林 志，李佳奇，趙 耀，陳夢婷，蘇培循

(1. 重慶交通大學 土木工程學院，重慶 400074； 2. 重慶奉建高速公路有限公司，重慶 404100)

0 引 言

近年來，我國交通基礎建設發(fā)展迅速，其中，隧道能夠縮短路線長度并克服高差，因而得到了廣泛的應用，但同時，隧道行車安全問題也成為我國交通持續(xù)健康發(fā)展必須面對和解決的問題。當前國內隧道路面顏色主要采用黑、灰色系列，但關于其對隧道行車安全性影響的研究較少。筆者將通過環(huán)境模擬以及定量試驗分析，研究不同顏色隧道路面對行車安全性的影響；并結合交通色彩視覺心理理論給出設計隧道路面的推薦顏色。

目前，國內外關于路面顏色對駕駛員心理特性的影響以及高速公路隧道環(huán)境對駕駛人視覺特性的影響已經有了一定的研究。徐良杰等[1]運用色彩視覺心理理論，對駕駛員的色彩心理效應進行調查研究，得到了不同顏色對駕駛員心理特性的影響；田晶晶等[2]通過實驗分析得知：隨著隧道長度的增長，隧道內駕駛員平均注視的次數增加、時間縮短；同時，駕駛員漸漸適應隧道內較為黑暗的環(huán)境，注意力逐漸降低。

雖然目前國內外關于公路彩色路面[3-4]以及隧道安全[5-6]方面已經有較多的研究，但針對隧道路面顏色對行車安全性影響的研究不足，筆者創(chuàng)造性地將兩者結合起來進行定量的試驗分析，通過設計的“不同路面顏色反應時間測量系統”，在對真實的隧道行車環(huán)境進行模擬的基礎上，定量地分析不同路面顏色條件與駕駛員反應時間的關系，最后結合交通色彩視覺心理理論，得出隧道路面顏色與行車安全的相關性，從而為深入優(yōu)化設計隧道路面提供參考。

1 試驗原理

1.1 制動機理分析

在駕駛員的實際駕駛過程中，當遇到障礙物或是其它突發(fā)狀況時，難以在極短的時間內對正在行駛的汽車進行制動，而必須要經過一定的步驟才可以制動汽車，如圖1。其中，t2和t3取決于駕駛員本身的生理特性，t4和t5則取決于汽車的制動性能。

圖1中，t1為駕駛員的反應時間，即從發(fā)現行駛方向上的障礙物或突發(fā)狀況開始，直到意識到需要采取制動措施并使腳離開油門為止的間間隔。一般情況下t1的數值較小(通常不大于1 s)，但在車速較大時仍然會對整個制動距離產生巨大的影響[7]。

圖1 汽車制動過程

1.2 反應時間與事故次數

研究和分析大量交通安全事故發(fā)現，反應時間的增加往往會令駕駛員失去最佳的制動時機，延長制動距離，從而導致來不及剎車或制動距離小于安全制動距離，引發(fā)交通事故。

表1為日本對于事故次數受駕駛員反應時間影響變化規(guī)律的調研結果，由表1可以發(fā)現駕駛員反應時間和事故次數之間近似成正比[8]。

表1 事故次數與反應時間關系

駕駛員的生理特性取決于自身的年齡、身體素質、所處環(huán)境等因素，汽車的制動性能取決于制動系統質量、行駛時間、溫度等因素。因為這兩者在特定情境下一般難以改變，所以縮短駕駛員的反應時間對于提高行車安全性具有極其重要的意義。

1.3 系統工作原理

設計了一種通過測量不同路面顏色條件下駕駛員反應時間的系統，該系統具體工作原理為：通過隧道密閉尺縮模型箱及照明裝置模擬真實的隧道行車環(huán)境；通過光學元件的彼此配合來模擬真實隧道環(huán)境內部障礙物的隨機出現；通過反應時間測量裝置獲取受測者發(fā)現隨機出現目標并作出反應的時間(即從光斑顯現到受測者做出反應按下按鈕的時間間隔)。系統結構示意如圖2。

圖2 系統結構示意

2 試驗設計

“不同路面顏色反應時間測量系統”由以下3部分組成：隧道及隧道照明環(huán)境模擬裝置、光源小目標(光斑)生成系統、反應時間測量裝置。試驗的目的是通過建立模型來模擬真實的隧道行車環(huán)境，并以隧道路面顏色作為試驗參數，測量觀測者肉眼在不同隧道路面顏色條件下觀測目標物體(光斑)所需要的反應時間，從而得到反應時間與隧道路面顏色的關系。

2.1 試驗環(huán)境模擬

試驗采用與實際隧道尺寸比例為1∶20的觀測箱模擬真實隧道環(huán)境，模型箱體各部分尺寸分別為：弧頂圓半徑25 cm，斷面寬度50 cm，總高度50 cm，總長度100 cm。照明裝置主要由LED燈構成，背景亮度的范圍應在1.5～2.0 cd/m2之間。試驗時將該系統置于工作臺面上，如圖3。

圖3 不同路面顏色反應時間測量系統

在黑暗環(huán)境下的光學試驗室中，利用試驗器材建立環(huán)境模型的步驟為：

1)選取黑、紅、綠、黃、白這5種顏色的瀝青混凝土試塊來構造不同顏色隧道路面模型。

2)選取功率為15 W的LED燈模擬夜間隧道照明環(huán)境。

3)選用隨機出現的光斑作為視標，模擬夜間行車時突然出現的障礙物或者其它突發(fā)情況。

2.2 試驗步驟

1)選取30名年齡在20～40歲且均具有正?；虺C正視力的受測者，隨機5人分為1組，共6組，編號為1～6；

2)在黑暗條件下的光學試驗室內進行試驗，每一組受測者輪流進行測驗，在看到光斑后以力所能及的最快速度按下按鈕，同時用電子計時器測量該反應時間；

3)每名受測者同一路面顏色測試3次取平均值，測試5組；

4)同組5名受測者在同一路面顏色條件下的反應時間，作為該組在該路面顏色條件下的反應時間，記錄如表2。

試驗流程圖如圖4。

圖4 試驗流程

3 試驗結果結合色彩心理效應分析

3.1 試驗結果

為了降低試驗誤差，獲得盡量多的有效數據，受測者在測試前對測試規(guī)則進行了充分了解，并提前適應測試環(huán)境，試驗開始后按照試驗流程圖并在工作人員的協助下依次進行試驗，試驗時盡量減少外部干擾，工作人員同時記錄試驗結果，記錄表如表2。

表2 受測者在5種路面顏色條件下的反應時間

將同種路面顏色條件下6組受測者的反應時間求平均值，得到反應時間與5種路面顏色的關系，如圖5。

從表2和圖5可以看出，五種路面顏色條件下，按照受測者的反應時間由長到短排序為：黑色、紅色、綠色、黃色、白色。

圖5 反應時間與5種路面顏色的關系

3.2 色彩視覺心理效應

顏色在由視覺神經傳到大腦中樞的過程中，會產生一系列的色彩效應，其中包括色彩物理、色彩生理以及色彩心理效應，這些色彩效應會使人獲得色彩感覺[9]。一方面，顏色能使人們產生大小感、遠近感、輕重感、冷暖感等；另一方面，色彩還能引起人們產生興奮、憂郁、緊張、安全、煩躁等心理效果[10]。綜上所述，顏色會在很大程度上影響人們的情緒、效率等方方面面，同樣也會在很大程度上影響駕駛員的駕駛行為，從而影響其駕駛的安全性。與交通安全密切相關的色彩視覺心理效應如表3。

表3 與交通安全密切相關的色彩視覺心理效應

3.3 綜合分析

由表2及圖5可知，目前使用最廣泛的黑色、灰色路面，該顏色條件下駕駛員的反應時間最長。同時，黑色、灰色易使駕駛員產生疲勞、困倦的心理效應，以及產生寂寞、黑暗等消極情緒[11]。如果駕駛員長時間注視單調的黑色、灰色路面，會分散駕駛員的注意力使其變得遲鈍，誘發(fā)駕駛疲勞，甚至產生睡意，進而大大提高事故發(fā)生率。

在紅色路面條件下駕駛員的反應時間也較長，僅次于黑色路面。另一方面，當駕駛員接觸紅色過多時，會感到壓力增大，出現焦躁不安的情緒，長時間接觸紅色容易使駕駛員產生駕駛疲勞，甚至還會有精疲力盡的感覺[12]。所以在隧道這種本就倍感壓力的環(huán)境中，要盡量減少紅色路面的使用，尤其是長大隧道，更要避免長距離使用紅色路面。但紅色可以起到較強警示的作用，所以在事故多發(fā)路段以及出入口段可以酌情使用紅色路面。

如圖5，綠色路面條件下駕駛員的反應時間在5種顏色中居于中等地位。同時綠色作為健康色對于緩解消極情緒和克服疲勞有一定作用，但綠色具有后退、收縮、遙遠的感覺[13]，在對安全車距要求更高的隧道環(huán)境中顯然不適用。

黃色路面條件下駕駛員的反應時間較短，僅次于白色路面。同時黃色有警告危險以及提醒注意的作用，并給人以前進、接近、膨脹的感覺[14]，有利于提醒駕駛員保持安全車距，在發(fā)生意外時駕駛員也能夠以較快的速度做出反應，是比較理想的隧道路面顏色。

白色路面條件下駕駛員的反應時間最短，但由于白色的顏色情緒具有兩面性，其真實使用效果還需要進一步調查研究。

3.4 應用現狀

近年來我國對彩色隧道路面的研究與應用越來越多，在江蘇、陜西、安徽、重慶等多個省市采用了彩色隧道路面。目前，江蘇省南京市的老山隧道、陜西省商洛市的廟嶺子溝隧道和自在溝隧道，以及安徽省合肥市的試刀山隧道等隧道入口都采用了一段彩色瀝青路面，其中老山隧道的進口段采用了30 m的紅色彩色瀝青路面[15]；廟嶺子溝隧道的進口段采用了45 m的紅藍相間的彩色瀝青路面。

這些彩色隧道路面的使用不僅提高了路面的抗滑性，而且縮短了駕駛員的反應時間，從而大大地縮短了制動距離，較高亮度的路面顏色還有著提醒駕駛員注意的心理作用，在很大程度上提高了隧道行車的安全性。

4 結 語

通過“不同路面顏色反應時間測量系統”，在對真實的隧道環(huán)境進行模擬的基礎上，定量地分析不同隧道路面顏色條件與駕駛員反應時間的關系。試驗表明，在5種路面顏色中，按照受測者的反應時間由長到短排序為：黑色、紅色、綠色、黃色、白色。結合色彩視覺心理效應，綜合分析不同顏色路面的具體使用效果，可以發(fā)現，目前使用最廣泛的黑色、灰色路面，從反應時間以及色彩視覺心理效應方面來看均不利于隧道行車安全；而黃色路面條件下駕駛員反應時間較短，且其色彩視覺心理效應更適用于隧道環(huán)境，是較為理想的隧道路面顏色。下一步的工作可在此基礎上進一步調查研究同一顏色不同亮度條件下的隧道路面對行車安全性的影響，最終探索隧道入口段、中段以及出口段路面顏色和亮度的協調與過渡方案。