农村公路包含县道及以下公路，小交通量农村公路是年平均日交通量小于1 000，400 pcu/d的农村公路。截至2021年底全国农村公路总里程达446.6×10⁴ km，占公路总里程的84.6%^[1]。与公路有关的交通事故中，平曲线路段机动车事故死亡人数占25%^[2]。受地形及用地等因素影响，小交通量农村公路存在平曲线半径小、视距不足等问题，但由于交通量小、路面条件好，驾驶人在弯道处的速度高于设计速度。线形诱导标可以引导驾驶人注意道路曲线变化，控制好车速，提升交通安全。线形诱导标是一种低成本的有效措施，尽管需要定期进行维护，但是这类措施的布置费用通常较低^[3]。《道路交通标志和标线第2部分：道路交通标志》(GB 5768.2—2022)^[4]规定了线形诱导标的颜色、尺寸、设置间距等，并指出“路线转角大于7°，平曲线半径小的曲线路段宜设置线形诱导标。线形诱导标应至少设置3块。”《小交通量农村公路工程设计规范》(JTG/T 3311—2021)^[5]规定“线形诱导标设置间距宜为10 m，最大不应超过15 m，并应保证驾驶人在曲线范围内连续看到不少于3块诱导标。”但在实际应用中发现，小交通量农村公路平曲线半径较小、平曲线的长度较短，且存在视距遮挡等情况，按现有规范，难以保证驾驶员在曲线范围内连续看到不少于3块线形诱导标。在此类情况下，对设置两块单箭头线形诱导标或设置多箭头线形诱导标，是否能起到足够的诱导作用需要一定的研究。

近年来国内外学者对线形诱导标开展了系列研究，国外一项文献综述研究表明线形诱导标对改善驾驶人疲劳等方面有较好的效果^[6]。目前对于线形诱导标的研究主要为使用驾驶模拟器进行试验，驾驶模拟器可以较为真实地模拟实际道路，并且具备重复性好、成本低等优势^[7]。Babic等^[8]通过驾驶模拟试验，研究不同颜色组合的线形诱导标对于驾驶人白天通过和接近平曲线时的影响。Zhao等^[9]利用驾驶模拟器，研究双车道公路上线形诱导标对通过不同半径的车辆车道位置及车速的影响。Kazemzadehazad等^[10]通过驾驶模拟器，评估了线形诱导标与其他3种措施的组合改善平曲线和竖曲线安全性效果，对自由流/对向交通两种情况下，驾驶人驶入设置3种不同组合的弯道的驾驶行为进行分析。Merat等^[11]使用驾驶模拟器研究3种低成本工程措施(包括线形诱导标)对于缓解驾驶疲劳的效果进行了研究。Charlton^[12]使用驾驶模拟器研究不同标志标线组合(包括单箭头及多箭头线形诱导标)，检验注意力、感知和车道布置在驾驶人驾驶车辆通过平曲线时的作用。赵晓华等^[13]对隧道内的反光环等视线诱导设施的综合效果进行研究，对白色反光环的设置参数进行了研究。已有研究中也有通过眼动仪采集驾驶人实际道路驾驶行为来研究线形诱导标对驾驶行为的影响，如奚少新等^[14]使用SMI眼动仪在实际道路中研究冰雪环境设置线形诱导标志对驾驶人视认的影响。吕贞等^[15]采集驾驶人在无标志、设置线形诱导标、线形诱导标结合减速丘、示警桩等情况下驶过平曲线的眼动数据，对比分析不同设置对驾驶人注视强度、视点转移特性的影响。

上述国内外文献对线形诱导标的颜色、设施组合等对驾驶人驾驶行为及改善疲劳效果等展开了研究，其中大多数研究针对双车道公路且车辆运行速度在60 km/h及以上，对小交通量农村公路等低速路段线形诱导标设置有效性的研究较少。因此研究小交通量农村公路上线形诱导标的设置对小交通量农村公路安全状况的改善有一定的指导意义。本研究利用驾驶模拟试验，对单箭头线形诱导标布置最小个数、双箭头和三箭头形诱导标设置位置等在两种不同半径上的驾驶行为影响进行研究，以确定小交通量农村公路线形诱导标的设置方案。

为了研究不同布置方案下线形诱导标对驾驶人在小交通量农村公路平曲线弯道上驾驶行为的影响，本次试验选取两种半径下的左右转弯道形式对图 1所示的3种线形诱导标的设置方式进行研究，同步采集被试在弯道处的驾驶速度、车道偏移，并对道路行车时的其余干扰因素进行控制，具体试验方案如下。

图 1 线形诱导标种类 Fig. 1 Types of chevron alignment signs

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本次试验设计场景分为两部分：一部分为预驾驶场景，使被试熟悉驾驶模拟器操作；另一部分为正式试验场景。正式试验场景路段设计两种弯道：半径40 m的普通弯道、半径15 m的回头弯。《小交通量农村公路工程技术标准》(JTG 2111—2019)^[16]中4级公路(Ⅰ类)的最小半径为15 m，同时考虑到实际应用中存在视距被遮挡的情况，因此本次试验设置半径为15 m的回头弯以验证极限条件下线形诱导标的效果。

现有研究中表明线形诱导标在左右转弯道上的影响存在显著差异^[3]，因此试验场景中左右转弯道均设置了不同半径及布置方式。弯道按照《小交通量农村公路工程技术标准》(JTG 2111—2019)^[16]《公路路线设计规范》(JTG D20—2017)^[17]的要求，按照设计速度15 km/h进行设计，弯道处均设置了缓和曲线、加宽及超高。同时，试验设计中对采集数据的弯道之间设置了缓和路段，包括随机插入的半径120 m的弯道及不少于50 m的直线，以消除弯道之间的影响。试验场景设计如表 1所示。

线形诱导标的布置方式有4种：两块单箭头线形诱导标、3块单箭头线形诱导标、1块双箭头线形诱导标、1块三箭头线形诱导标。线形诱导标的版面大小、立柱高度及颜色均按国家标准《道路交通标志和标线第2部分：道路交通标志》(GB 5768.2—2022)^[4]的要求。单箭头线形诱导标第1块从圆曲线起点开始，考虑到小交通农村公路交通量较小，设置线形诱导标的数量过多会导致养护成本的提高，因此本次试验中单箭头线形诱导标的布置间距采取了规范^[4]中的最大值15 m。多箭头线形诱导标，在半径40 m的弯道放置在圆曲线中点1块、半径为15 m的回头弯放置在圆曲线起点1块。同时为了控制影响因素，减少其他标志对驾驶人的影响，未设置急弯标志、建议速度标志等，仅设置了中间线及路缘线，并在弯道内外侧设置了大量的树木以避免驾驶员提前看到弯道情况。同时在驾驶模拟试验中允许驾驶人在弯道上占用对向车道进行驾驶，且场景中未设置其他车辆驶入。

试验采用基于UC-win/Road的驾驶模拟器，试验设备由方向盘、踏板模组(包含油门及刹车)及3块组合屏幕组成，各部件的放置均按实际车辆情况进行布设。模拟器收集的驾驶人操作数据主要包括方向盘角度、方向盘速度和制动踏板力等；收集的车辆运行数据包括纵向加速度、横向加速度、纵向速度、横向速度、横向车道位置和行驶距离等。设备以30 Hz的频率记录驾驶行为并在试验结束后进行保存。

已有驾驶模拟器试验研究表明最小样本量为25人^[18]，许多研究中表明驾驶表现受年龄和性别的影响最大^[3]，因此本次试验共招募了33名持有中国C1级驾照的健康驾驶人，其中男性25人，女性8人，年龄范围为22~54岁(Av=39，SD=7.9)，有2~28 a驾驶经验(Av = 9，SD=5.5)。样本年龄及驾龄分布范围较大，虽然增大了由于样本异质性产生偏差的可能性，但能更好地反映现实情况。所有参与者在加入试验前都提供了书面的知情同意书。

试验包括3部分，分别为模拟器试验性训练、正式试验及问卷填写。考虑到驾驶模拟器的驾驶感受与真实道路驾驶感受存在一定差异，小交通量农村公路驾驶速度较低需要被试者了解和适应，因此使用模拟器试验性训练让被试者适应驾驶模拟器的操作，同时筛除不适应此场景驾驶模拟的样本。模拟器试验性训练场景总用时约5 min，若被试者不适应可延长模拟器试验性训练时间，使其正式试验中更接近真实场景的驾驶水平。

正式试验场景路段总长为3 km，单向驾驶时长约为10 min，为了补充样本量及减少因不适应驾驶模拟器导致的异常驾驶行为，试验中各被试者均驾驶上下行两个方向，时间总长约为20 min，同时在完成驾驶模拟试验后，对被试者进行问卷调查，调查被试者对不同半径下线形诱导标类型及设置的主观感受。

试验前首先对5名被试者进行了预试验，以验证场景的有效性，并根据被试者反馈对试验场景进行调整。

剔除无效数据后，获得32名被试者的数据。通过已有文献可知，转向、半径均对驾驶人通过弯道时的驾驶行为有影响，因此根据不同半径、转向进行分类分析。首先对数据进行描述性统计，表 2为每种半径、转向及线形诱导标布置方式的平均速度、速度标准差、平均车道偏移及车道偏移标准差。

对不同半径、转向及线形诱导标布置方式的弯道速度进行分析，分别对驾驶人在整个弯道及通过弯道关键点的驾驶行为进行分析。本次试验选取了曲线前30 m至曲线终点总共8个点作为分析关键点进行分析，分别为曲线前30 m、曲线前20 m、曲线前10 m、曲线起点、圆曲线起点、曲线中点、圆曲线终点及曲线终点。

对线形诱导标布置方式、半径、转向与速度进行方差分析，结果表明半径(F_(1，13)=29 030.29，P<0.001^*)及线形诱导标布置方式(F_{(4, 13)}=491.19，P<0.001^*)对速度有显著影响，转向对速度的影响不显著(F_{(1, 13)}=1.73，P=0.188^*)。

对线形诱导标布置方式与转向和半径对于速度的影响进行多因素方差分析，分析结果显示布置方式(F_(4，13)=274.15，P <0.001^*)、布置方式×半径(F_{(4, 13)}=1.73，P <0.001^*)与布置方式×转向(F_{(4, 13)}=207.35，P <0.001^*))对速度均有显著影响，说明线形诱导标布置方式对弯道整体速度的影响较大，且线形诱导标布置方式与转向、半径的交叉影响也较大。

关键点平均速度统计结果如图 2所示。可以看出，线形诱导标对左右转曲线的影响存在一定的差异^[8]。图 2(a)显示半径40 m左转曲线，单箭头线形诱导标对被试者在弯道通过的速度有一定的影响，在弯道前30 m至10 m的关键点被试者均采取了高于无设施弯道的速度；在曲线起点开始，被试者均降低了驾驶速度，设置3块单箭头线形诱导标的弯道上速度更低，但两种布置方式的减速趋势相差不大。对于1块多箭头线形诱导标，被试者在接近及通过弯道时的减速效果较小，且差异较小。图 2(b)显示半径40 m的右转曲线，被试者在设置单箭头线形诱导标的弯道前采取更低的速度，且在弯道处的速度与无设施相比速度变化较小，即更加平稳的通过曲线，在设置了多箭头线形诱导标的曲线上，被试者采取了高于无设施弯道上的速度，但通过曲线的速度较为平稳，这可能是因为被试者在进入弯道前感知了弯道的存在。

图 2 布置方式及道路条件对速度的影响 Fig. 2 Influence of arrangement and road condition on speed

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半径15 m的回头弯，被试者在弯道处的速度变化较大，尤其是在进入曲线后。图 2(c)显示半径15 m的左转弯道，在此类弯道上，设置三箭头线形诱导标效果最好，被试者在进入弯道前采用了更低的速度，且在弯道处的速度变化率更小；设置2块单箭头线形诱导标的效果次之。被试者在设置多箭头线形诱导标的弯道上采取了较低的速度，但在弯道上的速度变化趋势与无设施的弯道相差不多。对于右转弯道，各布置方式均提高了被试者在进入弯道前30 m路段的速度。进入弯道后，设置3块单箭头线形诱导标及设置1块三箭头线形诱导标的弯道上被试者的速度变化较小，通过弯道的速度较平稳，其余各布置方式的效果与无设施的趋势相似。

对布置方式、布置方式×半径、布置方式×转向与速度进行多因素方差分析，分析结果如表 3所示，布置方式×转向在曲线前30 m及曲线前20 m处对速度有显著影响，其余各点均无显著影响。

车道偏移是指被试者模拟驾驶偏离车道中心线的距离，车道偏移值为负表明车辆向车道内侧偏移，为正则表明车辆向车道外侧偏移，车道偏移的值越大证明车辆驶离车道中心线的距离越远。针对各被试者在弯道整体及关键点处的车道偏移进行了分析，以评估线形诱导标布置方式对被试者驾驶行为的影响。

对线形诱导标布置方式、半径、转向与车道偏移进行方差分析，结果显示半径(F_(1，13)=10 475.11，P<0.001^*)、转向(F_{(1, 13)}=5 220.88，P<0.001^*)、布置方式(F_{(4, 13)}=63.66，P<0.001^*)对车道偏移均有显著影响。

对线形诱导标布置方式进行进一步分析，多因素方差分析结果显示布置方式(F_(4，13)=33.85，P<0.001^*)、布置方式×半径(F_{(4, 13)}=19.32，P<0.001^*)、布置方式×转向(F_{(4, 13)}=59.164，P <0.001^*)均有显著影响，说明线形诱导标布置方式及与半径和转向的交互作用均对驾驶人在弯道处的驾驶位置有一定的影响。

关键点平均车道偏移统计结果如图 3所示。从无设施的弯道情况来看，半径40 m的弯道上左转曲线比右转曲线车道偏移变化更大；半径15 m的回头弯上比半径40 m的弯道上车道偏移更多且变化更大。

图 3 布置方式及道路条件对车道偏移的影响 Fig. 3 Influence of arrangement and road condition on offset from lane

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在半径40 m左转曲线上，各类线形诱导标布置的影响主要体现在车辆进入弯道前。单箭头线形诱导标使驾驶人在进入弯道前更偏向弯道外侧行驶以获得更大的转弯半径；三箭头线形诱导标也有此类效果，但效果与单箭头线形诱导标相比较差。右转曲线各类线形诱导标布置的影响效果，在圆曲线起点后较小。对于半径15 m左转回头弯，单箭头线形诱导标能够在车辆接近曲线前更好的保持车道位置，但在圆曲线起点及曲线中点处产生了更大的车道偏移，这样能够获得更大的转弯半径，采取更适宜的速度通过弯道。右转回头弯，各类线形诱导标布置在曲线前30 m至曲线起点效果均较小；设置单箭头线形诱导标的弯道，被试者在圆曲线起点处更靠近车道外侧，但在曲线上车道偏移量更小，设置2块单箭头线形诱导与设置3块单箭头线形诱导标的效果较好。

对布置方式、布置方式×半径及布置方式×转向与车道偏移在曲线各关键点进行方差分析，如表 4所示。布置方式×半径对车道偏移的影响较大，主要在曲线前30 m、曲线前20 m、曲线前10 m及曲线终点处影响显著。

在被试者的驾驶模拟试验结束后对其进行了问卷调查。半径40 m的弯道，63.6%的被试者认为放置单箭头线形诱导标效果最好，54.5%的被试者认为设置3块线形诱导标的效果优于设置2块线形诱导标的效果。大部分被试者认为单箭头线形诱导标的间距较好，但有45.4%的被试者认为单箭头线形诱导标的位置应向进入弯道前的方向前移。对于多箭头线形诱导标的设置位置，超过一半的被试者认为目前的设置位置合适。

半径15 m的回头弯，42.4%的被试者认为放置两块或3块单箭头线形诱导标效果最好，45.4%的被试者认为放置1块多箭头线形诱导标效果最好。对于单箭头线形诱导标，39.3%的被试者认为放置2块与3块的区别较小，60.6%的被试者认为设置间距适宜。60.6%的被试者认为在回头弯处单箭头线形诱导标的设置位置应前移。对于1块多箭头线形诱导标的设置位置，约一半的被试者认为目前的设置位置适宜。

对于小交通量农村公路线形诱导标的设置，根据试验结果，研究结论主要有以下几点：

(1) 对于单箭头线形诱导标的最小设置个数，在半径40 m的弯道上，设置两块单箭头线形诱导标及设置3块单箭头线形诱导标均能起到一定的效果，但设置3块单箭头线形诱导标比设置两块单箭头诱导标效果更好(更好地降低速度及稳定车道位置)，因此在半径较大的弯道上，建议在弯道长度允许的情况下满足驾驶员视线内至少3块线形诱导标，在条件受限的情况下满足驾驶员视线内至少两块线形诱导标。

(2) 对于单箭头线形诱导标和多箭头线形诱导标的效果，从半径40 m的弯道情况来看，三箭头线形诱导标在左转曲线上效果最好，3块单箭头线形诱导标在右转曲线上效果最好，可以考虑在不同转向的弯道上设置不同类型的线形诱导标以获得更好的效果。

(3) 对于线形诱导标的设置位置，单箭头线形诱导标设置应为为曲线起点，多箭头线形诱导标应设置在弯道中间。

(4) 对于单箭头线形诱导标的设置间距，试验中设置间距15 m较为适宜，且有关研究中提到设置过密的线形诱导标会产生“墙效应”^[19]，对路段安全性产生影响，并造成路段养护成本的增加，因此对小交通农村公路线形诱导的设置间距建议为15 m，在弯道长度受限、视距不良的情况下可按照规范适当缩小设置间距。

(5) 对于小半径回头弯，仅在左转曲线上设置3块单箭头线形诱导标能使驾驶人降低速度至30 km/h以下，单独设置1块线形诱导标并不能使驾驶人在进入弯道前采取适宜的通过速度，从而选取更合适的车道位置。

小交通量农村公路线形诱导标的设置，还可以进一步研究以下方面：

(1) 各布置方式夜间的效果。

(2) 线形诱导标与其他标志如急弯标志综合效果。

(3) 驾驶速度低于30 km/h的情况下驾驶模拟器试验的有效性。