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】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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宄”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】
[0006]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。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0008]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:
[0009]在长度为100m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；
[0010]于侧墙大韵律感曲线波峰下方设置侧墙小韵律感曲线；
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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；
[0014]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。
[0015]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?Im的正弦曲线。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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X宽为2.5X2.5m，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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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；
[0025]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；
[0026]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；
[0027]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；
[0028]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；
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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】
[0032]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0033]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；
[0034]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；
[0035]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；
[0036]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；
[0037]图5:不同边缘率下感知速度与物理速度关系示意图；
[0038]图6:理想感知速度、实际物理速度关系示意图。
[0039]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】
[0040]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。
[0041]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:
[0042]S1、在长度为100m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 ；
[0043]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 ；
[0044]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；
[0045]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 ;
[0046]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；
[0047]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。
[0048]本发明的一个较佳实施例中，在长度为100m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?Im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