1、河北省高速公路交通标志布设与管理研究开题报告论 文 题 目：河北省高速公路交通标志布设与管理研究专 业 交 通 运 输 工 程研 究 方 向：交通综合技术与交通信息化指 导 教 师职称：教授目 录1 选题背景及意义 .11.1 研究背景 .11.2 研究意义 .2 2 研究现状 .32.1 高速公路交通标志设置的研究现状 .32.11 国内研究现状 .32.12 国外研究现状 .53 论文研究内容 .6 4 论文的技术路线 .7 5 论文的进度安排 .9 6 参考文献 .91 选题背景及意义1.1 研究背景河北省简称“冀”，位于华北平原，东临渤海，西倚太行，北靠燕山，环绕首都北京和北方重要城市
2、天津，周边与内蒙古、山西、河南、山东和辽宁省毗邻。全省面积18.82万平方公里，人口7092万，辖11个设区市，172个县（市、区），省会为石家庄市。突出的地理区位优势和强劲的经济发展势头，极大地推动了古老的燕赵大地上高速公路的建设发展。从1994年河北省第一条自筹、自建、自管的高速公路京石高速公路建成通车至今，我省高速公路通车总里程已达到3303公里，初步形成了以北京、石家庄、天津为中心和枢纽，辐射连通全省所有设区市和四大港口，衔接首都北京与各省、西部与沿海、北方与南方的高速公路路网。截止2012年7月，河北省高速公路通车总里程达到了4804公里。预计到年底，全省将新增高速公路303公里，高
3、速公路通车里程将突破5000公里。根据河北省高速公路建设安排，到2015年，全省高速公路通车里程将达到5700多公里，而随着高速公路的发展，不同的高速公路不同的路段情况下，交通标志的地理位置特性也不尽相同。据交通部国家高速公路网规划，到2020年我国高速公路网将要达到8.2万km，可以覆盖10多亿人口。通过高速公路的建设，大城市、特大城市之间的联系，城市市区与郊区的联系都得到了极大地加强，一方面带动了城市及周边地区的经济发展，另一方面也给交通工程人员带来了许多新的安全保障技术的问题，需要重视予以解决。随着高速公路短时间内里程的增加，也由于采取分期、分阶段建设，承建的各个设计单位以及工程设计人员
4、的设计理念不尽相同，加之运营管理中各条路的维修养护也存在差异。高速公路上交通安全设施的设置就难免地会存在较多不合理的地方，尤其是交通标志的布设过程中，就出现了数量上明显不足、种类单一，位置设置不合理、信息过载，全路段交通标志缺乏完整性、连续性差，新旧标志同时使用等问题，致使驾驶员行驶在高速公路上时难以全心力地行驶，容易造成走错方向，甚至发生严重的交通事故。国外一项调查数据表明，道路交通标志与事故相关的概率为70%。这种影响高速公路行驶安全的问题，给社会带来了不好的影响。另一方面，很多高速公路在建成通车后不久就针对交通标志进行大量地调整和改造，给国家高速公路建设有限的资金造成浪费。由此可见对高速
5、公路上交通标志的优化设置进行深入研究，制定合理的交通标志安全保障措施，保证高速公路上车辆安全顺利通行已迫在眉睫。从高速公路自身的方面来看，高速公路具有行驶速度快、通行能力大等特点，由于对高速公路采取了一系列的措施，交通事故大为减少，其事故率只有一般公路的1/41/3。但是由于高速公路上车速快，一旦发生事故，其严重性增大，高速公路事故的死亡率是一般公路的两倍。我国高速公路交通事故发生起数和死伤人数较多，这主要是由于我国的高速公路起步不久，驾驶员对高速公路不熟悉、不适应。所以更要对高速公路上交通标志的进行合理安排与设置，正确地引导车辆安全地行驶。道路交通标志是用规定的图形、符号、文字、立面标记、突
6、起路标等一系列传递特定信息、表示特定管理内容和行为规则的交通设施。分为主标志和辅助标志。高速公路上的主标志分为警告标志、禁令标志、指示标志、指路标志、旅游区标志、作业区标志和告示标志。辅助标志附设于主标志下，起辅助说明的作用。在实际交通运营和管理过程中发现，交通标志设置对高速公路的交通安全影响主要表现在：1）标志牌内容的颜色、汉字间距、高度、笔划粗细、最小行距、边距；2）反光材料的选择；3)标志版面的平整度；4）支架的结构形式；5）结构物、外场设备、照明灯柱、广告牌与交通标志间的协调；6）发挥公益性标志牌的设置。但通常道路交通标志的设置是以初到此地的驾驶员为基本出发点来考虑。基于上述高速公路交
7、通标志存在的问题，在交通标志设置的过程中，应注意标志设置的整体性要强，要从具体地点的实际进行设置，进行必要的前置预告和后置确认，防止不必要和多余标志，但如何从整体上进行考虑，标志位置怎样才算合理的设置等问题仍没有得到解决。高速公路的建设网在不断的复杂化，解决交通标志位置设置上存在的问题就愈来愈明显和急迫。1.2 研究意义基于高速公路的较高设计要求以及特定的交通流运行特征，在其上设置的交通标志的地位和作用更加突出。首先，作为长距离、跨地区的交通性干道，高速公路上行驶的车辆以过境为主，异地行驶的驾驶员非常需要准确、及时的道路交通信息。交通标志以其有效、简单、直接的特点，以及一致性、一贯性的特征成为
8、发布道路交通信息的最佳方式和主要途径。其次，高速公路完全封闭，双向隔离，采用立体交叉的道路结构，车辆在高速公路上行驶缺乏灵活性，改变方向几乎不可能。因此，及时、准确、充分地向驾驶员提供道路交通信息，避免因信息的缺失而影响驾驶员的行驶计划是非常关键。再有，通常高速公路的线形变化较少，驾驶操作比较简单，同时地处偏僻，周边环境比起城市道路来显得过分单调，在高速行驶的情况下驾驶员会因为刺激过于单调而疲劳。近年来，疲劳驾驶已经成为引发高速公路交通肇事的主要原因之一。因此，合理的在高速公路上不同的位置设置道路交通标志，在一定程度上可以作为新异刺激物，调节驾驶员单调的心理感受，缓解和控制驾驶员驾驶疲劳的发生
9、和加深。所以要做好高速公路上交通标志地理位置的合理设置和管理，这对保障驾驶员在高速公路上的安全行驶具有重要的意义。通过对现行的高速公路交通标志管理系统的分析，发现现行的系统采用AutoCAD图纸表示交通标志的地理位置，用数据库存储管理交通标志的各种相关属性。但是存在的问题是AutoCAD不能将除地理位置以外的其它属性表达清楚，数据库则难以反映交通标志的地理位置关系。本论文提出的利用地理信息系统的相关知识来数字化高速公路上的交通标志，它有利于计算机管理系统的识别。一方面，它提供对地理空间数据精确方便的输入输出，并对其进行编辑、存储、管理、分析和显示，另一方面，通过建立空间数据与属性数据之间的关联
10、，可以实现由空间实体到专题属性数据和由专题属性数据到空间实体的关联查询。从而为进一步更好地实现高速公路的信息化和现代化管理，提高高速公路运行效率和服务水平，降低高速公路事故率提供了理论依据。同时这也是规范化管理的迫切需要和必然要求。2 研究现状2.1 高速公路交通标志设置的研究现状2.11 国内研究现状我国对于道路交通标志的研究较晚但发展很快，我国交通标志的设计标准在不断改善，现行的有关法规为2009年的道路交通标志和标线GB576809交通部于2007年7月3日颁布实施的国家高速公路网命名和编号细则和2007年9月26号实施的国家高速公路网相关标志更换工作实施技术指南。1988年10月31日
11、，上海至嘉定高速公路建成通车，使中国大陆首次有了高速公路。在此后20年，我国的高速公路建设突飞猛进，特别是1998年以来，国家实施积极的财政政策，高速公路得到快速发展，年均通车里程超过4000公里，1999年，突破了1万公里，跃居世界第四位；2000年达到1.6万公里，跃居世界第三位；2001年达到1.9万公里，跃居世界第二位；截止2010年底，我国高速公路通车里程超过了6.5万公里，继续保持世界第二。1999年颁布的道路标志标线国家标准中，对道路交通标志的分类，从种数上看已超过许多国家。特别是对高速公路交通标志的规范提高到了一个新的高度。李峰(1995)探讨了交通标志的实质并提出交通标志设置
12、的六条基本原则，分别为：可见性原则、简单性原则、完整性原则、协调性原则、提示性原则和标准化原则。研究并解决我国高等级公路交通标志汉字等字符有关尺寸、文字数量及合理设置等系列有待解决的问题这些结合人类工效学与交通工程学的研究成果将有效地确保我国高等级公路快速、安全、畅通的通车。李令举、张继民、宋舒（1999年）介绍了高速公路交通标志的位置设计方法，提出高速公路上的交通标志一般布设在路肩侧、中央分隔带上、匝道分流处及车道的上方。并分别就高速公路上主要的主标志应布设在不同位置的设置规范做了数字说明。作者用了两种不同的方法探讨了高速公路标志版面及汉字的尺寸设计：一种方法是从驾驶员发现标志并采取行动的过
13、程应满足的条件出发进行计算；另一种方法是从视认性角度及判断时间方面，做了相应计算，得出交通标志版面汉字高度应60cm。在运用了日本经验公式，并参考了国内高速公路标志汉字高度尺寸，确定某高速公路正线段最大汉字高度为65cm，最小汉字高度为40cm。通过以上两种方法计算结果及国内各高速公路的实践，证明GB5768-86规定尺寸偏小。另外，作者还在最后对固定交通标志的发展方向做了大胆的预测，传统的交通标志设计由手工进行，速度慢效率低,且容易出现错误。另一方面交通标志的版面和结构灵活多变，设计过程中任何阶段的改动，其后的所有的设计步骤都要有相应的变化，方案比选工作经常要反复进行，重复劳动过多，优化设计
14、难以实现，因此，提倡高速公路交通标志计算机辅助设计系统。陈波（2008年）从驾驶员行车安全的角度提出，交通标志的基本要求主要包括醒目性、视认性、简洁性、抗干扰性、针对性、预告性和协调性。并且总结了高速公路交通标志对交通安全的影响主要表现在以下六个方面：1）标志牌内容的颜色、汉字间距、高度、笔划粗细、最小行距、边距；2）反光材料的选择；3)标志版面的平整度；4）支架的结构形式；5）结构物、外场设备、照明灯柱、广告牌与交通标志间的协调；6）发挥公益性标志牌的设置。王跃辉、彭国雄(2004)做了关于指路标志设置位置的研究，该研究指出在市内高速公路、城市快速道路上应该设置连续的四块指路标志:预告指路标
15、志、最终预告指路标志、指路标志、确认指路标志。丁靖艳（2005年）于2004年2月与作者所在的课题组选取沪杭高速公路嘉兴段作为主要研究路段进行实地调查，其后结合省内其他高速公路交通标志的使用状况，总结出当前高速公路交通标志存在的问题，这些问题涉及交通标志的设计、设置、规划布局等方面。主要包括以下几方面的问题：1）高速公路交通标志首先普遍存在数量不足，致使信息提供不充分；2）当前高速公路交通标志主要以指路和指示标志为主，类型比较单调，多种功能未有效挖掘；3）新旧标准的标志同时使用，对驾驶员造成误导；4）交通标志牌上的内容繁多，表述含糊，导致信息模糊；5）告示牌的创新设计未充分遵循驾驶员视觉特性的
16、基本规律，视认效果不明显；6）交通标志的位置设置不合理，失去存在的价值；7）多个交通标志并设，造成信息过载或信息忽略；8）全路段交通标志缺乏完整性、系统性、连续性，致使信息中断；9）预告信息代表性弱。李文权（2006）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钡J交通标志的准确率，运用驾驶员的视认规律、车辆到达规律和概率计算方法，建立了路侧交通标志遮挡问题的数学模型和算法。运用理论模型得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。计算结果表明:设置16块标志时，因遮挡驾驶员不能读取标志信息的概率为2.lx10-19.4
17、x10-5，不能读取标志信息的概率随连续设置标志的数量呈指数下降趋势，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遮挡问题。任锐、李文权（2006）针对高速公路和城市快速路通常将内侧车道设置为小车道，外侧车道设置为大车道，这将有可能导致内侧小车驾驶员视线被遮挡，无法及时获得路侧交通标志的信息的问题。通过对驾驶员对路侧交通标志视认过程的分析，提出了计算单个路侧交通标志被遮挡概率的计算方法，并运用概率论的知识建立了求解连续多个路侧交通标志设置数量的数学模型和标志设置位置的计算公式，提出了路侧交通标志设置的具体步骤。梅利芳（2007）从高速公路交通标志的信息内容、
18、版面标识和位置设置3个方面详细说明了高速公路交通标志设置存在的问题，并分别针对这3个方面提出了优化对策。尤其在标志牌位置设置和间距上，建议驾驶员的反应时间采用35s较好，并以此作为标志牌设置的最小间距来进行标志牌设置。另外还提出了入口预告信息应采用远近相结合的方式布设，从而保证入口引导的方向性和代表性，使指路信息更加明确。严洪等人（2008年）针对陕西省高速公路交通标志暴露出来的一系列问题，从功能、安全、经济等方面对交通标志进行改善设计，提出将交通标志优化研究与交通安全、交通心理、交通经济有机结合起来的新措施。在优化的总体要求中说明了如按照从某一互通式立交驶入高速公路，至下一互通驶离高速公路来
19、设置标志的顺序应为：入口预告标志禁令标志（禁止某些车辆驶入高速公路；限高标志等）收费站标志（如有）指路标志（方向、地点）高速公路入口标志限速标志下一出口预告标志指路标志（地点、距离）车距确认标志出口标志收费站标志（如有）指路标志（方向、地点）沿线设施指引标志出口预告标志匝道限速标志出口标志匝道收费站标志指路标志（地点、方向）。在此文中，严洪等人还针对服务区标志、告示牌、旅游区标志、紧急避险区标志、限速标志等这些特殊标志的设置提出了了优化措施。例如，对于限速标志提出当路段设计车速变化时，在变化段起点前500m应设置限速标志；当两路段设计车速相差大于40km/h时，应设置以20km/h为级差的递减
20、限速标志，尽量避免在短距离内设置多块不同限速值的标志。管满泉等人（2010年）在“我国交通标志设计的规范性问题研究”一文中提出建议在服务区内设置救护站，并在服务区预告标志中增添此信息标志。以方便驾驶员及乘客受伤时得到及时的处理与救治，减少生命的消逝。西南交大的佘文晟在其硕士论文“环城高速公路交通标志的信息化及设置研究”一文中，从交通标志的相关设计标准和规范的发展进行比较分析出发，并深入研究交通标志信息的演化，从而使交通标志信息能具有更清晰的逻辑概念。另一方面又从分析环城高速路的交通网络特性出发，通过人的特性及行为反应等人机学理论研究静态交通导向方法。综合两方面的论述形成交通标志系统化设置的方法
21、。鲍刚等人（2011年）以广东省高速公路路网指路标志一体化设置研究的课题为基础，分析了沈海高速闽粤省界至广州段高速公路的交通标志存在的问题，提出了交通标志数字化研究，简要地说明了交通标志所提供的信息除应满足层次性要求以符合近、中、远途高速公路使用者的需求外，还应准确，以便于驾驶员的理解和决策，这就使得交通标志的设置应尽量采用定量化的版面信息。在本文中作者建议高速公路互通式立体交叉出口宜采用里程进行编号。另外，对于指路信息的选取，作者提出了用于交通标志上时，通过编号的特殊导向作用可以限制标志牌上目的地指示的数目。2.12 国外研究现状国外对交通标志的研究注重人性化设计、信息化设计、交通标志与管理
22、的高效结合以及交通标志视认性等方面的研究，并分别提出了一些标准，为我国所采用。发达国家高速公路的标志通常的设置密度比较大，提供通行的信息量多，标志的种类多，提示驾驶员注意的标志多，以此来实现高速公路的安全。例如有人对标志信息的重复性的作用进行研究，提出高速公路指路标志中对任意一地的地名、距离标志，至少设置34处，除在前一路站进行提示外，一般在10km设置首块，以保证驾驶员不断得到提示，这一标准得到欧洲的德、法、意等国的采用。这种方法强调交通标志的设置由点开始，利用信息的简单重复来达到保障安全的效果。国外也有采用道路设施完全信息化的方法，交通标志的设置以信息化的建设为基础，通过仿真再现，利用设计
23、专家的经验来判断标志设置的合理性，例如将道路结构的信息化，在曲率较大的弯道均每隔一定间距设置一块反光的线性诱导标志；将道路设施信息化，在进出大型主线收费广场前几公里处，增加车道标志，提示变道信息，能大大的提高道路交通安全。在离大型复杂立交桥几公里处，设置桥梁道口通向的示意图，以帮助外地司机熟悉路网，来实现路网的信息化。国外还有采用对交通标志的动态管理方法，对道路施工现场进行组织管理。采用系统化、规范化的警示标志。如距施工现场3km5km处，放第一个移动式标志，强烈的黄色闪光和发光二极管组成的图案告诉车辆前方在维修，0.3km1km处可见到2台拖式施工标志牌，除黄光箭头显示外，并在下方示意限制速
24、度，并辅以红白相间的锥台，维修是反光的，间隔几个有一个自发光牌，下方发光二极管显示出最低行驶限速，一般为20km/h50km/h，若要求双向混合通行，中线加设临时黄色反光标线，或加设反光专用道钉辅助保障交通安全。A.de la Escalera,J.Ma Armingol,M.Mata(2003年)提出了一种遗传算法，可以用来检测和识别交通标志的位置，解决了在户外不同天气影响条件下对交通标志识别的难题。Annie W.Y.Ng,Alan H.S.Chan（2007年）通过对41名来自中国香港的受试者进行交通标志猜测试验，并把此次试验与之前的试验进行比较后，提出为了设计出更加友好的交通标志，以及
25、让用户能更有效地使用这些交通标志，建议设计师和开发师应以交通标志的五个重要特征为参考基础。Avinoam Borowsky,David Shinar,Yisrael Parmet（2008年）以20名经验丰富的司机处于真正的街道和道路场景中为实验依据，在实验中记录下来司机的眼部运动。结果当标志设在意想不到的位置时，司机们很少能判断右转标志。由此作者提出，为提高驾驶员对交通标志的及时辨别率，交通标志应设在预期的位置。即交通标志的模式设置，能扩大驾驶员对道路信息量。所以，国外对交通标志设置的研究主要从驾驶员的角度，通过对道路交通标志的识别来进一步对交通标志的设置进行优化设计。3 论文研究内容通过对
26、河北省某条高速公路交通标志的设置调查，且利用影像资料进行实地记录。然后根据我国高速公路交通标志设置方面普遍存在的问题，发现并总结出河北省高速公路交通标志设置原则及存在的问题。在参照“(GB5768.2-2009)道路交通标志和标线第2部分-道路交通标志”规范的基础上，结合河北省交通运营实际状况，为保障在高速公路安全行驶的前提下，对交通标志的安全设置提出了参考建议。具体内容如下：（1）通过查阅国内外相关的文献资料，分析影响高速公路安全保障的各种因素，并进一步深化到交通标志设置情况对高速公路安全保障的影响。进而掌握了高速公路上交通标志相关的设计原则以及安全保障措施研究的最新发展情况。（2）通过研究
27、高速公路交通标志的种类，以及各种交通标志是否存在逻辑关系，并进行归类设置。参照(GB5768.2-2009)道路交通标志和标线第2部分-道路交通标志和国家高速公路网相关标志更换工作实施技术指南规范分别对高速公路上的禁令标志、指示标志、指路标志、警告标志等的设置总结，并在此基础上针对河北省某条高速公路总结交通标志的设置标准。（3）鉴于现在交通管理部门对交通标志管理存在的不足之处，提出集空间地理位置与数据库于一体的，基于SuperMap组件的二次开发的交通标志管理系统。此系统可以实现高速公路交通标志的添加、删除、改变、查询的基本功能，并且可以及时发现高速公路上交通标志布设不合理、逻辑关系不正确处，
28、完成统计和规范性检查，并对其进行修改。从而避免交通标志布设杂乱的现象。通过搜集大量文献资料，在该系统需求的基础上，对该系统的必要性进行论证。（4）以SuperMap为平台，在Visual Basic的开发环境下，通过导入现有的河北省某条高速公路的交通标志布设数据，利用上述提出的交通标志管理系统建立相关的管理模块，利用各种控件建立必要的组件开发，进行属性的设置和位置的完善，来实现高速公路交通标志信息化设置的功能。从而保障在高速公路的安全行驶。（5）由选定的这条高速公路交通标志布设与管理研究系统的成果，可以将相关数据导出，实现共享。从而推广到可以适用于其它高速公路交通标志的布设管理。4 论文的技术路线5 论文的进度安排2012.72012.10现场实习、调研、选题、开题。2012.112013.2依照“(GB5768.2-2009)道路交通标志和标线第2部分-道路交通标志”，对各个交通标志的设置进行标准细化的总结。从逻辑关系层面分别对各类交通标志进行设置汇总。2013.32013.5提出建立一个完善的管理系统。通过搜集大量的文献资料，对系统的必要性、系统的特点、系统的优越性进行论证，证明该系统存在的意
