2024年4月19日发(作者：)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.9

(22)申请日 2013.03.08

(71)申请人 武汉理工大学

地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号

(72)发明人 朱顺应 张子培 刘兵 王红 丁乃侃 吴俊荻 刘庆元 姚霏 胡空 吴俣 邓爽 尹晨 朱

怀忠 易丹 邱阳 陈菲菲

(74)专利代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限公司

代理人 钟锋

(51)

G08G1/01

E01F9/08

(10)申请公布号 CN 103177581 A

(43)申请公布日 2013.06.26

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

一种利用驾驶员视知觉的桥梁减损

系统设置方法

(57)摘要

本发明提供一种利用驾驶员视知觉

的桥梁减损系统设置方法，包括以下步

骤：采集待设桥梁减损系统的公路桥梁路

段的车道宽度数据和车辆行车数据，车辆

行车数据包括车速数据和车距数据；分析

所采集数据，建立公路桥梁路段车速分布

模型和车距分布模型；找出车速刚刚超过

设计速度的位置，为第一位置；找出车辆

通过公路桥梁路段时车距刚刚超过公路规

范规定停车视距值的位置，为第二位置；

取第一位置和第二位置的中点位置作为桥

梁减损系统的起始设置点；根据缪勒-莱尔

错觉效应对单个标线设计参数进行计算。

本发明根据缪勒-莱尔错觉的原理设置桥梁

减损系统，诱导驾驶员主动操作控制行车

速度、扩大车辆间距，提升公路桥梁路段

的行车安全。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.一种利用驾驶员视知觉的桥梁减损系统设置方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、采集待设桥梁减损系统的公路桥梁路段的车道宽度数据和车辆行车数据，车

辆行车数据包括车速数据和车距数据；

S2、分析所采集的车辆行车数据，建立公路桥梁路段车速分布模型和车距分布模

型；

S3、基于公路桥梁路段车速分布模型，找出车速刚刚超过设计速度的位置，为第

一位置；基于公路桥梁路段车距分布模型，找出车辆通过公路桥梁路段时车距刚刚

超过公路规范规定停车视距值的位置，为第二位置；

S4、计算第一位置和第二位置之间的距离d，取第一位置和第二位置的中点位置作

为桥梁减损系统的起始设置点，桥梁减损系统为周期性结构，每个周期分为前半周

期和后半周期，其中前半周期由黄色标线组及其后续空白空间构成，后半周期由白

色标线组及其后续空白空间构成；黄色标线组和白色标线组均由两条开口相向的V

字形标线和连接两条V字形标线的对角连接线组成；

S5、根据缪勒-莱尔错觉效应对单个标线设计参数进行计算：

根据公路桥梁车道宽度数据L计算桥梁减损系统中单个标线的设计参数值，包括

斜线长度a、两条开口相向的V字形标线的对角连接线长度b，计算公式为：

(1)，

(2)，

式中，θ为V字形标线的开口角度。

2.根据权利要求1所述的利用驾驶员视知觉的桥梁减损系统设置方法，其特征在于：

所述的步骤S1包括：101）选取采集路段；102）确定采集断面；103）采用视频

交通检测系统对采集断面采集车道宽度数据、车速数据和车距数据。

3.根据权利要求2所述的利用驾驶员视知觉的桥梁减损系统设置方法，其特征在于：

所述的步骤102）中确定的采集断面以桥梁减损系统的起始点为中心点，分别选取

上下游50m、上下游100m、上下游150m共计6个段面为数据采集断面。

4.根据权利要求2所述的利用驾驶员视知觉的桥梁减损系统设置方法，其特征在于：

所述的步骤103）中每个采集断面采集超过360 个样本数据。

5.根据权利要求1所述的利用驾驶员视知觉的桥梁减损系统设置方法，其特征在于：

所述的步骤S4中，桥梁减损系统的每个周期长度为4b，其中每个周期中的黄色标

线组长度为b，白色标线组长度为b，各标线组后续空白空间长度均为b。

6.根据权利要求1所述的利用驾驶员视知觉的桥梁减损系统设置方法，其特征在于：

所述的步骤S4中，桥梁减损系统每个周期中的两条开口相向的V字形标线的对角

连接线采用虚实比为1：1的设计方式，对角连接线的每段实线部分长度取值为b/4。

7.根据权利要求1所述的利用驾驶员视知觉的桥梁减损系统设置方法，其特征在于：

所述的步骤S4中，桥梁减损系统的总长度为400m。

8.根据权利要求1所述的利用驾驶员视知觉的桥梁减损系统设置方法，其特征在于：

每个周期中两条开口相向的V字形标线采用间断开口设计：由两条开口相向的V

字形标线交点处开始，向车道两侧依次展开的过程中每隔10cm设置宽度为3cm的

开口，标线粗细为15cm。

说 明 书

技术领域

本发明属于交通安全技术领域，具体涉及一种利用驾驶员视知觉的桥梁减损系统设

置方法。

背景技术

车辆荷载是影响桥梁安全的重要因素，因车辆荷载而损坏的桥梁座数逐年增多。随

着交通事业的发展，交通量不断增大，车辆运行速度也不断提高，汽车荷载已成为

导致桥梁路面破损的主要原因之一，许多开通不久的桥梁，在受到交通量不断增长

的快速车辆的冲击下，桥面损坏严重，有的甚至被迫中断维修，使得桥梁社会效益

和经济效益不能充分发挥。

车辆间距是影响车辆荷载的直接因素。车辆间距小，则桥跨上布置的车辆荷载数目

多，桥梁挠度也随之增大，对桥梁自身的健康和桥梁路面都将产生不利影响。因此

如何有效的扩大车辆间距、改善实际荷载，对提高桥梁安全性、延长桥梁路面使用

寿命意义重大。

目前国内外已经有很多车速控制的措施，包括：立体视错觉标线、薄层铺装、振动

减速标线等，然而上述方法各自存在缺陷，不能适用于桥梁车速控制：立体视错觉

标线能够引起驾驶员的警觉，然而对于不熟悉情况的驾驶员而言，易引起紧急刹车

从而诱发追尾事故，对于熟悉情况的驾驶员而言，其降速效果又大大减弱；薄层铺

装通过色彩和振动提醒驾驶员降低车速，然而其带来的车辆振动导致桥梁路面损坏

加剧；振动减速标线存在与薄层铺装同样的问题，其不适用于桥梁车速控制。上述

方法中对扩大车辆行车间距不能发挥作用，并且目前国内外针对桥梁减损的扩大车

辆行车间距的措施并不完善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种利用驾驶员视知觉的桥梁减损系统设置方法，

根据缪勒-莱尔错觉的原理对桥梁减损系统提出设计方法，使得驾驶员在公路桥梁

路段行驶过程中感知速度提高、车辆间距缩短，从而诱导驾驶员主动操作控制行车

速度、扩大车辆间距，提升公路桥梁路段的行车安全。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种利用驾驶员视知觉的桥梁减

损系统设置方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、采集待设桥梁减损系统的公路桥梁路段的车道宽度数据和车辆行车数据，车

辆行车数据包括车速数据和车距数据；

S2、分析所采集的车辆行车数据，建立公路桥梁路段车速分布模型和车距分布模

型；

S3、基于公路桥梁路段车速分布模型，找出车速刚刚超过设计速度的位置，为第

一位置；基于公路桥梁路段车距分布模型，找出车辆通过公路桥梁路段时车距刚刚

超过公路规范规定停车视距值的位置，为第二位置；

S4、计算第一位置和第二位置之间的距离d，取第一位置和第二位置的中点位置作

为桥梁减损系统的起始设置点，桥梁减损系统为周期性结构，每个周期分为前半周

期和后半周期，其中前半周期由黄色标线组及其后续空白空间构成，后半周期由白

色标线组及其后续空白空间构成；黄色标线组和白色标线组均由两条开口相向的V

字形标线和连接两条V字形标线的对角连接线组成；

S5、根据缪勒-莱尔错觉效应对单个标线设计参数进行计算：

根据公路桥梁车道宽度数据L计算桥梁减损系统中单个标线的设计参数值，包括

斜线长度a、两条开口相向的V字形标线的对角连接线长度b，计算公式为：

(1)，

(2)，

式中，θ为V字形标线的开口角度。

按上述方案，所述的步骤S1包括：101）选取采集路段；102）确定采集断面；

103）采用视频交通检测系统对采集断面采集车道宽度数据、车速数据和车距数据。

按上述方案，所述的步骤102）中确定的采集断面以桥梁减损系统的起始点为中心

点，分别选取上下游50m、上下游100m、上下游150m共计6个段面为数据采集

断面。

按上述方案，所述的步骤103）中每个采集断面采集超过360 个样本数据。

按上述方案，所述的步骤S4中，桥梁减损系统的每个周期长度为4b，其中每个周

期中的黄色标线组长度为b，白色标线组长度为b，各标线组后续空白空间长度均

为b。

按上述方案，所述的步骤S4中，桥梁减损系统每个周期中的两条开口相向的V字

形标线的对角连接线采用虚实比为1：1的设计方式，对角连接线的每段实线部分

长度取值为b/4。

按上述方案，所述的步骤S4中，桥梁减损系统的总长度为400m。

按上述方案，每个周期中两条开口相向的V字形标线采用间断开口设计：由两条

开口相向的V字形标线交点处开始，向车道两侧依次展开的过程中每隔10cm设置

宽度为3cm的开口，标线粗细为15cm。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过桥梁减损系统的设置，从车速控制的主体---驾驶员对车速控制的本

质特性出发采取措施，能使驾驶员产生速度高估，诱导驾驶员主动操作控制行车速

度、扩大车辆间距，减少车辆行车过程中对桥梁路面的冲击系数，提升高速公路桥

梁的行车安全、降低桥梁损伤，控制车速效果明显。

2、本发明通过桥梁减损系统的设置，从车辆间距控制的主体---驾驶员对车辆间距

控制的本质特性出发采取措施，能使驾驶员产生车辆间距感知缩短，从而主动扩大

车辆间距，是的桥梁荷载的分布趋于均匀，减少因荷荷载过大带来的桥梁损伤。

3、桥梁减损系统标线设置简单，原料经济成本低，没有对环境有影响的物质产生。

4、本发明通过对单个标线组的两条对向的V字形标线采用间断开口设计，不影响

高速公路横向和纵向排水，保证公路桥梁的排水顺畅。

附图说明

图1为本发明一实施例的设置流程图。

图2为车辆行车数据采集示意图。

图3为桥梁减损系统单个周期示意图。

图4为两条开口相向的V字形标线及其间断开口设计示意图。

图中：1-视频交通检测系统，2-公路桥梁起始点，3-V字形标线，4-对角连接线。

具体实施方式

本发明利用缪勒-莱尔错觉效应（是指两条原本等长的线条因两端箭头的朝向不同

而看起来箭头朝内的线条比箭头朝外的线条要短些的现象），从驾驶员视知觉边缘

率（是指通过人工改变高速公路路面的路面标线来改变驾驶员视知觉的边缘率）出

发，在进入公路桥梁路段的车道的布设桥梁减损系统标线，诱导驾驶员主动操作控

制行车速度、扩大车辆间距，提升高速公路桥梁的行车安全、降低桥梁损伤。本发

明同时不影响高速公路横向和纵向排水，保证公路桥梁的排水顺畅。

下面以具体实例，并参照附图详述本发明。

本发明桥梁减损系统的设置流程可参考图1，它包括以下步骤：

S1、采集待设桥梁减损系统的公路桥梁路段的车道宽度数据和车辆行车数据，车

辆行车数据包括车速数据和车距数据。

S2、分析所采集的车辆行车数据，建立公路桥梁路段车速分布模型和车距分布模

型。

S3、基于公路桥梁路段车速分布模型，找出车速刚刚超过设计速度的位置，为第

一位置；基于公路桥梁路段车距分布模型，找出车辆通过公路桥梁路段时车距刚刚

超过公路规范规定停车视距值的位置，为第二位置。

S4、计算第一位置和第二位置之间的距离d，取第一位置和第二位置的中点位置作

为桥梁减损系统的起始设置点，桥梁减损系统为周期性结构，如图3所示，每个周

期分为前半周期和后半周期，其中前半周期由黄色标线组及其后续空白空间构成，

后半周期由白色标线组及其后续空白空间构成；黄色标线组和白色标线组均由两条

开口相向的V字形标线3和连接两条V字形标线的对角连接线4组成。本实施例

中，桥梁减损系统的每个周期长度为4b，其中每个周期中的黄色标线组长度为b，

白色标线组长度为b，各标线组后续空白空间长度均为b。桥梁减损系统每个周期

中的两条开口相向的V字形标线的对角连接线采用虚实比为1：1的设计方式，对

角连接线的每段实线部分长度取值为b/4。桥梁减损系统的总长度为400m。

S5、根据缪勒-莱尔错觉效应对单个标线设计参数进行计算：

根据公路桥梁车道宽度数据L计算桥梁减损系统中单个标线的设计参数值，包括

斜线长度a、两条开口相向的V字形标线的对角连接线长度b，计算公式为：

(1)，

(2)，

式中，θ为V字形标线的开口角度，经试验，当θ=90度时效果最佳。

如图2所示，所述的步骤S1包括：101）选取采集路段；102）确定采集断面；103）

采用视频交通检测系统1对采集断面采集车道宽度数据、车速数据和车距数据。步

骤102）中确定的采集断面以桥梁减损系统的起始点为中心点，分别选取上下游

50m、上下游100m、上下游150m共计6个段面为数据采集断面；步骤103）中每

个采集断面采集超过360 个样本数据。

如图4所示，每个周期中两条开口相向的V字形标线采用间断开口设计：由两条

开口相向的V字形标线交点处开始，向车道两侧依次展开的过程中每隔10cm设置

宽度为3cm的开口，标线粗细为15cm。

实例中选择了限速值为60km/h、车道宽度为3.5m的九江长江大桥，车速采集选择

在天气晴朗，非交通高峰时段，并严格按照本发明所要求，在采集车速数据过程中

排除了其他干扰因素。采集速度样本数据超过8000条。

利用MATLAB7.0 软件对速度数据、车距数据集分布进行拟合，得到第一位置和第

二位置。

根据设计速度为60km/h和速度数据拟合分布，确定第一位置为桥梁上部起点后

48.45m处。

根据公路规范规定的停车视距值和速度数据拟合分布，确定第二位置为桥梁上部起

点后32.63m处。

计算桥梁减损系统设置位置起点为桥梁上部起点后40.54m处。

根据公式（1）计算得出a=2.48m。根据公式（2）计算得出b=4.13m。

单个周期长度为4b=16.52m。

桥梁减损系统单个标线组的两条对向的V字形标线之间的对角连接线中每段实线

长度取值为b/4=1.04m。

本申请人按照专利实施方案，通过在中九江长江大桥开展路上实验验证铺设行车速

度控制效果显著，车辆间距扩大效果显著。