白玉鳳

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

引言

山西省作為一個(gè)多山省份，目前在建高速公路90%以上均在山區(qū)布設(shè)。對(duì)于駕駛員而言，長(zhǎng)時(shí)間的駕駛?cè)菀资蛊涑霈F(xiàn)疲勞，從而導(dǎo)致交通事故的產(chǎn)生，尤其是山區(qū)，一旦發(fā)生交通事故，人員傷亡都

比較嚴(yán)重。在各項(xiàng)交通事故中因疲勞駕駛的所導(dǎo)致的事故占比越來越多。為了降低因疲勞駕駛所導(dǎo)致的交通事故發(fā)生率，國(guó)內(nèi)針對(duì)其開展了分析研究，路側(cè)振動(dòng)帶因能夠起到主動(dòng)預(yù)防疲勞駕駛的作用而得到越來越多的關(guān)注。在眾多路側(cè)振動(dòng)帶類型中，切削式振動(dòng)帶具有更廣泛的應(yīng)用價(jià)值，因此，該種類型的路側(cè)振動(dòng)帶得到較多地推薦與應(yīng)用。

1 路側(cè)振動(dòng)帶設(shè)置設(shè)計(jì)

寬容性設(shè)計(jì)理念是指設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循駕駛員的失誤不應(yīng)以生命為代價(jià)的原則，是當(dāng)前公路設(shè)計(jì)中以人為本理念的具體體現(xiàn)。基于駕駛規(guī)律，在公路設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)假設(shè)駕駛員能夠在事故前做出正確抉擇，而應(yīng)該賦予駕駛員足夠的容錯(cuò)空間?；趯捜菪栽O(shè)計(jì)理念，在當(dāng)前山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使道路條件具有更大的寬容性，在駕駛員出錯(cuò)時(shí)及時(shí)起到提前警示功能。

1.1 作用原理

一般情況下都是在硬路肩位置處設(shè)置路側(cè)振動(dòng)帶。當(dāng)車輛以小角度駛出行車道時(shí)，由于路側(cè)振動(dòng)帶的不平表面，會(huì)使得車內(nèi)出現(xiàn)振動(dòng)噪聲，故應(yīng)在距離行車道較近的位置上設(shè)置路側(cè)振動(dòng)帶，以確保車輛具有足夠的時(shí)間駛回原有路線[1]。

當(dāng)車輛貼近路側(cè)振動(dòng)帶時(shí)，車輛輪胎與地面之間的沖擊力會(huì)使其出現(xiàn)變形，從而引起輪胎的振動(dòng)，而該種振動(dòng)又會(huì)帶動(dòng)周圍空氣出現(xiàn)振動(dòng)，從而產(chǎn)生噪聲。作用原理見圖1。在路面的沖擊下，車輛將隨之產(chǎn)生共振，而此時(shí)因?yàn)檐噧?nèi)空間較小往往無法較為有效地吸收噪聲，從而提醒司機(jī)使其將車輛行駛回原有路線。

圖1 路側(cè)振動(dòng)帶作用原理

當(dāng)前國(guó)內(nèi)較為常見的路側(cè)振動(dòng)帶主要有切削式、道釘式、熱性型等。為使研究更具針對(duì)性，將以最常見的切削式振動(dòng)帶為研究對(duì)象。

1.2 振動(dòng)帶平面布置設(shè)計(jì)

切削式路側(cè)振動(dòng)帶在設(shè)置時(shí)可以采取連續(xù)或間斷方式。（1）連續(xù)式是將路側(cè)振動(dòng)帶順著行車方向持續(xù)不斷的布置，多用在較低能見度的情況下。連續(xù)振動(dòng)能夠有效提醒司機(jī)，避免其駕駛方向有所偏離，并且在緊急情況下能夠利用其進(jìn)行制動(dòng)。（2）間斷式是按照一定的間斷距離設(shè)置一組長(zhǎng)度相同的振動(dòng)帶，并以此推移重復(fù)。一般情況下，多以1 800 mm作為間斷距離。

1.3 特殊路段振動(dòng)帶組合設(shè)計(jì)

1.3.1 隧道進(jìn)出口路段

多數(shù)情況下，對(duì)于山區(qū)高速公路而言，隧道進(jìn)出口路段是交通事故的高風(fēng)險(xiǎn)路段，若此處有隧道壁碰撞事故發(fā)生，一般情況下多為重大、較大事故，而導(dǎo)致該種交通事故的情況多數(shù)是由于駕駛員疲勞駕駛所導(dǎo)致，因此在該路段設(shè)置一定的路側(cè)振動(dòng)帶能夠起到較強(qiáng)的警示作用。此外，在隧道進(jìn)出口路段還可額外設(shè)置振動(dòng)標(biāo)線，以對(duì)司機(jī)視線起到引導(dǎo)作用。為了全面保障隧道進(jìn)出口路段的安全，可在事故多發(fā)路段設(shè)置切削式路側(cè)振動(dòng)帶的基礎(chǔ)上增設(shè)熱溶式路側(cè)振動(dòng)帶，從而起到三級(jí)警示作用，并以雙排方式進(jìn)行設(shè)置[2]。

1.3.2 隧道緊急停車帶

隧道緊急停車帶主要用于車輛緊急停靠，對(duì)于長(zhǎng)大隧道而言，一旦出現(xiàn)撞車停車事件，救援較為困難，事故后果難以設(shè)想。為提高駕駛員保持安全價(jià)值，可將路側(cè)振動(dòng)帶設(shè)置到緊急停車帶區(qū)域處[3]。

1.3.3 團(tuán)霧易發(fā)路段

可在該路段設(shè)置連續(xù)式振動(dòng)帶，以提供給司機(jī)誘導(dǎo)和警示作用，還可結(jié)合誘導(dǎo)系統(tǒng)共同使用。

2 振動(dòng)帶視覺誘導(dǎo)設(shè)計(jì)

2.1 視覺誘導(dǎo)設(shè)計(jì)方案

2.1.1 色彩誘導(dǎo)設(shè)置方案

多數(shù)情況下，對(duì)于人的視覺以及心理而言，色彩對(duì)其有一定的誘導(dǎo)作用，而在交通應(yīng)用色彩中，橙黃色最具備吸引力，因此，在選取橙黃色作為誘導(dǎo)色彩。即采用橙黃色進(jìn)行標(biāo)線涂漆，將切削式振動(dòng)帶的凹槽進(jìn)行充分涂刷。

2.1.2 標(biāo)志誘導(dǎo)設(shè)置方案

配合有效的交通標(biāo)志，路側(cè)振動(dòng)帶效果更佳。將標(biāo)志牌設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 標(biāo)志誘導(dǎo)設(shè)置方案

2.2 眼動(dòng)儀仿真試驗(yàn)

為便于分析，分別設(shè)置了三種方案：色彩誘導(dǎo)、標(biāo)志誘導(dǎo)、色彩+標(biāo)志誘導(dǎo)。采用SMI ETG眼鏡式眼動(dòng)儀，應(yīng)用軟件UC-win road開展仿真模擬試驗(yàn)[4]。

2.2.1 駕駛員瞳孔變化率

在自由流的環(huán)境下，駕駛員的瞳孔面積在駛?cè)肼穫?cè)振動(dòng)帶時(shí)，由于色彩的影響會(huì)出現(xiàn)不同變化。在該過程中，瞳孔面積的變化率基本保持在一定的小范圍內(nèi)。當(dāng)標(biāo)志牌初次出現(xiàn)在駕駛員視線時(shí)，因其視覺無法及時(shí)適應(yīng)，此時(shí)的瞳孔面積存在波動(dòng)。當(dāng)其行駛一段時(shí)間過后，瞳孔面積變化率則逐漸趨于平靜。本次模擬的駕駛員瞳孔面積變化率見表1[5]。

表1 仿真試驗(yàn)駕駛員瞳孔特性

從仿真結(jié)果可以看出，色彩+標(biāo)志誘導(dǎo)對(duì)駕駛員有最佳的誘導(dǎo)效果?；谙嚓P(guān)研究可知，駕駛員瞳孔在20%的變化率下會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的緊張感。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析可知，駕駛員的瞳孔面積在標(biāo)志誘導(dǎo)下較大，主要是因?yàn)闃?biāo)志牌對(duì)于駕駛員而言有更高的吸引力。鑒于路側(cè)振動(dòng)帶的隱藏性較強(qiáng)，故在實(shí)際推廣時(shí)，建議將誘導(dǎo)警示標(biāo)志設(shè)置在路側(cè)振動(dòng)帶前邊位置，并采用涂漆的方式提醒駕駛員。

2.2.2 視覺區(qū)域總駐留時(shí)間

在實(shí)際行車過程中，駕駛員會(huì)對(duì)路況信息進(jìn)行不斷地搜索，故其注視點(diǎn)也在不斷地變化。眼動(dòng)儀能夠較為有效地對(duì)其注視點(diǎn)進(jìn)行捕捉，從而分析路側(cè)振動(dòng)帶與注視點(diǎn)之間的關(guān)系。為進(jìn)一步固定駕駛員的注視點(diǎn)，通過建立坐標(biāo)系的方式進(jìn)行分析。同時(shí)，為提高結(jié)果精確性，以建立邊界方程的方式劃分視覺區(qū)域[6]。

圖3 駕駛員視覺區(qū)域劃分方程

在該方程中捕捉駕駛員的注視點(diǎn)坐標(biāo)，即準(zhǔn)確地獲取各注視點(diǎn)區(qū)域范圍，從而對(duì)應(yīng)注視時(shí)間開展統(tǒng)計(jì)。

表2 不同誘導(dǎo)方案駕駛員注視點(diǎn)分布情況

除了對(duì)注視點(diǎn)區(qū)域有所影響外，路側(cè)振動(dòng)帶誘導(dǎo)方案對(duì)注視點(diǎn)預(yù)留時(shí)間也存在一定的影響。對(duì)于駕駛員而言，其注視點(diǎn)與路側(cè)振動(dòng)帶的誘導(dǎo)方案有所聯(lián)系，并且注視點(diǎn)的停留時(shí)間也與其相關(guān)。對(duì)注視時(shí)間的準(zhǔn)確把握，可以有效地對(duì)駕駛員的心理情況進(jìn)行分析研究。

表3 不同視覺區(qū)域駕駛員的總注視時(shí)間/ms

可以看出：（1）正前方區(qū)域注視時(shí)間最長(zhǎng)，約占總時(shí)間的40%，故在車輛行駛過程中，正前方為駕駛員的主要關(guān)注區(qū)域。（2）右側(cè)以及上方區(qū)域分別有33%和11%的注視時(shí)間占比，注視時(shí)間相比之下排第二、第三。在誘導(dǎo)方案不同時(shí)，各視覺區(qū)域有相近的注視時(shí)間，并且對(duì)于駕駛員而言右上側(cè)的標(biāo)志具有較大的誘導(dǎo)性。（3）地面和左側(cè)區(qū)域僅有較少的注視時(shí)間。對(duì)其原因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：行車過程中正前方為駕駛員的主要視覺區(qū)域，當(dāng)其受到視覺誘導(dǎo)時(shí)，其注視點(diǎn)有所變動(dòng)；相比于視覺誘導(dǎo)，標(biāo)志誘導(dǎo)能夠在較大程度上提高駕駛員注視右側(cè)區(qū)域的時(shí)間，故對(duì)于駕駛員而言標(biāo)志誘導(dǎo)能夠更好地吸引其注意力。

3 養(yǎng)護(hù)建議

當(dāng)前山西省山區(qū)高速公路基本都是瀝青路面。在瀝青路面進(jìn)行表面刨銑方式存在的振動(dòng)帶，對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)而言產(chǎn)生一定的損壞，見圖4。

圖4 涉鐵方案驗(yàn)證

圖4 路側(cè)振動(dòng)帶變化情況

可以看出，對(duì)于瀝青路面結(jié)構(gòu)而言，切削式振動(dòng)帶的施工并未對(duì)其產(chǎn)生破壞，并且在完工1 a后并無水損壞出現(xiàn)。主要原因：（1）此高速公路是在硬路肩上設(shè)置的振動(dòng)帶，其所承受的行車荷載較小，所產(chǎn)生的動(dòng)水壓力較小，對(duì)路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的損壞也較小。（2）由于路拱橫坡的布設(shè)，當(dāng)路側(cè)振動(dòng)帶的凹槽內(nèi)有積水時(shí)，考慮到其深度僅為1.2 cm，故在積水量滿足一定條件時(shí)即會(huì)溢流出去。（3）在高速公路上行使時(shí)車輛的速度一般均較快，在實(shí)際行駛時(shí)往往會(huì)面臨較大的風(fēng)力，使得路側(cè)振動(dòng)帶里的積水不斷蒸發(fā)，避免路側(cè)振動(dòng)帶的積水和滲水問題。因此，對(duì)于瀝青路面而言，切削式路側(cè)振動(dòng)帶雖然在施工后對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了銑刨，但并不會(huì)因此加劇路面水損壞。由分析可知，路側(cè)振動(dòng)帶正常與瀝青路面養(yǎng)護(hù)即可；但若日常養(yǎng)護(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)路側(cè)振動(dòng)帶處有開裂等病害出現(xiàn)時(shí)必須及時(shí)進(jìn)行處理。路側(cè)振動(dòng)帶經(jīng)過一段時(shí)間的預(yù)留之后，會(huì)在其凹槽內(nèi)布滿雜物，需定期對(duì)其進(jìn)行清理養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)高速公路設(shè)置路側(cè)振動(dòng)帶，能夠較有效地降低事故發(fā)生。針對(duì)山區(qū)高速公路中路側(cè)振動(dòng)帶的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，結(jié)合駕駛員在視覺上的心理變化情況，提出了優(yōu)化的路側(cè)振動(dòng)帶設(shè)計(jì)方案：（1）根據(jù)山區(qū)高速公路的特殊性，針對(duì)其特殊路段論述了路側(cè)振動(dòng)帶在隧道進(jìn)出口以及團(tuán)霧易發(fā)路段的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步提高行車安全性。（2）路側(cè)振動(dòng)帶的設(shè)計(jì)原理為通過聽覺警示的方式提醒駕駛員行車安全，除了聽覺之外，在預(yù)防疲勞駕駛方面還可通過采取視覺感知的方式來進(jìn)行主動(dòng)預(yù)防。針對(duì)路側(cè)振動(dòng)帶的視覺誘導(dǎo)進(jìn)行了試驗(yàn)分析，得出色彩+標(biāo)志的最佳誘導(dǎo)方案，對(duì)路側(cè)振動(dòng)帶的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。