摇 试验过程试验过程中,被测试者的行驶路线为服务区入口匝道前 2 km 至服务区停车场区.为保证试验结图 4摇 驾驶模拟器与实验控制平台摇果的有效性,试验前未告知被测试者本次试验的目的,且被测试者需开展 2 次模拟试验,最终以 2 次试验数据的平均值作为被测试者参与本次模拟试验的数据结果.被测试者结束试验后,还需填写服务区仿真场景真实度调查问卷,用以分析服务区仿真场景是否对试验结果的准确性产生较大影响.2摇 驾驶行为影响分析根据服务区入口匝道减速设施对驾驶人驾驶行为的影响机理,本次选取行驶速度、行驶加速度及刹车踏板开度 3 项驾驶行为指标作为数据分析对象.55交摇 通摇 工摇 程2023 年2郾 1摇 驾驶行为显著性分析为了解服务区入口匝道设置不同类型减速设施对驾驶行为是否存在显著性差异,采用重复测量方差分析的方法,对服务区入口匝道范围内的驾驶行为指标进行显著性分析,结果如表 1 所示.表 1摇 驾驶行为显著性分析结果方案行驶速度行驶加速度 刹车踏板开度无减速设施减速垄横向减速标线纵向减速标线F=50郾 280P 0郾 000 5F=3郾 451P=0郾 045F=16郾 286P 0郾 000 5摇 摇 由表1 可知,在服务区入口匝道设置不同减速设施,行驶速度的检验结果为 F=50郾 280,P 0郾 000 5,行驶加速度的检验结果为 F=3郾 451,P=0郾 045,刹车踏板开度的检验结果为 F=16郾286,P 0,表示评价指标与不确定因素同方向变化;若 E 横向减速标线 减速垄.75交摇 通摇 工摇 程2023 年图 8摇 服务区入口匝道设置不同减速设施时行驶速度的敏感度系数摇3郾 2摇 行驶加速度敏感性分析服务区入口匝道设置不同减速设施时,行驶加摇 摇速度的敏感度系数变化如图 9 所示.图 9摇 服务区入口匝道设置不同减速设施时行驶加速度的敏感度系数摇摇 摇 由图9 可看出,在进入服务区入口匝道后 100 m内,行驶加速度与在匝道设置减速垄及纵向减速标线同方向变化,此后一直到服务区入口,行驶加速度与在匝道设置减速垄及纵向减速标线反方向变化,而行驶加速度与在匝道设施纵向减速标线反方向变化.这说明行驶加速度在进入服务区入口匝道后就受到纵向减速标线的影响,而减速垄与横向减速标线在进入服务区入口匝道 100 m 后对行驶加速度的作用才开始显现.行驶加速度对 3 种减速设施的最大敏感度均在进入服务区入口匝道后 100 m 内,这可能与 3 种减速设施的设置型式有关.3郾 3摇 刹车踏板开度敏感性分析服务区入口匝道设置不同减速设施时,刹车踏板开度的敏感度系数变化如图 10 所示.图 10摇 服务区入口匝道设置不同减速设施时刹车踏板开度的敏感度系数摇摇 摇 由图 10 可看出,在进入服务区入口匝道后直至服务区入口前 70 m,刹车踏板开度均与 3 种减速设施同方向变化,在服务区入口前 70 m 的范围内,出现刹车踏板开度与减速设施反方向变化的情况;但85摇 第 4 期陶盼盼,等:高速公路服务区入口匝道减速设施对驾驶行为的影响分析刹车踏板开度对 3 种减速设施的敏感程度大小与位置略有不同,刹车踏板开度对减速设施的敏感度大小顺序为:纵向减速标线 横向减速标线 减速垄,服务区入口匝道设置纵向减速标线时,在进入匝道后刹车踏板开度的敏感度迅速提高,而服务区入口匝道设置横向减速标线与减速垄时,在进入入口匝道一段距离后刹车踏板开度敏感度才逐渐提高.分析原因可能为刹车踏板开度受减速设施型式与设置位置的影响,使得驾驶员在匝道上踩刹车的程度不同所致.4摇 结束语通过分析高速公路服务区入口匝道设置不同类型减速设施对驾驶行为的影响,得到以下结论:1)服务区入口匝道设置不同类型减速设施对驾驶行为指标存在显著差异影响,且在服务区入口匝道设置纵向减速标线对驾驶行为指标的影响最为明显.2)在服务区入口匝道设置纵向减速标线的整体减速效果及平稳性较好,且驾驶人进入匝道后立刻开始减速;在服务区入口匝道设置横向减速标线时,驾驶人的速度波动性相对较大,行车舒适性相对较差;在服务区入口匝道设置减速垄时,驾驶人行驶速度在减速垄处发生骤减.3)通过驾驶行为敏感性分析得到:行驶速度与刹车踏板开度对减速设施的敏感度大小顺序均为:纵向减速标线 横向减速标线 减速垄;而行驶加速度对 3 种减速设施的最大敏感度均在进入服务区入口匝道后 100 m 内.4)根据驾驶行为数据分析结果及服务区入口匝道减速设施设置经验,建议在小客车驶入率较高或入口匝道较长的服务区,优先设置纵向减速标线;在大型车驶入率较高或入口匝道纵坡较大的服务区,宜同时设置纵向减速标线与横向减速标线,或配合减速标线在服务区入口前设置减速垄.5)为更好地达到服务区入口匝道速度控制的效果,在现有减速设施的基础上应加强设施之间的协同设计;通过服务区入口匝道减速设施与限速标志等设施之间的系统设置,实现服务区入口匝道平稳降速,从而进一步提升服务区入口匝道的行车安全性.参考文献:1 交通运输部办公厅 公安部办公厅关于印发公路安全设 施和交通秩序管理精细化提升行动方案 的通知EB/OL.https:椅 Kuhn H A.Travel Characteristics of expressway ServiceArea PatronsJ.Transportation Research Board Weekly,1973(8):2763 SG Baek,CH Kim.A research on Parking Demand ofexpressway Service Area C.Korean Society of 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