CN110276968A - 一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统 - Google Patents

一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及交通安全设施技术领域，特指一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，基于高速公路雾区隧道入口的视距视区结合对应驾驶任务层次模型将隧道入口分段，分为隧道预警段、隧道识别段、隧道接近段与隧道入口段，隧道预警段设有能见度检测仪、可变限速情报板与LED箭头警示装置，隧道识别段设有AGS雾区主动引导及防撞预警设施与点状LED警示标志，隧道接近段设有路侧线型诱导标、猫眼道钉、防撞桶，隧道入口段设有的路侧线型诱导标、猫眼道钉、防撞桶、反光环与LED引导箭头。该系统有效提升视距视区和方向感，减缓进入隧道时视距视区的剧烈过渡，综合提高隧道入口的驾驶环境，保证驾驶安全性，同时降低隧道照明能耗，节约运营成本。

Description

一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统
技术领域
本发明涉及公路隧道技术领域，特指一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统。
背景技术
公路隧道在缩短行车距离、优化道路线形等方面发挥了积极作用的同时，其也具有空间封闭、视区狭窄且驾驶环境单调重复等特征，因此其通常是交通事故高发路段。而隧道入口路段行车环境较之更为复杂，而在无诱导或低诱导的条件下，驾驶者较难完成驾驶任务，进而导致车辆撞击隧道洞门等事故频频发生。同时，隧道主要布设在地形较为复杂的山区，而由于山区的特殊环境特性容易产生团雾，因团雾的突发性、低视性等特点进一步加剧了隧道入口段行车环境的复杂性和不确定性。当驾驶车辆突然驶入雾区笼罩下的隧道入口段，视觉功能受到更大限制，更易引发交通事故。
目前，针对雾区隧道入口存在的安全问题，现阶段隧道管理单位通常采用两种做法：第一种是隧道入口处设置普通的视线诱导设施，对隧道入口的方向感和视距视区参照系的剧烈过渡进行改善，虽能基本满足驾驶者正常天气下隧道入口的驾驶需求，但团雾条件下设施诱导性极大降低，加之驾驶者在团雾所致的低能见度下反应时间降低，操作复杂程度提高等方面的影响，驾驶者驾驶安全极难得到保障；第二种是在隧道入口处设立高密度高亮度雾灯来提高雾区驾驶者的视距，这种做法存在前期投资成本高，运营维护困难问题，同时由于耗能巨大，许多运营单位无法承担巨额照明费用。高密度高亮度的雾灯带来的光环与低亮度的高速公路普通路段之间也有反差较大的问题，驾驶者容易产生炫目，引发相关的交通事故。据此，本发明考虑将隧道入口与驾驶者驾驶任务相结合，利用诱导警告设施和LED发光显示对雾区隧道入口进行改善，积极引导，降低驾驶者的视觉失误。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明结合当前绿色发展、节能减排的发展理念，从隧道入口驾驶者的驾驶任务出发，提出一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，该系统由能见度检测仪、可变限速情报板、LED箭头警示装置、AGS雾区主动引导及防撞预警设施、点状LED警示标志、路侧线型诱导标、猫眼道钉、防撞桶、反光环、LED引导箭头等节能设施构建而成，有效提升视距视区和方向感，减缓进入隧道时视距视区的剧烈过渡，综合提高隧道入口的驾驶环境，保证驾驶安全性，同时降低隧道照明能耗，节约运营成本。
为了实现上述目的，本发明应用的技术方案如下：
一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，基于高速公路雾区隧道入口的视距视区结合对应驾驶任务层次模型将隧道入口分段，分为隧道预警段、隧道识别段、隧道接近段与隧道入口段，隧道预警段设有能见度检测仪、可变限速情报板与LED箭头警示装置，隧道识别段设有AGS雾区主动引导及防撞预警设施与点状LED警示标志，隧道接近段设有路侧线型诱导标、猫眼道钉、防撞桶，隧道入口段设有的路侧线型诱导标、猫眼道钉、防撞桶、反光环与LED引导箭头。
进一步而言，所述能见度检测仪设置于隧道预警段的起点位置的路侧，设置高度为1.5m，可变限速情报板设置于隧道预警段的起点位置的路侧，规格为150cm×150cm，下缘距地面的高度不低于2m，LED箭头警示装置设置于隧道预警段的起点位置的路侧，规格为150cm×150cm，与可变限速情报板(4)同杆布设，下缘距地面的高度不宜低于2m。
进一步而言，所述AGS雾区主动引导及防撞预警设施于隧道接近段对称设置，单个设施的发光面积不小于19cm×26cm，设置高度为3m，相邻两个设施之间的间距为20m，点状LED警示标志设置于隧道识别段的起点位置的路侧，规格为200cm×200cm，设置高度为3m，单个点状LED的规格为直径20cm。
进一步而言，所述路侧线型诱导标采用红白相间反光材料，单面反光且反光面朝向来车方向设置，单个线型诱导标的规格为150cm×40cm，相邻两个线型诱导标之间间距为10m，猫眼道钉设于隧道接近段车道路侧位置与车道中心分隔线两侧位置，猫眼道钉的颜色采用白色，设置方式采用对称循环设置，间隔5～8m，防撞桶半径为58cm，高82.5cm，设置间距为10m。
进一步而言，所述反光环采用在隧道洞门处连续设置，宽20cm，间隔15～20m，LED引导箭头设置于隧道洞口上方离地3m处，在隧道洞口两侧对称设置，LED引导箭头的规格为150cm×150cm。
本发明有益效果：
1)在隧道预警段满足驾驶员感知隧道位置的驾驶任务需求，通过能见度检测仪、可变限速情报板与LED箭头警示装置进行限速和警示隧道的出现，使驾驶者及时作出准备行为；
2)为了满足驾驶员方向感知距离感的驾驶任务需求，在识别段通过AGS雾区主动引导及防撞预警设施与点状LED警示标志，提供行车整体方向感及与前方车辆的距离感；
3)在隧道接近段和隧道入口段设置路侧线型诱导标、猫眼道钉、防撞桶、反光环与LED引导箭头，提高局部方向感、显示隧道轮廓，并缓解进入隧道时视距区的剧烈过渡，从而保障安全行车。
附图说明
图1是预警段设计示意图；
图2是识别段设计示意图；
图3是接近段设计示意图；
图4是隧道洞口设计示意图；
图5是雾区隧道入口设计技术路线示意图；
图6是可变限速设计程序流程图；
图7是改善前后隧道入口驾驶者瞳孔面积示意图；
图8是改善前后隧道入口驾驶者瞳孔面积变化率示意图。
4.可变限速情报板；5.LED箭头警示装置；6.AGS雾区主动引导及防撞预警设施；7.点状LED警示标志；8.路侧线型诱导标；9.猫眼道钉；10.防撞桶；11.反光环；12.LED引导箭头。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
以高速公路隧道为例，调查得到最大限速为80km/h，隧道入口处无相关的雾区诱导措施，且隧道入口的诱导设施在团雾条件下难以发挥出原有的作用，安全隐患极大。结合其限速和停车视距及识别视距的定义计算得到其对应的停车视距约为110m和识别视距约为300m，以及驾驶者的驾驶需求，对隧道接近段及入口段进行诱导系统设计。
本发明中诱导系统的设计原理主要包括基于视距视区提升和驾驶任务相适应的隧道入口改善原理及隧道入口分段针对性诱导设计。
本发明中驾驶者在驾驶过程中需看清其必要的驾驶环境并获取线形、速度、距离等信息，从而实现安全驾驶，需要保证良好的视距和视区。视距是指驾驶者行车可清晰明视前方的距离，视区是指驾驶者行车可清晰明视前方的广度，两者作用相互配合，相互补充。基于视距视区提升的改善原理，针对视距视区进行改善，可以补充在雾区中因能见度降低导致驾驶者部分丢失的视觉信息，保证其安全驾驶。
本发明结合驾驶者接近隧道入口时的驾驶任务，根据驾驶者接近隧道的驾驶任务不同，针对其驾驶任务将隧道入口的改善设计依据识别视距及停车视距划分为3个阶段，分别为：隧道预警段、隧道识别段、隧道接近段与隧道入口段。从安全性出发，结合驾驶者驾驶需求，分析对应的驾驶任务，提出在不同的阶段针对性提出诱导方案。
本发明在隧道预警段满足驾驶者感知隧道位置的驾驶任务需求，设置能见度检测仪、可变限速情报板4与LED箭头警示装置5进行能见度检测、限速和警示隧道的出现，使驾驶者及时作出准备行为；为了满足驾驶者方向感和距离感的驾驶任务需求，在隧道识别段设置AGS雾区主动引导及防撞预警设施6和点状LED警示标志7，提供行车整体方向感和与前方车辆的距离感；在隧道接近段与隧道入口段设置路侧线型诱导标8、猫眼道钉9、防撞桶10、反光环11与LED引导箭头12，提高局部方向感、显示隧道轮廓，并缓解进入隧道时视距视区的剧烈过渡，从而保障安全行车。
本发明结合限速为80km/h的高速公路隧道，分析雾区隧道接近段及入口段存在的问题，包括：
1)驾驶者在接近隧道时需完成发现隧道洞口、保持正确入洞车道及明确前车系列任务，而目前对隧道的诱导改善主要集中在隧道入口前停车视距内，诱导的距离较短，难以使驾驶者平稳驶入隧道；
2)团雾条件下隧道入口的能见度极大降低，严重影响驾驶视距，给驾驶者带来严重的视觉负荷和行车紧张情绪，减少了反应时间，大大提高了驾驶的危险性；
3)目前对于隧道入口团雾条件下的改善不能很好地适应不同能见度条件下隧道入口的诱导改善，且在事故预防和事故应急处理方面也未有很好的警告措施，在事故发生后容易产生二次事故。
如图1至图6所示，本发明所述一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，基于高速公路雾区隧道入口的视距视区结合对应驾驶任务层次模型将隧道入口分段，分为隧道预警段、隧道识别段、隧道接近段与隧道入口段，隧道预警段设有能见度检测仪、可变限速情报板4与LED箭头警示装置5，隧道识别段设有AGS雾区主动引导及防撞预警设施6与点状LED警示标志7，隧道接近段设有路侧线型诱导标8、猫眼道钉9、防撞桶10，隧道入口段设有路侧线型诱导标8、猫眼道钉9、防撞桶10、反光环11与LED引导箭头12。以上所述构成本发明基本结构。
本发明采用这样的结构设置，在隧道预警段满足驾驶员感知隧道位置的驾驶任务需求，通过能见度检测仪、可变限速情报板与LED箭头警示装置进行限速和警示隧道的出现，使驾驶者及时作出准备行为；为了满足驾驶员方向感知距离感的驾驶任务需求，在识别段通过AGS雾区主动引导及防撞预警设施与点状LED警示标志，提供行车整体方向感及与前方车辆的距离感；在隧道接近段和隧道入口段设置路侧线型诱导标、猫眼道钉、防撞桶、反光环与LED引导箭头，提高局部方向感、显示隧道轮廓，并缓解进入隧道时视距区的剧烈过渡，从而保障安全行车。
更具体而言，所述能见度检测仪设置于隧道预警段的起点位置的路侧，设置高度为1.5m，可变限速情报板4设置于隧道预警段的起点位置的路侧，规格为150cm×150cm，下缘距地面的高度不低于2m，LED箭头警示装置5设置于隧道预警段的起点位置的路侧，规格为150cm×150cm，与可变限速情报板4同杆布设，下缘距地面的高度不宜低于2m。采用这样的结构设置，利用能见度检测仪检测出高速公路隧道入口的能见度，通过能见度计算得到驾驶安全的限速值，并利用可变限情报板4发布限速值，LED箭头警示装置5在提示隧道的出现，驾驶者可明确隧道的位置感，在提前发现隧道的同时，以一个合适安全的速度进入隧道识别段。
更具体而言，所述AGS雾区主动引导及防撞预警设施6于隧道接近段对称设置，单个设施的发光面积不小于19cm×26cm，设置高度为3m，相邻两个设施之间的间距为20m，点状LED警示标志7设置于隧道识别段的起点位置的路侧，规格为200cm×200cm，设置高度为3m，单个点状LED的规格为直径20cm。采用这样的结构设置，AGS雾区主动引导及防撞预警设施6布设于道路两旁，在无前车时保持黄色灯光频闪，闪烁频率建议60次/min，有前车时红色灯光常亮提示，可有效地显示道路轮廓，明确前进线形条件，了解道路上的驾驶环境，弥补应低能见度所带来的驾驶环境信息缺失，利于车辆之间及时识别和避让。同时，点状LED警示标志7在无事故时保持箭头标志，配合AGS雾区主动引导及防撞预警系统6补充道路前进方向感，并在发生事故时可转化成红色“×”型标志，提示前方事故产生，阻止后续车辆进入隧道识别段，提高驾驶安全性。
更具体而言，所述路侧线型诱导标8采用红白相间反光材料，单面反光且反光面朝向来车方向设置，单个线型诱导标的规格为150cm×40cm，相邻两个线型诱导标之间间距为10m，猫眼道钉9设于隧道接近段车道路侧位置与车道中心分隔线两侧位置，猫眼道钉9的颜色采用白色，设置方式采用对称循环设置，间隔5～8m，防撞桶10半径为58cm，高82.5cm，设置间距为10m，反光环11采用在隧道洞门处连续设置，宽20cm，间隔15～20m，LED引导箭头12设置于隧道洞口上方离地3m处，在隧道洞口两侧对称设置，LED引导箭头12的规格为150cm×150cm。采用这样的结构设置，利用线形诱导标8和防撞桶10可以提高驾驶者整体的方向感，减轻事故的后果，提高驾驶的安全性；利用猫眼道钉9可与隧道内铺设的猫眼道钉9相协调，提升驾驶时的局部方向感，保持驾驶的准确性，缓解进入隧道时视距视区过渡剧烈；利用反光环11可以显示隧道轮廓，缓解进入隧道时视距视区的剧烈过渡。此外，LED引导箭头12可以配合反光环11补充隧道轮廓，并使驾驶者在识别视距之前获得隧道的距离感、位置感，提前做出决策。
需要说明的是，如图7和图8所示，对改善前后驾驶者接近隧道时的驾驶信息获取模拟实验分析，发现在设置诱导系统后，驾驶者对前方车辆的运动轨迹的判断准确率及洞门口的识别距离得到提升。对改善前后驾驶者在进入隧道洞门时的瞳孔变化率进行分析，改善前驾驶者发现雾区中隧道至驶入隧道内部时，由于存在视觉信息不足，瞳孔面积有较大变化，显示驾驶者较为紧张，且瞳孔面积变化率平均值超过20％，驾驶者心理较为紧张，容易发生交通事故。在改善后驾驶者的视觉信息得到了一定的补充，情况发生了改变。驾驶者的瞳孔面积变化程度有较大幅度降低，且瞳孔面积变化率位于20％以下，驾驶者以一种更为舒适的状态进行驾驶。实验结果证明，改善后隧道入口驾驶环境更加符合驾驶者的驾驶需求，驾驶者行驶较为舒适、安全。
以上对本发明实施例中的技术方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，基于高速公路雾区隧道入口的视距视区结合对应驾驶任务层次模型将隧道入口分段，分为隧道预警段、隧道识别段、隧道接近段与隧道入口段，其特征在于：所述隧道预警段设有能见度检测仪、可变限速情报板(4)与LED箭头警示装置(5)，所述隧道识别段设有AGS雾区主动引导及防撞预警设施(6)与点状LED警示标志(7)，所述隧道接近段设有路侧线型诱导标(8)、猫眼道钉(9)、防撞桶(10)，所述隧道入口段设有的路侧线型诱导标(8)、猫眼道钉(9)、防撞桶(10)、反光环(11)与LED引导箭头(12)。
2.根据权利要求1所述的一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，其特征在于：所述能见度检测仪设置于隧道预警段的起点位置的路侧，设置高度为1.5m。
3.根据权利要求1所述的一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，其特征在于：所述可变限速情报板(4)设置于隧道预警段的起点位置的路侧，规格为150cm×150cm，下缘距地面的高度不低于2m。
4.根据权利要求1所述的一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，其特征在于：所述LED箭头警示装置(5)设置于隧道预警段的起点位置的路侧，规格为150cm×150cm，与可变限速情报板(4)同杆布设，下缘距地面的高度不宜低于2m。
5.根据权利要求1所述的一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，其特征在于：所述AGS雾区主动引导及防撞预警设施(6)于隧道接近段对称设置，单个设施的发光面积不小于19cm×26cm，设置高度为3m，相邻两个设施之间的间距为20m。
6.根据权利要求1所述的一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，其特征在于：所述点状LED警示标志(7)设置于隧道识别段的起点位置的路侧，规格为200cm×200cm，设置高度为3m，单个点状LED的规格为直径20cm。
7.根据权利要求1所述的一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，其特征在于：所述路侧线型诱导标(8)采用红白相间反光材料，单面反光且反光面朝向来车方向设置，单个线型诱导标的规格为150cm×40cm，相邻两个线型诱导标之间间距为10m。
8.根据权利要求1所述的一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，其特征在于：所述猫眼道钉(9)设于隧道接近段车道路侧位置与车道中心分隔线两侧位置，所述猫眼道钉(9)的颜色采用白色，设置方式采用对称循环设置，间隔5～8m。
9.根据权利要求1所述的一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，其特征在于：所述防撞桶(10)半径为58cm，高82.5cm，设置间距为10m。
10.根据权利要求1所述的一种雾区高速公路特长隧道入口安全诱导系统，其特征在于：所述反光环(11)采用在隧道洞门处连续设置，宽20cm，间隔15～20m，所述LED引导箭头(12)设置于隧道洞口上方离地3m处，在隧道洞口两侧对称设置，所述LED引导箭头(12)的规格为150cm×150cm。
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