公路隧道反光環在交通安全管理中的應用研究

武 藝

（山西交通控股集團有限公司，山西 太原 030006）

目前我國公路隧道里程達9 600 余公里，山西省隧道里程約963 km，占全國的10%左右。公路隧道的便捷加快了經濟快速發展，隧道的發展也帶給人們便捷的交通，但是隧道內通行環境不同于平常道路，隧道內部的亮度條件和視野環境對車輛的正常行駛有很大影響，且隧道內一旦發生交通事故，事故嚴重程度普遍較高，不易逃生、不易救援、易發生二次事故。隧道反光環是主要設置于長隧道及特長隧道的一種新型輔助性交通安全設施，已在我國很多地區的隧道內應用。隧道反光環安裝于隧道內輪廓，通常由鋁板或不銹鋼板制成，迎向行車方向上粘貼高性能白色或黃色反光條，其工作原理為：隧道反光環接受到進入車輛的燈光后，利用其反光條將光線逆反射產生照亮隧道的光線，既能發揮極好的車輛警示及誘導效果，又能增強隧道內的照明效果，最終在隧道內顯示為一個半圓的拱形光圈。在隧道中設置隧道反光環，不僅可以誘導車輛行駛，改善隧道的安全行駛環境，還可以節省隧道的照明用電量，目前已被廣泛應用，產生了良好的安全效益及經濟效益[1]。

許多專家學者都對隧道反光環進行了研究，段萌萌等通過仿真模擬實驗，研究了不同行車速度下，反光環間距對駕駛員瞳孔的影響，提出了不同車速下隧道反光環間距的推薦值[2]。尚婷等研究了反光環色彩對瞳孔的影響，得出黃色方光環影響最大[3]。陶盼盼等通過仿真模擬研究了隧道反光環對駕駛員視覺的影響與隧道光強度之間的相互關系，發現如果光線較弱或較強，隧道反光環均不能發揮其良好的行車誘導作用[4]。此外，還有一些省市進行了相關試驗，發現加裝反光環后，隧道內的行車誘導效果得到了很大改善。

圖1 隧道反光環

1 隧道視覺環境變化

1.1 隧道進出口的視覺環境變化

相關研究表明，隧道進出口路段交通事故的發生率明顯高于其他路段，而其中導致交通事故發生的主要原因是駕駛員造成的[5]。在車輛到達隧道進出口位置處，外界光線亮度會發生急劇變化，駕駛員無法及時適應這種光線的明暗變化，導致對道路信息的獲取出現誤差，進而采取了錯誤的駕駛操作，引發交通事故。

白天車輛穿越隧道時，在隧道入口處要經歷“暗適應”階段，眼睛從明亮處進入黑暗處，對光線的敏感度增加，使人們可以在黑暗處視物。當駕駛員駛過隧道入口進入隧道時，由外部的明亮環境進入隧道內的黑暗環境形成極大的亮度差。同時從外部往隧道內望去，隧道入口像一個黑洞，專家稱之為“黑洞效應”。在無外界其他影響下，駕駛員眼睛的生理構造決定了駕駛員在進入隧道時必須經歷4～9 s 的“暗適應”時間，此時間段內駕駛員基本無法視物，導致隧道入口成為事故“黑點”，易引發嚴重的交通事故。因此許多隧道均安裝有照明設施，以減少隧道內外光線的亮度差，減輕駕駛員眼睛的負擔，提高隧道路段的行駛安全性。但是隧道內照明設施提供的亮度不一定能時時滿足駕駛員的行車需求，總是與外界光線存在差異，所以駕駛員仍需經歷“暗適應”階段。當駕駛車輛駛離隧道時，駕駛員在出口處要經歷“明適應”階段。在隧道內低亮度的前提下，望向隧道出口為一個明亮的半圓形光洞（白天期間），稱之為“白洞效應”。明適應所需時間一般較暗適應階段少，但在“明適應”階段駕駛員仍然無法準確判斷周邊駕駛環境，易引發交通事故，交通安全難以保證。

在夜間車輛穿越隧道時，駕駛員的視覺環境變化情況恰好與白天相反，駕駛員先經歷“明適應”階段，再經歷“暗適應”階段，詳情不再贅述。

1.2 隧道內的視覺環境變化

在高速公路及部分國省干線公路的隧道中，均安裝有照明設施，在隧道內適當提高光照強度可以顯著提升駕駛員行車過程中的操作感及安全感。但是，如果光線不合適，光線強度過高或過低，包括光照的角度存在問題，均可能造成駕駛員額外的駕駛負擔，從而影響駕駛員的判斷及操作，引發交通事故。同時，在長隧道尤其是特長隧道中，行駛一段時間后，隧道內環境封閉，駕駛員會產生壓迫感并想要快速駛離隧道，這種視覺疲勞會誘發視錯覺，發生感知及判斷失誤，易造成超速行為及交通事故[6]。

2 隧道反光環的功能分析

隧道反光環不使用電能而是利用駛入車輛的燈光即可實現其反光性能，已在國內很多省市地區應用，浙江、廣西等省市試驗表明：在隧道加裝反光環能夠使隧道內的行車環境得到明顯改善，其具體功能如下：

a）安裝隧道反光環能夠幫助駕駛員適應隧道內外光線強弱的強烈反差，尤其是可以幫助駕駛員判斷隧道的寬度，同時反光可以提高可視度。

b）可以使隧道內邊界輪廓清晰，對行車誘導效果有明顯改善，并及時起到警示和導向作用，尤其是在隧道停電的情況下，效果將更加顯著。

c）可以輔助隧道照明，反光能夠代替部分的照明燈，降低隧道內的照明用電量，體現出良好的經濟、環境和社會價值。

高速公路隧道安全設施隧道反光環的設置，提高了隧道的安全系數，可以進一步保障道路安全暢通。隧道反光環是近年來用于隧道內通行安全的新安全設施，它的優點是裝備成本低、不使用電能、安裝施工方便等，當車輛進入隧道內即可進行輔助照明工作，即使在隧道內突發性斷電的情況下也可以正常地工作。

3 隧道反光環的合理參數分析

目前，國家還沒有對于隧道反光環設置要求等的相關規范，僅貴州省交通運輸廳發布了《貴州省高速公路勘察設計指導意見》（2015 年版），其中對隧道反光環的設置提出了具體設計要求。在實際應用中，各省市對于隧道反光環的設置均不相同，在色彩、設置位置、設置間距以及其配套設施等方面均存在較大的不同之處，在應用過程中仍需根據實際情況合理設置。

3.1 隧道反光環的顏色

隧道反光環的顏色對駕駛員動態視覺影響較大，不合理的色彩設置可能加重駕駛員行車過程中的心理負荷，因此，應當合理地設置隧道反光環的顏色來改善駕駛員行車的心理感受，尤其是在特長隧道中可以適當通過設置不同顏色的反光環來改善單調壓抑的行車環境，緩解駕駛員的視覺疲勞。關于隧道反光環的顏色設置，貴州省給出相關建議為白色。國內已有相關試驗研究[3]，在同一車速下，設置不同顏色的隧道反光環，駕駛員的瞳孔面積變化率從大到小的顏色順序為：黃色、紅色、黃白相間、紅白相間、橙色、白色，而瞳孔面積變化率可反應駕駛員的緊張程度。本文根據山西省隧道反光環的應用效果，結合上述研究成果，基于行車安全，提出了不同車速下隧道反光環顏色設置的推薦，如表1 所示。

表1 不同車速下隧道反光環顏色設置推薦表

3.2 隧道反光環的設置間距

隧道反光環的設置位置與設置間距都會對駕駛員在隧道中的行駛形成影響，設置位置不合理或設置間距過大過小都會對駕駛員的駕駛操作造成不良影響，貴州省給出相關建議為第一道反光環設置于隧道入口進洞20 m 處，每隔200 m 等間距設置一道，曲線半徑較小的隧道設置間距可根據具體情況適當減小，但應等間距設置。在實際應用中，可根據隧道內的行駛速度合理地布設隧道反光環。當隧道的行駛速度較低時，將設置間距縮小，在滿足行駛安全的同時可以更多地節省照明用電；當隧道的行駛速度較高時，將設置間距加大，避免隧道反光環過于密集對駕駛員造成壓迫感以及反光造成的視覺不適，進而影響行車安全。國內相關研究表明，車速在40 km/h 時，以200 m 的間距設置隧道反光環，駕駛員較為緊張；而在80 km/h 時，小于400 m 的間距設置隧道反光環，駕駛員較為緊張。本文結合相關研究給出的不同車速下隧道反光環的間距設置推薦值如表2 所示。

表2 不同車速下隧道反光環間距設置推薦表

3.3 隧道反光環與其他設施的配合使用

隧道反光環與其他設施的配合使用，如其他類輪廓標、道釘等，將這些設施配合形成隧道內的引導體系，例如：將隧道反光環、應急誘導燈按照較大間距設置，低頻率提示駕駛員；同時以較短間距設置路緣LED 輪廓標或貓眼道釘，對駕駛員形成高頻率的提示。最終實現駕駛員在隧道內的生理心理反應平順過渡，最大可能地改善隧道的光環境。

4 結語

公路隧道特殊的構造環境導致了其存在的交通安全隱患。本文基于隧道中的視覺環境變化，從駕駛視覺需求出發，分析了隧道反光環在實際工程應用中的功能及參數，指出了隧道反光環對改善隧道行車環境、提升行車安全性及節能環保方面的積極有效作用。同時，本文根據山西省隧道反光環的應用效果，結合國內相關試驗研究，提出了隧道反光環在色彩、設置位置、設置間距以及其配套設施等方面的推薦參數。隧道反光環以其特有的實用性可以有效地起到隧道行駛安全的安全保障，同時還能為國家節約一定的電力資源，具有良好的推廣應用價值。