（载运工具运用工程专业论文）面向驾驶人员的公路信息服务系统研究.pdf

摘要 近年来，中国公路交通建设取得了突出的成绩，但是公路交通安全设施和公 路信息服务却长期严重不足，出现了注重基础设施的建设，而对充分发挥现有公 路设施的效率以及提升公路信息服务水平关注不够，交通事故不断发生。现有的 公路信息服务水平已与驾驶人员和社会的需求存在相当大的差距。因此，落实交 通运输“三个服务 ，建立健全公路信息服务系统是社会进一步发展和人民生活节 奏加快对现代公路交通运输的现实需求。正是基于对这些问题及需求的思考，本 文依托国道2 1 3 线郎木寺至川主寺公路改建工程，引入集成运输设计理论分析， 通过反复的道路实地考察、测试以及试验场制动试验、模拟计算等方法，开展了 面向驾驶人员的公路信息服务系统研究。 论文在分析国内外公路信息服务现状的基础上，首次提出了在公路设计和建 设中必须建立面向驾驶人员的公路信息服务系统的理念，为创建服务型公路交通 运输提供理论支持。 在公路信息服务设计中引入集成运输设计理论，分析了集成运输系统中人、 车辆、道路三个影响因素。驾驶人员是主要因素，必须主动适应车辆、道路的发 展要求，不断提高交通安全认知能力；车辆种类、结构发展很快，特别是大小车 辆动力性能、安全性能存在很大差异，应进一步完善，满足人、道路的要求；道 路条件状况直接影响交通安全，应改变以往注重道路被动安全性建设的指导思想， 将公路建设、设计及管理置于人、车、路大系统中，协调统一各个影响因素，加 强主动安全建设，即通过为驾驶人员及车辆提供个性化的公路交通安全信息服务， 诱导驾驶人员及车辆主动适应公路环境不可避免的复杂变化，提高驾驶人员及车 辆的安全反应能力。 分析了旅游公路和普通干线公路的信息需求，指出了公路信息基本内容要求、 公路信息数量合理需求、信息标志尺寸及位置设计要求。提出必须使公路信息内 容及标志数量、尺寸、位置与道路环境相适应，对于特殊路段不拘泥于规范，应 灵活地运用技术指标进行合理调整的思路。 根据汽车工程学、交通心理学原理以及道路实地考察分析，提出了面向驾驶 人员的公路信息服务系统六个方面，即路段整体性公路信息；预警性信息；区别 限速信息；生态及人文地理环境信息；救援服务信息；气象、路况实时信息。 通过汽车制动试验，测算出不同速度下车辆紧急制动后制动轮毂的温升变化 以及降温速率，建立了汽车制动轮毂温升模型。推导出在5 纵坡下，汽车无持续 制动、发动机制动和排气制动情况下主制动器制动失效的坡长临界值。为长大下 坡路段公路信息标志、交通安全设施以及临时停车点的设计提供了理论依据。 论文系统分析了高寒、高海拔、长平直线、长大下坡、隧道、牧区等路段的 交通安全特性，运用集成运输设计理论和面向驾驶人员的公路信息服务系统，进 行了实证分析，设计了郎川路特征路段公路信息标志和交通安全实时信息服务方 案。 关键词：公路交通安全，集成运输设计，驾驶人员，公路信息，服务系统， 实时信息服务，郎川路实证分析 i l a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，c h i n e s er o a dt r a n s p o r t a t i o nc o n s t r u c t i o nm a k e se n o r m o u s a c h i e v e m e n t s h o w e v e r , t h es e v e r es h o r t a g eo fr o a d st r a f f i cs a f e t yf a c i l i t i e sa n dr o a d s i n f o r m a t i o ns e r v i c er e s u l t si nt h er e i n f o r c e m e n t so fi n f r a s t r u c t u r ei n s t e a do fs u f f i c i e n t c o n c e r no fr a i s i n gt h ee f f i c i e n c yo fr o a dc o n s t r u c t i o na n de n h a n c i n gr o a di n f o r m a t i o n s e r v i c e ，w h i c hb r i n g sa b o u tas u c c e s s i o no ft r a f f i ca c c i d e n t s t h e r ee x i s t sal a r g eg a p b e t w e e nt h ep r e s e n tr o a di n f o r m a t i o ns e r v i c ea n dt h ed e m a n do fd r i v e r sa n ds o c i e t y t h e r e f o r e ，f u l f i l l i n g t h r e es e r v i c e so fc o m m u n i c a t i o na n dt r a n s p o r t a t i o n , a n d s t r e n g t h e n i n gt h er o a di n f o r m a t i o ns e r v i c es y s t e ma r et h er e f l e c t i o no ft h ep r a c t i c a l n e e d so fs o c i a lf u r t h e rd e v e l o p m e n ta n dl i v i n gp a c ea c c e l e r a t i o nf o rt h em o d e mr o a d c o m m u n i c a t i o na n dt r a n s p o r t a t i o n t a k i n gt h e s ep r o b l e m sa n dn e e d si n t oc o n s i d e r a t i o n , t h i st h e s i si sb a s e do nt h er o a dr e b u i l d i n gp r o j e c tf r o ml a n g m ut e m p l et oc h u a n z h u t e m p l eo nn a t i o n a lr o a d2 13 ，i n t r o d u c e si n t e g r a t e dt r a n s p o r t a t i o nt h e o r e t i c a la n a l y s i s ， a n dm a k e sar e s e a r c ho nr o a d i n f o r m a t i o ns e r v i c es y s t e mb ym e a n so fr e p e t i t i v e o n - t h e - s p o tr o a di n s p e c t i o n ，c h e c k i n ga n db r a k i n gt e s t i n ga n ds i m u l a t i n gc a l c u l a t i o n a n do t h e rm e t h o d s o nt h eb a s i so fa n a l y z i n gt h ep r e s e n ts i t u a t i o no fr o a di n f o r m a t i o ns e r v i c ea t h o m ea n da b r o a d ，t h et h e s i sp u t sf o r w a r de s t a b l i s h i n gr o a di n f o r m a t i o ns e r v i c ec a t e r i n g t od r i v e r sd u r i n gr o a dd e s i g n i n ga n dc o n s t r u c t i o n ，w h i c hs e l v e sa s t h et h e o r e t i c a l s u p p o r tf o re s t a b l i s h i n gr o a dc o m m u n i c a t i o na n dt r a n s p o r t a t i o n t h i st h e s i si n t r o d u c e si n t e g r a t e d t r a n s p o r t a t i o nd e s i g n i n gt h e o r y i nr o a d i n f o r m a t i o ns e r v i c e ，a n da n a l y z e st h r e ef a c t o r s ：d r i v e r s ，v e h i c l e sa n dr o a d si ni n t e g r a t e d t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m d r i v e r s ，a st h em a i nf a c t o r , s h o u l da d a p tt ot h en e e d so fv e h i c l e s a n dr o a d sd e v e l o p m e n t sa n dr a i s et h e i rs a f e t yc o g n i t i o n t h ev e h i c l e s v a r i e t ya n df o r m d e v e l o pq u i c k l y ；e s p e c i a l l yt h e r ei sag r e a td i f f e r e n c ei nm o t i v ep o w e ra n ds a f e t y b e t w e e nl a r g ea n ds m a l lv e h i c l e s ，w h i c hs h o u l db ei m p r o v e df u r t h e rt om e e tt h en e e d s o fd r i v e r sa n dr o a d s t h er o a dc o n d i t i o nh a sa ne f f e c to nt r a f f i cs a f e t y , s ot h et h e s i s p o i n t so u tt oc h a n g et h eg u i d i n gi d e o l o g yo fa t t a c h i n gm u c hi m p o r t a n c et or o a dp a s s i v e s a f e t yc o n s t r u c t i o n , p u tr o a dc o n s t r u c t i o n ，d e s i g n i n ga n dm a n a g e m e n ti n t ot h ew h o l e s y s t e mi n c l u d i n gd r i v e r s ，v e h i c l e sa n dr o a d s ，c o o r d i n a t ee v e r yf a c t o r , s t r e n g t h e na c t i v e s a f e t yc o n s t r u c t i o n ，t h a ti s ，t op r o v i d et h ei n d i v i d u a l i z e dr o a dt r a f f i cs a f e t yi n f o r m a t i o n i i i s e r v i c ef o rd r i v e r sa n dv e h i c l e s ，g u i d ed r i v e r sa n dv e h i c l e st oa d a p tt ou n a v o i d a b l e c o m p l i c a t e dc h a n g e si nr o a d se n v i r o n m e n ta n dr a i s et h er e a c t i o no fd r i v e r sa n dv e h i c l e s t os a f e t y t h et h e s i sm a k e sa na n a l y s i so ni n f o r m a t i o nn e e do ft r a v e l i n g r o a d sa n d c o m m o nr o a d s ，p o i n t so u tt h eb a s i cc o n t e n t , t h er e a s o n a b l en e e d sf o rq u a n t i t yo fr o a d i n f o r m a t i o n ，i n f o r m a t i o ns y m b o ls i z ea n dl o c a t i o nd e s i g n i n gd e m a n d s ，a n dp u t sf o r w a r d t h a tr o a di n f o r m a t i o nc o n t e n ta n ds y m b o lq u a n t i t y , s i z e ，l o c a t i o ns h o u l ds u i tr o a d e n v i r o n m e n t s p e c i a lr o a d sc a nn o tb el i m i t e dt on o r m s ，a n ds h o u l db ea d j u s t e db y a p p l y i n gt e c h n i c a lq u o t e b a s e do nm o t o rv e h i c l ee n g i n e e r i n g ，t r a f f i cp s y c h o l o g ya n do n - t h e - s p o tr o a d i n s p e c t i o n ，t h et h e s i sa d v a n c e ss i xa s p e c t so fr o a di n f o r m a t i o ns e r v i c es y s t e mc a t e r i n g t od r i v e s ：t h ei n t e g r a t i o no fr o a di n f o r m a t i o n ；e a r l yw a r n i n gi n f o r m a t i o n ；d i f f e r e n t i a t e d l i m i t e ds p e e di n f o r m a t i o n ，e c o l o g ya n dh u m a n i t yg e o g r a p h yi n f o r m a t i o n ，r e s c u i n g s e r v i c ei n f o r m a t i o n ，t h er e a l t i m ei n f o r m a t i o na b o u tw e a t h e ra n dr o a dc o n d i t i o n t h r o u g hv e h i c l eb r e a k i n gt e s t i n g ，t h et h e s i sc a l c u l a t e st h et e m p e r a t u r ec h a n g e s a n dc o o l i n gr a t eo fw h e e lh u ba f t e rv e h i c l eb r a k i n gi n e m e r g e n c y , e s t a b l i s h e st h e t e m p e r a t u r er i s i n gm o d e lo fv e h i c l eb r a k i n gh u b ，d e d u c e st h ec r i t i c a lv a l u eo ft h es l o p e l e n g t ho ft h em a i nb r a k i n gv o i d n e s su n d e rt h ec o n d i t i o no fv e h i c l en o n - c o n s t a n tb r a k i n g ， e n g i n e e rb r a k i n ga n de x h a u s tb r a k i n gi nt h e5 s l o p e t h i sp r o v i d e st h et h e o r e t i c a l s u p p o r tf o rd e s i g n i n gt h er o a di n f o r m a t i o ns y m b o lo fl o n ga n dl a r g es l o p es e c t i o n ， t r a f f i cs a f e t yf a c i l i t ya n dt e m p o r a r ys t o p s t h et h e s i sm a k e sa na n a l y s i so nt r a f f i cs a f e t yf e a t u r e so ft h ec o l dh i g h l a n d s e c t i o n ，h i g ha l t i t u d es e c t i o n ，l o n ga n de v e ns t r a i g h tl i n e ，l o n ga n dl a r g es l o p e ，t u n n e l ， a n dp a s t o r a la r e as e c t i o n ，a p p l i e si n t e g r a t e dt r a n s p o r t a t i o nd e s i g n i n gt h e o r ya n dr o a d i n f o r m a t i o ns e r v i c es y s t e mc a t e r i n gt od r i v e r st om a k ea na u t h e n t i c - p r o o fa n a l y s i s ，a n d d e v i s e sr o a di n f o r m a t i o ns y m b o lo ft h es e c t i o nw i t hl a n g c h u a n gf e a t u r ea n dt h e s c h e m eo ft r a f f i cs a f e t yr e a l t i m ei n f o r m a t i o ns e r v i c e k e yw o r d s ：r o a dt r a f f i cs a f e t y ，i n t e g r a t e dt r a n s p o r t a t i o nd e s i g n ，d r i v e r s ， r o a di n f o r m a t i o n ，s e r v i c es y s t e m ，r e a l t i m ei n f o r m a t i o ns e r v i c e ， l a n g c h u a n ga u t h e n t i c p r o o fa n a l y s i s i v 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文 中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 敝储躲锄谗一7 年甲月秒日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：智多闲谆炒7 年月和日 导师签名：c 尔雨三一年。日 长安大学博士学位论文 1 1 研究背景和意义 第一章绪论弟一早三百下匕 交通运输业是国民经济重要基础产业，同时也是一个面向全社会开放的服务 系统，在整个社会运行机制中起着重要的纽带作用，它对推动社会生产力的发展， 促进物资和人员的流动，以及不断改善人民的生活、巩固国防建设具有十分重大 的作用。而公路交通运输又以其自身的机动灵活、快捷，可实现“f - n 门 的服 务特点，在五种运输方式中，占据着十分重要的地位。中华人民共和国国民经济 和社会发展第十一个五年规划纲要指出“加快发展主要面向生产者的服务业， 提高服务业的比重和水平，特别是优先发展交通运输业 l 1 1 截至2 0 0 6 年底，全 国公路总里程达3 4 5 7 0 万公里，全国等级公路里程2 2 8 2 9 万公里，占公路总里程 的6 6 o ，其中二级及二级以上高等级公路里程3 5 3 3 万公里，占公路总里程的 1 0 2 。按公路技术等级分组，各等级公路里程分别为：高速公路4 5 3 万公里，一 级公路4 5 3 万公里，二级公路2 6 2 7 万公里，三级公路3 5 4 7 万公里，四级公路 1 5 7 4 8 万公里，等外公路1 1 7 4 l 万公里。2 0 0 6 年底，全国农村公路( 含县道、乡 道、村道) 里程达到3 0 2 6 1 万公里。公路客货运持续快速增长，2 0 0 6 年全社会完 成公路客运量1 8 6 0 5 亿人、旅客周转量1 0 1 3 0 8 5 亿人公里，分别比上年增加1 6 3 1 亿人和8 3 8 7 6 亿人公里。2 0 0 6 年全社会完成公路货运量1 4 6 6 3 亿吨、货物周转量 9 7 5 4 2 5 亿吨公里，分别比上年增加1 2 4 6 亿吨和1 0 6 1 0 5 亿吨公里。公路客运量、 旅客周转量在综合运输体系中所占比重分别为9 1 9 和5 2 8 ；公路货运量、货物 周转量在综合运输体系中所占比重分别为7 2 1 和11 1 嘣引。 中国正处于一个国民经济高速发展的阶段，全国连续四年国内生产总值增长 超过1 0 ，公路交通建设有了一个较大的发展。根据交通部国家高速公路网规划， 到2 0 2 0 年国家高速公路网采用放射线与纵横网格相结合布局方案，由7 条首都放 射线、9 条南北纵线和1 8 条东西横线组成，简称为“7 9 1 8 网，总规模约8 5 万 公里。中共中央提出了加快农村公路建设的要求，农村公路建设无论从数量到质 第一章绪论 量将会有大的提高。我国车辆持有量将随之快速增长，中国将进入汽车化社会阶 段，2 0 0 6 年全国汽车保有量达4 9 5 8 万辆，私人拥有轿车也在持续升温，已形成了 一定规模的私家车节假日休闲旅游生活模式，并且带动了相关农村的经济发展p j 。 随着公路交通运输业的快速发展，人们出行越来越快捷，但由于入口众多、 区域经济发展不平衡，交通行业缺乏有效规范和秩序，车辆技术状况参差不齐， 道路交通安全设施和交通信息服务存在不足，从而引发的道路交通事故还在严重 威胁人民的生命财产。1 9 9 5 年以来，中国公路交通事故死亡人数不断增加。2 0 0 1 年，因公路交通事故死亡的人数突破1 0 万人，并连续四年死亡人数超过1 0 万， 2 0 0 5 2 0 0 6 年死亡人数有所下降，但仍维持较高的水平。大量的道路交通事故给社 会和家庭造成了巨大的损失【3 ，4 ，5 1 。表1 1 为历年来道路交通事故统计。 表1 1 1 9 9 5 - 2 0 0 6 年我国道路交通事故统计 事故次数 死亡人数 受伤人数直接经济损失万车死亡人数 年份 ( 次)( 人)( 人)( 亿元)( 人) 1 9 9 52 7 1 8 4 37 1 4 9 41 5 9 3 0 81 5 22 2 4 8 1 9 9 62 8 7 6 8 57 3 6 6 51 7 4 4 4 71 7 22 0 4 l 1 9 9 73 0 4 2 1 7 7 3 8 6 l 1 9 0 1 2 8 1 8 5 1 7 5 0 1 9 9 83 4 6 1 2 97 8 0 6 72 2 2 7 2 11 9 31 7 3 0 1 9 9 94 1 2 8 6 08 3 5 2 92 8 6 0 8 02 1 21 5 4 5 2 0 0 06 1 6 9 7 l9 3 8 5 34 1 8 7 2 l2 6 71 5 6 0 2 0 0 17 5 4 9 1 91 0 5 9 3 05 4 6 4 8 53 0 91 5 4 6 2 0 0 27 7 3 1 3 71 0 9 3 8 l5 6 2 0 7 43 3 21 3 7 l 2 0 0 36 6 7 5 0 71 0 4 3 7 24 9 4 1 7 43 3 71 0 8 0 2 0 0 45 1 7 8 8 91 0 7 0 7 74 8 0 8 6 42 3 99 2 0 2 0 0 54 5 0 2 5 49 8 7 3 84 6 9 9 1 11 8 87 6 0 2 0 0 63 7 8 7 8 18 9 4 5 54 3 1 0 0 01 4 96 2 0 世卫组织总干事陈冯富珍在“第一届联合国全球道路安全周 大会上强调， 道路交通伤害是困扰全球公共卫生的一个重要问题，已成为阻碍各国卫生与社会 发展的一大障碍。世卫组织最新发表的青年与道路安全报告认为，近年来，全 球每年有1 2 0 万人死于道路交通事故，受伤者高达5 0 0 0 万人。道路交通伤害是1 0 至2 4 岁年龄段死亡的主要原因，每年造成4 0 万2 5 岁以下的年轻人死亡，还有数百 万人受伤或致残。全球因道路交通伤害造成的物质、治疗和其他费用估计高达5 1 8 0 2 长安大学博士学位论文 亿美元。无数惨痛的交通事故案例警示，道路交通伤害给受害者及其亲属在肉体、 精神、情感和经济上造成毁灭性打击。必须改变把道路交通伤害视为“意外事故 的观念，道路交通伤害可以通过合理分析和采取措施加以预防和控制。各国必须采 取积极主动的预防措施，避免和最大限度地减少道路交通事故的发生哺1 。 公路交通运输的发展对公路交通安全提出了更高的要求，特别是公路信息服 务方面要不断满足社会的需求。交通部李盛霖部长在2 0 0 7 年全国交通工作会议上 指出“服务是交通运输的本质属性 ，提出了做好“三个服务”：“服务国民经济和 社会发展全局；服务社会主义新农村建设；服务人民群众安全便捷出行【，j ，。 服务国民经济和社会发展全局。就是根据经济社会发展和改革开放的要求， 统筹规划，科学安排，强化管理，抓好公路水路交通基础设施建设，加强能源、 重点物资、农副产品、外贸货物的运输保障，做好抢险救灾的应急运输，实现覆 盖范围更广、服务水平更高的货畅其流、人便于行，把运输保障和运输服务落在 实处。 服务社会主义新农村建设。是因为解决“三农 问题、建设新农村在经济社 会发展全局中具有至关重要的作用，是我国全面建设小康社会的关键所在，是我 国实现现代化的关键所在，是构建和谐社会的关键所在。做好这个服务，就要积 极落实中央建设社会主义新农村的部署和要求，把加强农村公路建设作为重中之 重，从农村公路面广、量大、保通保畅任务重的实际出发，因地制宜地推进农村 公路建设，解决好建养管运的问题，为农村经济发展、农业产业结构调整、农民 增收提供良好的交通条件。 服务人民群众安全便捷出行。社会公众从最基本的出行要求到安全便捷的更 高诉求，是经济发展和社会文明进步的重要标志。交通发展为了人民，交通发展 依靠人民，交通发展成果由人民共享，这是交通坚持为人民服务的根本宗旨，是 实现好、维护好、发展好最广大人民根本利益的本质所在。做好这个服务，就要 坚持以人为本，把安全放在交通工作的突出位置，既要重视交通基础设施建设和 运输的安全监管，落实安全生产责任制，又要不断提高交通基础设施的安全性， 让人民群众出行放心；就是要不断增加交通有效供给能力，不断提高运输服务的 效率、质量和水平，让人民群众出行满意i ，j 。 3 第一章绪论 中国公路交通建设十年来，取得了突出的成绩，高等级公路以及农村公路都 有了很大的发展，但是公路交通安全设施和公路信息服务都长期严重不足，出现 了容易注重基础设施的建设，而对充分发挥现有公路设施的效率以及公路信息服 务水平提高关注不够，重于增长，轻于服纠引。 公路信息服务是公路建设管理机构为驾驶人员及行人提供关于交通安全设 施、道路线形、气象变化、人文环境等信息，从而达到安全、舒适、快捷行驶目 的的一切必要公路服务。公路信息服务是公路服务的一个重要方面，驾驶人员是 公路信息服务的最重要对象。驾驶人员对公路信息服务的基本需求是希望充分了 解公路的必要信息，能够明明白白行车，主动安全驾驶。公路信息服务水平直接 关系到公路交通安全和畅通。 按照公路工程技术标准的规定，我国在需要标明路边线的路段上设置了路边 线轮廓标，用以诱导驾驶人员的视线；在公路上设置了警告、禁令、指示和指路 等交通标志；二级和二级以上公路设置了交通标线：高速公路上设置了可变信息 板和可变限速标志；在高速公路上可能发生事故的地段设置了监控设施；高速公 路路边配备了紧急电话。不少省区开通了交通广播，电视节目中增加了公路交通 信息板块，我国公路信息服务水平近年来不断得到提升。 但是，目前我国公路信息服务水平与驾驶人员的需求还有相当大的差距。公 路信息系统化工作在面向驾驶人员的信息服务方面还相当薄弱。 反映在公路交通标志方面还基本停留在定性的层面上，更没有预警的功能。 比如，坡道标志仅仅让驾驶人员知道眼前立刻有坡道，至于坡道多大? 坡长多少? 都不得而知。遇有陡坡，往往由于缺乏提前的预告而措手不及。遇有长坡，又因 为不知长度，未能及时采取持续制动的措施( 挂入低档，充分利用发动机排气制 动功能，或者接通缓速器) ，致使主制动器热衰退，不得不淋水冷却，这种权宜之 计不但有损车辆，还使路面在冬季结冰，影响后续车辆行车安全。又如，雨雪天 气，路面湿滑，要求减速，应当把车速控制在多少，才是安全的? 结冰路段也缺 少足够的提前预警，致使车速未能降低到位，在结冰路段上仓促制动而导致车辆 失控。 反映在实时动态信息服务方面，从信息的采集、传输到向驾驶人员的发布等 各个环节都还有完善的必要，它们的实际效果还没有受到应有的监督。驾驶人员 4 长安大学博士学位论文 关心的天气信息( 特别是雾害、大风、暴雨、积雪、降温) 和路况信息( 如道路 养护维修占道，桥梁维修要求减载等) 如何及时采集，又如何向驾驶人员发布? 即使是设施比较完备的高速公路，也还没有做到位：作为我国高等级公路网主体 的二级公路更有待着手去做。 与铁路、民航和水运不同的是，公路信息服务具有鲜明的社会性。铁路、民 航、水运的驾驶人员数量有限，都是专业技术人员，而且他们驾驶的区间是相对 确定的，因而对沿线十分熟悉。而公路上的驾驶人员数以千万计，其中非职业驾 驶员已占相当比重，并且呈大幅增加的态势，公路信息服务不仅限于专业范畴， 而是面向全社会。 在干线公路上，远程客货运输比重较大，驾驶人员由于活动半径的扩展，对 路况生疏程度随之增加。由于干线公路上车速较高，运输节奏较快，所以驾驶人 员对公路上因养护维修占路，因重大事故堵路，因天气灾害封路等事件愈发敏感。 因而干线公路的信息服务要求的层次更高。 。 由于各条公路在公路网中的区位不同，运输功能各异，气候环境差别，每条 公路上的驾驶人员对公路信息的需求也各不相同，也就是公路信息服务具有鲜明 的个性。 我国是一个多山的国家，山区面积占全国面积的7 0 以上，公路等级差别大、 环境复杂。虽然在公路线形设计时已充分考虑了各种不利因素，还是无法完全避 免大自然的不利地形以及恶劣的气候变化。但是可以通过改善交通安全设施和提 高公路信息服务来有效降低道路交通事故率。特别是加强公路信息服务，这是社 会进一步发展和人民生活节奏加快对高效、舒适、安全、信息化的现代化交通的 要求。建立健全公路信息服务系统是“以人为本 、“和谐发展的具体体现；是 公路交通运输“三个服务 的具体实践。正是基于对这些问题及需求的思考，结 合本人参加的研究课题，提出了面向驾驶人员的公路信息服务系统研究。 1 2 国内外公路信息服务研究综述 1 2 1 国外公路信息服务研究现状 国际上已从早期的被动安全技术转向主动安全技术，提高了交通安全的防控 能力【9 】。美国、日本、加拿大、英国、法国、韩国等国家都投入了较大的人力和物 5 第一章绪论 力从事高速公路以及城市道路交通信息服务的研究，在国际上处于前列。美国旧 金山海湾区5 1 1 系统是通过免费电话、网站、广播、有线电视等为出行者提供交 通信息。该服务系统可提供分等级的交通状况相关信息及时间( 事故、拥堵、交 通事件、赛事、文化活动等) 、公共交通路线、费用等细节信息、即时停车信息、 合乘信息、自行车信息、重要路段的旅行时间预测信息、天气信息( 降雪、结冰、 积水、雾天等) 、行车指引( 机场、火车站等) 和旅游信息等。美国高速公路的标 志比较有规律，入口处均有标明该公路编号的标志，此外还有限速标志和该进口 距几个城市的距离的提示牌，在距下个出口前，有连续三次的提示牌，标明下一 个出口的编号，地名。美国的高速公路上大型龙门架，悬臂架之类的标志结构， 多采用独柱结构。在一般公路上，同样有限速标志和公路编号标志，其次在公路 平交口，有提前提示平交接口标志，在没有红绿灯的交叉路口，均设有六边形的 红底白字的s t o p ( 停止) 标志，原则上汽车在s t o p 标志前都应停车，观看，转弯的 车让直行的，后到的让先来的。此外在一些特殊路段，如学校，居民区，均限速 2 5 - 4 0 k m h 1 0 。据美国芝加哥论坛报报道，随着年龄的增长，人的体力、视 力和认知力都有所退化，这增加了安全驾驶的难度。今后2 0 年美国老龄司机人数 将激增，预计到2 0 3 0 年，年龄在6 5 岁及以上的有驾照司机人数将几乎翻一番， 达到5 7 0 0 万人，这可能给公路交通安全造成诸多问题。美国政府为此将改善道路 设计，安装反光标识，以应对司机老龄化。超过一半的州已采取措施应对老龄司 机所引发的安全问题，以防止与老龄司机有关的交通事故上升。联邦公路局建议， 扩大路标规格并加大路标字体、改善交叉路口的设计l i 。 日本的i t s 发展重视技术的商品化和应用，v i c s ( v e h i c l ei n f o r m a t i o na n d c o m m u n i c a t i o n s y s t e m ) 是当今世界上相当成功的一个车辆信息通讯服务系统，它 以既有的交通管理系统为基础，配以数字地图和红外b e a c o n 双向短程通信的道路 交通情报通信系统，在日本的i t s 中地位相当重要，已经成为日本i t s 建设的核 心和基础。v i c s 运用远红外、调频副载波作为传输介质，发布实时交通信息的动 态导航系统，由警察部门和高速公路管理部门提供的交通堵塞、驾驶所需时间、 交通事故、道路施工、车速及停车场空位等信息编辑处理后即时传输给交通参与 者，特别是在汽车导航车载机上以文字、图形显示交通信息。但是由于国外的高 速公路发达，里程较长，关于公路信息化服务的大部分研究都是针对高速公路， 6 长安大学博士学位论文 对于普通干线公路的交通信息服务系统目前也没有完整系统的研究。 据陕西省科学技术信息研究所查新中心对本文的研究内容、关键技术等进行 了国内外研究文献查新给出了以下结论：“从整个检索情况获悉，有关委托查新项 目立项研究的面向驾驶人员的公路信息服务系统国内文献报道较少。 、“经分 析，国外相关文献介绍的公路驾驶人员信息服务系统中有个别系统涉及到查新项 目的部分功能，而大多数系统是应用无线电技术、通信技术、计算机技术及网络 技术等，配备车载移动电话、信息发送与接收设备、电脑显示屏、g p s 及导航系 统等，与查新项目拟研制的用于驾驶人员的公路信息服务系统不同( 系统结构、 技术方案及应用方式不同) 。 文献【1 2 】论述了未来信息社会的小型汽车驾驶人员信息系统，利用基于g s m 和g p s 技术的智能电子导航系统，驾驶人员可以大大减少因道路堵车和寻找停车 场带来的麻烦。 文献【1 3 】阐述t 2 1 世纪驾驶人员信息系统所必备的功能和特征，提出了开发 和选择新的驾驶人员信息系统的方法，新的驾驶人员信息服务系统应具备导航、 车辆监控、交通信息提供、路险报警、通信、办公及娱乐等功能，对有关路面光 滑、意外事件、拥塞、驾驶盲区、抢险及紧急制动等信息都将得到进一步优化。 文献【1 4 】调查研究了公路环境信息系统的重要性及特征，叙述了公路环境信 息系统工程的背景、货运和公交行业在公路信息服务中利益、货运行业对公路信 息的需求、公路信息的类型与覆盖范围、公路信息在货运行业的市场能力及研究 成果等。 文献 1 5 ，1 6 介绍了一种操作先进的驾驶人员信息系统咄v t e k ，该系统于 1 9 9 2 年在佛罗里达州奥兰多地区开始运行，共有1 0 0 多辆出租车配备了该系统， 其车载电子设备包括移动电话、用于显示和输入信息的触摸式电脑显示屏、g p s 导航系统，它可向驾驶人员提供导航、实时交通信息、路线引导及驾驶人员信息 服务功能等。 文献【1 7 】主要介绍了一种用于交通控制和驾驶人员信息服务的“黑匣子 ，它 基于g p s ，为驾驶人员提供通信跟踪、路线引导及快速后勤服务等，可大大减少 驾驶人员的驾车压力、行车时间、途中污染、交通事故及燃料消耗等。 文献 1 8 开发了一种用于评估驾驶人员信息系统性能的动态建模框架，它包 7 第一章绪论 括路线选择模块和交通仿真模块等两个重要组成部分，路线选择模块包括车载路 线导航系统、可变信息信号系统和出车前信息服务系统等三种驾驶人员信息服务 系统；交通仿真模块控制公路网给行车过程中的驾驶人员提供实时动态信息。 文献 1 9 研究了在东京市区运行的驾驶人员信息系统的效率，该系统通过信 息不断变换的显示屏向驾驶人员提供出行时间、拥塞情况等动态交通信息。 文献 2 0 介绍了_ 种应用于高速公路休息站的信息终端系统，它可以为驾驶 人员提供最新的道路交通信息，如道路关闭、拥塞、气候等。 文献 2 1 对寒冷多雪地区公路信息系统进行了研究，寒冷多雪地区的公路路 面光滑、可见度差，在暴风雪期间道路信息标志牌不容易看见。为此，日本北海 道土木工程研究院开发了种光辐射险警系统，在道路旁每隔2 5 3 0 m 安装一个 光辐射险警屏，为驾驶人员提供前方路险警示。 专利文献 2 2 公告了一种为驾驶人员提供路况信息和其它服务的电子系统。 专利文献【2 3 】公告了一种驾驶人员信息服务系统，当驾驶人员向车载导航系统 输入目的地后，系统会自动生成行车路线，引导驾驶人员到达目的地；并可加入 天气信息，天气信息来源于官方气象预报和驾驶人员在行车地区的观察。 1 2 2 国内公路信息服务研究现状 国内对公路交通安全越来越重视，开展了一系列相关研究。但多从驾驶员 或道路线形的单一角度展开研究，缺乏从人车环境全面系统地公路信息服务研 究，对“以人为本 的服务理念落实不够。 文献【2 4 】认为在公路交通事故的原因中，人的因素总是居于第一位的，而人 的原因又包含两方面原因，一是驾驶人自身的原因，如身体、精神状态、生理特 征等：二是公路诱发原因，这主要是因为公路缺陷导致所显现的信息与驾驶人员 的期望相违背、运行速度不连续等。 文献【2 5 】认为驾驶人员在行车过程中能够感受到的道路安全性信息主要来自 于由道路横断面、纵断面、平面线形等道路线形条件和反映路面使用性能、服务 能力和破损状况的道路路面条件等多重因素构成的视觉激励信息，驾驶人员的道 路安全感觉就是在适时认知当时当地路段的各种有效道路结构信息并做出安全性 评估的情况下，进一步进行综合评判的主观认知结果。给出驾驶人员对一、三级公 路道路条件和交通环境的安全性模糊评价模型。 8 长安大学博士学位论文 文献 2 6 1 认为交通标志的视认直接影响行车安全。将眼动仪e m r o s b 应用到 交通安全研究领域中，从影响交通标志视认性的外部因素出发，以大量的现场行 车实验为研究手段，探讨了在不同行车速度下，光线条件对交通标志可视距离的 影响。研究结果表明，交通标志的可视距离随车速的提高而降低；同一实验车速， 顺光条件下标志的视认性最佳，其次为夜间反光标志，逆光条件下的标志视认性 较差。 文献【2 7 】针对当前中国高速公路交通标志设置中存在的一些不容忽视的问题， 以驾驶员信息接收和加工的基本规律为基础，分析了驾驶员有效利用交通标志传 递信息的条件，研究了交通标志的视认距离、在空间的安置方式、同时并设及列队 连续设置等因素对静态交通标志设置的影响。 文献 2 8 】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