劉宇辰，李海峰，張涵實(shí)

(1.天津高速公路集團(tuán)有限公司，天津 300384；2.河北工業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院，天津 300401)

0 引 言

行車安全是高速公路運(yùn)營(yíng)管理的首要任務(wù)，而夜間的事故危害尤其嚴(yán)重。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，駕駛員的視覺條件對(duì)行車安全至關(guān)重要。因?yàn)轳{駛員行車過程中80%～90%的信息是靠視覺獲得的。由于對(duì)向車輛前照燈眩光原因引發(fā)的交通事故要占到全部交通事故總數(shù)的12%～15%?？梢姡９馐峭{高速公路夜間行車安全的主要因素之一。目前在公路上廣泛使用的防眩設(shè)施結(jié)構(gòu)型式主要有防眩板、植樹、防眩網(wǎng)。實(shí)踐證實(shí)，防眩板是一種經(jīng)濟(jì)、美觀、對(duì)風(fēng)阻擋小、積雪少、對(duì)駕駛員心理影響小的防眩設(shè)施。

目前，國內(nèi)外有關(guān)研究也均指出防眩設(shè)施設(shè)置對(duì)于道路交通安全的必要性。Fernandes通過分析眩光產(chǎn)生的原因及其對(duì)道路行車安全的不良影響，得出設(shè)置防眩設(shè)施是解決高速公路上汽車前照燈眩光問題的重要方法；宋洪飛研究了道路交通的眩目規(guī)律及簡(jiǎn)要控制技術(shù)；孫吉書等人等研究了在凹形豎曲線路段，防眩板高度的計(jì)算方法，為研究凹形豎曲線上防眩設(shè)施高度奠定了理論基礎(chǔ)。

與直線路段不同，在高速公路平曲線路段上，尤其是小半徑曲線段上，車輛前照燈光束與防眩板距離的空間關(guān)系有所改變，本文系統(tǒng)分析防眩板設(shè)置間距與平曲線半徑、防眩效果之間的相關(guān)關(guān)系，以期修正平曲線路段上防眩板間距的計(jì)算公式，確保防眩效果、提高行車安全性，并為規(guī)范修訂提供補(bǔ)充和參考。

1 直線段上的防眩板的遮光原理

防眩板是通過其寬度部分阻擋對(duì)向車前照燈光束來防眩的。在道路中央分隔帶上連續(xù)設(shè)置間距為L(zhǎng)、寬度為b的防眩板，設(shè)與前照燈主光軸的水平夾角θ的光線照射在防眩板上時(shí)，光線剛好被兩塊板條所阻擋，如圖1所示。

圖1 防眩板遮光原理示意圖

在直線路段，遮光角可由下式計(jì)算：

θ=β0=arctan(b/L)

(1)

當(dāng)兩對(duì)向行駛車輛視點(diǎn)連線與主光軸的夾角為β≤β0時(shí)，光線被完全遮擋；當(dāng)β≤β1時(shí)，光線被遮擋，而當(dāng)β>β1時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)漏光現(xiàn)象，造成對(duì)向車道駕駛員的炫目。防眩板的設(shè)置間距需要根據(jù)防眩板的寬度、公路線形條件等因素通過計(jì)算確定，確保間距L的適當(dāng)、不出現(xiàn)漏光現(xiàn)象。

2 曲線路段上的防眩板遮光效果分析

在平直路段，防眩板一般按《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置(即板的間距L=50 cm)，防眩效果基本良好。但是在高速公路的曲線路段，尤其是小半徑曲線路段，車輛前照燈光束與防眩板距離的空間關(guān)系有所改變，如果仍然應(yīng)用直線路段上的防眩板間距計(jì)算公式，可能會(huì)產(chǎn)生防眩板間距過大而漏光的現(xiàn)象(如圖2所示)，因次，需要通過系統(tǒng)的研究，對(duì)曲線路段的高速公路防眩板設(shè)置間距計(jì)算公式進(jìn)行修正。

圖2 平曲線路段防眩板遮光示意圖

如圖2所示，不同于直線路段的情況，曲線路段的防眩板的間距需要減小L0才能達(dá)到與直線上相同的效果。平曲線遮光角θ的計(jì)算公式為：

θ=arccos[(R-B3)cosβ0/R]

(2)

(3)

將式(1)帶入式(3)得：

(4)

(5)

(6)

式中：L為平面曲線上的防眩板間距，cm；β0為直線上的防眩角，°；b為防眩板的寬度，cm；R為平曲線的曲率半徑，m；B3為從司機(jī)眼睛到防眩板的橫向距，cm。

平面曲線上的高速公路防眩板間距需要按照式(6)進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)證，以確保防眩效果，進(jìn)而提高高速公路的行車安全性。

3 小半徑平曲線路段高速公路的防眩板設(shè)置間距需求

我國《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)防眩板的設(shè)計(jì)中沒有考慮曲線半徑、防眩板寬度及中間帶寬度對(duì)于設(shè)計(jì)間距的影響，統(tǒng)一采用防眩板間距設(shè)計(jì)規(guī)定值50 cm，顯然這是不合理的。當(dāng)防眩遮光角為8°，防眩板寬度為8 cm時(shí)，根據(jù)式(6)，計(jì)算出不同圓曲線半徑時(shí)的曲線路段，四車道高速公路防眩板設(shè)計(jì)間距的需求，如表1所示。

表1 不同條件下的防眩板設(shè)計(jì)間距需求/cm

從表1中的計(jì)算結(jié)果可以看出，曲線路段高速公路防眩板的設(shè)置需求與中間帶寬度、圓曲線半徑等指標(biāo)密切相關(guān)。防眩板的設(shè)置間距需求隨著圓曲線半徑的增大而增加，隨著中間帶的寬度增大而減小。防眩板間距與高速公路設(shè)計(jì)參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系規(guī)律，可由圖3直觀顯示。

從表1和圖3的結(jié)果可以得知，對(duì)于較小半徑的曲線路段，在一般的中間帶設(shè)置寬度時(shí)(120 km/h設(shè)計(jì)時(shí)速、4.5 m)，按照50 cm的間距設(shè)置防眩板的間距是無法滿足防眩需求的，尤其是在山區(qū)路段圓曲線半徑較小時(shí)，炫目問題將更加嚴(yán)重，需要引起足夠重視。

圖3 防眩板設(shè)置間距與平曲線半徑、中間帶寬度的關(guān)系

系統(tǒng)分析表1中的計(jì)算數(shù)據(jù)，運(yùn)用多元線性回歸的方法，得到高速公路防眩板設(shè)置間距與平曲線半徑、中間帶寬度的相關(guān)計(jì)算公式如下。

L=m·ln(R)+n·A+r

(7)

式中：L為平面曲線上的防眩板間距，cm；R為平曲線半徑，m；A為中間帶寬度，m；m、n、r為回歸參數(shù)，對(duì)于四車道高速公路，可分別取8.68、-2.325和-8.072。

4 結(jié) 論

(1)不同于直線路段，高速公路曲線路段上的防眩板設(shè)置需求還與圓曲線半徑、中間帶寬度密切相關(guān)。

(2)曲線路段高速公路防眩板的設(shè)置間距需求隨著圓曲線半徑的增大而增加，隨著中間帶的寬度增大而減小。

(3)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，統(tǒng)計(jì)的出來防眩板設(shè)置需求還與圓曲線半徑、中間帶寬度之間的相關(guān)關(guān)系計(jì)算公式，如式(7)。

(4)本文的研究結(jié)論有利于確保防眩效果、提高行車安全性，并為規(guī)范修訂提供補(bǔ)充和參考。