城市道路交通标志设计与设置研究 64页

长安大学硕士学位论文城市道路交通标志设计与设置研究姓名：袁修荣申请学位级别：硕士专业：交通运输规划与管理指导教师：周伟;王元庆20050101 摘要城市道路交通是全社会关注的一个热点问题。从城市道路交通标志的设计设置角度来分析、解决城市交通问题，并据此探讨通过其合理的设计设置来改善城市道路交通条件、提高道路通行能力、减少交通事故具有重要的理论价值和现实意义。论文在参考国内外研究成果的基础上，针对城市道路交通的特点，研究了城市道路交通标志对人、车、路的作用机理，构建了驾驶员视觉模型、车辆行驶模型和道路环境模型，在此基础上通过数学逻辑公式推导出城市道路交通标志设计的三个主要技术参数；分析了城市道路网各层次道路的交通流特性，提出了不同条件下对标志信息的需求特性；结合路网层次布局特点划分各级指路节点，从满足交通流顺畅要求角度重点讨论了各级节点处标志信息的选取和标志的设置。最后，结合西安市长安路交通标志的设计设置进行了实证研究，验证了本文研究理论与方法的可行性。关键词：城市道路交通标志设计参数设置 AbstractUrbanroadtrafficisahotissueconcernedbythewholesociety．Improvingthetrafficperformance，increasingtheroadcapacityandreducingthetrafficaccidentscanbeachievedbysettingandlocatingthetrafficsigns．Thispaperfocusesonthetheoryoftrafficsignsandpresentsthesolutionstothetrafficproblemfromtheperspectivesofdesignandsettingoftrafficsigns．Thispaperstarswiththeliteraturereviewoftrafficsignsandmakesfurtherstudiesonimpactmechanismoftrafficsignsonthepeople，vehicleandroadbasedonthecharacteristicofurbanroadtraffic．Thispaperpresentsthemathematicalformulationtocalculatethethreemaintechnicalindicatorsfortrafficsignsdesignonthebasisofthemodelingofdiver’Svisual，thevehicledrivingmodelandroadenvironmentmodel．Thispaperalsoanalyzesthecharacteristicsoftrafficflowoneachcategoryofurbanroadnetworkonwhichthispaperrepresentsthedemandoftrafficsignsinformation．Thispaperputsmucheffortondiscussingtheselectionandlocationoftrafficsignsateachlevelofnodesundertheprincipleoftrafficflowsmoothnessconsideringtheroadnodeclassificationbasedontheroadnetworklayout．Finally，thispapermakesacasestudyonChang’anRoadinXi’ancitybyusingtheaboveachievementandthiscasestudyprovesthetheoryandmethodspresentedinthispaperhaveitsfeasibility．Keywords：urbanroadtrafficsignsdesignparametersettingandlocation 第一章概述§1．1研究背景交通拥堵和交通事故的频繁发生正越来越严重地困扰着世界上的大多数城市。在城市这个充满矛盾也充满活力的大空间里，如何创造出一个畅通良好的交通环境，保证全体市民有安全、舒适、正常、方便的交通，是一个涉及多个方面的复杂问题，也是一个见仁见智，很难有统一答案的问题。因此，在城市交通问题比较严重的国家，交通建设者们无不为城市交通这个联系着千家万户的问题在思考和努力着。我国正处于一个国民经济高速发展和城市化进程飞跃发展的阶段，城市发展对交通系统提出了更高的要求。城市人口的不断增长，中心区的高密度丌发，郊区城市化的快速发展，将带来大量新的出行，城市交通需求总量将产生巨大变化，随之引发的交通拥挤、交通阻塞、交通事故、环境污染等问题也日益严重，已成为制约大部分城市进一步发展的瓶颈。交通需求的不断增大和日趋多样化，对交通规划理论、交通工程设施理论和技术水平的要求在不断提高，这种客观需要为城市交通规划和城市交通工程设施的发展提供了极好的机遇和挑战。交通工程设施是根据交通工程学的原理和方法为实现道路通行能力最大、经济效益最高、交通事故最少、公害程度最低而设置的设施系统。包括交通管理设施、交通安全设施、监控系统、收费系统、通信系统等。其中城市交通管理设施是保障城市道路服务水平的重要手段之一，是实现道路交通安全畅通的根本条件和基础，一旦管理设施不能发挥应有的功能，极易使城市交通处于混乱甚至瘫痪状态。如何建立有效的城市交通管理设施体系是解决城市交通问题中的重点，而道路交通标志又是其中重要组成部分，对解决城市交通问题十分有效。鉴于此，本文将以城市道路交通标志的设计与设置为研究内容，以期从标志的合理设置角度来解决城市交通问题。道路交通标志是向道路使用者提供有关道路交通系统信息的装置，它是现代公路上最基本最重要的安全设施之‘，是无声的“道路语言”，它利用不同的图形、符号和文字传递给道路使用者确切的道路交通信息，使道路交通达到畅通、 安伞、节能和低公害的目的。城市道路交通标志具有三个基本的作用：一是在城市道路中为交通参与者提供最直接准确的向导服务，引导人们合理选择出行时间和m行路线，从而减少出行时间延误和避免增加行驶罩程；二是在城市道路中起限制和分配车流的作用，其作用突出在通过“限时”、“限速”、“限车型”、“禁左”、“禁右”等指路信息来实行道路交通管制，这些信息作为实施管制措施的工具能起到有效的分配和均衡车流的作用，使道路保持畅通，并达到最大通行能力；i是在城市道路中起引导交通安全的作用，通过一系列的警示警告标志来提醒道路使用者在参与交通行为过程中应该遵守或注意的交通行为，进而达到防止和减少交通事故的目的。为了充分发挥道路交通标志的这三个基本作用，交通工作者做了大量的工作，通过大量试验和实践取得了许多宝贵的研究成果。然而由于城市道路交通的特殊性和复杂性，得出的这些研究成果还远远不能满足现实的需要，人们对城市道路交通标志的期望仍在不断的升级。因此，如何合理地设置城市道路交通标志，从而最大程度上发挥其特性，是目前城市道路交通中亟待解决的问题之一。要深入研究这些问题，考虑的因素众多，涉及到驾驶员视觉特性、车辆行驶特性、交通流特性、道路条件以及城市环境特征等。因此本文将以这些影响因素为突破点，重点研究城市道路交通标志系统设计设置问题，其研究成果将主要反馈在以i704．1．2标志设计设置情况对长安路全线设置的交通标志进行了调查，调查结果显示，标志的种类、数量较多，标志的颜色、图案、结构等基本符合国家规范规定的标准，整体效果比较理想。如图4．2可略见一斑。但也存在不少问题，归纳起来共有以下几点：l、交叉口处指示、指路标志的前置距离设_置不够科学，有的设置离交叉口太远，超不到相应的效果，而有的标志则简单的设置在交叉口处，如同虚发。2、对于汉字高度，有的太大，使得整个标志牌面积很大，在视觉上产生压抑感；而当标志信息量大的时候汉字高度仅为25cm，满足不了视认性要求。 图4—2长安路上设置的交通标志图掠影 3、指路信息的选取没有规律性，缺乏层次感，信息链不连续，没有考虑信息的重要度问题，很多重要信息没有能够体现出来。4、路口处设置禁止标志，但是没能给出相应的绕行路线指示标志，让司机行驶时感到茫然，造成不必要的行车延误，有时候禁止标志和绕行标志设置的位置不合理，使得司机来不及操作。5、缺乏特殊信息(如西安国际展览中心、会议中心、电视塔、省历史博物馆、省体育馆、大雁塔等)的提示。§4．2设计参数的计算4．2．1设计参数计算式中各因子的计算与确定4．2．1．1车速对全线各交叉15之间的路段进行车速调查，全路段最低车速为30km／h，最高车速为63km／h，将数据整理如图4-3所示：匿⋯莹一小』U南L恻友L—l“脱蟒二谊南门钟楼弘引警】街广寨_雾门环厂路-_7’一北4330图4—3断面速度图4．2．1．2道路断面尺寸为了配合各交叉口路段间车流量的不断变化，各路段断面尺寸也有所变化。本文在道路断面调查中对长安路各路段断面尺寸进行了测量，图4-4显示的是电视塔到天坛路之间道路各断面尺寸，限于篇幅的限制，其余各路段断面图不能一-N举出来，仅用表格形式进行说明，见表4．2。塑弘∞一竺嘶一㈦∞雠一伯砧∞踮∞蚯柚舾∞坫舯 I磐，：二錾搴}图4-4道路断面尺寸图各路段机动车宽度表4-2路段(由南～北方向)机动车道数(n=)机动车宽度(m)路面类型电视塔～天坛路310．5沥青混凝士天坛路～师大路29水泥混凝土师大路～小寨310．5沥青混凝土小寨～长安立交38沥青混凝土长安立交桥面39．5沥青混凝土长安立交～南门310．5沥青混凝土4．2．1．3关于，与妒的取值：由表2—3中的数据可取f=-O．015，由表2-4中的数据妒按照水泥混凝土路面和沥青混凝土路面分别取O．7和0．6。4．2．2参数计算运用第二章的研究结论，通过公式2-9、2-15、2-18、2-19、2-20对小寨十字和南稍门十字两个典型交叉口指路标志的汉字高度、标志尺寸、设置的前置距离进行计算，并与实际设计的进行对比，分别整理如表4-3和表4—4。小寨十字设计参数的计算结果表4_3由南至北方向由北至南方向参数研究理论计算结果实际设计研究理论计算结果实际设计汉字高度(cm)45403540bL45b1．5b1．22b1．5标志牌尺寸(m)3．6343．044前置距离(m)189113144136南稍门十字设计参数的计算表4-4参数由南至北方向由北至南方向研究理论计算结果实际设计研究理论计算结果实际设计 汉字高度(cml39403940b1．37b1．8b1．34b1．8标志牌尺寸(m)3．4453_335前置距离(m)152100143138将理论研究计算结果与实际设计的数值进行对比，可得如下结论：1、汉字高度的对比：理论研究计算结果介于39～45之间，其中小寨十字指路标志汉字高度值相差5cm，南稍门十字汉字高度基本吻合；2、前置距离的对比：两个路口的理论研究计算结果均比实际设置的值要大。通过驾车试验以及调查部分司机，均反应出实际设置的前置距离太短，司机无法完成相应的操作，一定程度上影响了车辆的行驶速度和道路通行能力。3、标志牌尺寸的对比：由理论研究计算出来的标志牌尺寸是最小限制尺寸，与实际设计的标志牌对比，小寨十字的标志牌尺寸基本吻合，南稍门十字的标志牌尺寸偏大。通过驾驶试验以及调查部分司机，～致反应小寨十字的标志牌尺寸适中，具有良好的视认效果，而南稍门十字标志牌尺寸偏大，在视觉上产生压抑感。§4．3标志的设置4．3．1对标志信息的需求分析运用第二三章信息需求特性理论，结合长安路在西安市路网qJ的地位与作用，分析长安路指路标志信息的需求有：1、山快速路进入长安路需要知道通过长安路能够到达的市区位置(南门或钟楼)；提供长安路交通状况，如交通事故、交通拥堵等，以便驾驶员确定是否选择长安路出口进入市区。2、提供‘j长安路相邻的干道、集散道路名称；通过这些道路所能到达的著名景点(大唐芙蓉网、大雁塔、小雁塔、钟楼)以及特殊地点(r乜．视塔、西安嘲际会议中心、展览中心、省历史博物馆、体育场)等的名称及里程；3、长安路与二环快速路互通立交，需要提供通过二环能到达的相邻干道名称或更远市域名称：4、基于交通管制要求，对于禁止左转的路口，要提前给予提示，并提供相应绕行路线。 4．3．2路网指路节点划分按照第三章路网层次、节点划分理论，对长安路周围道路网按照路网层次进行划分，并对各节点进行分类，如图4—5所示：钟楼南＼y一振囝体育馆路文建西街磊1i红会路’己$雁反谊路j小雁塔l⑥始一塔体育场北路建设路朱路省体育场南二环⑤育才路雀兴善寺西街兴善寺东街l省历史博物馆i小寨西路小寨东路．r④大!：I大雁塔I雁塔两路7翠1大唐英蓉园雁③n华塔图q红专南路街八晕路“街嘲_一‘韦零街师大路§天坛路_1．路丈八东路jL雁展路’掺西安国际展览中心●西安国际会议中心绕域高速％绕城高速图4—5长安路路网层次及节点类型划分示意图快速路十道集散道路地方性道路级节点 4．3．3标志的设置通过以上分析，运用第三章研究理论，结合长安路现有标志的设置，对该路由南至北方向7个节点指路标志的设计设置进行改进。4．3．3．1参数计算对各节点指路标志的汉字高度、前置距离、标志牌最小尺寸计算如表4-5：各节点指路标志设计参数值表4_5标志牌尺寸盯点汉字高度h(cml前置距离D(m)bfm)arm、1，点①6025．5500竹点⑦521．84．6200竹点(§)371．33．21341，点④451．53．61891，点⑤351．33．01441，点⑥391．43．515217点(亍)401．43．51564．3．3．2标志设置各节点指路标志的设置如下：l、1}点①：这是由快速路和干道组成的一级节点，匝道处设置四块标志牌。电子城立交5．5kmDIANZICHENGNTERSECTION卜电子城立交53kmDIANZlCHENGJNTERSECTION长安立交500。，，长安立交200。CHANG’ANINTERCHANGECHANG’ANINTERCHANGE二二三三三三三=‘长安路CHANG’ANROAD西安国际展览中心1．5km×I’ANI盯ERNArI@NALE删lB{TI洲CENTER西安国际会议中心35kmXI’ANRTERNATIONALMEETIHGCENTER南城门钟楼10km2、节点②：这是由干道与集散道路组成的二级节点，共设两块指路标志牌 其中一块是道路信息指路标志，另一块是特殊信息的指路标志。3、节点③：这是由干道与集散道路组成的二级节点，设置一块指路标志。I朱雀大街_i翠华路f?rZHUOUEAvE■——]f——7OUIHUAROAD』长安路一雁塔西路口L：==二二二二二j———二二二二i——■——————二二二二二二二二二==■——二=====，／4、节点④：这是由干道与于道组成的二级节点，布设原理同节点②。南二环SOUTHSECONDRINGROAD朱雀大街j雁塔路I删UQUEAVE、厂YANTAROAD长安路一小寨路：=一—==一+7i二=====二=二二=====—=====二==二二二二二二=二i======二二■二二南城门钟楼4k。s。【『rHCI丁Y髓IEBELLT瑚卟省体育馆1k．ST^Dl删省历史博物馆500m。1’：、／HISTORICAL制s删7大雁塔1l(Il|BlG_lLD咖SEP^∞D^二二二二二二二———==二二二二二一=二5、节点⑤：这是由快速路和干道组成的一级节点，布设原理同节点①。友谊路YO吖1ROAD太白路。雁塔路T^18^IROADYANTAROAD⋯7雁塔路YANTAROAD东二环EASTSECONDRINGRoAD 6、节点⑥：这是由干道与干道组成的二级节点，设置一块指路标志。7、节点⑦：这是由干道与干道组成的二级节点，布设原理同节点⑥。南大街SOUTHSTREET钟楼BELLTOWER环城南路SOUTHCITYRINGROAD■一SOUTHCITYRINGROAD劳动路～。一兴庆路LAOOONGROADXINGQIRGROAD南门环岛三孬篓兰城一一眦曼一南㈣路蚰塔Ⅲ一西⋯匿|；葡纛一 第五章结论§5．1主要研究成果随着城市机动化水平的提高，城市交通问题日益突出。城市道路交通标志向道路使用者提供有关道路交通信息，它是城市道路上最基本最重要的交通管理设施之一，是无声的“道路语言”，在确保道路交通达到快速畅通、安全舒适、节能和低公害中起到重要作用。如何提高城市道路交通标志的设计设置水平，使其最大程度上发挥其功能，这是交通工作者面临的难题和研究的重点。本文在分析国内外城市道路交通标志研究发展的基础上，对我国城市道路交通标志系统的设计参数和标志的设置等有关问题进行了深入研究。本文的主要研究成果如下：1．本文针对城市道路交通的特点，从分析驾驶员视觉特性出发，构建了驾驶员视觉模型、车辆行驶模型和道路环境模型，研究了城市道路交通标志对人、车、路的作用机理，为城市道路交通标志的设计设置提供理论依据。2．在模型构建的基础上通过数学逻辑推导，运用编辑数学公式计算了城市道路交通标志设计的三个主要技术参数：标志设置的前置距离、汉字高度、牌面尺寸。这三个参数的确定为规范城市道路交通标志的设计起到重要作用。3．客观分析了目前城市道路交通标志设置存在的问题，针对存在的问题对标志的整体没置提出了基本要求。4．分析了城市道路网各层次道路的交通流特性，在此基础上，构建了在路网层次、交通流、土地利用布局三种不同条件下对标志信息的需求特性。5．结合路网层次布局特点划分城市道路网络节点，构成三级节点模式，从满足交通流顺畅要求角度重点讨论了各级节点处标志信息的选取和标志的设置，形成完整的指路标志系统的设置体系。§5．2尚待进一步研究的内容城市道路交通标志系统涉及的因素众多，涵盖的内容广，由于水平和篇幅有限，本文仅在标志的参数设计和标志的设置等方面做出了一些有益的探讨，如需形成～个完整的城市道路交通标志系统的体系，还需要进一步的完善，i：要应陔从以_F几个方面作进一步探讨： 1．交通标志设计技术参数很多，而且目前很多参数的计算缺乏有效的理论依据和计算模式，在以后的研究中应进一步扩展和完善，形成完整的标志技术参数体系，为城市道路交通标志的设计提供技术支持。2．由于水平和条件的限制，基于交通流顺畅要求的标志设计设置只是重点对指路标志进行了探讨，下一步应该结合其他功能的标志来讨论整个标志系统的设置问题。3．如何对标志系统设计设置的效果进行评价目前还没有一套合适的办法，下一步应针对研究的理论成果，结合实际对此来评价，以利于标志设计设置技术水平的改进与发展。4．随着交通科技的快速发展，先进的智能交通信息系统(ITS)己越来越广泛被运用在城市道路中。因此，下一步应结合ITS技术来研究交通标志系统的设计设置，使两个系统互为补充，共同发挥作用，为出行者能够有利的选择自己的出行方式、出行线路，使整个出行过程舒适、方便和高效，从而起到有效平衡城市交通流、缓解城市交通拥挤的作用。 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致谢本文是在尊敬的导师周伟教授和王元庆副教授的悉心指导下完成的。在近三年的研究生学习期问，尽管周老师身在北京工作，但在百忙之中，仍关注我们的学业，关心我们的生活，他严谨的治学风范、求实的工作作风、创新的学术思想、渊博的知识结构和丰富的实践经验，不仅使我在求学中受益匪浅，更是我今后工作学习的楷模。论文写作过程中每逢思路不清、斟酌再三仍拿捏不住时，王老师总能以敏锐的思维和广博的知识、谆谆善诱的良师风度来指导我，给予我莫大的启发，在论文选题到最终定稿的过程中王老师给我提了很多宝贵意见，使我的论文用词更加严谨、逻辑更加严密、主线更加明晰；这三年来王老师给我提供很多参与实际课题的机会，使我能够迅速进步，从他身上我学会了无论做人做事都要保持科学严谨的态度、踏实敬业的作风以及平和的心态、勇于进取的精神等等终生受益的东西。在攻读硕士学位期间，得到了交通工程系很多老师的指导，在此表示衷心的感谢!感谢所有的师兄(姐)师弟(妹)，同门情深，你们的关怀和帮助我将深植于一b。感谢我在长安大学结识的所有朋友，谢谢你们的支持和鼓励，与你们共同度过的这段时光将留给我人生最美好的回忆。感谢远方父母和亲人，我的每一份成绩、每一次进步、每一点成长离不丌他们的关爱和支持，祝愿他们健康幸福!