[發明專利]一種高速公路彎道標志可視域模型建立的方法

有效

• 申請號: 201910437029.9
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110322689B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 肖劍;楊柳林;何娟霞;趙健;李宇;李昱曉;韋杰;楊大平
• 申請（專利權）人: 南寧市規億工程設計有限公司;廣西建設職業技術學院
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G06Q50/26
• 代理公司: 南寧啟創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45122
• 代理人: 謝美萱

1.一種高速公路彎道標志可視域模型建立的方法，其特征在于，所述模型的構建包括以下步驟：

(1)對所發生的彎道事故地點的標志情況進行分析，從各方面分析彎道標志可視域被遮擋的因素；

(2)對標志可視域進行定義：依據《公路交通標志和標線設置手冊》(JTGD82-2009)中交通標志認讀過程分析，其中A為視認點，B為始讀點，C為讀完點，D為行動點，E為消失點，S為標志，F為動作完成點；

將標志可視域過程定為認讀距離

式中，為讀取距離，即駕駛員在B點處開始讀取標志內容，到C點可以把標志信息完全獲取；

為讀完點C到標志S的距離；

為消失距離，即消失點E到標志S的距離；

假設汽車勻速行駛，則

式中：

v：汽車行駛速度，單位km/h；

t：認讀時間，即認讀標志所需的時間，單位s；

式中：

5.67為日本土木研究所的實驗結果所得；

h^*：標志上有效字符高度，單位m；

式中：

H：標志的設置高度，即地面到標志最下方的高度，單位m；

h：駕駛員的視高，單位m；

θ：消失角，即消失點與標志的夾角；

將式(1-2)、(1-3)和(1-4)代入式(1-1)中，有：

式中：

v：汽車行駛速度，單位km/h；

t：認讀時間，即認讀標志所需的時間，單位s；

h^*：標志上有效字符高度，單位m；

H：標志的設置高度，即地面到標志最下方的高度，單位m；

h：駕駛員的視高，單位m；

θ：消失角，即消失點與標志的夾角；

(3)對高速公路彎道標志的可視過程構建幾何模型：

建立空間直角坐標系：以彎道圓曲線的圓心為原點，以圓心到始讀點B的連線為X軸，正向建立X軸，Y軸垂直于X軸，且Y軸正向為始讀點B到標志S的方向，Z軸垂直地面向上；

作高速公路彎道標志的可視域模型；

作高速公路彎道標志可視域斷面圖；

標志中心到地面的垂直高度h₁＝H+b/2……(1-6)，

標志中心到駕駛員視高的垂直高度h₂＝H+b/2-h……(1-7)，

式中，

H：標志的設置高度，即地面到標志最下方的高度，單位m；

b：標志的寬度，單位m；

h：駕駛員的視高，單位m；

標志的空間坐標為(Rcosβ,Rsinβ,H+b/2)……(1-8)

式中，

R：彎道圓曲線圓心到標志的半徑距離，單位m；

β：標志到彎道圓曲線圓心的直線與正X軸的夾角；

H：標志的設置高度，即地面到標志最下方的高度，單位m；

b：標志的寬度，單位m；

由勾股定理可知，

由三角形的邊角關系可知，d²＝R²+r²-2Rrcosβ……(1-10)

所以

式中，

d：駕駛員視高到標志的水平距離，單位m；

L：駕駛員的視高到標志中心點的距離，單位m；

H：地面到標志最下方的高度，單位m；

b：標志的寬度，單位m；

h：駕駛員的視高，單位m；

R：彎道圓曲線圓心到標志的半徑距離，單位m；

r：彎道圓曲線圓心到汽車的半徑距離，單位m；

β：標志到彎道圓曲線圓心的直線與正X軸的夾角；

在經過始讀點B后，駕駛員并未采取行動，汽車的速度保持不變，則汽車在從始讀點B到消失點E過程中行駛的弧線距離Z＝v.t_i……(1-12)

式中，

v：汽車行駛速度，單位km/h；

t_i：從始讀點B到消失點E認讀標志的時間；

根據圓弧的弧度計算公式可知，汽車從始讀點B到消失點E行駛時相對于正X軸所轉過的角度

式中，

Z：汽車在從始讀點B到消失點E過程中行駛的弧線距離，單位m；

r：彎道圓曲線圓心到汽車的半徑距離，單位m；

將式(1-12)代入式(1-13)中，有：

式中：

α：汽車從始讀點B到消失點E行駛時相對于正X軸所轉過的角度；

v：汽車行駛速度，單位km/h；

t_i：從始讀點B到消失點E認讀標志的時間；

r：彎道圓曲線圓心到汽車的半徑距離，單位m；

汽車在從始讀點B到消失點E行駛過程中，駕駛員視高到標志的距離有：

Ⅰ.在始讀點B，駕駛員視高到標志的距離

式中，

v：汽車行駛速度，單位km/h；

t：認讀時間，即認讀標志所需的時間，單位s；

5.67為日本土木研究所的實驗結果所得；

h^*：標志上有效字符高度，單位m；

Ⅱ.在始讀點B到消失點E之間：駕駛員視高的空間坐標為(rcosα,rsinα,h)……(1-16)

式中，

r：彎道圓曲線圓心到汽車的半徑距離，單位m；

α：汽車從始讀點B到消失點E行駛時相對于正X軸所轉過的角度；

h：駕駛員的視高，單位m；

由式(1-8)和式(1-16)知，駕駛員視高到標志的距離

將式(1-14)代入式(1-17)有：

式中：

R：彎道圓曲線圓心到標志的半徑距離，單位m；

r：彎道圓曲線圓心到汽車的半徑距離，單位m；

β：標志到彎道圓曲線圓心的直線與正X軸的夾角；

v：汽車行駛速度，單位km/h；

t_i：從始讀點B到消失點E認讀標志的時間；

H：地面到標志最下方的高度，單位m；

b：標志的寬度，單位m；

h：駕駛員的視高，單位m；

汽車從始讀點B到消失點E行駛過程中，駕駛員的視高到標志形成的四棱錐空間體積：

V_i＝1/3abd……(1-19)

式中，

a：標志的長度，單位m；

b：標志的寬度，單位m；

d：駕駛員視高到標志的水平距離，單位m；

由式(1-8)和式(1-16)知，

式中，

d：駕駛員視高到標志的水平距離，單位m；

R：彎道圓曲線圓心到標志的半徑距離，單位m；

r：彎道圓曲線圓心到汽車的半徑距離，單位m；

α：汽車從始讀點B到消失點E行駛時相對于正X軸所轉過的角度；

β：標志到彎道圓曲線圓心的直線與正X軸的夾角；

將式(1-20)代入式(1-19)中，得到

式中，

a：標志的長度，單位m；

b：標志的寬度，單位m；

R：彎道圓曲線圓心到標志的半徑距離，單位m；

r：彎道圓曲線圓心到汽車的半徑距離，單位m；

α：汽車從始讀點B到消失點E行駛時相對于正X軸所轉過的角度；

β：標志到彎道圓曲線圓心的直線與正X軸的夾角；

將式(1-14)代入式(1-21)，得到

式中，

a：標志的長度，單位m；

b：標志的寬度，單位m；

R：彎道圓曲線圓心到標志的半徑距離，單位m；

r：彎道圓曲線圓心到汽車的半徑距離，單位m；

β：標志到彎道圓曲線圓心的直線與正X軸的夾角；

v：汽車行駛速度，單位km/h；

t_i：從始讀點B到消失點E認讀標志的時間。

2.根據權利要求1所述的高速公路彎道標志可視域模型建立的方法，其特征在于，所述標志為路側標志牌或者懸空標志牌。