蔣永壘、王騰文

（貴州順康檢測(cè)股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550014）

0 引言

交通標(biāo)志是道路交通運(yùn)行中起到提示和引導(dǎo)作用的重要設(shè)備設(shè)施，是駕駛員通過對(duì)其標(biāo)志板中的信息辨認(rèn)而實(shí)現(xiàn)的。在夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志的制作應(yīng)用中，反光膜被廣泛使用，其中，夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志的反光膜能否達(dá)到駕駛員的視認(rèn)要求，對(duì)于保障夜間的行車安全至關(guān)重要。王露婉等人研究了反光膜在夜晚的反光特性，采用了一種可攜帶的反向反光計(jì)，收集反光材料在不同位置的逆向反光系數(shù)，并對(duì)其空間分布展開分析，從光度、色度及相關(guān)色溫等方面，實(shí)現(xiàn)了反光膜模型的構(gòu)建[1]。其研究結(jié)果表明，因加工技術(shù)等原因，導(dǎo)致交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜在某一區(qū)域顯示的均勻程度也較低，不同顏色的反光膜對(duì)顏色的容忍程度仍然存在一定差異。楊光等人認(rèn)為，由于微型棱鏡式反光薄膜具有較小的入射角范圍和不同的反向反射率差異，只有利用射線跟蹤程序，并在幾何光學(xué)理論的基礎(chǔ)上對(duì)CCR 陣進(jìn)行數(shù)值模擬[2]。

1 試驗(yàn)簡(jiǎn)述

交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜適用于一般道路的交通指引，通常情形下，涵蓋了公路、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)道路以及臨時(shí)道路都必須采用的道路標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，其通常可以分為：壓敏型與電敏型，采用同類油墨并使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作交通指引導(dǎo)向所需的各類圖案及信息。反光膜按不同的逆反射原理，可以分為玻璃珠型和微棱鏡型兩種；按不同的結(jié)構(gòu)原理，可以分為棱鏡埋入型、密封膠囊型和微棱鏡型；按不同的逆反射性能，可以分為五個(gè)等級(jí)，一級(jí)反光膜為微棱鏡型，二級(jí)反光膜為密封膠囊型（通常稱高強(qiáng)級(jí)），三級(jí)反光膜為透鏡埋入型（通常稱超工程級(jí)），四級(jí)反光膜為透鏡埋入型（通常稱工程級(jí)），五級(jí)反光膜為透鏡埋入型（通常稱經(jīng)濟(jì)級(jí)）[3]。

1.1 試驗(yàn)原理

交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜是由多層金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)研制材料應(yīng)用新型技術(shù)，通過將帶有特殊金屬涂層的下半微珠所組成的反光單元結(jié)合高分子材料加以復(fù)合，從而獲得密閉性、耐候性都極佳的特殊反光材料。夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜都是按照不同等級(jí)生產(chǎn)的，不同等級(jí)反光膜的逆反射性能也不盡相同[4]。鑒于現(xiàn)有反射膜不能測(cè)定逆反射系數(shù)與視距的關(guān)系，需要利用衰減膜作為衰減介質(zhì)，再通過調(diào)節(jié)控制衰減膜的層數(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)定每一級(jí)別反光膜的視認(rèn)性水平。在試驗(yàn)過程中，要通過將衰減膜一層一層地粘貼到標(biāo)志板上方，測(cè)試并記錄反光膜在不同衰減膜層數(shù)下的逆反射系數(shù)值、被試人員的視認(rèn)距離以及逆反射性能評(píng)估結(jié)果。

1.2 選取反光膜和衰減膜

對(duì)于夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜的選取，在不同類型、顏色和生產(chǎn)廠家的反光膜中截取50mm×50mm 的樣品，并將其粘貼在標(biāo)志板上，再根據(jù)提示信息在其背面標(biāo)注。根據(jù)夜間交通安全設(shè)施安裝的實(shí)際情況，在試驗(yàn)中，選擇綠色反光膜作為交通安全設(shè)施標(biāo)志板的底膜，白色反光膜作為標(biāo)志信息內(nèi)容。當(dāng)入射角和觀察角分別為-8°和0.4°時(shí)，兩種顏色的反光膜在實(shí)際測(cè)試中的逆反射系數(shù)分別為255.34cd·lx-1·m-2和2680cd·lx-1·m-2。由于衰減膜在可見光吸收率和透過率指標(biāo)中都可以滿足逆反射性能的評(píng)估要求，同時(shí)降低衰減反光膜的逆反射系數(shù)，所以應(yīng)優(yōu)先選擇PS55#高分子塑膠材料的薄膜[5]。目前，我國(guó)所使用的反光膜類別、結(jié)構(gòu)、等級(jí)以及在公路中的主要應(yīng)用見表1。

表1 反光膜等級(jí)對(duì)照表

1.3 試驗(yàn)車輛及儀器設(shè)備

由于車輛的不同類型會(huì)影響夜間駕駛的視線高度和車燈亮度，而視線高度和車燈亮度又會(huì)影響駕駛員對(duì)夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜的入射角度和觀測(cè)角度。因此，選擇不同類型的車輛可以保證逆反射性能評(píng)估結(jié)果的通用性，表2 給出不同車型的屬性參數(shù)。

表2 車型的屬性參數(shù)

在夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜的逆反射性能評(píng)估中，使用的試驗(yàn)儀器包括門架、定滑輪、全站儀和逆反射系數(shù)測(cè)量?jī)x。

1.4 試驗(yàn)過程

道路交通反光膜是制作道路交通標(biāo)志牌的重要材料，其光特性和逆反射系數(shù)都應(yīng)符合我國(guó)現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范《道路交通反光膜》（GB/T 18833—2012）的相關(guān)規(guī)定。在試驗(yàn)開展過程中，測(cè)試夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜的逆反射系數(shù)性能時(shí)，要求的具體試驗(yàn)步驟如下：

Step1：制作夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板，并制備10個(gè)水平的衰減膜；

Step2：開始測(cè)試反光膜的實(shí)際逆反射系數(shù)。將10個(gè)水平的衰減膜一層一層地粘貼在夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板的上方，并在不同層數(shù)的衰減膜下，開始逐一測(cè)試其逆反射系數(shù)，并得出具體參數(shù)值；

Step3：在設(shè)置于3m 高的龍門架上方，采用定滑輪將夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板予以固定；

Step4：分別測(cè)試三個(gè)夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板的視認(rèn)距離，并得出具體參數(shù)值；

Step5：在夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板上一層一層地粘貼衰減膜，分別測(cè)量標(biāo)志板的動(dòng)態(tài)視認(rèn)距離數(shù)值和靜態(tài)視認(rèn)距離數(shù)值；

Step6：在不同層數(shù)的衰減膜下方，記錄夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜的逆反射性能系數(shù)。

2 結(jié)果分析

2.1 分析衰減水平與夜間交通標(biāo)志前后景對(duì)比度關(guān)系

在不同層數(shù)的衰減膜下，夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板前后景的逆反射系數(shù)見表3。

表3 夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板前后景的逆反射系數(shù)

從表3 的結(jié)果可以看出，隨著衰減膜層數(shù)的增加，夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板前景和背景的逆反射系數(shù)都呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。經(jīng)過計(jì)算可以得出夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板前景和背景在逆反射系數(shù)方面的平均對(duì)比度為8.885cd·lx-1·m-2，表明無論粘貼多少層衰減膜，夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板前后景對(duì)比度都比較接近平均對(duì)比度。當(dāng)夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志的衰減水平相同時(shí)，夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板前后景對(duì)比度還是趨于穩(wěn)定。根據(jù)表3 的結(jié)果，繪制了衰減水平與夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板前、后景逆反射系數(shù)之間的關(guān)系圖像，如圖1 所示。

圖1 衰減水平與逆反射系數(shù)之間的關(guān)系

根據(jù)圖1 的結(jié)果可以得到，對(duì)于夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板反光膜而言，實(shí)際測(cè)試得到的前、后鏡逆反射系數(shù)比較離散，主要原因：一是人工測(cè)量過程中會(huì)產(chǎn)生一定誤差；二是當(dāng)測(cè)量位置不同時(shí)，夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜的逆反射性能存在差異，對(duì)于衰減膜而言，其衰減性能也是不同的；三是隨著衰減膜層數(shù)的增加，衰減水平逐漸變大，夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板前、后景逆反射性能逐漸降低[6]。

當(dāng)衰減膜的層數(shù)分別為3層、6層、8層以及10層時(shí)，對(duì)比夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜與《公路交通標(biāo)志反光膜》中的反光膜等級(jí)，結(jié)果如表4 所示。

表4 夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板前、后景逆反射系數(shù)等級(jí)對(duì)照表

從表4 的結(jié)果可以看出，當(dāng)衰減膜的層數(shù)為10 層時(shí)，夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志板前景的逆反射系數(shù)降低到78.52cd·lx-1·m-2，與《公路交通標(biāo)志反光膜》中規(guī)定的四級(jí)白色反光膜的標(biāo)準(zhǔn)值比較接近，說明夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜的逆反射性能較差。

2.2 分析前景膜逆反射性能與靜態(tài)視認(rèn)距離的關(guān)系

在不同的衰減水平下，前景膜逆反射系數(shù)與駕駛員視認(rèn)距離之間的關(guān)系如圖2 所示。

圖2 前景膜逆反射系數(shù)與駕駛員視認(rèn)距離的關(guān)系

從圖2 的結(jié)果可以看出，在夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志中，當(dāng)衰減膜的層數(shù)為0 時(shí)，反光膜的逆反射系數(shù)為1325.8cd·lx-1·m-2，此時(shí)司機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下的視覺識(shí)別距離為119.4m，當(dāng)在反光膜中粘貼1 層和3 層衰減膜時(shí)，司機(jī)的視覺識(shí)別距離為分別為126.3m 和130.6m，比沒有粘貼衰減膜之前的視認(rèn)距離大。

綜上所述，當(dāng)夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志前景膜沒有任何衰減膜覆蓋時(shí)，駕駛員夜間行駛的視認(rèn)距離較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于衰減膜層數(shù)為1 層、2 層和3 層時(shí)的視認(rèn)距離。原因是沒有粘貼衰減膜的夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志具有較大的逆反射系數(shù)，當(dāng)車輛燈光照射在夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志時(shí)，反光膜就會(huì)在車燈照射的情況下，產(chǎn)生足夠強(qiáng)的逆反射光線，降低了駕駛員的辨識(shí)能力。當(dāng)粘貼衰減膜的層數(shù)小于等于3 層時(shí)，駕駛員不會(huì)受到夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志的反光強(qiáng)度影響，可以提高夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志的視認(rèn)距離。當(dāng)粘貼3層以上的衰減膜時(shí)，夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志的反光強(qiáng)度明顯下降，同時(shí)視認(rèn)距離也有所下降。

3 結(jié)語(yǔ)

提出夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜的逆反射性能評(píng)估研究，通過粘貼不同層數(shù)的衰減膜，發(fā)現(xiàn)衰減膜的粘貼層數(shù)小于等于3 層時(shí)，夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志反光膜的逆反射性能較高，可以提高夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志的視認(rèn)距離。通過研究，希望可以在滿足駕駛員對(duì)夜間交通安全設(shè)施標(biāo)志視認(rèn)需求的前提下，降低前景膜的逆反射系數(shù)，達(dá)到安全行駛的目的。