限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法 |
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申请号 | CN201911388932.7 | 申请日 | 2019-12-30 | 公开(公告)号 | CN111125850B | 公开(公告)日 | 2023-03-14 |
申请人 | 河南城建学院; | 发明人 | 李爱增; 陆海宇; 张金金; 钱锦华; 兰景超; 黄崧岳; 李佳音; 刘丽华; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种道路振荡标线的设计方法。一种限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法,采用对机动车通过性影响较小的圆弧状振荡标线铺设于机动车道上,使非机动车驾驶员产生极不舒适的感受,迫使其回到非机动车道,从而有效限制非机动车在机动车道上违规行驶;确定振荡标线尺寸及间距的过程如下:每3条振荡标线为一组,驾驶机动车和非机动车以不同的速度进行实验,分析振荡标线对机动车和非机动车的影响;根据实验数据绘制出折线图,对比分析不同振荡标线设置方式对机动车与非机动车影响的大小;并进行加权 加速 度计 算,根据加权加速度均方根值与人主观感觉之间的关系,确定振荡标线高度;为提高振动效果,应使每条振动标线间距略大于轮胎与地面的 接触 长度。 | ||||||
权利要求 | 1.一种限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法,采用对机动车通过性影响较小的圆弧状振荡标线铺设于机动车道上,对通过的非机动车产生振动影响,迫使其回到非机动车道,从而有效限制非机动车在机动车道上违规行驶;其特征在于:通过下述过程确定振荡标线尺寸及间距: |
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说明书全文 | 限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法技术领域[0001] 本发明涉及一种道路振荡标线的设计方法,尤其是涉及一种限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线及其设计方法。 背景技术[0002] 随着城市的扩张和生活节奏的变快,人们的出行需求增加,拥堵成了城市道路中最主要的问题之一。在短距离出行中,越来越多的人选择灵活性更高的非机动车。目前,一些非机动车道条件很好,但是非机动车驾驶员还是选择在机动车道上违章行驶。非机动车上机动车道违章行驶一方面容易引发交通事故,另一方面也大大降低了外侧机动车道的通行效率。对于非机动车上机动车道违章行驶的现象,相关部门采取了各种管理办法,但效果不明显。 [0003] 振荡标线是一种对行驶在道路上的机动车产生声音与振动提醒的警告标线。它的外形呈凹凸型,基底加突起部分高度为5‑7mm。振动标线具有抗污染、白度好、耐碱、耐久、耐磨性好、柔韧性好、耐候性强、振感强烈、雨夜照常反光和提示效果极佳的特点,使用寿命一般可达5‑6年以上,且用途相对集中,总体投资不大。现有研究表明,铺设振荡标线对于减少事故发生,增强道路交通安全性有重要意义。但现有研究主要针对于机动车,主要对机动车减速带及振荡标线的形状、尺寸、高度、铺设方式等进行研究。 [0004] 相关文献对于机动车减速带和振动标线进行研究。田芳提出振动带(RS)与新型路面振动标线的应用([J].中国公路,2005(12):64‑65.),提出振动带设置在道路上的位置,路肩振动带的设置形式主要有铣切型、滚压型、突起型,以及每种形式对汽车的影响,并对不同路段分析了合适的铺设方式等研究,结果表明铺设震动标线会大大降低事故发生率。徐翔、罗青等针对振动标线在宁杭高速公路上的应用与体会([J].公路,2005(3):171‑ 173.),提出在收费站前利用振动标线代替减速带的利弊,主要针对于振动标线的耐久性,产生的噪音污染等问题进行研究,结果表明,选择最佳的布设方案和标线产品,能够保证道路行驶的舒适性和安全性。现有机动车减速带及振动标线的作用及其对非机动车研究的不足如表1所示: [0005] 表1:机动车减速带及振动标线的作用和对非机动车研究的不足 [0006] [0007] [0008] 在此背景下,依据机动车和非机动车自身重量不同、轮胎宽度和大小不同、座椅舒适程度不同、对振荡标线的感受程度不同的原理,设计一种非机动车振荡标线,铺设于外侧机动车道上。使该振荡标线对机动车驾驶员影响很小,对非机动车驾驶员产生极不舒适的感受,从而迫使非机动车回到非机动车道行驶,如此,必然能够很好地、有效限制非机动车在机动车道上违规行驶的现象。可根据地理情况及交通量选择采用,容易实施推广。 发明内容[0009] 本发明针对现有技术不足,提出一种限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法。振荡标线的设计主要针对于非机动车,对非机动车影响很大,对机动车几乎无影响。 [0010] 本发明限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法,主要针对非机动车振荡标线进行研究,设计其形状、尺寸、铺设方式、标志牌等内容。铺设于机动车道的最外侧车道上,由于机动车、非机动车的自身特性不同,用于迫使非机动车减速驶离机动车道。 [0011] 本发明采用的技术方案: [0012] 徐章对汽车平顺性评价方法的研究([D].成都:西南交通大学,2012.)表明,人体对振动的反应大体上可分为两个过程:(1)当振动传递给人时,引起人体各个部位的直接生理反应,比如,身体各部位跟随车身、座椅一起振动;(2)由这些直接生理反应进一步引起的生理(反胃,气闷,晕车等)和心理(烦躁,不舒适等一些负面情绪的产生)的反应。 [0013] 本发明依据机动车和非机动车车身重量不同、轮胎宽度和大小不同、座椅舒适程度不同、对振荡标线的感受程度不同的原理,提出在最外侧机动车道上铺设振荡标线的措施限制非机动车在机动车道上违章行驶。通过合理设计最外侧机动车道上振荡标线的形状、尺寸和间距(其形状、尺寸、铺设方式和机动车减速带与震动标线有所不同),能够达到对机动车驾驶员的影响较小,而对非机动车驾驶员影响较大的目的,从而迫使违章的非机动车驶离机动车道在非机动车道上行驶。具体实施方案如下: [0014] 一种限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法,采用对机动车通过性影响较小的圆弧状振荡标线,铺设于外侧机动车道上,对通过的非机动车产生振动影响,使非机动车驾驶员产生极不舒适的感受,迫使其回到非机动车道,从而有效限制非机动车在机动车道上违规行驶;通过下述过程确定振荡标线尺寸及间距: [0015] 1)每3条振荡标线为一组铺设于最外侧的机动车道上,分别驾驶机动车和非机动车测试车辆模拟城市道路上的速度进行实验,分析振荡标线对机动车和非机动车的影响,测试时机动车的速度取40Km/h和60Km/h两种情况,非机动车的速度取20Km/h和30Km/h两种情况,测量机动车座椅和非机动车座椅的震动加速度值;为了分析现有的机动车振荡标线对机动车和非机动车的影响,对现有道路上机动车振荡标线也进行测试; [0016] 2)根据实验数据绘制出折线图,对比分析不同振荡标线设置方式对机动车与非机动车影响的大小;并进行加权加速度计算,根据ISO2531‑1974(B),国际标准化[S]标准,加权加速度均方根值与人主观感觉之间的关系,确定振荡标线高度在5mm到8mm之间; [0017] 3)为使车轮通过时产生标线高度的落差,提高振动效果,应使每条振动标线间距略大于轮胎与地面的接触长度;因此,将振荡标线组内两条间的间距设置为10~16cm;由于非机动车轮胎宽度较窄,振荡标线应横向连续铺设,铺设长度应与机动车最外侧车道宽度相同。 [0018] 采用振动的加权加速度计算公式(1)进行加权加速度计算 [0019] [0020] 式中:a—加权加速度均方根值m/s2;ax、ay、az,分别代表行车方向前后、左右、上下的振动加速度;K—加权轴系数,实验中取K=1;Kx、Ky、Kz,分别代表行车方向前后、左右、上下的加权轴系数; [0021] 根据速度实验目的和实验过程,取 计算加权加速度均方根值,计算2 结果如下表所示,单位m/s: [0022] [0023] 然后,根据加权加速度均方根值与人主观感觉之间的关系,确定振荡标线的尺寸,当振荡标线高度取7mm,底面宽度设置取2cm时,振荡标线的弧度符合通行条件。 [0024] 所述的限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法,每组振荡标线间的组间距计算方法如下: [0025] (1)减速距离计算,计算公式如下(文献:王炜,过秀成。交通工程学第二版[M].南京:东南大学出版社,2011): [0026] [0027] 式中:L‑非机动车减速距离(m);v‑非机动车车速(m/s);t‑反应时间(s),一般为0.5~1.0s,取平均值0.7s;β‑制动系数,取0.0079;l0‑安全间距(m),一般在0~1m之间;l车‑非机动车车身长度(m),常用1.9m; [0028] 由(2)公式计算得L=15.7m; [0029] (2)加速距离计算,计算公式如下: [0030] [0032] 由(3)公式计算得S=15.4m; [0033] (3)相邻两组振荡标线的组间距确定: [0034] L+S=15.7+15.4=31.1m [0035] 取相邻两组振荡标线的组间距为30m。 [0036] 振荡标线的设置位置:城市道路人过街行横道设置间距为250~300m,侧分带开口间距在300m以上,为限制非机动车在机动车道行驶,振荡标线铺设于机动车道最外侧车道上,在侧分带开口的两端60m以内加密铺设振荡标线,以30m为一组为间距进行铺设,并在侧分带开口处并辅以设计的交通警告标志进行提醒,在侧分带开口中间部分,以50m为一组为间距进行铺设。 [0037] 发明有益效果: [0038] 1、本发明能够对非机动车在机动车道上违章行驶的现象进行有效的限制。本发明借鉴减速带与振动标线的设计思路,设计一种振荡标线铺设于外侧机动车道上,依据机动车和非机动车车身重量不同、轮胎宽度和大小不同、座椅舒适程度不同、对振荡标线的感受程度不同的原理,通过合理设计振荡标线形状、尺寸、间距、标志牌等,当汽车经过时对驾驶员的影响不大,而非机动车辆经过时驾驶员感觉极不舒适,从而达到限制非机动车辆在机动车道上违章行驶的目的。 [0039] 2、本发明功能清晰,效果明显。通过合理设计振荡标线的形状、尺寸和间距,可以使非机动车驾驶员产生极不舒适感而对机动车驾驶员无明显影响,从而对非机动车违章行驶起到明显的阻止作用。采用圆弧形振荡标线在机动车道上进行铺设,对非机动车产生振动影响,同时,没有棱角的圆弧形对车胎的冲击力更小,可更好的保护经过的车辆的轮胎。 [0040] 3、本发明制作简单,节约资源:每组铺设3条,每组相邻两条间的间距及各组的组间距控制适中,避免大面积铺设,节约成本;该振荡标线和已有振荡标线的原材料、制作方式大致相同。通过设计出合理的高宽比,可减小汽车经过时对标线的磨损,使振荡标线的使用周期大大增加。 [0041] 4、本发明具有较好的应用前景。在我国大部分城市都存在着非机动上机动车道违章行驶的现象,尽管各城市都采取了种种管理措施,但效果并不明显。本设计成果具有铺设容易,功能清晰,效果明显,节约资源的特点,在非机动车上机动车道违章行驶现象较多的城市,本设计成果均可使用。附图说明 [0043] 图2为振荡标线高度5mm实验数据折线图; [0044] 图3为振荡标线高度8mm实验数据折线图; 具体实施方式[0045] 下面通过具体实施方式,结合附图对本发明技术方案做进一步的详细描述。 [0046] 实施例1 [0047] 参见图1,本发明一种限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法,采用对机动车通过性影响较小的圆弧状振荡标线,铺设于机动车道上,对通过的非机动车产生振动影响,使非机动车驾驶员产生极不舒适的感受,迫使其回到非机动车道,从而有效限制非机动车在机动车道上违规行驶;通过下述过程确定振荡标线尺寸及间距: [0048] 1)每3条振荡标线为一组,分别驾驶机动车和非机动车以不同的速度进行实验,分析振荡标线对机动车和非机动车的影响,测试时机动车的速度取40Km/h和60Km/h两种情况,非机动车的速度取20Km/h和30Km/h两种情况,测量机动车座椅和非机动车座椅的震动加速度值;为了分析现有的机动车振荡标线对机动车和非机动车的影响,对现有道路上机动车振荡标线也进行测试; [0049] 2)根据实验数据绘制出折线图,对比分析不同振荡标线设置方式对机动车与非机动车影响的大小;并进行加权加速度计算,根据ISO2531‑1974标准,加权加速度均方根值与人主观感觉之间的关系,确定振荡标线高度在5mm到8mm之间; [0050] 3)为使车轮通过时产生标线高度的落差,提高振动效果,应使每条振动标线间距略大于轮胎与地面的接触长度;因此,将振荡标线组内两条间的间距设置为10~16cm;由于非机动车轮胎宽度较窄,振荡标线应横向连续铺设,铺设长度应与机动车最外侧车道宽度相同。 [0051] 实施例2 [0052] 本实施例的限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法,和实施例1的不同之处在于:进一步的,采用振动的加权加速度计算公式(1)进行加权加速度计算[0053] [0054] 式中:a—加权加速度均方根值m/s2;ax、ay、az,分别代表行车方向前后、左右、上下的振动加速度;K—加权轴系数,实验中取K=1;Kx、Ky、Kz,分别代表行车方向前后、左右、上下的加权轴系数; [0055] 根据速度实验目的和实验过程,取 计算,加权加速度均方根值计算2 结果如下表所示,单位m/s: [0056] [0057] 然后,根据加权加速度均方根值与人主观感觉之间的关系,确定振荡标线的高度和间距,当振荡标线高度取7mm,底面宽度设置取2cm时,振荡标线的弧度符合通行条件。 [0058] 实施例3 [0059] 本实施例的限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法,和实施例2的不同之处在于:进一步的,每组振荡标线间的组间距设计,计算过程如下: [0060] (1)减速距离计算,计算公式如下: [0061] [0062] 式中:L‑非机动车减速距离(m);v‑非机动车车速(m/s);t‑反应时间(s),一般为0.5~1.0s,取平均值0.7s;β‑制动系数,取0.0079;l0‑安全间距(m),一般在0~1m之间;l车‑非机动车车身长度(m),常用1.9m; [0063] 由(2)公式计算得L=15.7m; [0064] (2)加速距离计算,计算公式如下: [0065] [0066] 式中:S‑非机动车加速距离(m);v0‑电动车减速后的速度(m/s),取10m/s;a‑电动2 2 车加速度(m/s),取2m/s; [0067] 由(3)公式计算得S=15.4m; [0068] (3)相邻两组振荡标线的组间距确定: [0069] L+S=15.7+15.4=31.1m [0070] 取相邻两组振荡标线的组间距为30m。 [0071] 本发明采用理论研究、实验分析和问卷调查相结合的方法,对不同振荡标线情况下人体的感受程度进行研究,得到振荡标线的形状采用圆弧状,高度取7mm,圆弧的底面宽取2cm;每组振荡标线由三条长度为3.5m左右的振荡标线组成,每条振荡标线的间距取16cm。 [0072] 振荡标线的设置位置:城市道路人过街行横道设置间距为250~300m,侧分带开口间距在300m以上,为限制非机动车在机动车道行驶,振荡标线铺设于机动车道最外侧车道上,相邻两组振荡标线间的组间距,在侧分带开口的两端60m以内加密铺设振荡标线,以30m为一组为间距进行铺设,并在侧分带开口处并辅以设计的交通警告标志进行提醒,在侧分带开口中间部分,以50m为一组为间距进行铺设。 [0073] 实施例4 [0074] 本发明限制非机动车在机动车道上行驶的振荡标线设计方法,主要针对于非机动车在机动车道上违章行驶的现象进行有效的限制。借鉴减速带与振动标线的设计思路,设计一种振荡标线铺设于外侧机动车道上,依据机动车和非机动车车身重量不同、轮胎宽度和大小不同、座椅舒适程度不同、对振荡标线的感受程度不同的原理,通过合理设计振荡标线形状、尺寸、间距、标志牌等,当汽车经过时对驾驶员的影响不大,而非机动车辆经过时驾驶员感觉极不舒适,从而达到限制非机动车辆在机动车道上违章行驶的目的。内容框架如图1所示。 [0075] 根据现有研究,汽车通过椭圆形截面减速带时速度的减少量明显大于通过梯形截面减速带,且在通过椭圆型截面减速带后大范围减速的比例要比通过梯形截面减速带大。基于以上两点,椭圆形截面的减速带是一种更优的选择。本发明采用圆弧形振荡标线在机动车道上进行铺设。设计出合理的高宽比,可减小汽车经过时对标线的磨损,使振荡标线的使用周期大大增加。同时,没有棱角的圆弧形对车胎的冲击力更小,可更好的保护经过的车辆的轮胎。 [0076] 首先,通过如下步骤,合理设计振荡标线尺寸: [0077] 1、实验过程及趋势分析 [0078] 实验采用高度为5mm和8mm的圆弧形木条在道路上以间距7cm和16cm两种方式进行铺设,每组铺设3条,将测振仪固定在测试使用的机动车和非机动车的座椅上,测试人员分别驾驶测试车辆模拟城市道路上的速度进行实验。测试时机动车的速度取40Km/h和60Km/h两种情况,非机动车的速度取20Km/h和30Km/h两种情况。测量机动车座椅和非机动车座椅的震动加速的值,每种情况测量15组。为了分析现有的机动车振荡标线对机动车和非机动车的影响,对现有道路上机动车振荡标线也进行测试。实验结果如表2所示: [0079] 表2:振荡标线高度为5mm的实验室数据及现有道路机动车振荡标线实验室数据: [0080] [0081] 下表3为振荡标线高度为8mm实验数据 [0082] 表3:振荡标线高度为8mm的实验室数据及现有道路机动车振荡标线实验室数据: [0083] [0084] [0085] 说明书附图2为振荡标线高度5mm实验数据折线图;图3为振荡标线高度8mm实验数据折线图。根据实验数据绘制出折线图,对比分析不同振荡标线设置方式对机动车与非机动车影响的大小。由图可见,振荡标线高度为8mm时对机动车和非机动车的影响要大于高度为5mm时的影响。不同的行驶速度也对机动车,非机动车的影响不同。另外由上图可见振荡标线对非机动车的影响要大于机动车。 [0086] 2、加权加速度计算 [0087] 根据徐章《汽车平顺性评价方法的研究》中提出了振动的加权加速度计算公式。 [0088] [0089] 式中:a—加权加速度均方根值m/s2。ax、ay、az,分别代表行车方向前后、左右、上下的振动加速度。 [0090] K—加权轴系数。实验中取K=1。Kx、Ky、Kz,分别代表行车方向前后、左右、上下的加权轴系数。 [0091] 根据本实验目的和实验过程,取 计算,结果如表4所示: [0092] 表4:加权加速度均方根值计算结果(m/s2) [0093] [0094] 3、间距确定 [0095] 根据ISO2531‑1974标准,加权加速度均方根值与人主观感觉之间的关系如表所示: [0096] 表5:加权加速度均方根值与人主观感觉之间的关系 [0097] 加权加速度均方根值a/(m/s2) 人的主观感觉<0.315 感觉不到不舒适 0.315~0.63 稍有不舒适 0.5~1.0 有些不舒适 0.8~1.6 不舒适 1.25~2.5 非常不舒适 >2.0 极不舒适 [0098] 高度确定:根据表4数据结合表5加权加速度均方根值与人主观感觉之间的关系。振荡标线高度取5mm时,为最佳实验结果。但考虑到实验误差,不同性能非机动车的减振效果不同,结合实验直观感受,振荡标线高度为5mm时非机动车的驾驶员直观感受并不明显,然而振荡标线为8mm时对机动车乘客影响较大,所以振荡标线高度应在5mm到8mm之间。参照城市《道路交通标志和标线设置规范》中对机动车振动标线的高度5mm到7mm之间的设置要求。本研究将非机动车振荡标线的高度设定为7mm。 [0099] 根据上述分析,当振荡标线高度取7mm,底面宽度设置取2cm时,振荡标线的弧度符合通行条件。 [0100] 间距确定:实验中非机动车车速较低,因此实验铺设的两组间距不同的振荡标线的实验结果相差并不明显因。为使车轮通过时产生标线高度的落差,提高振动效果,使每条振动标线间距略大于轮胎与地面的接触长度。经测量大部分非机动车车轮与地面的接触长度为10cm左右。因此将振荡标线组内两条间的间距设置为16cm。由于非机动车轮胎宽度较窄,振荡标线应横向连续铺设,铺设宽度应与机动车最外侧车道宽度相同,约3.5m。 [0101] 其次,是振荡标线组间距设计 [0102] 1、组间距理论计算 [0103] (1)减速距离计算,计算公式如下: [0104] [0105] 式中:L‑非机动车减速距离(m);v‑非机动车车速(m/s);t‑反应时间(s),一般为0.5~1.0s,取平均值0.7s;β‑制动系数,取0.0079;l0‑安全间距(m),一般在0~1m之间;l车‑非机动车车身长度(m),常用1.9m。 [0106] 由(2)公式计算得L=15.7m。 [0107] (2)加速距离计算,计算公式如下: [0108] [0109] 式中:S‑非机动车加速距离(m);v0‑电动车减速后的速度(m/s),取10m/s;a‑电动2 2 车加速度(m/s),取2m/s。 [0110] 由(3)公式计算得S=15.4m。 [0111] (3)相邻两组振荡标线的组间距确定: [0112] L+S=15.7+15.4=31.1m [0113] 取相邻两组振荡标线的组间距为30m。 [0114] 2、振荡标线的设置位置 [0115] 城市道路人过街行横道设置间距为250~300m,侧分带开口间距在300m以上。本设计方案提出振荡标线是限制非机动车在机动车道行驶的标线,铺设于机动车道最外侧车道上。由上述计算得合理的间距为30m,同时问卷调查中,人们更倾向于50m,侧分带开口处是非机动车出入机非车道的重要途径,所以在侧分带开口的两端60m以内加密铺设振荡标线,以30m为一组为间距进行铺设,并在侧分带开口处并辅以设计的交通警告标志进行提醒。在中间侧分带开口中间部分,以50m为一组为间距进行铺设。 [0116] 振荡标线的材质采用热熔反光型道路标线涂料,这种涂料具有抗污染、白度好、耐碱、耐久、耐磨性好、柔韧性好、耐候性强、振感强烈、雨夜照常反光和提示效果极佳的特点,使用寿命一般可达5‑6年以上。一般都含有玻璃珠,在夜间有很好的反光作用,而突起部分也不会受雨天的影响。根据《城市道路交通标志和标线设置规范GB51038‑2015》,可以设计一种振荡标线标志牌警告标志,用于对违章行驶的非机动车进行有效提醒,警告行驶在机动车道上的非机动车驾驶员前方铺设有振荡标线。 [0117] 在我国大部分城市都存在着非机动上机动车道违章行驶的现象,尽管各城市都采取了种种管理措施,但效果并不明显。本发明基于机动车减速振荡标线设计原理,设计了阻止非机动车在机动车道上违章行驶的振荡标线,每组铺设3条,每组相邻两条间的间距及各组的组间距控制适中,无需大面积铺设,节约成本;通过合理设计振荡标线的形状、尺寸和间距,可以使非机动车驾驶员产生极不舒适感,但对机动车影响很小,从而达到限制非机动车在机动车道上违章行驶的目的。 [0118] 实验结果表明:本设计方案对机动车的影响较小,对非机动车的影响较大,达到了预期的设计目的。本设计成果具有铺设容易,功能清晰,效果明显,节约资源的特点,在非机动车上机动车道违章行驶现象较多的城市,本设计成果均可使用。 |