高速公路隧道進出口視覺震蕩與行車安全

郭鴻杰

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州貴陽 550008）

高速公路隧道進出口視覺震蕩與行車安全

郭鴻杰

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州貴陽 550008）

針對高速公路隧道進出口視覺震蕩，通過實驗研究的方法，分析高速公路隧道進出口視覺震蕩的基本內容，并提出了行車安全的基本思路，以進一步加深相關人員對高速公路隧道進出口視覺震蕩問題的認識，為保證行車安全奠定基礎。

高速公路；隧道進出口；視覺震蕩；行車安全

1 實驗分析

1.1 采集實驗數(shù)據(jù)

（1）隧道。選擇若干條隧道為研究對象，所選隧道的限速為60～80 km·h-1。本次研究中所選擇的試驗長度普遍為1 500～2 430 m之間，包括水泥路面隧道6組，瀝青路面隧道4組。

（2）設備與人員。本次研究中，采用日本的EMR-8B型眼動儀測量駕駛人員的動態(tài)視覺資料；采用MS6610型照度儀測量，并采用自主研發(fā)的車輛三軸加速采集設備進行加速測試。所選的研究車輛為比亞迪G3。

（3）試驗對比要素。在實驗前，獲取白天不同時間段的隧道進出口照度資料，并測量行車加速度、駕駛人員瞳孔直徑，以獲取行車速度、駕駛人員瞳孔面積等常規(guī)數(shù)據(jù)之間的定量關系。

2 視覺震蕩與視覺舒適度評價

2.1 視覺震蕩現(xiàn)象

這種特殊的視覺震蕩情況如圖1所示，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因為：（1）該現(xiàn)象屬于視覺適應期出現(xiàn)的瞬時盲期，主要表現(xiàn)為短暫的瞳孔面積快速變化，是典型的雙相漲落式變化。（2）該現(xiàn)象為典型的視覺適應現(xiàn)象，要與眼震相區(qū)分。

圖1 視覺震蕩示意圖

2.2 視覺震蕩試驗

（1）車速與視覺震蕩

通過開展107次高速公路隧道試驗中，其中72次為白天樣本，35次為夜間樣本，兩者的試驗結果如圖2所示。

圖2 隧道進出口行車速度與換算視覺震蕩的持續(xù)時間關系圖

通過對圖2的相關內容進行研究后發(fā)現(xiàn)，隧道進出口車速與視覺震蕩的持續(xù)時間之間存在密切的關系。根據(jù)圖2所顯示的信息來看，在隧道進出口位置，在行車速度達到40～80 km·h-1時，車速與之間呈負相關關系，而隨著車輛運行速度不斷變化，在行車速度超過90 km·h-1時，開始與車速呈正相關關系。

結合圖2研究結果可以判斷，對于限速為80 km·h-1的高速隧道高速公路，在車速不大于85 km·h-1時，其產(chǎn)生的視覺震蕩強度較低，而且基本上不會出現(xiàn)二次視覺震蕩的問題。圖3記錄了隧道進出口行車速度與換算系數(shù)之間的關系。

圖3 隧道進出口行車速度與換算系數(shù)之間的關系

通過對圖3內容進行研究后發(fā)現(xiàn)，在隧道進出口速度大于90 km·h-1時，視覺震蕩時間換算系數(shù)μ≈1；而如果隧道進出口的速度小于70 km·h-1時，則μ＜0.85，并且在這個范圍內，視覺震蕩強度與車速之間存在密切的關系，視覺震蕩效果會隨著車速的提高而提高。由此可以判斷，當將運行速度控制在90 km·h-1時，有助于進一步控制視覺震蕩強度，并改善二次視覺震蕩后問題，實現(xiàn)行車安全。

（2）建立視覺舒適度評價指標

有關行車試驗研究表明，在視覺刺激小于0.1 s時，基本不會引起駕駛人員的不良知覺情況；而如果時間達到0.2 s，將會產(chǎn)生最小視覺刺激時間，就會對駕駛人員的行車安全構成影響。一般在開展有關視覺舒適度問題的研究中，主要按照表1的相關信息開展分析。

表1 隧道進出口視覺舒適度評價指標（s）

對于隧道進出口可以判斷，在tc＜0.2 s的情況下，會引起駕駛人員的不適，不會對其駕駛行為產(chǎn)生影響；而如果tc＞1.0 s將會對駕駛人員的心理、生理產(chǎn)生影響，致使其不能識別交通信息，也不能及時規(guī)避遠處危險，就有可能發(fā)生交通事故。

2.3 基于視覺適應的停車視距

由于明暗適應過程中的視覺震蕩將會延長駕駛人員的反應時間，因此為了達到安全行駛的目的，需要在隧道進出口位置適當?shù)脑黾油＼囈暰?，是保證行車安全的關鍵點。一般情況下，基于視覺適應的停車視距應該滿足下列關系式：

在上述公式中，St代表視覺適應停車視距；Ls代表最小視距增加的長度；V代表行車速度；t代表時間；φ、Φ分別代表隧道進、出口時的視覺障礙系數(shù)。

假設車輛在運行過程中分別保持80、100 km· h-1的運行速度，根據(jù)上述公式，可以確定高速公路隧道進出口基于視覺適應的停車視距，具體資料如表2所示。

表2 高速公路不同速度條件下的停車視距資料

根據(jù)表2的相關內容可知，在確定隧道進出口停車視距時，需要在現(xiàn)行管理條例的基礎上進一步增加20～40 m，以切實保證行車安全。

3 結 論

根據(jù)本次研究內容，共得出以下結論：（1）為了切實保證行車安全，需要嚴格控制控制隧道的進出口速度，一般速度不應大于85 km·h-1。（2）在確定隧道進出口停車視距時，需要在當前現(xiàn)行規(guī)章制度的基礎上，進一步增加20～40 m，以進一步提高行車安全性。

［1］ 郭雪斌.隧道出入口駕駛員瞳孔及視點分布特性實驗研究［D］.上海：同濟大學，2006.

［2］ 胡江碧，李然，馬勇.高速公路隧道入口段照明安全閾值評價方法［J］.中國公路學報，2014，（3）：92-99.

U455

C

1008-3383（2017）01-0128-02

2016-09-12

郭鴻杰（1973-），男，貴州貴陽人，高級工程師，研究方向：橋隧工程。