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赵晓华:MUTCD发展历程及国内外典型安全设施对比

2021-05-31

来源 : 赛文交通网

作者 : 赵晓华

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出品 | 赛文交通网

编辑 | 小玖

编者按:MUTCD(Manual on Uniform Traffic Control Devices),美国交通工程设施手册,具有悠久的历史,是道路交通工程设施研究的标志性成果,也是世界各国道路交通工程技术人员设计和优化交通工程设施的重要参考资料。

作为《美国交通工程设施手册—城市道路与公路(2009版)》的主要译著者,北京工业大学城市交通学院赵晓华教授在3月25日的中国交通信号控制发展年会上,详细介绍了MUTCD的历史版本及每版的修订内容,并对比了MUTCD与我们GB-5768在某些细节上的差异,结合实际交通环境,思考总结了未来在制定我们自己的标准时候所需考虑的问题,并对道路交通安全设施的未来发展方向进行展望。

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一、MUTCD的发展历程

19世纪初,随着工业化进程的加快,美国各地开始出现各种各样的交通控制设备,产生了对“统一性”的需求。因此,美国洲际公路联合委员会在1925年发布报告,建议针对美国公路系统建立一套交通标志设计安装的标准化体系。

1927年,由联合委员会演变而来的美国州公路及运输协会(AASHO)发布了第一本国家手册—《乡村公路交通标志》。

1930年,美国道路和公路安全会议(NCHS)手册发布,由美国工程委员会编制,包括城市标志标线和交通信号的设计规范。根据这两本手册(1927年AASHO手册、1930年NCHS手册)的内容,将乡村公路和城市道路结合起来,整合成为1935年版MUTCD。

目前美国MUTCD总共有10个版本,我们翻译的是2009年的最新版本,不过很快他们就会更新第11版,把车路协同和自动驾驶的板块加进去。

那么下面我们就对目前的10个版本进行简单的介绍:

1935年版:第一版MUTCD,也是美国第一次有统一的交通设施标准,它为各州提供了规范指导,但各州仍有自己的执行标准。主要针对标志标线和信号灯形式等做了一个基本规定。
1942年版:较上一版无重大改变,但由于在二战期间,需要执行战时条例,所以更多的考虑了节约材料和人工指挥的客观需求。

1948年版:有重大修订。标志层面上,简化标志信息,取消正方形标志,新增警告标志,采用圆润字体等;标线层面上,指明了黄色线和白色线的应用场景等;并简化了交通信号设置的依据。

1958年AASHO州际手册:AASHO为新修的州际公路与国防公路系统制定的手册。增加了很多新内容,例如指路标志使用绿底白字,服务标志使用白底绿字等;在1961年的修订版中还增加了蓝色服务标志,例如服务区、加油站等服务设施的信息,同时在标志标线的尺寸方面也进行了改变。

可以看出,随着需求的变化,手册的内容也在不断增加,在60年代已经做到了现在的水平,例如它提到的一些服务标志,现在仍在使用,可以说美国在这方面领先我们很多。

1961年版:增加了施工区交通管控,民防标志,高速公路指路标志等,同时开始要求各州开始采用MUTCD。

1971年版:较上一版本,有重大修订。标志方面,新增了一部分至今仍在国际通用的新符号,增加了三角旗和五角形标志,同时增加了一些我们GB-5768才开始考虑的学校区域的标志;标线方面,开始用黄色标线来分隔对向交通。

1978年版:较上一个版本,添加了铁路-公路平交道口和自行车设施相关内容,并将黄色作为双向分隔道路内侧边线颜色,通过多个版本MUTCD对黄色的应用,逐渐形成了一种黄色标线是不可跨越的行为习惯。

1988年版:出于安全原因,面向游客增加了紧急事件标志,例如安全逃生避难场所等标志。

1990年版:在1988年版的基础上,对于词语的使用和表述方式进行了规范更新,逐渐形成了现在国际上通用的表述标准,并为2000年版本的修订奠定了重要的基础。

2000年版:又称千禧版,在纸张规格和装订方式上进行了改动,更适合不同场景下的使用。内容上也做出了重大修订,例如在结构上分为Standard(必须条款)、Guidance(指导条款)、Option(可选条款)、Support(支撑依据)四大板块;增加了低交通量公路和轻轨的衔接部分;添加了名词定义章节;基本单位采纳公制;对某些特殊场景提出了人性化的设计理念等等。

2003年版:主要是对2000版进行版本和文字的全面修订,并整体进行了校准,将文本从982页压缩至754页。增加了多种案例,例如粉色的交通事件管理标志、取消公制改回英制、倒计时行人灯、施工区的无障碍设施等等。

2009年版:截至目前最新版本的MUTCD。随着技术发展和研究的深入,收到的反馈和做出的修订也非常多,在下面分章节进行一下介绍。

第二部分;标志的一般修订。由于交通设施的应用场景越来越广泛,新版本中追加了很多种新的标志标线,同时对各种标志标线的设计标准进行了规范。

第三部分:交通标线。例如标志的临时遮盖;对突起路标颜色的使用进行了规范,在夜间通过突起路标的颜色来区分行进的方向;取消了单黄线的使用,要求道路中心线必须采用双黄线,等等。

第四部分:交通信号控制。根据以往丰富的研究内容,MUTCD中对交通信号控制的多种场景都制定了经验曲线,设计者可以根据具体环境和实际的交通参数选择相应的配置方案,这个也是值得我们学习的地方,有了详细的指南,各地的交通控制一致性就会很好,在后期管控和调整上也很方便。

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第五部分:低交通量的交通管理设施。比如说,支路等低流量街道,对于临街的住宅小区范围内的标志标线等都有非常详细的规定,详细到可以说工程师完全可以按照这个指南来进行设计。我们在翻译的时候工作量非常大,因为国内没有相关内容,我们不太懂指南中的具体含义。

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第六部分:临时交通管制。包括道路管制信息发布,临时车道分割,还有就是临时管制的标志和标牌版面等,通过这些版面来显示整个临时添加的一些交通事件和设施。

第七部分:学校地区交通控制。2000版MUTCD对学校地区的标志标线做了充分考虑,针对不同学校,根据所处地区和街道,建立了一套有针对性的交通标志标线设计体系。同时对旧版的标志进行更新替代,过去只是文字标志,对于低年级学生来说理解困难,所以在新版本的标志中加入了指示图形,便于儿童理解。

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第八部分:铁路和轻轨平交道口交通控制。主要是对警示和宣传通知方面的标准做出了详细规定,较上一个版本也增加了一些新的标志。

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第九部分:自行车设施的交通控制。对自行车设施相关的标志标线设计标准进行了详细规定,例如自行车设施起止区段,自行车路段推荐行驶速度,以及一些管理上的安全性提示等。这些规定对于保护弱势群体,提升整个交通系统的安全水平和运行效率起了很大作用。

再来看现在正在修订的第11版,征求意见稿发布于2020年12月14日,征求意见截止日期是2021年5月14日,共有647处变更,781页的建议标记文本。相较第10版内容,改动包括限速、临时批准、自动驾驶车辆以及行人等。例如限速方面,新增加了车速反馈标志,在路段限制车速标志的下方会反映出车辆的当前行驶速度;行人方面,新增了基于人的因素和可见度研究来考虑人行横道标识的类型,根据不同的行驶速度和尺寸来决定人行横道的具体设计参数。

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同时,对于当前正热门的自动驾驶,修订版的MUTCD也提出了很多指导内容。例如将LED信息板和信号灯的刷新频率设置为便于车载摄像头识别的频率;将道路标线调整为机器更好识别的尺寸;将点状延伸线从可选设施修改为应设设施等等。

到这里,我们对整个MUTCD的发展历程进行了完整的梳理,可以看出,它的编写组织和我们国家的标准是类似的,由联邦公路局来主持整件事情,通过下属的一些委员会进行意见的征集,并最终回馈给联邦公路局,完成整个手册的修订。

但它有一个优点,就是它所包含的标志标线相关的规范,构建了全面的体系框架,具备了大量的研究数据资源和高校学者的科研支持,形成一个完整又细致的指导手册,考虑的场景范围非常广泛,设计者可直接应用手册中的规范,对交通设施设备标准化设计维护起到了重要的推动作用。

二、MUTCD翻译工作

因为交通行业缺少问题和经验的交流平台,尚未形成互动提升的机制,所以我们的初衷是让交通从业者可以有一个统一的平台进行学习交流,充实我们在设施设计层面上的认识。

由于国内和国外在交通领域的差别非常大,我们也是经过了很长时间的磨合才完成了最终的翻译版本,全书共860页,30余万字,在翻译过程中,图表都是要专人来负责,很多单词都是要认真学习和揣摩的,工作量非常巨大。

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我们历时5年多,涵盖了50多位专家学者,经历了4轮的翻译和修订,最终目标是形成一套基于MUTCD的互联网知识库,也就是说我们会在网上发布已经翻译的MUTCD版本,再通过平台中的其他板块,让大家提出自己的看法和观点并与其他人交流讨论,形成交互平台,便于大家对研究过程中的想法进行梳理和经验汇总,最终服务于行业标准的制定和具体应用。 

三、国内外差异对比

下面介绍一下国内外交通安全设施指导手册的差异。

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差异很明显,在分类上,我们GB-5768基本上是以单种标志标线为核心,而MUTCD基本上是区域设计为核心。在以区域为核心的过程中,就可能会产生更多灵活的应用场景,相比我们的规范更详细,更实际化。

同时,MUTCD的方案标准制定和研究过程也与我们GB-5768有很大不同。国内更注重应用经验,主要通过专家评审和讨论制定标准;而MUTCD偏向于以实际数据为导向,通过进行认知实验,驾驶模拟实验、外场实验,再到真实道路上进行测试,最终配合问卷形成标准,相比我们来说研究体系更完善,更贴近日常的应用。当然随着大数据技术的发展,我们也在逐渐向数据导向方面转变。

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简单举两个例子,让大家有一些直观的认识。例如线形诱导标,不仅在外观上有很大差距,在类型划分上,我国将线形诱导标划分为指路标志,而MUTCD将诱导标看作警示标志。

再例如立交桥指路标志,从三个方面来阐述国内外立交指路标志设计理念的差异。

第一,MUTCD更强调立交桥指路标志标准的针对性,主要有3个原因:首先,美国采用分车道指路的指引原则,在这个原则下,要求标明车道路径的方向、通往地点和车道用途;其次,通过有针对性的标志设置描述立交桥的匝道转向方式和车道使用方法;最后,通过区别化的标志设置为驾驶员预先判断立交类型、出口形式、车道组成提供有效的辨别信息,进而采取正确驾驶操作。

MUTCD对于不同类型的立交桥,设计了不同的指路标志设计标准,例如苜蓿叶立交,不论是全苜蓿叶还是部分苜蓿叶,它都包含两级预告标志,并根据立交类型的差异制定不同的出口告知标志规范,做出有针对性的设计,我国还没有形成这样细致的划分;再例如出口车道划分,因为美国是以车道控制为核心,所以对于车道划分做的非常详细,不同类型的车道划分,根据车道数的变化,它改变的方式都有所不同,并在手册里进行了详细的阐述,设计者只需要根据手册标准进行设计。而我国交通管理设施标准注重规定各类设施的定义和样式,缺乏设置的针对性,即缺乏在何种情况下应设置何种设施或设施组合的可操作性规定。

第二,针对系统化层面来分析,MUTCD关于立交桥指路标志的规定体现了很强的系统性,体现在3个方面:首先是构建了立交桥指路标志系统,由一般道路经过立交桥驶向快速路的指引子系统、高速公路和快速路经过立交桥通往其他道路的指引子系统构成;其次是在每个子系统内针对不同导向目标建立了标志系列,并详细规定了标志组成,位置关系和信息传递规则;最后,标准规定了标志系列的一致性,这些一致性体现在标志的版面样式、信息内容、指示方式、标志结构等方面。国内修订后的 GB5768—2009增加了标志综合设置示例的内容和篇幅,但仍缺少针对立交桥指路标志的配套使用和信息传导的规定。

第三,在精细化层面,MUTCD中针对每类标志都给出了定义、版面内容设置指导、不同情况下可选择方式等具体规定,更加精细;而GB-5768仅给出了标志的定义和示例,很难满足标准使用者的需求,容易造成设计者、使用者对设施的设置内容和设置目的理解不一致现象。

总体来说,在标志标线设置过程中,由于法律意识和设计背景理念间的差异,以及在标志的支撑结构、文字语言、版面尺寸、反光方式等方面的不同,导致GB-5768与MUTCD之间存在较大的差异。

针对以上差异,GB5768均有涵盖,但细致性、系统性等方面有待加强,值得我们未来进行研究和思考。

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