李少帥

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

長隧道內(nèi)側(cè)墻行車安全改善研究

李少帥

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

長隧道中發(fā)生的事故大多是由于駕駛員對速度判斷失誤引起的，長隧道內(nèi)駕駛員行車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。通過模擬駕駛實驗，分別從速度感知，速度選擇，速度控制等角度進(jìn)行分析，并提出了有效的長隧道側(cè)墻安全改善方案。

長隧道；側(cè)墻；安全改善

0　引言

駕駛員在道路上行駛時需要不斷的獲取道路信息，因此需要一定的心理期望，即對行車過程中的道路信息，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，駕駛員無法對前方路況提前獲取一定的信息，對前方信息的不可知，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車速以及車距判斷失誤造成的。通常駕駛員在行車過程中，對自身車速的判斷，除了從儀表盤直接準(zhǔn)確獲取外，還較常憑借駕駛經(jīng)驗通過觀察車外參照物（景觀、行人、車輛等）來獲取。而對其他車輛，如跟車狀態(tài)下，對前車車速的獲取，還需通過對兩車間距進(jìn)行判斷并根據(jù)行車經(jīng)驗綜合分析得到。

在隧道這樣一個相對封閉的空間里，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，不僅會對自己的車速估計不足，也難以準(zhǔn)確判斷與前車的距離，而且駕駛員由于無法獲取足夠的或準(zhǔn)確的信息，只能通過觀看儀表板以獲取車速信息，如果駕駛員將注意力過多地停留在儀表盤上，也極易發(fā)生交通事故。

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

1　長隧道側(cè)墻改善設(shè)計

1.1模擬長隧道環(huán)境

模擬隧道為單向雙車道，車道寬為3.75 m。模擬隧道長度約為2 000 m，隧道線形為直線段，設(shè)計車速為80 km/h。隧道具體斷面見圖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

駕駛員在行車過程有80%以上的交通信息是通過視覺獲得的，因此道路視覺環(huán)境對安全行車的影響很大。良好的隧道視覺環(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，國內(nèi)外學(xué)者也逐漸開始重視對隧道內(nèi)視覺環(huán)境的研究，相關(guān)的視覺環(huán)境改善措施也已應(yīng)用于工程實踐。如目前世界上第二長公路隧道秦嶺終南山隧道中為為了緩解駕駛員長時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)計理念，在隧道內(nèi)每隔約5 km左右設(shè)計特殊燈光景觀帶。雖然這些措施對改善隧道內(nèi)視覺環(huán)境有一定的作用，但其設(shè)計施工費用較高，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相關(guān)原理設(shè)計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速，而且其施工簡單，費用較低。如利用錯視覺原理設(shè)計的公路交叉口錯視覺標(biāo)線［1］，美國的V形瀝青路面標(biāo)線。

長隧道內(nèi)側(cè)墻安全改善也可以借鑒這種經(jīng)濟(jì)有效的方法。通過在長隧側(cè)墻設(shè)置一定間距的矩形圖形，三角形圖形，分別進(jìn)行模擬駕駛實驗，并通過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反應(yīng)，必須具備兩個條件：一是要有一定的刺激強(qiáng)度，一是要有足夠的作用時間。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的作用時間，才能引起駕駛員注意。根據(jù)隧道設(shè)計速度80 km/h，隧道側(cè)墻圖形單個寬度至少應(yīng)為3.7 m，取整為5 m。

根據(jù)駕駛員視線高度，小汽車為1.2m，而大型車輛視線較高約為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)墻改善形式見圖3、圖4。

圖4　三角形圖案側(cè)墻模擬駕駛畫面

2　速度感知改善效果分析

在保證實驗者不觀看模擬駕駛儀中速度的情況下，僅憑其視覺感受讓其判斷此時行車速度。得到誤差率統(tǒng)計結(jié)果見圖5。

圖5　速度感知誤差率統(tǒng)計結(jié)果

無圖形時實驗者過低估計車速的比率達(dá)到76.2%；而有側(cè)墻圖形時實驗者中大部分對車速的估計值都比實際值要高。如矩形時過高估計車速的比例為59.3%，倒三角形時過高估計車速的比例為67.5%。

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

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，駕駛員在有意無意中總要受到這些景物的視覺刺激。這種視覺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，這種視覺刺激不僅能改善駕駛員在連續(xù)行車中對單調(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)墻視覺環(huán)境對駕駛員駕駛行為的影響，排除其他因素的干擾，設(shè)定模擬車輛處于自由流狀態(tài)，駕駛員在行車過程中的駕駛行為不受鄰近其他車輛的影響，無其他管理控制措施，對模擬人員駕駛過程中的速度控制進(jìn)行記錄，結(jié)果見圖6。

圖6　速度控制統(tǒng)計結(jié)果（一）

根據(jù)圖6實驗結(jié)果分析可知：

（1）在無側(cè)墻圖形的隧道中行駛時，車速比有側(cè)墻圖形時要高。

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

3.2間隔設(shè)置圖形

為分析隧道內(nèi)圖形視覺刺激的頻率對駕駛員的影響，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長的側(cè)墻圖形段，車速變化統(tǒng)計結(jié)果見圖7。

圖7　速度控制統(tǒng)計結(jié)果（二）

對上述結(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，駕駛員行車過程中在接受突然視覺刺激情況下，會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，會采取一定時間的減速措施，并在還未駛離這一側(cè)墻圖形段時已開始逐漸加速。

（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程中對這一突然視覺刺激逐漸熟悉外，也與駕駛員在隧道中行駛的時間有關(guān)，隨著駕駛時間的增長，駕駛員的煩躁感也在逐漸增加，快速離開隧道的愿望也更強(qiáng)烈。

（3）矩形側(cè)墻圖形的突然視覺刺激效果比倒三角形圖形效果要差，這主要與二者的視覺刺激強(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，其安全性相對較差。

4　結(jié)　語

在長隧道側(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，也有利于緩解長隧道駕駛過程中的煩躁感，緊張感，有利于提高長隧道中行車的安全性，且造價較低，經(jīng)濟(jì)效果明顯。

［1］杜志剛.面向駕駛員視覺信息加工的行車安全評價模型研究［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)計中錯視覺原理應(yīng)用的探討［J］.人類工效學(xué)，2006，12（1）:30-32.

［3］JTG D70/2-2014，公路隧道設(shè)計規(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，山東煙臺人，工程師，從事道路工程設(shè)計工作。