長(zhǎng)隧道內(nèi)側(cè)墻行車(chē)安全改善研究

李少帥

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

長(zhǎng)隧道內(nèi)側(cè)墻行車(chē)安全改善研究

李少帥

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

長(zhǎng)隧道中發(fā)生的事故大多是由于駕駛員對(duì)速度判斷失誤引起的，長(zhǎng)隧道內(nèi)駕駛員行車(chē)速度感知及控制最重要的影響因素是隧道內(nèi)的側(cè)墻環(huán)境。通過(guò)模擬駕駛實(shí)驗(yàn)，分別從速度感知，速度選擇，速度控制等角度進(jìn)行分析，并提出了有效的長(zhǎng)隧道側(cè)墻安全改善方案。

長(zhǎng)隧道；側(cè)墻；安全改善

0　引言

駕駛員在道路上行駛時(shí)需要不斷的獲取道路信息，因此需要一定的心理期望，即對(duì)行車(chē)過(guò)程中的道路信息，環(huán)境信息，交通信息需要一定的預(yù)知信息。而長(zhǎng)隧道由于其特殊的結(jié)構(gòu)特征，使駕駛員的視野受到一等的限制，駕駛員無(wú)法對(duì)前方路況提前獲取一定的信息，對(duì)前方信息的不可知，導(dǎo)致駕駛員心理緊張。而隧道內(nèi)單調(diào)的視覺(jué)環(huán)境和隧道側(cè)墻的壓抑感，也使駕駛員易煩躁感和壓抑感。

國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究表明隧道中的事故大多是由于駕駛員對(duì)車(chē)速以及車(chē)距判斷失誤造成的。通常駕駛員在行車(chē)過(guò)程中，對(duì)自身車(chē)速的判斷，除了從儀表盤(pán)直接準(zhǔn)確獲取外，還較常憑借駕駛經(jīng)驗(yàn)通過(guò)觀察車(chē)外參照物（景觀、行人、車(chē)輛等）來(lái)獲取。而對(duì)其他車(chē)輛，如跟車(chē)狀態(tài)下，對(duì)前車(chē)車(chē)速的獲取，還需通過(guò)對(duì)兩車(chē)間距進(jìn)行判斷并根據(jù)行車(chē)經(jīng)驗(yàn)綜合分析得到。

在隧道這樣一個(gè)相對(duì)封閉的空間里，由于側(cè)墻色彩單調(diào)，景觀缺乏變化，駕駛員的速度感、空間感降低，不僅會(huì)對(duì)自己的車(chē)速估計(jì)不足，也難以準(zhǔn)確判斷與前車(chē)的距離，而且駕駛員由于無(wú)法獲取足夠的或準(zhǔn)確的信息，只能通過(guò)觀看儀表板以獲取車(chē)速信息，如果駕駛員將注意力過(guò)多地停留在儀表盤(pán)上，也極易發(fā)生交通事故。

而在工程實(shí)踐中，長(zhǎng)隧道內(nèi)側(cè)墻形式往往較為單調(diào)，不利于行車(chē)安全，本文擬結(jié)合駕駛模擬實(shí)驗(yàn)探討長(zhǎng)隧道側(cè)墻安全改善方法。

1　長(zhǎng)隧道側(cè)墻改善設(shè)計(jì)

1.1模擬長(zhǎng)隧道環(huán)境

模擬隧道為單向雙車(chē)道，車(chē)道寬為3.75 m。模擬隧道長(zhǎng)度約為2 000 m，隧道線形為直線段，設(shè)計(jì)車(chē)速為80 km/h。隧道具體斷面見(jiàn)圖1、圖2。

圖1　模擬隧道橫斷面圖（單位：cm）

圖2　隧道模擬視圖

1.2改善方案設(shè)計(jì)

駕駛員在行車(chē)過(guò)程有80%以上的交通信息是通過(guò)視覺(jué)獲得的，因此道路視覺(jué)環(huán)境對(duì)安全行車(chē)的影響很大。良好的隧道視覺(jué)環(huán)境，不僅能保證駕駛員較易獲取隧道內(nèi)路況信息、交通信息，而且還應(yīng)能有效緩解地駕駛員在隧道內(nèi)行駛所產(chǎn)生的緊張感、煩躁感。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也逐漸開(kāi)始重視對(duì)隧道內(nèi)視覺(jué)環(huán)境的研究，相關(guān)的視覺(jué)環(huán)境改善措施也已應(yīng)用于工程實(shí)踐。如目前世界上第二長(zhǎng)公路隧道秦嶺終南山隧道中為為了緩解駕駛員長(zhǎng)時(shí)間在隧道里行駛所產(chǎn)生的焦慮情緒和壓抑心理，參考?xì)W洲設(shè)計(jì)理念，在隧道內(nèi)每隔約5 km左右設(shè)計(jì)特殊燈光景觀帶。雖然這些措施對(duì)改善隧道內(nèi)視覺(jué)環(huán)境有一定的作用，但其設(shè)計(jì)施工費(fèi)用較高，而且維護(hù)困難，不利于大面積推廣。而在公路其他領(lǐng)域如交叉口、曲線段等，已有較多的利用視覺(jué)相關(guān)原理設(shè)計(jì)的改善措施得到了較廣的應(yīng)用，這些措施不僅能有效幫助駕駛員控制車(chē)速，而且其施工簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低。如利用錯(cuò)視覺(jué)原理設(shè)計(jì)的公路交叉口錯(cuò)視覺(jué)標(biāo)線［1］，美國(guó)的V形瀝青路面標(biāo)線。

長(zhǎng)隧道內(nèi)側(cè)墻安全改善也可以借鑒這種經(jīng)濟(jì)有效的方法。通過(guò)在長(zhǎng)隧側(cè)墻設(shè)置一定間距的矩形圖形，三角形圖形，分別進(jìn)行模擬駕駛實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)分析駕駛員在不同側(cè)墻環(huán)境下的速度感知，速度控制等結(jié)果，以得到合適的隧道側(cè)墻改善方法。

隧道側(cè)墻圖形信息只有在被駕駛員眼睛獲取后，才能對(duì)駕駛員行為產(chǎn)生影響。而隧道內(nèi)景觀或圖形要引起駕駛員的視覺(jué)反應(yīng)，必須具備兩個(gè)條件：一是要有一定的刺激強(qiáng)度，一是要有足夠的作用時(shí)間。根據(jù)相關(guān)研究成果，在公路隧道內(nèi)駕駛員的最小注視時(shí)間為0.167 s［2］，所以隧道內(nèi)側(cè)墻圖形必須至少要有0.167 s的作用時(shí)間，才能引起駕駛員注意。根據(jù)隧道設(shè)計(jì)速度80 km/h，隧道側(cè)墻圖形單個(gè)寬度至少應(yīng)為3.7 m，取整為5 m。

根據(jù)駕駛員視線高度，小汽車(chē)為1.2m，而大型車(chē)輛視線較高約為2 m，為保證側(cè)墻圖形能較大范圍地出現(xiàn)在駕駛員視野內(nèi)，圖形高度設(shè)置范圍為距地面1.2～2 m。

側(cè)墻改善形式見(jiàn)圖3、圖4。

圖4　三角形圖案?jìng)?cè)墻模擬駕駛畫(huà)面

2　速度感知改善效果分析

在保證實(shí)驗(yàn)者不觀看模擬駕駛儀中速度的情況下，僅憑其視覺(jué)感受讓其判斷此時(shí)行車(chē)速度。得到誤差率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5　速度感知誤差率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

無(wú)圖形時(shí)實(shí)驗(yàn)者過(guò)低估計(jì)車(chē)速的比率達(dá)到76.2%；而有側(cè)墻圖形時(shí)實(shí)驗(yàn)者中大部分對(duì)車(chē)速的估計(jì)值都比實(shí)際值要高。如矩形時(shí)過(guò)高估計(jì)車(chē)速的比例為59.3%，倒三角形時(shí)過(guò)高估計(jì)車(chē)速的比例為67.5%。

當(dāng)在長(zhǎng)隧道側(cè)墻設(shè)置一定圖形時(shí)，駕駛員的速度感有一定程度的提高，且對(duì)車(chē)速的估計(jì)要比實(shí)際車(chē)速低，在某種程度上是有利于行車(chē)安全的。

3　速度控制改善效果分析

道路環(huán)境中廣泛存在著各種景物，駕駛員在有意無(wú)意中總要受到這些景物的視覺(jué)刺激。這種視覺(jué)刺激主要有兩種形式：一種是連續(xù)刺激，如連續(xù)設(shè)置的電線桿，這種視覺(jué)刺激能提高駕駛員的速度感、空間感，但同樣也能造成駕駛員的煩躁感；另一種是突然刺激，例如夜間高速公路兩側(cè)設(shè)置明亮的廣告牌，這種視覺(jué)刺激不僅能改善駕駛員在連續(xù)行車(chē)中對(duì)單調(diào)環(huán)境的厭煩感，也能一定程度上提高駕駛員的注意力。

3.1連續(xù)設(shè)置圖形

長(zhǎng)隧道中駕駛員的速度控制變化主要與隧道中交通流條件，交通管理因素等有關(guān)，而駕駛員的主觀判斷選擇，道路條件以及駕駛習(xí)慣等也是重要的決定因素。為了準(zhǔn)確分析隧道內(nèi)側(cè)墻視覺(jué)環(huán)境對(duì)駕駛員駕駛行為的影響，排除其他因素的干擾，設(shè)定模擬車(chē)輛處于自由流狀態(tài)，駕駛員在行車(chē)過(guò)程中的駕駛行為不受鄰近其他車(chē)輛的影響，無(wú)其他管理控制措施，對(duì)模擬人員駕駛過(guò)程中的速度控制進(jìn)行記錄，結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6　速度控制統(tǒng)計(jì)結(jié)果（一）

根據(jù)圖6實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知：

（1）在無(wú)側(cè)墻圖形的隧道中行駛時(shí)，車(chē)速比有側(cè)墻圖形時(shí)要高。

（2）隧道前段，在三角形圖形側(cè)墻中車(chē)輛行駛速度相比矩形圖形側(cè)墻時(shí)要低。

3.2間隔設(shè)置圖形

為分析隧道內(nèi)圖形視覺(jué)刺激的頻率對(duì)駕駛員的影響，在圖3、圖4中側(cè)墻的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的調(diào)整，采用間隔設(shè)置圖形的形式，即在隧道內(nèi)每間隔400 m選擇設(shè)置150 m長(zhǎng)的側(cè)墻圖形段，車(chē)速變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7　速度控制統(tǒng)計(jì)結(jié)果（二）

對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行分析可知：

（1）當(dāng)采用間隔設(shè)置側(cè)墻圖形時(shí)，駕駛員行車(chē)過(guò)程中在接受突然視覺(jué)刺激情況下，會(huì)采取一定的減速措施。在側(cè)墻圖形段前一定距離，駕駛員剛能看到側(cè)墻圖形時(shí)，會(huì)采取一定時(shí)間的減速措施，并在還未駛離這一側(cè)墻圖形段時(shí)已開(kāi)始逐漸加速。

（2）在三處設(shè)有側(cè)墻圖形的路段，減速效果是逐漸降低的，這除了與駕駛員在駕駛過(guò)程中對(duì)這一突然視覺(jué)刺激逐漸熟悉外，也與駕駛員在隧道中行駛的時(shí)間有關(guān)，隨著駕駛時(shí)間的增長(zhǎng)，駕駛員的煩躁感也在逐漸增加，快速離開(kāi)隧道的愿望也更強(qiáng)烈。

（3）矩形側(cè)墻圖形的突然視覺(jué)刺激效果比倒三角形圖形效果要差，這主要與二者的視覺(jué)刺激強(qiáng)度有關(guān)。

（4）在間隔設(shè)置的側(cè)墻圖形隧道中，行駛速度要普遍高于連續(xù)設(shè)置的側(cè)墻圖形隧道，而且其速度變化較為頻繁，存在著不小的波動(dòng)，其安全性相對(duì)較差。

4　結(jié)　語(yǔ)

在長(zhǎng)隧道側(cè)墻連續(xù)設(shè)置一定形狀和間距的圖形，不僅有助于提高駕駛員的速度感、空間感，也有利于緩解長(zhǎng)隧道駕駛過(guò)程中的煩躁感，緊張感，有利于提高長(zhǎng)隧道中行車(chē)的安全性，且造價(jià)較低，經(jīng)濟(jì)效果明顯。

［1］杜志剛.面向駕駛員視覺(jué)信息加工的行車(chē)安全評(píng)價(jià)模型研究［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2007.

［2］潘曉東，郭雪斌，方守恩，等.公路交叉口安全改造設(shè)計(jì)中錯(cuò)視覺(jué)原理應(yīng)用的探討［J］.人類(lèi)工效學(xué)，2006，12（1）:30-32.

［3］JTG D70/2-2014，公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

U491.4

A

1009-7716（2016）07-0059-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.017

2016-04-07

李少帥（1985-），男，山東煙臺(tái)人，工程師，從事道路工程設(shè)計(jì)工作。