專利名稱：一種基于實際減速效果的道路減速標線設置方法
一種基于實際減速效果的道路減速標線設置方法技術領域
本發明屬于交通管理和交通安全技術領域，運用高斯二次曲線模型，分析減速標線實際減速效果，提出一種新的基于實際減速效果的減速標線設置方法。
背景技術：
隨著我國道路通車里程數和機動車保有量迅速增長，道路交通安全形勢日益嚴峻。在事故主要原因統計中，機動車違法導致交通事故占到總事故數的90%左右，其中超速行駛導致交通事故數占機動車違法導致交通事故數的10 %，導致交通事故死亡人數占機動車違法導致交通事故死亡人數的14%，超速行駛是道路交通事故發生的主要原因之一。對道路行車速度進行管理，減少超速駕駛行為，使車輛行駛速度與道路環境相協調，對降低道路事故發生率，提升交通安全有著重要意義。
目前我國在道路危險點或事故易發地點廣泛采用了減速標線等設施提醒駕駛員降低行駛速度，謹慎駕駛。但關于減速標線設置位置的規范還普遍缺乏，一般根據經驗確定，在設置時對減速標線實際減速效果欠缺考慮。一些不科學的設置使得減速標線實際使用效果并不是很理想，甚至還可能會產生負面作用。本發明提出基于已有減速標線實際減速效果的減速標線設置新方法，比以往設置技術更科學，能更有效地發揮減速標線的作用。發明內容
本發明要解決的問題是以往道路減速標線的設置具有一定隨意性，尤其是減速標線的設置位置大多根據主觀判斷得出，缺乏對減速標線實際減速效果的考慮。本發明提出在獲取大量已有減速標線路段通行車輛速度數據基礎上，利用高斯二次曲線擬合建立減速標線減速效果模型，基于已有減速標線減速效果，確定相同限速值道路上新設置減速標線時第一組標線的位置。克服之前僅根據理論分析和經驗設置減速標線存在的技術缺陷與不足。
本發明技術方案為
一種基于實際減速效果的道路減速標線設置方法，包括步驟
1)采集車輛在通過已有減速標線上下游的速度數據，步驟包括
101)選取車速采集路段；10 確定車速采集斷面；10 采集車速數據；
2)對步驟1)采集的車輛速度數據進行減速效果分析，利用高斯二次曲線擬合建立減速標線減速效果模型
定義減速標線上游最遠距離處的車速采集斷面為A1，依次定義車速采集斷面A2, A3, ...，Ai ；每一個車速采集斷面Ai (i = 1，2，3，...，η)的采集樣本量為Mi,對應樣本數據為(Xi，Yij)；
其中，Xi是斷面Ai的橫坐標，即與零點的距離，零點上游取負值，下游取正值；yu 是采集的速度值，j取值為1到Mi ；
將所有斷面A1, A2,... ,Ai的速度樣本整理成(Xi，yu)形式，得到車速y與位置χ對應關系的數據集；
公式(1)所示高斯二次曲線函數的分布形式符合車輛速度通過減速標線時的變化趨勢，對數據集進行高斯二次曲線模型擬合，得到高斯函數中各參數取值和函數圖像；
^ = ^ e(-((^)/Cl)2)+a2 e(-((叫 )2)(1)
其中，
B1, a2, bi, b2, C1, C2-待標定參數；
e——自然對數的底數，取值2. 71828
根據公式(1)得出車輛通過減速標線車速y最小時的位置Stl，即求當y取極小值時X的取值；對公式(1)求導數，得到導函數公式O)
y =aie^-^)2)xC2X+72bl ) + a2^-b^f\C2X + 2h2)(2)cIC2
令y’ = 0，求得X的值即為速度最低點&的橫坐標；
3)分析車輛速度與危險點和減速標線距離的關系，建立基于實際減速效果的減速標線設置方法
根據步驟2、得到的效果模型，尋找到速度最低點位置S0,并計算其與第一組減速標線的距離D，當&在第一組減速標線下游時D為正值，在上游時D為負值；
在相同限速值道路上，認為設置減速標線時使車輛以減速標線減速效果模型中最低速度通過危險點最合理，即在新設置減速標線時，使減速標線減速效果模型中速度最低點與危險點位置重合，據此來判斷第一組減速標線的設置位置；
步驟2)確定相同限速值道路第一組減速標線與速度最低點&距離為D，則在新設置減速標線時，第一組減速標線與危險點位置的距離L取值為D ;L取正值時，第一組減速標線設置于危險點上游，L取負值時，第一組減速標線設置于危險點下游，設置距離為L的絕對值大小。
所述步驟101)中選取車速采集路段是選取平直路段設置有減速標線的人行橫道，并且上下游其他干擾點如交叉口或彎道等距離減速標線Ikm以上的路段。
所述步驟102)中，
首先定義危險點，定義人行橫道等道路特殊點為危險點，在設置減速標線時，危險點還包括交叉口進口道停車線、彎道圓曲線起點、長下坡坡頂和支路接入主路時主路道路邊緣線；
以危險點為零點，上下游各自延伸到300米范圍，分別選取零點、上下游20米、上下游50米、上下游80米、上下游110米、上下游130米、上下游180米、上下游230米、上下游280米和上下游300米共計19個道路斷面為車速采集斷面。
所述步驟103)中，利用手持式雷達測速槍對車輛通過各個選取斷面時的速度進行采集，每個斷面需采集超過90個樣本數據；僅采集在正常天氣，正常交通運行情況下接近自由流行駛狀態即車頭時距> 4秒的車輛通過減速標線的速度，受行人過街和跟馳駕駛影響的車輛速度不進行采集。
本發明提出考慮減速標線實際減速效果的設置方法，利用高斯二次曲線擬合找到車輛通過減速標線的速度最低點，對科學設置減速標線有重要意義，克服了以往減速標線設置依賴主觀判斷的不足。實例顯示，本發明提出的設置方法有很好的效果，優于以往的設置方法。
圖1為本發明減速標線設置流程。
圖2為本發明選取的典型減速標線設置示意圖。
圖3為本發明減速標線減速效果模型示意圖。
圖4為限速值60km/h情況下減速標線實際減速效果模型。
具體實施方式
本發明的基于實際減速效果的道路減速標線設置方法，對不同限速值道路直線路段設置的減速標線上下游車速進行實地觀測，建立高斯二次曲線模型，得到車輛在通過減速標線時速度的變化趨勢。由此得到設置減速標線的實際減速效果，基于減速效果，可提出不同限速值道路各種特殊路段情況下減速標線設置技術，主要確定第一組標線的設置位置。減速標線的設置流程可參考圖1。
第一步是采集車輛在通過已有減速標線上下游的速度數據。本發明選取設置在平直路段，上下游干擾點如交叉口或彎道等距離減速標線Ikm以上的減速標線作為實驗對象，此種減速標線一般設置于人行橫道前。本發明所考慮減速標線種類為國家標準《道路交通標志和標線》(GB5768-2009)中提到的橫向減速標線，也是道路最常用的一種減速標線， 典型減速標線示意圖如圖2所示。定義人行橫道等道路特殊點為危險點(在設置減速標線時，危險點還可能是交叉口進口道停車線，彎道圓曲線起點，長下坡坡頂，支路接入主路時主路道路邊緣線等)。以危險點為零點，上下游各自延伸到300米范圍，分別選取零點，上下游20米，上下游50米，上下游80米，上下游110米，上下游130米，上下游180米，上下游230米，上下游280米，上下游300米共計19個道路斷面為車速采集斷面。每個車速采集斷面需采集超過90個速度樣本數據。為了獲得減速標線對通行車輛速度的影響，測量人員手持雷達測速槍測量車輛在通過減速標線上下游不同斷面的車輛速度。受行人過街，跟馳駕駛等影響的車輛速度不進行采集，僅采集在正常天氣，正常交通運行情況下接近自由流行駛狀態(車頭時距> 4秒)車輛通過減速標線的車輛速度。
第二步，利用統計分析方法，對采集的車輛速度數據進行減速效果分析，利用高斯二次曲線擬合建立減速標線減速效果模型，如圖3。
定義減速標線上游300米車速采集斷面為A1,依次定義車速采集斷面A2, A3,..., A190每一個車速采集斷面AiG = 1，2，3，...，19)的采集樣本量為Mi,對應樣本數據為(Xi， Yij) ο其中，Xi是斷面Ai的橫坐標，即與零點的距離，零點上游取負值，下游取正值。yij是采集的速度值，j取值為1到M”將所有斷面A1, A2, ...，A19的速度樣本整理成(Xi，Yij)形式，可得到車速y與位置χ對應關系的數據集。
高斯二次曲線函數如公式(1)所示，其分布形式符合車輛速度通過減速標線時的變化趨勢，可利用MATLAB 7. 0軟件對數據集進行高斯二次曲線模型擬合，得到高斯函數中各參數取值和函數圖像。
^ = ^ e(-((^)/q)2)+a2 e(—辦―⑷⑷2)(1)
MATLAB 7. 0軟件是美國MathWorks公司出品的商業數學軟件，用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，主要包括MATLAB和 Simulink兩大部分。利用其中的曲線擬合功能，可以方便地對車速y與位置χ對應關系的數據集進行高斯二次曲線函數擬合，得到公式(1)中各參數取值和函數圖像。
根據公式(1)可計算出車輛通過減速標線車速y最小時的位置&。即求當y取極小值時，X的取值。對公式⑴求導數，得到導函數公式O)。
權利要求
1.一種基于實際減速效果的道路減速標線設置方法，其特征是包括步驟1)采集車輛在通過已有減速標線上下游的速度數據，步驟包括101)選取車速采集路段；10 確定車速采集斷面；10 采集車速數據；2)對步驟1)采集的車輛速度數據進行減速效果分析，利用高斯二次曲線擬合建立減速標線減速效果模型定義減速標線上游最遠距離處的車速采集斷面為A1，依次定義車速采集斷面A2, A3, ...，Ai ；每一個車速采集斷面Ai (i = 1，2，3，...，η)的采集樣本量為Mi,對應樣本數據為(Xi，Yij)；其中，Xi是斷面Ai的橫坐標，即與零點的距離，零點上游取負值，下游取正值；yu是采集的速度值，j取值為1到Mi;將所有斷面A1, A2, ...，Ai的速度樣本整理成(Xi，Yij)形式，得到車速y與位置χ對應關系的數據集；公式(1)所示高斯二次曲線函數的分布形式符合車輛速度通過減速標線時的變化趨勢，對數據集進行高斯二次曲線模型擬合，得到高斯函數中各參數取值和函數圖像；_y = aie(—((叫)/Cl)2) + 4e(—((叫 )2)(1)其中，a1 a2, b17 b2, C1, C2-待標定參數；e——自然對數的底數，取值2. 71828根據公式(1)得出車輛通過減速標線車速y最小時的位置&，即求當y取極小值時χ 的取值；對公式(1)求導數，得到導函數公式O)；/ = Q(-(ix-^)2)xC2x+ 2bn+^ e(n^\c2x+2b” (2)令y’ = 0，求得χ的值即為速度最低點&的橫坐標；3)分析車輛速度與危險點和減速標線距離的關系，建立基于實際減速效果的減速標線設置方法根據步驟2、得到的效果模型，尋找到速度最低點位置&，并計算其與第一組減速標線的距離D，當&在第一組減速標線下游時D為正值，在上游時D為負值；在相同限速值道路上，認為設置減速標線時使車輛以減速標線減速效果模型中最低速度通過危險點最合理，即在新設置減速標線時，使減速標線減速效果模型中速度最低點與危險點位置重合，據此來判斷第一組減速標線的設置位置；步驟2、確定相同限速值道路第一組減速標線與速度最低點&距離為D，則在新設置減速標線時，第一組減速標線與危險點位置的距離L取值為D ;L取正值時，第一組減速標線設置于危險點上游，L取負值時，第一組減速標線設置于危險點下游，設置距離為L的絕對值大小。
2.根據權利要求1所述的基于實際減速效果的道路減速標線設置方法，其特征是所述步驟101)中選取車速采集路段是選取平直路段設置有減速標線的人行橫道，并且上下游其他干擾點如交叉口或彎道等距離減速標線Ikm以上的路段。
3.根據權利要求1所述的基于實際減速效果的道路減速標線設置方法，其特征是所述步驟102)中，首先定義危險點，定義人行橫道等道路特殊點為危險點，在設置減速標線時，危險點還包括交叉口進口道停車線、彎道圓曲線起點、長下坡坡頂和支路接入主路時主路道路邊緣線.一入 ，以危險點為零點，上下游各自延伸到300米范圍，分別選取零點、上下游20米、上下游 50米、上下游80米、上下游110米、上下游130米、上下游180米、上下游230米、上下游沘0 米和上下游300米共計19個道路斷面為車速采集斷面。
4.根據權利要求1所述的基于實際減速效果的道路減速標線設置方法，其特征是所述步驟10 中，利用手持式雷達測速槍對車輛通過各個選取斷面時的速度進行采集，每個斷面需采集超過90個樣本數據；僅采集在正常天氣，正常交通運行情況下接近自由流行駛狀態即車頭時距> 4秒的車輛通過減速標線的速度，受行人過街和跟馳駕駛影響的車輛速度不進行采集。
全文摘要
一種基于實際減速效果的道路減速標線設置方法，首先對已設置在道路上的減速標線附近車速進行采集，利用高斯二次曲線擬合建立減速標線實際減速效果模型。基于減速標線實際減速效果模型，找出車輛通過減速標線時速度最低點位置，根據最低點位置與第一組標線的距離，提出新設置減速標線時第一組標線的設置點。本發明克服了之前減速標線設置僅根據理論分析和經驗所存在的技術缺陷與不足，比以往的設置技術更科學，能更有效地發揮減速標線的作用。
文檔編號E01F9/047GK102518054SQ20111039427
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者萬晶晶, 俞灝, 劉攀, 張序, 王煒, 黃佳, 黃飛 申請人:東南大學