CN104863612A - 基于韵律感的长大公路隧道视觉环境改善设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于韵律感的长大公路隧道视觉环境改善设计方法，在隧道内侧墙设置侧墙大韵律感曲线，侧墙小韵律感曲线，对应侧墙大韵律感曲线波谷处设置路面横向视错觉标线和路面白色折线，侧墙设置侧墙车距提醒标线，构成空间低频视觉信息流；于隧道内设置侧墙环形标线和两层轮廓标，设置3组路面音符标线与侧墙环形标线对应，设置路面突起路标，构成空间中频视觉信息流；路缘石下缘设置红白相间路侧立面标线，构成空间高频视觉信息流。多频视觉信息共同组成韵律视觉参照系，有效改善速度感、距离感、方向感、韵律感，本方法适用于长度为1000m以上，限速为60-80km/h的公路隧道。

Description

基于韵律感的长大公路隧道视觉环境改善设计方法

技术领域

本发明涉及公路隧道安全设计，具体涉及一种基于韵律感及逆反射的长大公路隧道视觉环境改善设计，从而提升驾驶员的速度感知与距离感知,改善驾驶员在长大公路隧道的行车视觉环境，有助于实现驾驶员在长大公路隧道内行车安全性及舒适性。

背景技术

公路隧道往往是高速公路上的交通瓶颈路段，其管理水平、服务水平直接影响着高速公路的安全畅通。国内学者对23座高速公路隧道交通事故调查表明隧道路段事故是全线平均事故率的1.3～9.67倍(平均为5.17倍)，事故总数、受伤人数、死亡人数和造成经济损失的比例远高于正常路段。而且隧道内发生交通事故后处理困难，极易造成群死群伤。改善公路隧道交通安全具有重要的现实意义。

长大公路隧道中存在光照度低、缺少视觉参照系、内部环境过于单一乏味等问题。公路隧道内刺激物对比度降低以及隧道内的单调环境容易导致驾驶员低估车速，进而误判跟车距离，从而引发交通事故。单调隧道侧墙的存在会造成驾驶员心理压抑，在这种状态下较长时间行车后驾驶员心理生理机能以及驾驶操作效能下降，导致反应迟钝，甚至很难准确地操控车辆。另外，由于隧道封闭空间内光线昏暗、色彩单调、景观缺乏变化，会导致驾驶员的速度感减弱，一方面对自己的车速估计不足，难以准确判断与前车的距离；另一方面，驾驶员对速度的感知，只能通过仪表盘获取车速信息，导致驾驶员注意力过多地停留在仪表盘上，对行车安全十分不利。因此，改善隧道内视觉环境有助于改善隧道交通安全问题。

韵律感设计在交通设计领域中得到广泛应用。律感音乐能增加人节奏感，产生韵律的心理波动，缓解疲劳；韵律感的道路环境，也会使驾驶员轻松愉悦，有效缓解驾驶疲劳；在日本则有音乐公路，通过在路面设置一定频率的具振动特性的音符符号标线予以实现，并达到了良好的效果，一些高速公路的交通景观中也采用具有韵律感信息的交通景观，以改善驾驶员的视觉环境，缓解驾驶疲劳。通过在道路环境设置韵律感信息，可以提升车速感知能力和车距保持能力，提升驾驶员的驾驶舒适性。

基于边缘率的车速控制方法得到应用。边缘率被认为是影响速度感知的重要视觉因素。边缘率是人运动时，空间中各点穿过视野边缘的相对速度。国内外学者通过边缘率在交通中“无意识”地进行速度控制的使用来提升公路环境速度知觉，刘兵在硕士论文“基于驾驶员视知觉的车速控制和车道保持机理研究”中(武汉理工大学工学硕士论文，2008年)通过心理物理实验得出当边缘率小于2Hz，或大于32Hz时，驾驶员会出现速度低估，边缘率在4Hz～16Hz时，实验者对速度产生了高估，其中边缘率为12Hz高估达到30％以上。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有长大公路隧道缺少视觉参照系，内部环境单调，低照度，容易使驾驶员低估车速，高估车距，易疲劳的技术难题，提供一种基于韵律感的长大公路隧道视觉环境改善设计方法，改善驾驶员在长大公路隧道内的视觉环境，有助于实现长大公路隧道内行车安全性及舒适性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于韵律感的长大公路隧道视觉环境改善设计方法，包括以下步骤：

在长度为1000m以上，限速为60～80km/h的高速公路长大公路隧道的侧墙设置侧墙大韵律感曲线；

于侧墙大韵律感曲线波峰下方设置侧墙小韵律感曲线；

对应侧墙大韵律感曲线波谷路面处设置路面横向视错觉标线和路面折线，且侧墙设置侧墙车距提醒标线，构成空间低频视觉信息流；

在隧道侧墙设置侧墙环形标线，对应侧墙环形标线处设置侧墙轮廓标；

在路面设置3组路面音符标线与侧墙大韵律感曲线波谷外的侧墙环形标线对应，再设置路面突起路标，构成空间中频视觉信息流；

路缘石下缘及顶部设置红白相间路侧立面标记线，构成空间高频视觉信息流。

本发明所述的方法中，侧墙大韵律感曲线是周期为100～150m，波峰为2～2.5m的正弦曲线，侧墙小韵律感曲线是周期为50～100m，波峰为0.7～1m的正弦曲线。

本发明所述的方法中，所述空间低频视觉信息流的空间频率为0.1～0.2HZ。

本发明所述的方法中，侧墙环形标线的间隔为25～37.5m，路面突起路标之间的间隔为12.5～17.5m，所述空间中频视觉信息流的空间频率为0.3～1HZ。

本发明所述的方法中，红白相间路侧立面标记线之间的间隔为1.5～3m，所述空间高频视觉信息流的空间频率为2～8HZ。

本发明所述的方法中，所述大韵律感曲线的颜色为蓝色，所述小韵律感曲线颜色为黄色，所述大韵律感曲线与所述小韵律感曲线波峰中线对齐，路面音符标线为白色，共同构成长大公路隧道的韵律感标线系统。

本发明所述的方法中，路面音符标线的间隔为100～150m，其形式为五线谱音符形式，其长×宽为2.5×2.5m，每隔100～150m音符形式变化一次，与侧墙环形标线位于同一中心线内。

本发明所述的方法中，侧墙环形标线为白色，与侧墙轮廓标设置在同一中心线上，侧墙轮廓标总共设置两层，第一层高度为0.6m，为小车驾驶员提供视觉诱导，第二层高度为1.2m，为大车驾驶员提供视觉诱导。

本发明所述的方法中，路面横向视错觉标线和路面折线为白色，设置在对应侧墙大韵律感曲线波谷的路面处，间距为100～150m，其中路面横向视错觉标线与侧墙环形标线在同一中心线上，共同构成空间闭合环形。

本发明所述的方法中，侧墙车距提醒标线设置于侧墙大韵律感曲线波谷处的侧墙环形标线处，间距为100～150m，与路面折线对应。

本发明产生的有益效果是：1)在路缘石下缘及顶部设计高频率的路侧立面标记线，能提高驾驶员瞬时感知速度，达到减速行驶的目的；

2)在隧道侧墙设置侧墙环形标线，侧墙轮廓标，路面设置突起路标，构成空间中频视觉信息流，能提升驾驶员的距离感；

3)在隧道侧墙设置侧墙大韵律感曲线，侧墙小韵律感曲线，设置路面横向视错觉标线、路面折线，路面音符标线与侧墙车距提醒标线能提高驾驶员的节奏感；

4)通过设置侧墙大韵律感曲线，侧墙小韵律感曲线，路面音符标线，构成韵律感标线系统，能缓解驾驶员疲劳，达到提高驾驶员舒适性的目的；

5)通过设置侧墙轮廓标，路面横向视错觉标线与侧墙环形标线构成多层视觉诱导系统，能提高驾驶员隧道内的车道保持能力；

6)本发明针对长大公路隧道内缺乏视觉参照系，环境单点，低照度的特点，通过设置高频，中频、低频交通安全设施，可采用逆反射材料，有助于改善长大公路隧道内视觉环境，实现长大公路隧道捏行车安全性及舒适性。

7)本发明通过设置多频多色彩的逆反射材料信息系统，充分利用边缘率效应，使驾驶员产生速度高估，主动减速，避免了传统物理强迫减速方法对驾驶员心理以及行车安全的不良影响，结合逆反射的运用，充分利用车辆灯光，优化现有隧道照明，提高隧道内局部对比度，避免碰撞。

8)本发明采用低成本的道路标线和视觉诱导系统，不涉及大规模道路基础设施，投资少，施工易，见效快，能改善长大公路隧道内行车安全。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1：本发明实施例长大公路隧道视觉环境改善设计流程图；

图2：本发明实施例长大公路隧道视觉环境改善设计侧视图；

图3：本发明实施例长大公路隧道视觉环境改善设计平面视图；

图4：本发明实施例长大公路隧道视觉环境改善设计剖面图；

图5：不同边缘率下感知速度与物理速度关系示意图；

图6：理想感知速度、实际物理速度关系示意图。

附图中阿拉伯数字含义如下：1-路侧立面标记线；2-路面突起路标；3-侧墙环形标线；4-侧墙轮廓标；5-侧墙车距提醒标线；6-侧墙大韵律感曲线；7-侧墙小韵律感曲线；8-路面折线；9-路面横向视错觉标线；10-路面音符标线；11-灯具。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例基于韵律感的长大公路隧道视觉环境改善设计方法，如图1所示，主要包括以下步骤：

S1、在长度为1000m以上，限速为60～80km/h的高速公路长大公路隧道的侧墙设置侧墙大韵律感曲线6；

S2、于侧墙大韵律感曲线波峰下方设置侧墙小韵律感曲线7；

S3、对应侧墙大韵律感曲线波谷路面处设置路面横向视错觉标线9和路面折线8，且侧墙设置侧墙车距提醒标线5，构成空间低频视觉信息流；

S4、在隧道侧墙设置侧墙环形标线3，对应侧墙环形标线3处设置侧墙轮廓标4；

S5、在路面设置3组路面音符标线10与侧墙大韵律感曲线波谷外的侧墙环形标线3对应，再设置路面突起路标2，构成空间中频视觉信息流；

S6、路缘石下缘及顶部设置红白相间的路侧立面标记线1，构成空间高频视觉信息流。

本发明的一个较佳实施例中，在长度为1000m以上，限速为60～80km/h的高速公路长大隧道内，如图2和图3所示，在长大公路隧道侧墙设置周期为100～150m，波峰为2～2.5m的正弦曲线为侧墙大韵律感曲线6，于侧墙大韵律感曲线波峰下方设置周期为50～100m，波峰为0.7～1m的正弦曲线为侧墙小韵律感曲线7，对应侧墙大韵律感曲线波谷路面处设置路面横向视错觉标线9和路面折线8，侧墙设置侧墙车距提醒标线5，构成空间低频视觉信息流；每隔25～37.5m在隧道侧墙设置侧墙环形标线3，对应侧墙环形标线3处设置侧墙轮廓标4，在路面设置3组路面音符标线10与侧墙大韵律感曲线波谷外的侧墙环形标线3对应，每隔12.5～17.5m设置路面突起路标2，构成空间中频视觉信息流；路缘石下缘及顶部每隔1.5～3m设置红白相间路侧立面标记线1，构成空间高频视觉信息流。

侧墙大韵律感曲线6周期为100～150m，侧墙小韵律感曲线7长大为50～100m，路面横向视错觉标线9、路面折线8与侧墙车距提醒标线5，共同构成空间低频视觉信息流，其空间频率为0.1～0.2HZ。

在隧道侧墙每隔25～37.5m设置侧墙环形标线3，如图2和图4所示，对应侧墙环形标线3处设置轮廓标4，图4中11为隧道顶部设置的灯具。如图3所示，在路面设置3组路面音符标线10与侧墙大韵律感曲线波谷外的侧墙环形标线3对应，每隔12.5～17.5m设置路面突起路标2，构成空间中频视觉信息流，其空间频率为0.3～1HZ，提升驾驶员距离感。

本发明的实施例中，在路缘石下缘及顶部每隔1.5～3m设置红白相间路侧立面标记线1，构成空间高频视觉信息流，其空间频率为2～8HZ，提升驾驶员的速度感。如图5所示，为不同边缘率下感知速度与物理速度关系示意图，如图6所示，为理想感知速度、实际物理速度关系示意图。因此，在路缘石下缘及顶部设计高频率的红白相间路侧立面标记线1，能提高驾驶员瞬时感知速度，达到减速行驶的目的。

本发明的实施例中，侧墙大韵律感曲线颜色可设为蓝色，侧墙小韵律感曲线颜色设为黄色，侧墙大韵律感曲线与侧墙小韵律感曲线波峰中线对齐，路面音符标线10为白色，共同构成长大公路隧道的韵律感标线系统，缓解驾驶员视觉疲劳。

本发明的实施例中，路面音符标线10设置于路面，与侧墙大韵律感曲线波谷外的侧墙环形标线3对应，每100～150m设置三组，其形式可以为五线谱音符形式，其尺寸长×宽为2.5×2.5m，每隔100～150m音符形式变化一次，与侧墙环形标线3位于同一中心线内，缓解驾驶员隧道内行车的紧张感。

本发明的实施例中，侧墙环形标线3为白色，与侧墙轮廓标4设置在同一中心线上，侧墙轮廓标4总共设置两层，第一层高度为0.6m，为小车驾驶员提供视觉诱导，第二层高度为1.2m，为大车驾驶员提供视觉诱导。

本发明的实施例中，路面横向视错觉标线9和路面折线8为白色，设置在对应侧墙大韵律感曲线波谷的路面处，间距为100～150m，其中路面横向视错觉标线9与侧墙环形标线3在同一中心线上，共同构成空间闭合环形，增加驾驶员的视觉深度。

本发明的实施例中，侧墙车距提醒标线5设置于侧墙大韵律感曲线波谷处的侧墙环形标线4处，间距为100～150m，与路面折线8对应。

本发明的实施例中，韵律感标线系统主要包括侧墙大韵律感曲线6，侧墙小韵律感曲线7，路面音符标线10，韵律感标线系统主要通过正弦曲线的韵律感信息以及音符信息以提供音乐旋律的暗示，缓解驾驶员的疲劳。

本发明的实施例中，多层视觉诱导系统主要包括侧墙轮廓标4，路面横向视错觉标线9与侧墙环形标线3，多层视觉诱导系统主要通过不同高度的视觉信息为分别为大车和小车提供视觉诱导，同时以空间闭合环形视觉信息提高驾驶员的视觉深度，增强隧道内的视觉环境的视认性，提高车道保持能力。

本发明的实施例中，提升驾驶员对隧道内视认性主要包括侧墙大韵律感曲线6，侧墙小韵律感曲线7，侧墙环形标线3，侧墙轮廓标4，侧墙车距提醒标线5，路面突起路标2采用高强级反光标线，路面横向视错觉标线9，路面折线8，路面音符标线10，路侧立面标记线1采用全天候反光标线，车辆前照灯照射到反光膜带上，能增加隧道内局部亮度，使驾驶员易于辨认。

本发明针对长大公路隧道内的事故形态追尾，碰撞侧墙以及事故原因超速，驾驶员疲劳，通过设置路侧立面标记线1构成空间高频视觉信息流，提升驾驶员的速度感，设置侧墙环形标线3，侧墙轮廓标4，路面突起路标2，构成空间中频视觉信息流，提升驾驶员距离感，设置侧墙大韵律感曲线6，侧墙小韵律感曲线7，路面横向视错觉标线9、路面折线8，路面音符标线10与侧墙车距提醒标线5，共同构成空间低频视觉信息流，提升驾驶员的节奏感，高中低频信息流相结合，从而达到规范和引导驾驶行为，有效避免事故的发生的目的。通过设置侧墙大韵律感曲线6，侧墙小韵律感曲线7，路面音符标线10，构成韵律感标线系统，以缓解驾驶员疲劳，达到提高驾驶员舒适性的目的。通过设置侧墙轮廓标4，路面横向视错觉标线9与侧墙环形标线3构成多层视觉诱导系统，以提高驾驶员隧道内的车道保持能力。通过设置高强级反光膜和全天候反光膜，提高隧道内视认性，有效改善驾驶员隧道内视觉环境，有利于行车安全，有助于实现驾驶员在长大公路隧道内行车安全性及舒适性。

本发明的施工方法如下：

1先清洗长大公路隧道侧墙，采用高强级反光标线施画侧墙大韵律感曲线6，于侧墙大韵律感曲线波峰下方施画侧墙小韵律感曲线7，

2采用高强级反光标线，于侧墙施画侧墙环形标线3，对应侧墙环形标线3处设置侧墙轮廓标4，波谷处施画侧墙车距提醒标线5；

3清洗长大公路隧道路缘石顶部及下缘，采用全天候反光标线施画红白相间路侧立面标记线1；

4清洗长大公路隧道路面，采用全天候反光标线于对应侧墙大韵律感曲线波谷路面处施画路面横向视错觉标线9和路面折线8，于侧墙大韵律感曲线波谷外的侧墙环形标线3处路面施画3组路面音符标线10；

5每隔12.5～17.5m锚固路面突起路标2，突起路标采用高强级反光膜。

注意事项：

1、本发明适用于长度为1000m以上，限速为60-80km/h的长大公路隧道中部，有助于改善长大公路隧道内部缺乏视觉参照系，环境单调，提高行车安全与舒适性。

2、本发明中的高强级反光标线和全天候反光标线使用过程中应注意维护清洁保养，保证反光效果。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于韵律感的长大公路隧道视觉环境改善设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

在长度为1000m以上，限速为60～80km/h的高速公路长大公路隧道的侧墙设置侧墙大韵律感曲线（6）；

于侧墙大韵律感曲线波峰下方设置侧墙小韵律感曲线（7）；

对应侧墙大韵律感曲线波谷路面处设置路面横向视错觉标线（9）和路面折线（8），且侧墙设置侧墙车距提醒标线（5），构成空间低频视觉信息流；

在隧道侧墙设置侧墙环形标线（3），对应侧墙环形标线（3）处设置侧墙轮廓标（4）；

在路面设置3组路面音符标线（10）与侧墙大韵律感曲线波谷外的侧墙环形标线（3）对应，再设置路面突起路标（2），构成空间中频视觉信息流；

路缘石下缘及顶部设置红白相间的路侧立面标记线（1），构成空间高频视觉信息流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，侧墙大韵律感曲线（6）是周期为100~150m，波峰为2~2.5m的正弦曲线，侧墙小韵律感曲线（7）是周期为50~100m，波峰为0.7~1m的正弦曲线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间低频视觉信息流的空间频率为0.1~0.2HZ。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，侧墙环形标线（3）的间隔为25~37.5m，路面突起路标（2）之间的间隔为12.5~17.5m，所述空间中频视觉信息流的空间频率为0.3~1HZ。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，红白相间的路侧立面标记线（1）之间的间隔为1.5~3m，所述空间高频视觉信息流的空间频率为2~8HZ。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大韵律感曲线的颜色为蓝色，所述小韵律感曲线颜色为黄色，所述大韵律感曲线与所述小韵律感曲线波峰中线对齐，路面音符标线为白色，共同构成长大公路隧道的韵律感标线系统。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，路面音符标线（10）的间隔为100~150m，其形式为五线谱音符形式，其长×宽为2.5×2.5m，每隔100~150m音符形式变化一次，与侧墙环形标线（3）位于同一中心线内。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，侧墙环形标线（3）为白色，与侧墙轮廓标（4）设置在同一中心线上，侧墙轮廓标（4）总共设置两层，第一层高度为0.6m，为小车驾驶员提供视觉诱导，第二层高度为1.2m，为大车驾驶员提供视觉诱导。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，路面横向视错觉标线（9）和路面折线（8）为白色，设置在对应侧墙大韵律感曲线波谷的路面处，间距为100~150m，其中路面横向视错觉标线（9）与侧墙环形标线（3）在同一中心线上，共同构成空间闭合环形。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，侧墙车距提醒标线（5）设置于侧墙大韵律感曲线波谷处的侧墙环形标线（4）处，间距为100~150m，与路面折线（8）对应。