快速路左侧出入口影响区车速管理及路径指引系统

1.本发明涉及道路交通安全技术领域，更具体地说，涉及一种快速路左侧出入口影响区车速管理及路径指引系统。


背景技术：

2.高、快速公路采用全封闭管理，高、快速公路之间以及它们与主干道之间的车流交换通过匝道进行，匝道接入高、快速公路主线形成出入口。高、快速公路的出入口一般设置在主线右侧，但在特殊情况下会设置在主线左侧。相对而言这种情况在快速路中更为常见，特别是在城市环线快速路上。在快速路上有更高的可能出现左侧出口、左侧入口，甚至会出现毗邻左侧出入口、连续多个左侧出口。
3.快速路左侧出入口违反驾驶人的驾驶预期。快速路的出入口一般位于道路右侧，主线上不同车道的车速从左向右依次递减。驾驶人要离开快速路时一般需要减速并变换车道到最右车道，然后驶离高速公路。当出口位于左侧时，由于违反驾驶预期，主线车辆驾驶人可能会在此处彷徨，甚至无法判断这是一个出口。在不加管控、或按照右出口管控的情况下，往往出现车速分布不合理、车流动线混乱的情况。当入口位于左侧时，在不加管控或者按照右出口管控的情况下，由于违背驾驶预期，从入口匝道驶入的车辆可能会使主线车辆驾驶人措手不及，且最左车道车速高，速差过大容易产生严重事故。1)冲突区理论：受左侧出入口的影响，驾驶人需要在特定区域变换车道，完成分流、合流、交织等操作。完成这些特定操作的区域分别构成分流影响区、合流影响区、交织影响区，这些影响区又共同构成左侧出入口影响区。这些影响区的位置、长度、宽度对车流运行的平顺性至关重要。一般认为在合理的范围内，位置越分散、长度越长、宽度越窄，这些影响区的影响程度越低。2)车速阶差理论：车速阶差理论认为，相邻路段包括横向和纵向的车速要平顺过度。车速阶差为1意味着车速差为10km/h,车速阶差为2意味着车速差为20km/h。要保证车速平顺过度，相邻路段的车速阶差要≤2，最好为0或1。3)驾驶任务理论：驾驶任务有控制、指引、运行3个层面的含义，指驾驶人为了安全地运行到目的地，在驾驶过程中需要接受标志、标线、周围车辆等的指引，并控制车辆进行一系列操作。本发明中考虑的驾驶任务包括控制和指引两个层面，控制层面主要是指调节车速、变换车道，指引层面是指驾驶人需要接受本发明中涉及的各类标志、标线，以及道路线形、横断面的指引，并与周围车辆进行互动如跟驰、避让等。4)人因理论：驾驶人接受指引进而控制车辆进行一系列操作是一个认知-反应过程，认知-反应过程中信息传递的平顺性决定着这一过程能否顺利完成。一般认为
①
相较于文字信息，图形信息可以被更快地处理，同时图形信息的形式越符合人因，就越能辅助驾驶人做出快速、准确的判断，只采用必要文字信息，会减少对驾驶人的干扰；
②
人对于色彩差异很敏感；
③
对于多个标志组成的系统要关联有序，关联是指标志信息要与实际情况关联且沿线不同标志传递的信息之间要关联，有序是指沿线不同标志要按照一定的顺序给驾驶人传递信息；
④
重要的信息、违反预期的信息要多次提醒。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，提供一种能够分散驾驶任务、控制该区域车速分布、固定车流动线的效果，使驾驶人在左侧出入口区域能以低驾驶负担的状态，安全、平顺地完成驾驶任务的快速路左侧出入口影响区车速管理及路径指引系统。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种快速路左侧出入口影响区车速管理及路径指引系统，包括主干道和设置在主干道左侧的左匝道，所述左匝道包括左入口匝道和左出口匝道，还包括路面标识系统和路侧指示牌系统；
6.所述主干道从下到上依次划分为驾驶段、定位段和预备段，所述左匝道从下到上依次划分为左侧毗邻入口段、渐变段、减速段和调速段；
7.所述路面标识系统包括虚线、虚实线和猫眼道钉，所述虚线设置在主干道路面上，所述虚实线为设置在主干道上靠外侧的贴近虚线右侧形成虚实线，所述虚实线从预备段的右侧延伸至左出口匝道调速段的水平处的虚线侧面；所述左匝道与主干道交界处设置有猫眼道钉，所述左入口匝道的右侧设置有猫眼道钉，所述左出口匝道的左侧设置有猫眼道钉，所述定位段右侧的虚线上设置有猫眼道钉；
8.所述路侧指示牌系统包括设置在主干道上的第一指示牌系统和设置在左匝道上的第二指示牌系统。
9.按上述方案，所述第一指示牌系统从下到上依次包括2km预警点标、1km预警点标、警戒行动点标、第一道主线限速标、行动区副点标、行动区主点标、第二道主线限速标，所述主干道左侧设置从下到上依次设置有三个合流标，最顶端靠近鼻端的所述合流标顶部设置有黄闪灯。
10.按上述方案，所述第二指示牌系统包括告知点标、匝道限速标和明确点标，所述告知点标设置在左出口匝道的鼻端，所述匝道限速标和明确点标从下到上依次设置在左出口匝道的外侧。
11.按上述方案，当2km预警点标上面的左匝道设有一个时，所述2km预警点标设置在距离警戒行动点标2km处，所述1km预警点标设置在距离警戒行动点标1km处，所述警戒行动点标设置在预备段起点，所述定位段起点处设置有第一道主线限速标，所述调速段终点处设置第二道主线限速标，所述行动区副点设置在分流点上方，所述行动区主点每隔50m一道设置在行动区。
12.按上述方案，当2km预警点标上面的左匝道设有三个时，所述2km预警点标和1km预警点标包括主标志和辅助标志，所述辅助标志设置在主标志左上侧，所述主标志表面设置有直行箭头，所述直行箭头左侧设置有一个左转弯箭头，所述直行箭头顶端设置有直行地名和直行路名，所述左转弯箭头顶端设置有左转弯地名和左转弯路名，所述2km预警点标的直行箭头底端左侧设置有“2km”字样，所述1km预警点标的直行箭头底端左侧设置有“1km”字样；所述辅助标志表面设置有竖向“左出口”字样和左转弯标识，所述“左出口”字样设置在左侧，所述左转弯标识设置在右侧。
13.按上述方案，所述2km预警点标和1km预警点标包括主标志和辅助标志，所述辅助标志设置在主标志左上侧，所述主标志表面设置有直行箭头，所述直行箭头左侧设置有三个左转弯箭头，所述直行箭头顶端设置有直行地名和直行路名，所述左转弯箭头顶端设置有左转弯地名和左转弯路名，所述2km预警点标的直行箭头底端左侧设置有“2km”字样，所
述1km预警点标的直行箭头底端左侧设置有“1km”字样；所述辅助标志表面设置有竖向“左出口”字样和左转弯标识，所述“左出口”字样设置在左侧，所述左转弯标识设置在右侧，所述左转弯标识顶端设置“1/3”字样，或“2/3”字样，或“3/3”字样。
14.按上述方案，当所述主干道与左匝道相交段长度小于450m时，所述实线长度为450米m，当所述主干道与左匝道相交段长度大于450米时，所述实线长度为主干道与左匝道相交段长度。
15.实施本发明的快速路左侧出入口影响区车速管理及路径指引系统，具有以下有益效果：
16.1、本发明通过对左匝道进行区域划分，能够显著降低出入口区域车辆与主线车辆之间的相互干扰；通过对前方左侧出入口形成有层次的认知，可以提前采取操作，将驾驶任务合理分散，降低驾驶人的驾驶负担；
17.2、本发明通过第一道主线限速标和第二道主线限速标使左侧出入口影响区车速分布合理，满足左侧出入口的路径指引的需求。
附图说明
18.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
19.图1是本发明快速路左侧出入口影响区车速管理及路径指引系统的平面结构示意图；
20.图2是本发明的路面标识系统的平面结构示意图；
21.图3是本发明的主干道和左入口匝道的区间段划分的平面结构示意图；
22.图4是本发明的第一道主线限速标和第二道主线限速标的结构示意图；
23.图5是本发明的第一指示牌系统和第二指示牌系统的平面结构示意图；
24.图6是本发明的2km预警点单标；
25.图7是本发明的1km预警点单标；
26.图8是本发明的2km预警点三分之一标；
27.图9是本发明的1km预警点三分之一标；
28.图10是本发明的2km预警点三分之二标；
29.图11是本发明的1km预警点三分之二标；
30.图12是本发明的2km预警点三分之三标；
31.图13是本发明的1km预警点三分之三标；
32.图14是本发明的警戒行动点标；
33.图15是本发明的行动区主点标；
34.图16是本发明的行动区副点标；
35.图17是本发明的告知点标；
36.图18是本发明的明确点标；
37.图19是本发明的主干道和左出口匝道的结构示意图；
38.图20是本发明的合流标的局部放大结构示意图；
39.图21是本发明的主干道与左匝道相交处小于450米的结构示意图；
40.图22是本发明的主干道与左匝道相交处大于450米的结构示意图；
41.图23是本发明的合流标与黄山灯的结构示意图；
42.图24是本发明的合流标的结构示意图。
具体实施方式
43.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
44.如图1-24所示，本发明的快速路左侧出入口影响区车速管理及路径指引系统，包括主干道和设置在主干道左侧的左匝道，左匝道包括左入口匝道和左出口匝道3，还包括路面标识系统和路侧指示牌系统。主干道从下到上依次划分为驾驶段6、定位段7和预备段8，左匝道从下到上依次划分为左侧毗邻入口段、渐变段9、减速段10和调速段11。路面标识系统包括虚线、实线1和猫眼道钉2，虚线设置在主干道路面上，实线1设置在主干道上，实线1从预备段8的右侧延伸至左出口匝道3调速段11的水平处的虚线侧面；左匝道与主干道交界处设置有猫眼道钉2，左入口匝道的右侧设置有猫眼道钉2，左出口匝道3的左侧设置有猫眼道钉2，定位段7右侧的虚线上设置有猫眼道钉2；
45.路侧指示牌系统包括设置在主干道上的第一指示牌系统和设置在左匝道上的第二指示牌系统。第一指示牌系统从下到上依次包括2km预警点标15、1km预警点标16、警戒行动点标17、第一道主线限速标12、行动区副点标18、行动区主点标19、第一道主线限速标13，主干道左侧设置从下到上依次设置有三个合流标22，最顶端靠近鼻端的合流标22顶部设置有黄闪灯23。第二指示牌系统包括告知点标20、匝道限速标14和明确点标21，告知点标20设置在左出口匝道3的鼻端，匝道限速标14和明确点标21从下到上依次设置在左出口匝道3的外侧。
46.2km预警点标15设置在距离警戒行动点标17的2km处，1km预警点标16设置在距离警戒行动点标17的1km处，警戒行动点标17设置在预备段起点，定位段7起点处设置有第一道主线限速标12，调速段11终点处设置第一道主线限速标13，行动区副点18分流点上方、行动区主点19在行动区每隔50m设置一道连续设置。
47.当主干道侧面设置有一个左匝道时，2km预警点标15和1km预警点标16都包括主标志和辅助标志，辅助标志设置在主标志左上侧，主标志表面设置有直行箭头，直行箭头左侧设置有一个左转弯箭头，直行箭头顶端设置有直行地名和直行路名，左转弯箭头顶端设置有左转弯地名和左转弯路名，2km预警点标15的直行箭头底端左侧设置有“2km”字样，1km预警点标16的直行箭头底端左侧设置有“1km”字样；辅助标志表面设置有竖向“左出口”字样和左转弯标识，“左出口”字样设置在左侧，左转弯标识设置在右侧。
48.当主干道侧面设置有两到三个左匝道时，2km预警点标15和1km预警点标16包括主标志和辅助标志，辅助标志设置在主标志左上侧，主标志表面设置有直行箭头，直行箭头左侧设置有三个左转弯箭头，直行箭头顶端设置有直行地名和直行路名，左转弯箭头顶端设置有左转弯地名和左转弯路名，2km预警点标15的直行箭头底端左侧设置有“2km”字样，1km预警点标16的直行箭头底端左侧设置有“1km”字样；辅助标志表面设置有竖向“左出口”字样和左转弯标识，“左出口”字样设置在左侧，左转弯标识设置在右侧，左转弯标识顶端设置“1/3”字样，或“2/3”字样，或“3/3”字样。
49.当所述主干道与左匝道相交段长度小于450m时，实线1长度为450m，当主干道与左
匝道相交段长度大于450m时，实线1长度为主干道与左匝道相交段长度。
50.本发明的优选实施例中，按照各分段驾驶任务及速度分布对定位段7、预备段8、渐变段9，减速段10、调速段11，虚实线1、猫眼道钉2的长度进行标定。
51.各分段主要进行的驾驶任务主要如下：
52.1)在驾驶段6，驾驶人需要接受预警标志、警戒行动标志、周围车辆等的指引，控制车辆变换车道，并按照主线4车速行驶；
53.2)在定位段7，驾驶人需要接受限速标志、周围车辆(主要是前后车辆)、猫眼道钉2等的指引，控制车辆跟驰行驶，并开始减速；
54.3)在预备段8，驾驶人需要接受限速标志、周围车辆(主要是前后车辆)、渐变段9线形、实线1等的指引，控制车辆跟驰行驶，并调节车速；
55.4)在渐变段9，驾驶人需要接受限速标志、行动区标志、周围车辆、渐变段9线形、减速段10线形、实线1等的指引，控制车辆并入辅助车道，并调节车速；
56.5)在减速段10，驾驶人需要接受限速标志、行动区标志、周围车辆、调速段11线形等的指引，控制车辆跟驰行驶，并继续减速。
57.6)在调速段11，驾驶人需要接受限速标志、告知点标20、匝道线形等的指引，控制车辆调速驶入匝道。
58.各分段主要进行的长度标定主要如下：
59.1)调速段11与减速段10的长度之和x1按照如下公式进行计算，v1为主线4限速,单位km/h；
60.公式：
61.2)渐变段9的长度＝车道宽度(m)
×
k，k∈(20,25)；
62.3)预备段8的长度＝v2×
3，v2为预备段8起点的车速，单位m/s；
63.4)定位段7的长度＝v3×
5，v3为定位段7起点的车速，单位m/s；
64.5)实线1的长度x2＝预备段8、渐变段9、减速段10、调速段11的长度之和；
65.6)主干道上的猫眼道钉2的长度＝定位段7的长度。
66.当主线4限速确定时，根据第一道主线限速标12和第一道主线限速标13的速度分布，对主线4限速为80km/h进行说明，具体如下；
67.1)调速段11与减速段10的长度之和取一个停车视距x1，停车视距计算如公式所示。其中v1＝80km/h，t为反应时间取2.5s，a为舒适减速度取3m/s2,x0为缓冲距离取10m，将以上数据代入公式并取整可得调速段11与减速段10的长度之和为150m：
68.公式：
69.2)渐变段9的长度取决于车道宽度以及车道宽度与渐变段9长度的比值，在此由于车速约为60km/h车道不必过宽，取车道宽度为3.5m，车道宽度与渐变段9(9)长度的比值取1：20。综合以上数据渐变段9长度为70m。
70.3)驾驶人在预备段8的起点车速约为60km/h，且在此段处于减速状态，预备段8驾驶人需要观察前方线形、周围车辆。保守起见，取预备段8全段车速为60km/h，长度为3s行
程。综合以上数据进行计算，并将计算结果取整得预备段8长度为50m。
71.4)驾驶人在定位段7的起点车速约为80km/h且在此段处于减速状态，定位段7驾驶人需要观察周围车辆并减速到60km/h。保守起见，取定位段7全段车速为80km/h，长度为5s行程。综合以上数据进行计算，并将计算结果取整得定位段7长度为120m。
72.5)路权意义上，在预备段8、渐变段9、减速段10、调速段11车辆只能从最左侧车道驶出，不能进入最左侧车道，因此在这些分段施画实线1，长度为270m。
73.6)路权意义上，在定位段7允许最左侧车道车辆变道，也允许其他车道的车辆变道到最左侧车道，但不鼓励之中行为，因此在定位段7施画猫眼道钉2，长度为120m。
74.第一指示牌系统和第二指示牌系统的左上角的左出口标志是荧光黄绿底色，合流标22为荧光黄底色。实线1的路权含义为：虚线一侧车辆可以越过虚线变换车道，实线1一侧车辆不可以越过实线1变换车道，猫眼道钉2的路权含义为：允许车辆在必要时越过猫眼道钉2以变换车道，但不鼓励车辆越过猫眼道钉2变换车道。
75.第一道主线限速标12设置在定位段7起点位置，第一道主线限速标13设置在调速段11终点位置，在左匝道的减速段10和调速段11终点外侧分别设置有匝道限速标14，实现匝道、最左车道、主线4车道横向车速渐变，出口区从下游到上游各路段车速渐变。在此以主线4为三车道且限速为80km/h进行详细说明：第一道主线限速标12最左侧车道上方设置60km/h限速标志，中间车道上方设置60km/h限速标志，最右侧车道上方设置80km/h限速标志。第二道主线限速标13最左车道上方设置40km/h限速标志，中间车道上方设置60km/h限速标志，最右侧车道上方设置80km/h限速标志。匝道限速标14在左匝道的减速段10上适当位置设置50km/h限速标志，在调速段11终点设置40km/h限速标志。
76.主干道上包括预警、警戒、行动、告知、明确5级指引标，第一指示牌系统设置2km预警点标15、1km预警点标16、警戒行动点标17、行动区、告知点标20和明确点标21，行动区包括行动区主点标19和多个行动区副点标18。
77.在左出口匝道3违反驾驶预期，因此要延长预警距离。国标规定，高速公路左出口的预告标志在左出口前3km开始设置。高速公路限速120km/h，快速路限速80km/h。根据折算在距离出口2km处设置2km预警点标15，在距离出口1km处设置1km预警点标16，在定位段7起点设置警戒行动点17，多次提醒驾驶人在主线4驾驶段6完成变道。在定位段7起点设置警戒行动点17，此点首先有警戒功能，最后一次提醒驾驶人变换车道，同时此点有行动点的功能，提醒驾驶人前方道路线形及横断面情况，辅助驾驶人选择车道。考虑到左侧出口不易被驾驶人识别，为了连续提醒驾驶人前方的左侧出口，在三角区端头(端头实标线外)与定位段7起点之间设置行动区，其中三角区端头设置行动区主点标19，并其下游设置多个行动区副点标18。告知点标20设置在鼻端附近，此处不告知地点信息，防止走错的驾驶人陷入两难境地。确认点标设置在匝道路侧，帮助驾驶人确认是否走错道路。
78.主标志的核心信息为图形信息，可以直观地反映主线4与左匝道的相对关系、主线4车道数、驶出主线4的车辆的车流动线，并对左匝道以醒目的荧光绿色进行强调，主标志中文字信息仅有路号、地名这两种必要信息。辅助标志位于主标志的左上角，以荧光绿为底色，以左出口字样和反映左出口线形的箭头强调左出口。
79.当主干道侧面设置有两到三个左匝道时，警戒行动点标17为荧光绿色涂色底色为荧光绿且反映了主线4车道数的虚线、驶出主线4车流动线、地名、路号、公里数，反映左出口
线形的箭头、竖向左出口标识，警戒行动点标17反映了左匝道与主线4比例关系、左匝道个数、前方是第几个左匝道出口3、阴影涂色、反映左出口群中的第几个的数字标识。
80.当主干道侧面设置单个左匝道时，警戒行动点标17为荧光绿底色反映主线4车道数的虚线、荧光绿色涂色、地名、路号、反映左出口线形的箭头、竖向左出口标识、阴影涂色，反映前方横断面形式、主线4与左匝道相对关系、反映地面虚实线1的位于标志上的虚实线1、反映地面辅助车道与最左车道分界线的虚线；警戒行动点标17包括左右两块标志，左边标志位于最左车道上方，右边标志位于其他车道上方。
81.行动区主点标19包括两块标志，左边标志位于辅助车道上方，右边标志位于最左侧车道上方，均采用荧光绿底色。左边标志的主标志包含的信息有地名、路号、反映左出口线形的箭头，左边标志的副标志包含的信息有横向左出口字样。右边标志包含的信息有地名、路号、直行箭头。
82.行动区副点标18和预警点标的辅助标志采用一样的形式，反映左出口线形的箭头、竖向左出口标识，采用荧光绿底色。
83.告知点标20及确认点标形式部分采用荧光绿底色，只包含反映左出口线形的箭头、路号、横向左出口字样，不包含地名。虽然标志系统很完善，但会有一些分心的驾驶人走错车道，为了防止这类驾驶员看到告知点标20志上的地名后，意识到自己走错道路，进而产生彷徨、急刹车甚至停车，告知点标20志不包含地名。确认点标包括地名、路号、竖向左出口标识。
84.在左匝道区域部分，行动区主点标19、行动区副点标18、告知点标20的标志均采用荧光绿底色，在左匝道的视线诱导设施、安全防护设施也要尽可能地采用荧光绿。以荧光绿作为左出口的身份标识。
85.1)图形与道路线形、横断面形式关联：距离左匝道较远时驾驶人对左匝道的道路线形感知弱，以形象的图形反应道路线形，随着靠近左匝道驾驶人对左出口匝道3的道路线形感知增强，采用示意图的形式。
86.2)色彩身份信息有序：以荧光黄绿作为左出口的身份，在左匝道身份区内各标志采用荧光绿底色，在左出口身份区之外，与左出口相关的元素，如预警标志、警戒行动标志中的大图形，在左侧出口部分采用荧光绿色涂色。
87.3)标志内所有信息都符合人因与驾驶任务，都为驾驶所需的必要信息，且信息多以图形的形式呈现，大大缩减prt。
88.在左入口匝道警戒区部分，用荧光黄作为左入口匝道区域的身份，在鼻端、鼻端上游的两处适当位置设置总共3道注意合流标22志，注意合流标22志为荧光黄底色，标志内有反映前方合流段线形的合流标22。在最顶端的合流标22的上方共杆设置黄闪灯23。位于左侧入口警戒区的视线诱导设施、安全防护设施尽可能采用荧光黄色。左入口匝道区域违反驾驶预期，用荧光黄作为左侧入口区域的身份标识，并在左侧入口警戒区内通过各类信息反复提醒驾驶人，提高驾驶人对前方交通状况的感知。
89.毗邻左侧出入口区域是指连续两个左侧入口与左侧出口之间间距小于x2+v4×8×
2，v4为按照速度分布减速段10的车速。此时速度管理系统和路径指引系统按照左侧入口区域的形式设置，同时增设左侧入口警戒区。毗邻左侧出入口区域与主线4的分隔线采用实线1，当入口距离出口小于x2+50时，施画x2+50长的实线1，当入口距离出口大于x2+50，小于x2+
v4×8×
2时,施画实际长度的实线1。
90.以主线4限速80km/h为例进行计算，出口影响区长度为390m,若相距较近有入口，会形成交织区。考虑入口车辆汇入主线4中的最不利情况，入口车辆要完成两次变道方可以从辅道进入左侧第二车道，取变换一次车道的时间为8s，按照车速分布，车速为50km/h，一次变道112m，两次变道224m。若入口距离下一出口距离小于224+390＝614m(取650m)认为相距过近，需要协同考虑。
91.当距离小于650时用虚实线1分隔出交织区。同时受交织区车流的影响，虚实线1长度应有最小值，该最小值＝入口影响区长度+50m，因为合流会对主线4车流产生影响，故在入口影响区长度的基础上加50m，取整为450m。
92.毗邻左侧出入口区域是指连续两个左侧入口与左侧出口之间间距小于650m。此时速度管理系统和路径指引系统按照左侧入口区域的形式设置，同时增设左侧入口警戒区。除此之外，毗邻左侧出入口区域与主线4的分隔线采用实线1，当入口距离出口小于450m时，施画450m长的虚实线1，当入口距离出口大于450m，小于650m时,施画实际长度的实线1。
93.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。