道路交通標線逆反射亮度系數動靜態測量對比分析

■陳冬青

（福建省福泉高速公路有限公司，福州 350000）

道路標線通過傳遞給交通參與者標準化信息來疏導交通，可有效提高通行能力，且對交通安全起著十分重要的作用[1]。2018 年3·15 晚會播出了道路交通標線存在問題[2]，為此相關政府部門立即進行了“公路標線質量控制專項治理工作”。

道路標線逆反射亮度系數直接反應標線視認性能[3]，是判斷標線養護的重要依據。 已有的標線逆反射亮度系數檢測分為手持式靜態檢測和車載式動態檢測[4]。 手持設備主要應用于公路交工驗收，但交通標線檢測的意義主要在公路運營養護期，確保交通運行高效、安全，標線養護規模龐大導致標線檢測高頻多次，而手動檢測費時、費力、不安全，數據采集不及時、缺乏可靠性[5]，嚴重影響我國道路交通標線的質量，故車載逆反射亮度系數測量儀的推廣使用迫在眉睫。

車載標線逆反射亮度系數測量儀， 能連續、多頻率采集大量不同環境下的道路標線逆反射系數，及時可靠反映道路標線問題， 進一步提升公路安全。 利用實時采集數據構建公路標線“互聯網+”養護數據可視化系統，信息化、智能化手段的應用可使公路路面標線檢測大為簡化， 提高標線管養效率，降低標線管養成本，對于推動我國的公路交通安全基礎設施智能化養護具有十分重要的意義。

國外現有產品有RoadVista （美國）[6]、Zehntner（瑞士）[6]、DELTA（丹麥）[7]、Easylux（巴西）[7]，都采用車載儀器采集高亮度反光安全服、夜間道路安全標志標線以及具有反光性能材料的逆反射亮度系數數值。 國外產品在國內目前應用不多，且缺失數據獲取方式及數據來源機制機理，無法驗證其可靠性，也不利于開展相關研究及國內相關產業生態發展。國內產品主要有北京京衢[9]、四川京煒生產，北京京衢手持式標線逆反射檢測設備已得到市場廣泛認可，車載式標線逆反射亮度系數檢測設備也研發2 年有余。

本研究采用北京京衢RP-MR11 車載式標線逆反射亮度系數測量儀和RP-R18 手持式交通標線逆反射亮度系數測量儀分別采集北京市房山區依山路普通標線以及G15 福泉高速福州收費站—鏡洋收費站雨夜標線、預成型標線帶、普通標線的逆反射亮度系數，對比分析兩種標線檢測方法的檢測數據，分析車載測量儀應用于逆反射亮度系數測量的準確性及可行性。

1 試驗設計

1.1 測試儀器

RP-MR11 車載標線逆反射亮度系數測量儀，見圖1；RP-R18 手持標線逆反射亮度系數測量儀，見圖2。

圖1 RP-MR11 車載式逆反射亮度系數測量儀

圖2 RP-R18 手持式逆反射亮度系數測量儀

1.2 測試路段

采集北京某路段以及G15 福泉高速鏡洋收費站—福州收費站400 m 雨夜標線、260 m 預成型標線帶、200 m 普通標線。

1.3 測試方法

1.3.1 靜態測量

使用手持式測量儀，測量路段連續樁號的逆反射亮度系數，取該樁號多次測量平均值作為該逆反射亮度系數。

1.3.2 動態測量

測試車到達起始樁號位置時開始測量，到達終點標記時結束測量，存儲記錄測量數據，排除異常數據。 車輛行駛過程會產生偏位、偏航、俯仰、滾轉等運動，導致車載逆反射亮度系數測量儀無法保證其測量的幾何體條件，使測量結果偶然誤差較大，且未進行校正的原始數據也可以看出實際車載采集數據上下波動較大，故測量結果采用10 m/15 m測量單元范圍內的逆反射亮度系數平均值。 在較大的誤差影響下，本研究在剔除異常數據時采用較為簡單的方式，即剔除超過該段測量均值10%，由于測試路段環境不同，此值應適當調整。 得到標線連續樁號的逆反射亮度系數，在進行車載與手持方式對比時，車載數據取3 次測試數據的平均值，以排除行車不規范和其他偶然因素導致的系統誤差。

1.4 動、靜態測量對比方法及測試誤差計算

動、靜態測量得到的都是連續樁號的逆反射亮度系數，動、靜態測量測量結果對比時采用的是10 m/15 m 平均值進行對比，原因如下：（1）單獨針對樁號的逆反射亮度系數測量隨機性太強，即使同一臺儀器、同一位置，儀器方向、角度稍有不同，所測得的逆反射亮度系數也不同；（2）動、靜態樁號存在誤差，單獨對比各樁號的動、靜態標線逆反射亮度系數難度太大；（3）若10 m/15 m 的平均值可表達該段落內標線的可視性對標線養護提出的要求，就沒有對比各樁號的動、靜態標線逆反射亮度系數的必要性。

測試誤差計算方法如下：

（1）相對標準偏差：

式中： S—樣本標準誤差；xi—第i 個樣本檢測逆反射亮度系數；x—樣本檢測逆反射亮度系數算數平均值；n—樣本個數。

（2）測試值誤差：

式中：R—示值誤差；R靜—靜態檢測測點平均值；R動—動態檢測測點平均值。

2 結果與分析

2.1 車載動態與手持設備靜態測試數據對比

采用RP-MR11 和RP-R18 對北京市房山區依山路某路段標線進行逆反射亮度系數采集，某一標線測點數值為10 m 內采集平均值， 得到車載動態與手持設備靜態測試數據對比結果見圖3。 該路段共15 組車載動態與手持設備靜態測試數據平均誤差1.00%，最大相對標準偏差7.58%，有13 組數據誤差不超過5%， 說明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 替代RP-R18 進行數據采集是可行的。

圖3 車載靜態與手持設備靜態測試數據對比

2.2 高速雨夜標線車載動態與手持靜態測試數據對比（路段1：K0+000-400）

采用RP-MR11 和RP-R18 對G15 福泉高速福州收費站—鏡洋收費站（路段1：K0+000-400）雨夜標線逆反射亮度系數進行采集，某一標線測點數值為15 m 內采集平均值， 得到車載動態與手持設備靜態測試數據對比結果見圖4。該路段27 組車載動態與手持設備靜態測試數據平均誤差-0.55%，最大誤差6.31%，26 組數據誤差不超過5%，說明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 替代RP-R18 進行雨夜標線逆反射亮度系數數據采集是可行的。

圖4 高速雨夜標線車載動態與手持靜態測試數據對比

2.3 高速普通標線車載動態與手持靜態測試數據對比（路段2： K0+400-600）

采用RP-MR11 和RP-R18 對G15 福泉高速福州收費站—鏡洋收費站（路段2： K0+400-600）普通標線逆反射亮度系數進行采集，某一標線測點數值為15 m 內采集平均值， 得到車載動態與手持設備靜態測試數據對比結果見圖5。 該路段9 組車載動態與手持設備靜態測試數據平均誤差-0.94%，最大誤差1.79%，誤差均不超過5%，說明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 替代RP-R18 進行普通標線逆反射亮度系數數據采集是可行的。

圖5 高速普通標線車載動態與手持靜態測試數據對比

2.4 車載不同時速下動態測試數據分析

采用RP-MR11 對北京市房山區依山路某路段普通標線進行逆反射亮度系數采集，某一標線測點數值為10 m 內采集平均值， 得到車載不同時速下動態測試數據對比結果見圖6。該路段10 組車載不同時速下動態測試數據平均誤差2.64%，最大誤差相對標準偏差4.23%，誤差均不超過5%，說明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 基本不受車速影響，進行高頻多次的標線逆反射亮度系數數據采集是可行的。

圖6 車載不同時速下動態測試數據對比

2.5 車載不同光照度情況下（正午和傍晚）測試數據對比

采用RP-MR11 和RP-R18 對G15 福泉高速福州收費站—鏡洋收費站雨夜標線逆反射亮度系數標線進行逆反射亮度系數采集，某一標線測點數值為10 m 內采集平均值，對不同光照度情況下（正午和傍晚）測試數據對比，得到車載不同光照度情況下（正午和傍晚）測試數據對比結果見圖7。 該路段10 組數據車載不同光照度情況下（正午和傍晚）動態測試數據平均誤差2.96%，最大誤差相對標準偏差8.20%，9 組數據誤差均不超過5%，說明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 基本不受光照影響，進行高頻多次的標線逆反射亮度系數數據采集是可行的。

圖7 車載不同光照度情況下（正午和傍晚）測試數據對比

2.6 車載不同時段高速雨夜標線測試數據對比

2.6.1 車載不同時段高速雨夜標線測試數據對比（路段1：K0+000-200）

采用RP-MR11 和RP-R18 對G15 福泉高速福州收費站—鏡洋收費站（路段1：K0+000-200）雨夜標線逆反射亮度系數進行采集，某一標線測點數值為10 m 內采集平均值， 對車載不同時段高速雨夜標線測試數據對比，得到車載不同時段高速雨夜標線測試數據對比結果見圖8。該路段20 組車載不同時段高速雨夜標線測試數據平均誤差2.64%，最大誤差相對標準偏差4.23%，誤差均不超過5%，說明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 基本不受測試時間段影響，進行高頻多次的標線逆反射亮度系數數據采集是可行的。

圖8 車載不同時段高速雨夜標線測試數據對比

2.6.2 不同時段高速雨夜標線測試數據對比（路段2：K0+200-400）

采用RP-MR11 和RP-R18 對G15 福泉高速福州收費站—鏡洋收費站（路段1：K0+200-400）雨夜標線逆反射亮度系數進行采集，某一標線測點數值為10 m 內采集平均值， 對車載不同時段高速雨夜標線測試數據對比，得到車載不同時段高速雨夜標線測試數據對比結果見圖9。該路段20 組車載不同時段高速雨夜標線測試數據平均誤差3.38%，最大誤差相對標準偏差6.64%，19 組數據誤差均不超過5%，說明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 基本不受測試時間段影響，進行高頻多次的標線逆反射亮度系數數據采集是可行的。

圖9 車載不同時段高速雨夜標線測試數據對比

2.7 車載不同時段高速普通標線測試數據對比（路段2： K0+400-600）

采用RP-MR11 和RP-R18 對G15 福泉高速福州收費站—鏡洋收費站（路段2： K0+400-600）普通標線逆反射亮度系數進行采集，某一標線測點數值為10 m 內采集平均值，對車載不同時段高速普通標線測試數據對比，得到車載不同時段高速普通標線測試數據對比結果見圖10，該路段20 組車載不同時段高速普通標線測試數據平均誤差0.94%，最大誤差相對標準偏差1.79%，誤差均不超過5%，說明在誤差允許的特定條件下，RP-MR11 基本不受測試時間段影響，進行高頻多次的標線逆反射亮度系數數據采集是可行的。

圖10 車載不同時段高速普通標線測試數據對比

3 測試結果綜合分析

由表1 可知：（1）雖然各類誤差最大值較大，但誤差離散度（波動幅度）均在3%以內，使以下結論更可靠；（2）某一標線測點數值為10 m（測試1、4、5、6、7）、15 m（測試2、3）內對誤差無明顯影響，說明標線測點取值≥10 m， 均不會影響標線逆反射亮度性能評價；（3）測試1、2 和3 車載動態與手持靜態測試對比誤差平均值、離散度均較小，且誤差≤5%所占比例均大于90%， 說明在誤差允許的特定條件下，車載式替代手持式可行；（4）不同時段（14：00、15：00、16：00）、不同類型標線，車載動態與手持靜態測試對比誤差平均值均較小，說明車載式替代手持式可行；（5）由于車輛運行的偶然性，車載相對偏差較大，誤大于5%所占比例甚至大于33.33%，但測試1、2、3 通過多次測量取其平均值可有效降低車載與手持測試數據的偏差，說明車輛運行的不確定性引起偶然誤差較大， 需通過規范車載檢測方法， 或增加采集次數可減小偶然誤差。

表1 測試結果匯總

4 結語

我國有龐大的公路網絡，并且每年仍在以兩位數增長，新技術具有廣闊的應用前景。 新的智能檢測方法不僅推動了車載標線逆反射亮度系數數據采集自動化，且與管養技術融合后，可使公路路面標線管養大為簡化，從而較大幅度提高標線管養效率，降低標線管養成本，對于推動我國的公路路面標線管養信息化、可視化具有十分重要的意義。 此外，隨著數據的積累，還可研究其與交通安全的關系，具有較大的市場需求和應用前景。