反光交通标志设计视认影响因素研究

利用逆反射技术的反光交通标志在汽车前照射下具有较高的反射亮度,具有夜间视认效果并可将交通信息传递给驾驶员。在实际应用中,由于入射角度、反射角度、光源、环境等一系列因素的影响,阻碍了标志表面光度和色度性能的表现力,进而影响了驾驶员的视认效率。本文从交通标志的字体识读距离、对比度、信息量和布设方位等角度展开分析,研究交通标志的视认效率和信息传递准确性,为优化反光交通标志设计方法提供参考。     

交通标识在交通管理中的应用

交通标志是重要的交通信息源 ,是驾驶员安全行驶的指南。在设计交通标志时 ,必须首先考虑标志的视认性 ,保证在不良的视觉环境条件下 ,能容易迅速地看见并认读 ,以确保交通安全。否则 ,再好的交通标志也形同虚设     

基于信息传递原理的交通标志信息量化算法

为了提高驾驶安全和交通出行效率,解决交通标志的信息量量化及超载阈值统一标准问题,论文基于通信系统传播的一般模型和交通标志信息传递机制,分析了影响交通标志信息量量化评价的主要影响因素,引入无记忆信息量和有记忆信息量计算原理,提出了交通标志信息量量化算法。驾驶视认实验结果表明:考虑标志字高、驾驶员关注度参数影响的有记忆信息量算法可以较准确体现驾驶视认时间与信息量之间的关系,验证了算法的可行性,揭示了不同驾驶员特性、车速等对交通标志信息量的内在影响机制。根据视认实验结果,初步确定了车速为40、50、60 km/h下交通标志信息量超载阈值区间,案例分析结果说明该阈值区间可以用于交通标志信息量超载检查和评价。     

标志信息及驾驶时间影响驾驶员视觉特性分析

为定量分析长时程驾驶条件下,驾驶员视认草原公路直线段上不同信息量交通标志设施时,视觉特性的变化,以信息量化理论为基础,通过开展草原公路重复驾驶实验,分析不同标志信息量和驾驶时间耦合作用下驾驶员视认行为变化规律。结果表明：随着标志信息量的增加,两次重复实验中驾驶员扫视持续时间与注视持续时间都呈波动上升趋势,扫视平均速度都呈波动下降趋势;对于标志中的重复道路信息,驾驶员的视认行为会发生与以上相反的变化趋势;进行多项式拟合,依据拟合结果,进一步利用相关分析方法与独立样本检验,探究驾驶员视觉特性变化规律。     

基于安全视认的夜间公路隧道入口段光环境研究

为使驾驶员在夜间安全舒适驶入隧道,对驾驶员驾驶车辆从隧道外暗环境驶入隧道内明环境的照明需求进行了理论与试验研究.分析了夜间隧道入口段由暗到明的光环境变化与交通安全的关系.设计不同运行速度情况下的目标物视认试验,采集了隧道的光环境信息、驾驶员的视认信息与车辆的运行状态信息,并建立了视认距离与隧道内外亮度差的关系模型,计算出不同设计速度下夜间隧道入口段的亮度差阈值.      

基于驾驶人视认特性的高速公路作业区文字类交通标志尺寸

针对高速公路作业区文字类交通标志在不同行驶速度、道路条件及标志的多信息量条件下对驾驶人视认特性的影响,及其尺寸规格不统一对驾驶人形成的非一致性视觉感受,基于《道路交通标志和标线》(GB 5768—2009,简称"国标")的文字高度模型,结合高速公路作业区文字类交通标志信息特性,以驾驶人的视认特性为出发点构建车辆行驶模型,设计了多文字标志信息视认试验;通过改进传统文字高度算法,提出了综合考虑行车速度、驾驶人视认特性以及标志牌信息量等因素的汉字高度优化模型。研究结果表明:"国标"对汉字的感知、阅读理解时间的取值是以单个汉字的视认时间为基础的,通过多文字标志信息视认试验发现,当标志牌字数m≥6时,难以反映当前作业区多字数标志信息视认特性;优化的文字高度模型充分考虑了标志牌多信息量时驾驶人的视认特性,文字高度取值比"国标"更合理全面;在此基础上对标志尺寸进行了优化设计,即先采用优化的文字高度算法计算汉字高度,再利用"国标"的汉字排版方式设计,这样既能保证视认性的要求,又能最大限度地利用标志牌版面,进而给出了高速公路作业区文字类标志尺寸的设计标准。     

特长隧道出口处交通标志与驾驶人感知关系试验

为分析隧道出口处内外横断面上交通标志的设置对驾驶人视认性的影响,通过现场实车试验和室内动态模拟试验研究了交通标志与驾驶人信息感知的关系。选择3名驾驶人运用德国生产的SMI眼动仪,对选取的G65包茂(包头—茂名)高速公路武隆段6条隧道分别进行了34次有效行车试验,并对比分析普通高速公路路段和隧道出口路段驾驶人的瞳孔直径变化比率。采用Premiere软件制作可调的动态交通标志,通过双投影系统将标志和实车录制的路段视频相融合,投射到同一个曲面幕布上,并切换不同隧道出口与标志的位置,以驾驶人视认标志的反应时间为表征参数进行隧道动态驾驶环境下的室内模拟试验。研究结果表明:瞳孔直径变化比率可以作为表征驾驶人明适应状态的表征参数,并在此基础上确定了车速为80 km/h时驾驶人正常瞳孔直径变化比率为±5%;驾驶人完成出口明适应时的瞳孔直径状态,特长隧道出口处驾驶人的明适应时间为2.129 s;特长隧道出口处内外交通标志的反应时间都呈现同一规律,交通标志与行车道位于同侧的反应时间比异侧时的短;交通标志位于隧道外的反应时间均值为2.22 s,比隧道内的反应时间平均短0.64 s。以时间为依据,当隧道出口与互通间距受地形限制,设计完成标志的有效视认时间小于4.5 s时,建议交通标志设置在隧道内部正中顶部位置;反之,设置在隧道外部道路右侧。     

基于背景环境和驾驶人年龄的交通标志理解性研究

采用E-Prime2.0软件,对30个常见的交通标志进行了室内模拟实验,测量了不同年龄段的被试人员在有无标志背景环境条件下,对交通标志的理解准确性和视认反应时间.进而,采用卡方检验和t检验方法,检验了不同年龄段的驾驶人员在有、无标志真实背景下对标志的认知准确率和反应时间的差异显著性.最后通过构建年龄、背景和反应时间的回归模型,以揭示标志理解性水平与标志真实背景环境和驾驶人年龄的关系.实验结果表明:青年驾驶人的理解水平和反应时间表现均要优于老年驾驶人,标志的背景环境不会影响标志的理解水平,但是增加了视认标志的反应时间;驾驶人对交通标志的正确理解对于交通安全至关重要.     

基于驾驶人视认特性的城市道路指路标志设置

为了提高城市道路指路标志设置的有效性和科学性,根据驾驶人视认特性的实验数据研究其设置方法.利用眼动仪和GPS采集了不同光照条件下驾驶人视认指路标志的特性数据,建立了基于驾驶人视认特性的指路标志设置参数计算模型,并将计算的设置参数与规范值进行了比较.研究发现,驾驶人对指路标志的注视时间随速度和路名数目的增加而增大,且非专业驾驶人的注视时间大于专业驾驶人,顺光条件下的注视时间小于夜间.驾驶人对指路标志的视认距离随速度的增加而减小,顺光条件下的视认距离大于夜间.分别满足专业和非专业驾驶人视认要求的主要设置参数存在显著差异,部分规范值不能满足非专业驾驶人对指路标志准确视认的要求.     

基于驾驶员眼动特征的蓄能荧光标线诱导特性及设置方法

为了研究公路主动发光的荧光标线视认性,利用UC-win /Road 软件对公路荧光标线进行仿真模拟,采集了20名驾驶员的眼动数据,定量分析了不同标线宽度和布设方式下,荧光标线视认性对驾驶员注视点占比和瞳孔面积变化率影响的规律。最后,通过室外实车实验的方式对仿真结果进行验证。结果表明：直线路段标线宽度为100%的方案是最佳方案,当辉度值为3坎德拉每平方米(cd/m_²)时,为最经济方案;曲线路段标线施划在车道边缘线外侧且间距为9m效果最佳。     

基于信息熵的城市道路可变信息板布点方法

针对城市道路环境下可变信息板单点选址与设计问题,对交通标志视认过程进行了分析,从可变信息板视认时间与布设环境两个方面对现有布设方法进行了改进.通过引入可变信息板信息量-视认时间模型,建立了城市环境下可变信息板前置距离模型和最小字体模型.该模型可以确保驾驶员有充分的时间接受可变信息板发布的诱导信息,并在接受信息后有充分的反应距离.此外,还给出建成可变信息板的评价方法和可变信息板前置距离与字体高度的推荐值.     

基于视觉特征和信息传递的高等级公路交通标志设置有效性分析

道路标志在现代道路交通中发挥着重要的作用.本文通过驾驶员对交通标志设置的基本要求,对公路交通标志的设置进行了分析.在基于驾驶员视觉特征和信息传递的条件的分析的基础上,得出了交通标志设置应该满足的要求,为交通标志的设置提供了可靠的建议.     

草原公路交叉口指路标志信息量对驾驶员认知特性影响分析

针对草原公路交叉口指路标志信息设置不合理的问题,根据调查设计7类不同信息条数指路标志,设置借助事件相关电位(event-related potential, ERP)及E-Prime相关设备,开展不同指路标志信息条数在60、80、100 km/h 3种速度下驾驶员脑认知模拟驾驶实验,分析选取失匹配负波(mismatch negativity, MMN)波幅值、P3b波幅值作为驾驶员脑力认知评价指标。结果表明：对3种速度下的驾驶员视认不同标志的MMN波幅值分析可知,60 km/h和80 km/h情况下设置指路标志信息条数为5、6、100 km/h条件下设置信息条数为3和4时,驾驶员大脑过滤无效信息的效率增加,可以有效提高驾驶员行车注意力;同样条件下,由驾驶员视认P3b波幅值分析知,60 km/h和80 km/h下设置指路标志信息条数为5、6、100 km/h条件下设置指路标志信息条数为3和4时,驾驶员同样不需要投入过多的脑力资源就能完成信息认知任务,信息决策能力增强,有利于在交叉口冲突点行车。     

高速公路路侧标志设置问题

为了提高多车道高速公路内侧车道行驶的小车驾驶员视认路侧交通标志的准确率,运用概率论方法讨论路侧交通标志设置问题.建立路侧标志被大车遮挡的数学模型和算法,并提出连续设置路侧交通标志的方法和步骤为:决定标志设置位置,计算遮挡矩形长度,计算遮挡概率,决定连续设置标志个数和交通标志间的最小间距.计算结果表明:随着设置路侧标志的增加,驾驶员不能读取标志信息的概率呈指数下降.建立连续设置路侧标志的模型和方法简便,方案可行,可以解决多车道高速公路路侧标志的合理设置问题.     

城市道路指路标志设置位置研究

合理设置城市道路指路标志,能有效避免驾驶员在识读完标志信息后因操作距离过短而引发的安全问题。本文从动态视认性出发,分析了在城市道路中驾驶员认读指路标志的反应操作过程,考虑到进口车道数影响,计算分析了车辆在不同道路等级、不同设计车速下指路标志的设置位置,并给出推荐值,期望为城市指路标志设置提供参考,进而提高行车安全性,减少无效交通。     

透光道路交通标志牌的原理与应用

交通标志的视认性严重影响行车安全。通过在标志牌的图案或字符上设置圆形透光孔,使得标志牌具有透光性,从而提高逆光下交通标志内容的视认性。阐述了透光道路交通标志牌的结构原理、制作步骤和适用范围,及其在南京-洛阳高速公路安徽段的试用效果。为透光道路交通标志牌大规模地应用提供参考。     

透光混凝土基LED主动发光交通标线的光纤设置

为提高交通标线的可视化、智能化与信息化水平,将透光混凝土引入公路领域,构建一种透光混凝土基发光二极管(LED)主动发光交通标线.采用方差分析与多重比较法分析了4类通用光纤的物理性能、导光性能与经济性,选定PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)光纤作为导光材料.通过LED光强分布曲线与光波在光纤中的传播机理,确定了光纤直径的理论计算值;基于直径1～8 mm的PMMA光纤导光率的实测数据,采用S型曲线拟合PMMA光纤导光率与直径之间的函数关系,符合0.05的卡方拟合优度检验,且实测值与理论分析结果一致,选定直径6 mm的PMMA光纤.基于LED主动发光交通标线在不同环境照度、光源颜色、光纤掺量条件下的实测静态视认距离,采用对数回归模型,计算确定设计速度为60～120 km·h~(-1)时光纤掺量的合理范围是2～6 pcs.     

枢纽互通立交图形化指路标志视认复杂度研究

为研究高速公路枢纽互通立交图形化指路标志复杂度,选取常见的17种高速公路枢纽互通立交图形标志开展视认实验,从整体与细节、主观与客观两个维度进行评价,以整体视认时间平均值,细节视认的初、总反应时间平均值为评估指标,提出基于K-Means算法的枢纽互通立交图形化指路标志视认复杂度分类方法。结果表明：17种图形指路标志在整体与细节认知方面既存在一致性,又具有个体差异性;枢纽互通立交图形化指路标志视认复杂度分为3类,聚类中心分别为(0.86,1.94,1.12)、(0.98,3.22,1.46)和(1.21,4.30,1.83),与实验人员主观调查评分分布一致;枢纽互通立交图形化指路标志复杂度与图形内容、匝道形式、信息承载量密切相关。     

高速公路和隧道交通标志位置有效性的眼动研究

交通标志是交通安全的重要保障,其位置的不同对驾驶员有效获取标志信息具有重要影响。为研究交通标志位置的有效性,选取驾驶员视角的高速公路和隧道交通标志图片制作模拟场景开展眼动实验;将场景中交通标志的区域划为兴趣区域;采集了30个被试的首个注视点的注视顺序、首次进入时间、首个注视点的注视时间、总的注视时间等指标数据;运用SPSS 24.0统计软件和假设检验方法分析实验采集的眼动数据。结果表明:在高速公路场景中交通标志显著有效位置为(3)(右上)和(6)(右中),在隧道内场景中交通标志显著有效位置为(6)(右中)和(4)(左中)。实验结果可以为高速公路、隧道等路段交通标志位置的设置提供一定的科学参考。     

八车道高速公路可变信息标志前置距离对驾驶行为的影响

基于驾驶模拟实验,设置3.0、2.5、1.5、0.7 km 4种前置距离的可变信息标志（variable message sign,VMS）,收集32名驾驶员视认4种前置距离的VMS后换道驶出高速公路过程中的方向盘、速度和位置数据,并观察各驾驶员在换道过程中的方向盘操控行为、换道行为、减速行为。结果表明：VMS视认过程属于多任务驾驶行为,驾驶员需在短时间内完成VMS视认、路径决策、车辆减速与换道;当VMS前置距离不足时,驾驶员需快速、大幅转动方向盘,进行连续换道、急换道;为顺利驶入减速车道,部分驾驶员采取减速换道措施,增加了事故风险;当VMS前置距离过长时,驾驶员对VMS的短期记忆效应使得驾驶负荷提高。