淺談高速公路防眩板設(shè)計高度的研究現(xiàn)況

楊韻可YANG Yun-ke；尹存源YIN Cun-yuan；李玲LI Ling；楊仕強YANG Shi-qiang；馬利平MA Li-ping；張恒ZHANG Heng

（①云南省交通科學(xué)研究院有限公司，昆明 650200；②云南交通工程質(zhì)量檢測有限公司，昆明 650200；③云南省交通工程試驗檢測企業(yè)重點實驗室，昆明 650200）

0 引言

改革開放以來，我國國民經(jīng)濟快速發(fā)展，作為地區(qū)間紐帶的高速公路發(fā)展趨勢迅猛。在2006-2016 年，我國高速公路總里程增長8.57 萬公里[1]（圖1），高速公路為人們的日常生活和工作提供巨大便利。同時，由于行車速度快，近年高速公路行車安全事故發(fā)生頻繁，特別是夜間行車事故，據(jù)事故統(tǒng)計，約60%的交通事故發(fā)生在夜間[2]。夜間兩輛汽車相向行駛，對向車輛前燈強光的照射會引起駕駛員眩光，出現(xiàn)暫時性失明或視覺疲勞，這是引發(fā)高速公路夜間行車事故的一個重要原因。因此，在降低高速公路事故的研究工作中，如何科學(xué)的有效防眩已成為亟待解決的重要問題。目前，我國采用的防眩光途徑主要是在高速公路中央分隔帶設(shè)置防眩裝置，防眩裝置主要包含植物防眩、防眩網(wǎng)、防眩板三種形式，分別具有不同的防眩光效果（圖2）。其中，防眩板憑借其經(jīng)濟型、防眩效果好和安裝簡易的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用在實際工程，高速公路施工時采用同一參數(shù)設(shè)計防眩裝置并進(jìn)行安裝。但是高速公路的路況復(fù)雜，不同路段對防眩要求不一，若采用相同參數(shù)設(shè)計防眩裝置，可能危害高速公路夜間行車人的生命安全。因此，本文對現(xiàn)有的研究成果進(jìn)行整理，總結(jié)不同路段的防眩板參數(shù)設(shè)計，為今后我國高速公路防眩裝置的設(shè)計工作提供更多的參考資料。

圖1 2006-2016 年我國高速公路通車?yán)锍塘縖1]

圖2 防眩裝置

1 不同路段防眩板設(shè)計高度

防眩板的影響因素主要包括遮光角、防眩板高度和寬度、防眩板間距。其中，防眩板高度是最重要的影響因素之一。

1.1 平直路段

在平直路段，對向車輛車燈高度和駕駛?cè)艘暰€高度與防眩板的高度關(guān)系密切。平直路段車輛眩光原理圖如圖3所示，防眩板高度計算圖為圖4，防眩板的高度計算公式如下

圖3 平直路段車輛眩光圖[3]

圖4 平直路段防眩板高度計算圖[4]

其中，H：防眩板高度；ha：車輛燈光高度；hx：開車人的視線高度；B1：強光車輛與防眩板的橫向距離；B：強光車輛與受眩車輛間的橫向距離。

由公式（1）可知，B 值與防眩板高度關(guān)系密切，國家規(guī)范表明當(dāng)強光車輛與受眩光車輛的橫向距離大于14m 不會出現(xiàn)眩光現(xiàn)象，因此，眩光分析只針對B 值小于或等于14m 的情況。在公式（1）的基礎(chǔ)上，學(xué)者們進(jìn)行了一些相關(guān)研究工作。王春娥[5]研究發(fā)現(xiàn)在雙向四車道的高速公路上，防眩板高度1.6-1.7m 時防眩效果好，同時防眩板滿足風(fēng)荷載承受能力的要求。另外，中央分隔帶的寬度作為公式（1）中B 值的一部分，與防眩板高度關(guān)系密切。當(dāng)防眩板高度為1.6m 時，中央分隔帶的寬度應(yīng)高于或等于3.75m；當(dāng)防眩板高度1.7m 時，中央分隔帶寬度高于或等于2m 才能達(dá)到防眩作用。趙錫森[6]考慮防眩板安裝位置因素對防眩板高度的影響，發(fā)現(xiàn)若防眩板位于中央分割帶的一側(cè)時，防眩高度按照規(guī)范設(shè)計要求的1.6-1.7m，會存在漏光現(xiàn)象，應(yīng)設(shè)置防眩板高度為1.75-1.85m，可以有效避免漏光現(xiàn)象。同時，相較于中央分隔帶兩側(cè)護(hù)欄位置，在中央分隔帶中線處安裝防眩板更具有經(jīng)濟性優(yōu)勢[6]。此外，防眩板高度也與設(shè)計車輛行駛速度存在相關(guān)性。

1.2 凹形豎曲線路段

由于現(xiàn)行規(guī)范中，未考慮不同路段對防眩光的要求差異，防眩設(shè)施設(shè)計存在不合理性。圖5 為凹形豎曲線路段汽車眩光原理圖。在凹形豎曲線路段上兩輛相向行駛的車輛，距凹形曲線底部較低位置的車輛容易讓對向車輛駕駛員受到眩光作用。如果設(shè)置與平直路段同一防眩高度的防眩板，則夜間高速行駛的車輛存在嚴(yán)重的安全隱患。因此，為避免防眩現(xiàn)象，需要對凹形豎曲線路段的防眩高度進(jìn)行重新設(shè)計和修正。

圖5 凹形豎曲線路段汽車眩光圖[3]

近年來，學(xué)者們已逐漸認(rèn)識到凹形豎曲線路段防眩設(shè)置高度與直線路段的差異性，開展了相關(guān)研究工作。顏佑啟[7]按照汽車車燈照射角12°計算凹性豎曲線路段防眩高度，肖代全[8]依據(jù)凹曲線半徑和照射角進(jìn)行修正防眩設(shè)施高度，這些學(xué)者提出在凹形縱斷面利用燈光照射角進(jìn)行防眩高度修正，但會造成依據(jù)遮光角獲得的縱距偏小。鄧海斌[9]提出應(yīng)基于駕駛員受到眩光時的縱距距離140m 進(jìn)行凹形縱斷面防眩高度修正較為合適。作者修正最小防眩高度為公式（2），并通過算例證明凹形曲線修正防眩高度的必要性。孫吉書[10]進(jìn)一步考慮坡度差和曲線半徑對凹形路段防眩板高度的影響，通過幾何運算推導(dǎo)出凹形路段的最小防眩板高度為公式（3），利用工程實例驗證推導(dǎo)出的防眩板高度在高速公路不同路段均能高效率的避免眩光。通常凹形曲線分為圓曲線和拋物線兩種，一般分析時，將凹形路段看作凹型曲線進(jìn)行數(shù)學(xué)化。與以上文獻(xiàn)[9，10]依據(jù)圓曲線形狀分析不同，趙曉娟[11]針對拋物線性曲線開展研究，基于強光車輛、防眩板位置和受眩光駕駛員是否在凹曲線內(nèi)，分為兩種車輛組合的情況，一種為強光車輛和受眩車輛均在凹形豎曲線，第二種為一車在凹形豎曲線內(nèi)而另一車在凹形豎曲線的直線路段，建立計算模型。潘兵宏[12]針對凹曲線內(nèi)的兩種車輛組合位置情況，建立詳細(xì)的凹形豎曲線路段防眩板高度流程圖，如圖6 所示。鄭坤鵬[13]也將凹形豎曲線視為拋物線，研究發(fā)現(xiàn)防眩板高度與凹形豎曲線半徑成反比，與對向車車燈照射距離成正比。但其依據(jù)的公式具有局限性，僅適用于對向車與受眩光車均在凹形豎曲線路段的情況。此外，趙曉娟[9]在凹形豎曲線路段順著公路的前進(jìn)方向，防眩高度呈先增大，后保持恒定，隨后逐漸減小的變化趨勢。另外，為了避免防眩高度突然增大給駕車員造成不適應(yīng)，趙曉娟[11]提出在需防眩修正的凹型豎曲線路段安裝50m 防眩板過度段，過渡段防眩板高度間距可設(shè)置為0.05m。吳焱[3]推薦防眩設(shè)施過渡段為120m。施工人員可根據(jù)防眩板經(jīng)濟性和避光情況，采取合理的防眩板過渡段即可。

圖6 凹形豎曲線路段防眩板高度計算流程[12]

其中，R：凹曲線半徑；θ：凹曲線圓心角；hf：平直路段防眩板高度；H 是凹形豎曲線路段最小防眩高度。

其中，R：凹曲線半徑；θ：凹曲線圓心角；w：對向車與受眩光車的坡度差；H：平直路段防眩板高度。

2 防眩板安裝設(shè)置

在實際工程中，防眩板嚴(yán)格遵循安裝原則才能保證防眩光效果，因此防眩板的高質(zhì)量安裝對于確保夜間行車安全至關(guān)重要。防眩板安裝類型分為獨立安裝和防眩板-護(hù)欄兩種。安裝時，需注意以下幾個方面：①在需安裝防眩板路段，應(yīng)按照連續(xù)性原則進(jìn)行安裝，避免因間斷安裝造成駕車人遭遇眩光。②目前防眩板種類和形狀具有多樣性，如豎直板、人字形、樹葉形和名勝古跡形（圖7）。所以，在選擇防眩板種類時需因地制宜，應(yīng)考慮高速公路所在地區(qū)的實際情況。③防眩板應(yīng)安裝穩(wěn)定牢固，確保安裝平整，無傾斜不平現(xiàn)象。④防眩板需嚴(yán)格按照要求安裝，確保安裝角度和間距準(zhǔn)確。⑤防眩板安裝前，需檢查防眩板尺寸、平整度和色澤度是否與圖紙要求一致。（圖8）

圖7 不同形狀的防眩板

圖8 現(xiàn)場安裝防眩板

3 總結(jié)

①在平直路段，防眩光效果與防眩板高度和中央隔離帶之間的關(guān)系密切。在不同路段，按照統(tǒng)一高度設(shè)施防眩板存在不合理性，多位學(xué)者們根據(jù)實際工程案例已證明凹形豎曲面路段采用平直路段的防眩板高度會出現(xiàn)眩光，并推導(dǎo)出防眩板高度計算公式，施工人員可根據(jù)工程情況，通過公式推算出防眩板的合理高度，從而有效避免不同路段的眩光現(xiàn)象。②在實際工程中，保證防眩板的高質(zhì)量安裝對夜間行車安全至關(guān)重要，應(yīng)引起施工人員的重視。