歐洲ISA系統對我國公路限速管理技術的啟示

王 鳳

(重慶全通工程建設管理有限公司，重慶 400000)

1 我國公路速度管理技術現狀

大量事故表明，駕駛員超速是造成交通事故的主要因素之一。 根據2016年全國統計資料，由超速引發的事故數量占事故總數的17%，其中長途客車是特大事故的主體，約占特大事故總數的58%，造成的事故烈度大，社會影響面廣。目前我國使用的傳統的速度管理技術主要包括基礎設施法和強制執行法。

1.1 基礎設施法

傳統的公路控速基礎設施包括水平方向(各種類型的減速帶與標線)和垂直方向的工程設施(限制速度標志和建議速度標志)，見圖1，圖2。道路上安裝的工程設施在減少碰撞及傷亡事故方面取得一定的成效，但也存在一定的局限性[1]。

水平方向的工程設施減速效果較好，但存在噪聲、過量的油耗、廢氣污染、減速帶間距和布局設計不合理等問題；減速帶在使用一段時間后出現損壞等病害，若不及時進行維護，減速帶將失去控速的效果。垂直方向的工程設施的控速效果主要取決于速度控制類標牌的前置距離，計算方法的精確程度與工程實踐偏差較大，標志標牌的信息量過載、設置位置不合適、警告標志牌限速數字過小等，導致駕駛員獲得限速信息時間過長，影響行車安全。

1.2 強制執行法

基于區間限速和瞬時測速的強制執法，大部分駕駛員在經過限速攝像機時會剎車，通過后再次加速甚至超出法定限速值。這種突然的剎車和加速可能引發碰撞及甩尾事故等危險狀況，增加了潛在的交通事故風險，且由于警力和資金的限制，這些設備只能應用在少數路段，無法實現全面執法。

2 ISA系統原理及功能

2.1 ISA系統原理

ISA的基本原理及使用過程(見圖3)：通過使用GPS和一系列的車載探測器，在任何時間車輛都能知道其確切的位置(見圖3a))。該位置被帶有車輛行駛區域電子地圖的車載導航系統處理，通過應用現有技術，該導航系統都可以確定在任何時間車輛行駛在哪條道路上(見圖3b))。一旦道路被確定，通過查詢運行范圍內所有道路和街道限速信息的車載速度數據庫就能找到該路的車速限制值(見圖3c))。

在法國，最早開展此研究的是Malaterre和Saad(1984)，他們測試安裝了2種不同ISA系統的車輛。第一種系統(系統A)在方向盤附近安裝一個控制面板，用以檢測并控制行駛速度。當汽車達到被選擇的速度限值時，油門踏板將變硬，這是“強制”型系統。第二種系統(系統B)設置駕駛員日常駕駛速度值，對油門踏板不采取措施。當駕駛員踩下油門時，系統設置為強制限速值，未踩油門時，系統設置為日常駕駛速度。

1997年，英國利茲大學采取實車行駛測試和模擬器測試相結合的方式。參加測試的駕駛員使用2種系統，第1種系統駕駛員自己掌握開關，第2種系統是只能開啟不能關閉(分為3組，每組8人)。第1組使用第1種系統，第2組使用第2種系統，第3組作為對比不使用系統。試驗路段長67 km，限速值為50 km/h，64 km/h，96 km/h和112 km/h。試驗結果表明，當交通條件允許駕駛員有機會超速時，駕駛員就直接把系統關閉再超速。

2001年，法國LAVIA計劃為更好的了解駕駛員對該智能可變限速系統ISA的接受程度以及該系統對駕駛行為的影響，LAVIA計劃對3種模式：提示型、主動型、強制型分別進行試驗。

結合上文的幾種限速裝置，LAVIA車載限速設備也有以下3種作用模式[4,5]：

1)提示型：該模式下，當車輛超過所在道路的限制速度時，駕駛儀表盤上的車速顯示器將以某種形式提醒駕駛員。

2)主動型：該模式下，行駛車速將得到有效地限制，當車速超過速度閾值VL時，油門踏板將失效。但是，通過儀表盤附近的某個轉換按鈕，駕駛員可以使這個速度限制器運行或停止作用。

3)強制型：此模式的作用原理同第2)模式，區別在于車內沒有上述的功能轉換按鈕，駕駛員無法停止限速器的作用。

胡馬強駕駛著一輛黑色的奧迪，在晌午時分載著何澤來到了鄉林業站的院子。胡馬強看上去像一個罐頭瓶子，矮而肥壯，中部崛起，幾乎看不見脖子。他梳著一個大背頭，眼睛閃耀著智慧和傲慢混雜的光輝，缺憾是下眼瞼耷拉且有些發青，內行人一看就知道是“夜貓子”，睡眠不足或者縱欲過度的結果。

2.2 ISA系統功能

歐洲各國分別選取了不同車輛進行了實車試驗，主要從減速效果、安全效益和經濟效益進行分析。

從1999年到2000年，荷蘭交通部選取20輛公共汽車，采用強制性ISA系統對其進行了現場試驗。在該測試區有30 km/h,50 km/h,80 km/h的速度限制，表1顯示出強制型ISA系統影響下的駕駛員行駛速度值。

表1 測試區V95速度值所有測試值(95%)

為預評估ISA系統的可用性、有效性和接受情況[6]，選取12名有經驗的駕駛員(擁有駕照超過5年，6名男性和6名女性，年齡23～56，年開車里程10 000 km～30 000 km)。將數據分為2類：接近限速和超過限速(見表2)。從表2中可以看到，絕大部分的試驗者服從法定限速，不用看測速計就能保證不超速。

表2 根據道路類型和行程長度駕駛員實際運行速度與ISA限速值 %

英國EVSC(External Vehicle Speed Control)項目[7]表明車輛上安裝一個簡單的強制系統，可減少20%的損傷事故和減少37%的死亡事故。優化后的強制系統，包括實時網絡和天氣狀況，可減少36%的損傷事故和59%的死亡事故。

Jacques Ehrlich等人評估了法國ISA系統的潛在安全效益[8-10]。3種系統模式測試(提示型，主動型，強制型)結果表明,事故率將降低6%～16%，在法國最高可達17%。英國的現場實車試驗預測了即ISA帶來的安全效益表明，預計經過60年的運行(2010年—2070年)，能使死亡事故減少10%，嚴重事故減少6%，輕微事故減少3%，市場主導方案帶來的效益成本比率為1.8～3.0,政府主導方案的效益成本比率達到2.8～4.8。

3 ISA系統存在的問題及其完善

歐洲國家對實施ISA的相關試驗研究結果表明，該系統在一定條件下不僅能有效降低車速，減少交通事故的發生，還能帶來一定的經濟效益。但是ISA在推廣使用的過程中也遇到了許多問題。

實施困難主要來自三方面問題：法律，技術可靠和用戶的受益程度。在先前的駕駛員輔助系統的研究中，專家們指出可靠性問題和法律問題是ISA實施的主要困難。當前提到限速數據庫的可靠性時，很少國家有限速數據庫可以用，短期內要盡快建立限速數據庫。法律專家認為ISA各種提示和警告建議存在法律障礙。

當前的ISA系統仍然是基于傳統人—車—路協同駕駛環境研發的限速數據庫，各國的道路規則存在差異，交通標志以及道路布局也不同，在一些擁堵路段，汽車和自行車可能在同一道路行駛，面對不同的、復雜的道路交通環境以及未來自動/無人駕駛新技術的出現，目前美國、歐洲眾多國家都在致力于研究復雜環境下自動/無人駕駛基礎限速數據庫，將ISA系統應用于未來的自動/無人駕駛車輛上。

4 ISA對我國的借鑒意義

為更好的適用未來自動/無人駕駛復雜交通環境，ISA系統對車輛、道路基礎設施的配備及道路交通管理有更高的要求，為此，我們要積極開展以下工作：

1)建立更全面的ISA系統限速信息庫。基于智能網聯汽車建立一套跨越各職能部門的交通聯動信息管理平臺，系統的分析總結出不同天氣、不同交通流等條件下的限速信息庫。2)開發路側及車載裝備系統。配備可變限速電子標志牌、路側無線感應數據傳輸器等硬件設施，完善車載終端通信設備和處理器。3)加快完善國內數字地圖和使用的權限，利用GPS/北斗導航衛星定位系統，建立數字地圖智能聯網限速傳輸系統，做到全覆蓋實時信息共享傳輸。4)完善配套道路交通法律法規。做好政策分析的準備，為未來車聯網修訂限速管理相關法律法規做好基礎科研工作，更好的配合未來不同智能網聯汽車使用。

5 結語

隨著ITS概念的提出和發展，以及車聯網的建立和完善，通過對歐洲國家先進的智能速度管理技術——ISA系統的分析，國內外對如何設置合理的限速值、限速過渡段等進行了深入的研究，未來車輛信息的傳輸和更新勢必要通過聯網實時傳遞，須大大的提高導航精度及信息傳遞的速度，為建立我國智能速度可變控制系統提供技術支持。