CN107388085A - 一种农村公路隧道发光诱导系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农村公路隧道发光诱导系统。根据隧道不同路段的光环境特征、驾驶员驾驶特性和视觉特征，把短隧道分为＜200m短隧道和200~500m中短隧道，且200~500m短隧道依次分为：入口段、中间段、出口段，并根据路段特征设置多频多尺寸的发光诱导设施；中间段中还设置提醒区；高频小尺寸诱导信息设置于车道外侧或检修道处且亮度最高，中频小尺寸诱导信息设置于侧墙且亮度低于路缘诱导信息，中频信息中尺度诱导信息设置于侧墙，低频大尺度诱导信息设置于侧墙延伸至隧道顶部。兼顾安全与节能，同时避免产生视错觉，保证形成安全，特别适用于不通电或不开灯的农村公路短隧道（＜500m）。

Description

一种农村公路隧道发光诱导系统

技术领域

本发明涉及一种道路安全技术领域，具体涉及一种保障农村公路隧道（＜500m）行车安全的农村公路隧道发光诱导系统。

背景技术

我国公路隧道发展迅速，部分省市中短隧道居多，隧道路段事故率高。截止至2015年底，我国已有公路隧道14006座、计长1.26万公里。部分省市如浙江省隧道数量多且中短隧道的数量占总数的80%。另外隧道路段事故率是全线平均事故率的1.3~9.67倍（平均为5.17倍）。

农村公路隧道开灯率低，安全与节能矛盾突出。我国公路隧道入口根据《公路隧道通风照明设计规范》（1999）规定“超过100m长度”即设置照明，但这会产生很高的照明费用。大部分农村公路中短隧道没有安装照明设施或开灯率低，隧道环境昏暗，由于农村公路隧道存在机动车、非机动车与行人组成的混合交通流，故更易发生交通事故。

农村公路隧道视觉环境差，诱导设施设置不足，容易产生视错觉。由于农村公路隧道没有安装照明设施或照明设施利用率低，另外隧道内诱导设施如标志标线等设置不足，故隧道环境昏暗，且参照物少、对比度低、环境单调，为典型弱视觉参照系，驾驶员会显著低估车速、高估跟车距离；急于驶离隧道，容易诱发超速行为，并诱发追尾、撞侧墙的交通事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对农村公路短隧道不设照明设施，隧道环境昏暗，驾驶员视觉环境差，驾驶员容易产生视错觉误估速度和距离等从而造成超速驾驶行为普遍，追尾或撞侧墙等事故多发的技术难题，提出一种农村公路隧道发光诱导系统，兼顾安全与节能，同时避免产生视错觉，保证形成安全，特别适用于不通电或不开灯的农村公路短隧道（＜500m）。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种农村公路隧道发光诱导系统，其特征在于：根据隧道不同路段的光环境特征、驾驶员驾驶特性和视觉特征，把短隧道分为＜200m短隧道和200~500m中短隧道，且200~500m短隧道依次分为：入口段、中间段、出口段，并根据路段特征设置多频多尺寸的发光诱导设施；中间段中还设置提醒区；

发光诱导设施中，将隧道内高频信息间距定义为一个高频设计单元，中频信息间距定义为一个为中频设计单元，低频信息间距定义为一个为低频设计单元，不同频率信息的设计单元组合设置为一个完整的设计单元，取一个完整的设计单元内高频信息间距/中频信息间距/低频信息间距=0.25/1/4，当车速为20~50km/h时，低频信息间距取40~64m，中频信息间距取10~16m，低频信息间距取2.5~4m；

发光诱导设施的亮度和位置根据驾驶员隧道内的注视点分布特征设置如下：

高频小尺寸诱导信息设置于车道外侧或检修道处且亮度最高，中频小尺寸诱导信息设置于侧墙且亮度低于路缘诱导信息，中频信息中尺度诱导信息设置于侧墙，低频大尺度诱导信息设置于侧墙延伸至隧道顶部。

进一步的， 200~500m中短隧道中：1）入口段与出口段长度均为45~60m，入口段是以隧道入口为起点，隧道内距入口45~60m处为终点的路段，出口段即以隧道内距隧道出口45~60m为起点，隧道出口为终点的路段；2）中间段为隧道路段内除去入口段、出口段后的部分即为隧道中间段；3）提醒区为中间段中的一段，提醒区中点为隧道路段的中点，由该中点分别向出口和向入口各延伸相同距离，长度为一个低频设计单元。

进一步的，在入口段与出口段：车道外侧边缘和对向车道分界线上设置猫眼道钉构成标线，各标线上猫眼道钉间距为2.5~4m；检修道外侧壁设置蓄能自发光轮廓标，同一侧检修道外蓄能自发光轮廓标之间间距为2.5~4m，与猫眼道钉保持横向水平；侧墙设置3道反光环，反光环之间间距10~16m；反光环上侧墙2m高处设置蓄能自发光诱导标，横向上反光环与猫眼道钉蓄能自发光轮廓标保持同一直线位置；反光环间距:自发光诱导标间距:猫眼道钉或自发光轮廓标间距=4:4:1。

进一步的，在中间段：车道外侧边缘和对向车道分界线上设置猫眼道钉，间距为2.5~4m；检修道外侧壁设置蓄能自发光轮廓标，间距为2.5~4m，与猫眼道钉保持横向水平；侧墙两侧，反光环与反光条间隔设置，每两条反光环间有3条反光条，反光环间距为40~64m，反光条间距为10~16m；反光环上侧墙2m高处设置蓄能自发光诱导标；横向上反光环与猫眼道钉蓄能自发光轮廓标保持同一直线位置；反光环间距或自发光轮廓标间距:反光条:猫眼道钉或自发光轮廓标间距=16:4:1。

进一步的，在中间段的提醒区，猫眼道钉、蓄能自发光轮廓标、蓄能自发光诱导标以及反光条的设置方式与中间段其余部分相同，不同点为采用彩色反光环。

进一步的，在中间段的提醒区，反光环采用红色、黄色、绿色中的一种。

进一步的，＜200m短隧道中，车道边线外侧和对向车道分界线上设置猫眼道钉，间距为2.5~4m，猫眼道钉表面由高强级反光膜制作；检修道外侧壁上设置自发光轮廓标，自发光轮廓标间距为2.5~4m，与猫眼道钉水平，表面由蓄能自发光材料制作；侧墙间隔设置反光环与反光条，宽都为10cm，反光条高2m，反光环与相邻反光环间距为20~32m，反光条与相邻反光条间距为20~32m。

进一步的，蓄能自发光轮廓标和蓄能自发光诱导标采用蓄能自发光材料；所述发光诱导设施中，猫眼道钉用左黄右白超强级反光膜；反光条和反光环采用超强级反光膜；反光条和反光环均采用四类膜。

本发明的原理：根据马斯洛需求层次理论提出驾驶员在隧道内存在的基本性需求、安全性需求、舒适性需求以及美观性需求，其中安全性需求包括速度感、距离感、方向感等，考虑驾驶员存在的瞳孔光适应性、追踪亮度性、视野及视距范围有限性、会产生视错觉等视觉特性，结合边缘率理论：高、中、低频信息结合能使驾驶员速度错觉控制在合理范围内，以及小尺度信息速度感更佳（如轮廓标），中尺度信息距离感更佳（如车距保持线）的特点，提出由多尺度多频率多色彩的逆反射与自发光设施组成的设置方案，以满足驾驶员的视觉需求，丰富其视觉参照系、提升隧道轮廓整体亮度，确保驾驶员的速度感、距离感、方向感、舒适感。同时考虑驾驶员在隧道内的注视点分布特征：80%以上注视点分布在隧道内车道内，主要分布在视野内右下方位置，确定各视觉信息的设置位置。

本发明逆反射设施包括反光环、反光条以及路面突起路标，其中反光环为大尺度低频设置信息用来确保驾驶员方向感，反光条为中尺度中频设置信息用来确保驾驶员距离感，突起路标为小尺度低频设置信息用来确保驾驶员速度感。蓄能自发光设施包括自发光诱导标、自发光轮廓标，蓄能自发光诱导标与反光环配合使用为小尺度中频信息，提升驾驶员距离感，蓄能自发光轮廓标与猫眼道钉对应单独设置在路缘与对向车流分界线处，为小尺度高频信息确保驾驶员速度感。

本发明对＜500m农村公路隧道进行分类，由于小于200m隧道驾驶员通常可以由入口看到隧道出口外环境，故划分为＜200m短隧道和200~500m中短隧道，分别进行设计。由于＜200m隧道长度较短，视觉环境相比较好故采用单一设置方案。对于200~500m中短隧道，驾驶员通常无法由洞口看到洞外，隧道环境较差，把隧道划分为入口段、中间段、提醒区、出口段。

根据驾驶员在不同路段存在的驾驶特点，如隧道进出口段易发生超速现象、隧道中部易出现驾驶疲劳，提出差异化设置方案。隧道进出口高密度设置反光环，隧道提醒区设置彩色反光环，隧道基本段设置普通反光环与反光条，同时各路段配合使用猫眼道钉与自发光诱导标。并根据驾驶员注视点主要分布于视野右下方且视认概率为右下>左下>上方的特征，选择合适的设置位置，故隧道内诱导信息设置优先顺序为右下（路缘）>左下（路缘）>侧墙>上方。

主要针对短隧道（＜500m）并划分为短隧道（＜200m）和中短隧道（200~500m），并将中短隧道（200~500m）划分为入口段、中间段、提醒区、出口段，提醒区设置于隧道中部，各分段采用不同的设置方案。根据驾驶员的视觉与驾驶特性，结合边缘率理论，进行多频、多尺寸、多色彩诱导设计来重构视觉参照系，缓解驾驶员速度错觉、距离错觉、方向错觉等。该发光诱导设计方案由反光环、反光条、猫眼道钉、蓄能自发光轮廓标、蓄能自发光诱导标组成。反光环为大尺寸信息，低频设置（40~64m一道），并于反光环上设置蓄能自发光诱导标；反光条为中尺度信息，中频设置（10~16m一道）；猫眼道钉与蓄能自发光轮廓标为小尺度信息，高频设置（2.5~4m一道），且发光诱导设施亮度有行车道至隧道顶逐渐降低。本方法适用于不通电的农村公路短隧道（＜500m）。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1）多频率多尺寸多色彩信息合理组合设置，重构隧道视觉参照系，缓解驾驶员视错觉，提高隧道行车安全。小尺寸信息高频设置提升驾驶员的速度感，中尺寸信息中频设置提升驾驶员的距离感，大尺寸信息低频设置提升驾驶员的方向感，同时隧道中部设置一个彩色提醒区，给予驾驶员适度刺激，缓解驾驶疲劳。

2）根据隧道不同区段的光环境特征和驾驶员的驾驶与视觉特性，不同区段采取不同设置方案，具有针对性。符合驾驶员视觉特点，根据驾驶员注视点分布特征依次对路缘、侧墙、上方进行诱导信息设置，同时发光亮度由低到高逐渐降低。

3）逆反射与自发光材料安全性高，施工费用低，且节能环保。本发光诱导设计多为低位照明，且发光亮度适中，可提升隧道的局部亮度与对比度，相较于传统隧道照明不易产生眩光且诱导性强，另外本发光诱导设计施工与维护费用低，且不耗费电能，节能环保。

逆反射与自发光技术日趋成熟。逆反射与自发光材料的研究与开发使自发光系统大规模应用成为可能。并随着汽车前照灯与道路条件的提升，逆反射与自发光技术可以替代部分主动照明，增加道路局部亮度，为驾驶员提供良好的视觉诱导信息，节能的同时保障行车安全。

经济照明理念被多个国家提出并努力实现。美国提出人行横道低杆照明方法和利用低位照明与逆反射技术结合的环岛经济照明方法，荷兰提出以逆反射为主辅以主动照明的高速公路照明新方法。我国也对传统高位照明提出思考，指出其存在的无效照明区大、产生眩光、维护困难等问题。利用逆反射与自发光组成的低位照明很好的符合了当今照明发展趋势。

附图说明

图1： 根据本发明实施的农村公路短隧道（＜200m）发光诱导系统正向透视图；

图2：根据本发明实施的农村公路短隧道（＜200m）发光诱导系统侧视图；

图3：根据本发明实施的农村公路短隧道（200~500m）发光诱导系统设计透视图；

图4： 农村公路短隧道（200~500m）入口段与出口段发光诱导设计侧视图；

图5： 农村公路短隧道（200~500m）中间段发光诱导设计侧视图；

图6： 农村公路短隧道（200~500m）提醒区发光诱导设计侧视图；

图1-6中附图标记如下：1-猫眼道钉；2- 反光环；3- 蓄能自发光诱导标；4-反光条；5-蓄能自发光轮廓标。

具体实施方式

本发明考虑驾驶员的驾驶行为特点与视觉需求，结合逆反射与自发光技术，重构农村公路短隧道视觉参照系。首先把短隧道划分为＜200m短隧道和200~500m中短隧道，另200~500m中短隧道分为入口段、中间段、提醒段、出口段，然后分别设置不同的发光诱导设施，发光诱导设施包括逆反射与自发光设施。

发光诱导设施中，将隧道内高频信息间距定义为一个高频设计单元，中频信息间距为中频设计单元，低频信息间距为低频设计单元，不同频率信息的组合设置为一个完整的设计单元，取一个完整的设计单元内其高频信息/中频信息/低频信息=0.25/1/4，当车速为20~50km/h时，低频信息间距取40~64m，中频信息间距取10~16m，低频信息间距取2.5~4m；无论是哪种隧道，均需满足：高频信息频率为2-12HZ，中频信息为0.5-1HZ，低频信息为0.1-0.25HZ另外根据具体情况间距可以微调。

无论是哪种隧道，均需满足：高频小尺寸诱导信息如猫眼道钉设置在车道外侧或检修道处或对向车流分界线处且亮度最高，中频小尺寸诱导信息如自发光诱导标设置在侧墙且亮度低于路缘诱导信息，中频信息中尺度诱导信息如反光条设置在侧墙，低频大尺度诱导信息如反光环延伸至隧道顶部。

具体到两种隧道，实施例如下:

实施例1:

根据本发明实施的农村公路短隧道（＜200m）发光诱导系统如图1-2所示。其中，＜200m短隧道发光诱导系统组成为：车道边线外侧设置猫眼道钉1，同一边线上猫眼道钉1间距为2.5~4m，表面由高强级反光膜制作；检修道外侧壁上设置由多个蓄能自发光轮廓标5间隔布置构成的自发光轮廓标线，同一自发光轮廓标线上各蓄能自发光轮廓标5之间的间距为2.5~4m，各蓄能自发光轮廓标5与猫眼道钉1位于同一横向位置（与图1的道路纵向垂直为横向），各蓄能自发光轮廓标5表面由蓄能自发光材料制作；侧墙间隔设置反光环2与反光条4，宽都为10cm，反光条高2m，反光环与相邻反光环间距为20~32m，反光条与相邻反光条间距为20~32m，反光环2两端向下对称延伸到检修道；反光环2两端各至少设置一个蓄能自发光诱导标3。

实施例2:

根据本发明实施的农村公路短隧道（200~500m）发光诱导系统如图3-6所示。其中，把200~500m中短隧道分为不同路段：1）入口段与出口段，长度均为45~60m，入口段是以隧道入口为起点，隧道内距入口45~60m处为终点的路段，出口段即以隧道内距隧道出口45~60m为起点，隧道出口为终点的路段；2）中间段，隧道路段内除去入口段、出口段后的部分即为隧道中间段。3）提醒区，提醒段中点为隧道路段的中点，然后分别向左向右各延伸相同距离，长度为一个低频设计单元。

更进一步的，200~500m短隧道入口段与出口段发光诱导系统设计为：如图3-4，车道边线外侧和对向车流分界线处设置猫眼道钉1，同一标线上猫眼道钉1间距为2.5~4m，表面由高强级反光膜制作；检修道外侧壁上设置自发光轮廓标线，由蓄能自发光轮廓标5间隔布置而成，蓄能自发光轮廓标5间距为2.5~4m，与猫眼道钉1位于同一横向位置（与图3的纵向延伸方向垂直的位置），蓄能自发光轮廓标5表面由蓄能自发光材料制作；侧墙设置3道反光环2，从检修道延伸至洞顶，各反光环2宽10cm，反光环2之间间距为10~16m，采用超强级反光膜制成；侧墙2m高处各反光环2上设置蓄能自发光诱导标3，反光环2两侧侧墙上各设置一个蓄能自发光诱导标3，不同反光环2上的蓄能自发光诱导标3位于同一水平高度；蓄能自发光诱导标3采用蓄能自反光材料制作；各猫眼道钉1和蓄能自发光轮廓标5保持同一横向位置，优选：反光环间距: 蓄能自发光诱导标间距:猫眼道钉或蓄能自发光轮廓标间距=4:4:1。

更进一步的，如图3和5，中间段发光诱导系统结构为：车道边线外侧和对向车流分界线处设置猫眼道钉1，猫眼道钉1间距为2.5~4m，表面由高强级反光膜制作；检修道外侧壁设置蓄能自发光轮廓标5，间距为2.5~4m，与猫眼道钉1水平，表面由蓄能自发光材料制作；侧墙设置反光环2和反光条4，反光环2从检修道向上延伸至洞顶，反光环2宽10cm，反光环2间距为40~64m，反光条4之间从检修道延伸至2m高处，宽10cm，反光条4之间间距为10~16m，相邻的两条反光环2之间有3道反光条4，均采用超强级反光膜；侧墙2.2m高处设置蓄能自发光诱导标3，设置于反光环2上，采用蓄能自反光材料制作；另与反光环2和反光条4邻近的猫眼道钉1和蓄能自发光轮廓标5所在标线保持与反光环和反光条垂直，优选：

反光环间距:反光条/自发光轮廓标间距:猫眼道钉/自发光轮廓标间距=16:4:1。

如图6，发光诱导系统的提醒区设置为：设置于隧道中部，采用一个低频设计单元，反光条4、蓄能自发光诱导标3、蓄能自发光轮廓标5、猫眼道钉1布置与中间段发光诱导系统布置相同，不同点为反光环2采用彩色，可使用红色、黄色、绿色等颜色反光环2。优选的一个实施例中，提醒区由一个彩色提醒区组成，包括两道绿色反光环、三道白色反光条、2个蓄能自发光诱导标、17个猫眼道钉和17个蓄能自发光轮廓标。

在实际实施中，本发明按如下方法实施：

1）对于改建隧道，先清除隧道内的原有诱导设施，如轮廓标等，照明设施可保留。对于新建隧道，先完成侧壁及路面建设铺装并修建好基础设施。

2）因猫眼道钉与蓄能自发光轮廓标的安装间距隧道各分段相同，故可先统一安装猫眼道钉1和蓄能自发光轮廓标5。

3）根据隧道分段，划分好接近/驶离段、入口/出口段、中间段、提醒区，然后根据设计方案分段安装反光环2、反光条4和蓄能自发光诱导标3，安装时应注意反光环2/反光条4与猫眼道钉1/蓄能自发光轮廓标5的对应。

注意事项：

1）本方法适用于低等级农村公路短隧道（＜500m），通常不设置照明设施或不开灯。

2）本方法中隧道分段及设施安装间距可根据实际情况进行微调。

3）本方法中逆反射材料安全设施应注意保养、维护，当其反光系数降低到设计数值的70%以上时，应注意更换反光膜。

4）本方法中蓄能自发光设施应特别注意定期检查维护，及时更换损坏的轮廓标、诱导标。

Claims (8)

1.一种农村公路隧道发光诱导系统，其特征在于：根据隧道不同路段的光环境特征、驾驶员驾驶特性和视觉特征，把短隧道分为＜200m短隧道和200~500m中短隧道，且200~500m短隧道依次分为：入口段、中间段、出口段，并根据路段特征设置多频多尺寸的发光诱导设施；中间段中还设置提醒区；

发光诱导设施中，将隧道内高频信息间距定义为一个高频设计单元，中频信息间距定义为一个为中频设计单元，低频信息间距定义为一个为低频设计单元，不同频率信息的设计单元组合设置为一个完整的设计单元，取一个完整的设计单元内高频信息间距/中频信息间距/低频信息间距=0.25/1/4，当车速为20~50km/h时，低频信息间距取40~64m，中频信息间距取10~16m，低频信息间距取2.5~4m；

发光诱导设施的亮度和位置根据驾驶员隧道内的注视点分布特征设置如下：

高频小尺寸诱导信息设置于车道外侧或检修道处且亮度最高，中频小尺寸诱导信息设置于侧墙且亮度低于路缘诱导信息，中频信息中尺度诱导信息设置于侧墙，低频大尺度诱导信息设置于侧墙延伸至隧道顶部。

2.根据权利要求1所述的农村公路隧道发光诱导系统，其特征在于： 200~500m中短隧道中：1）入口段与出口段长度均为45~60m，入口段是以隧道入口为起点，隧道内距入口45~60m处为终点的路段，出口段即以隧道内距隧道出口45~60m为起点，隧道出口为终点的路段；2）中间段为隧道路段内除去入口段、出口段后的部分即为隧道中间段；3）提醒区为中间段中的一段，提醒区中点为隧道路段的中点，由该中点分别向出口和向入口各延伸相同距离，长度为一个低频设计单元。

3.根据权利要求2所述的农村公路隧道发光诱导系统，其特征在于：在入口段与出口段：车道外侧边缘和对向车道分界线上设置猫眼道钉构成标线，各标线上猫眼道钉间距为2.5~4m；检修道外侧壁设置蓄能自发光轮廓标，同一侧检修道外蓄能自发光轮廓标之间间距为2.5~4m，与猫眼道钉保持横向水平；侧墙设置3道反光环，反光环之间间距10~16m；反光环上侧墙2m高处设置蓄能自发光诱导标，横向上反光环与猫眼道钉蓄能自发光轮廓标保持同一直线位置；反光环间距:自发光诱导标间距:猫眼道钉或自发光轮廓标间距=4:4:1。

4.根据权利要求2或3所述的农村公路隧道发光诱导系统，其特征在于：在中间段：车道外侧边缘和对向车道分界线上设置猫眼道钉，间距为2.5~4m；检修道外侧壁设置蓄能自发光轮廓标，间距为2.5~4m，与猫眼道钉保持横向水平；侧墙两侧，反光环与反光条间隔设置，每两条反光环间有3条反光条，反光环间距为40~64m，反光条间距为10~16m；反光环上侧墙2m高处设置蓄能自发光诱导标；横向上反光环与猫眼道钉蓄能自发光轮廓标保持同一直线位置；反光环间距或自发光轮廓标间距:反光条:猫眼道钉或自发光轮廓标间距=16:4:1。

5.根据权利要求4所述的农村公路隧道发光诱导系统，其特征在于：在中间段的提醒区，猫眼道钉、蓄能自发光轮廓标、蓄能自发光诱导标以及反光条的设置方式与中间段其余部分相同，不同点为采用彩色反光环。

6.根据权利要求5所述的农村公路隧道发光诱导系统，其特征在于：在中间段的提醒区，反光环采用红色、黄色、绿色中的一种。

7.根据权利要求1所述的农村公路隧道发光诱导系统，其特征在于：＜200m短隧道中，车道边线外侧和对向车道分界线上设置猫眼道钉，间距为2.5~4m，猫眼道钉表面由高强级反光膜制作；检修道外侧壁上设置自发光轮廓标，自发光轮廓标间距为2.5~4m，与猫眼道钉水平，表面由蓄能自发光材料制作；侧墙间隔设置反光环与反光条，宽都为10cm，反光条高2m，反光环与相邻反光环间距为20~32m，反光条与相邻反光条间距为20~32m。

8.根据权利要求1所述的农村公路隧道发光诱导系统，其特征在于：蓄能自发光轮廓标和蓄能自发光诱导标采用蓄能自发光材料；所述发光诱导设施中，猫眼道钉用左黄右白超强级反光膜；反光条和反光环采用超强级反光膜；反光条和反光环均采用四类膜。