高速公路隧道入口区域交通工程设施改善对策与应用

高速公路隧道入口区域交通事故率高于普通路段,尤其是追尾、撞击洞门事故频发,容易造成群死群伤。为提升高速公路隧 道入口区域的交通安全,在《公路隧道提质升级行动技术指南》对交通工程设施相关规定的基础上,提出隧道入口区域交通工程设 施应满足空间路权、驾驶人因和驾驶任务的基本原则。隧道入口区域典型问题集中于可变信息板、标志信息和视线诱导设施上,主 要是信息组合不良、交通标志位置不当、诱导信息不连续和不一致。由此进一步提出隧道入口区域标牌内容、形式和位置的设置建 议,并提出通过增设环形立面标记、隧道轮廓带、警示型线形诱导标、柔性警示柱和防撞桶等视线诱导设施来加强隧道入口区域的 视觉环境过渡的方法。最后,基于空间路权、驾驶人因和驾驶任务3 个基本原则对交通工程设施改善效果进行评价。     

基于线性诱导的公路隧道入口区域交通安全优化研究

为达到驾驶人早发现隧道洞门、早适应环境变化、早决策驾驶行为的目的，通过分析隧道入口区域行车环境下的视距视区与交通安全问题，借鉴常见的线条形视线诱导设施（如反光环、反光条、弹性交通柱等），构建隧道线性诱导系统，并提出基于线性诱导的隧道入口区域改善方法。另外，通过室内模拟试验，采集白天与夜间环境下注视点的位置数据； 将注视区域分为5类，并分析注视点在各区域的视觉转移特性，评价隧道入口区域改善前后的效果。结果表明： 1）隧道线性诱导系统具备形式多样、较大尺寸、可以勾勒轮廓、发光分散等特点，同时可以以低成本提升隧道光环境的安全性。2）隧道入口区域改善前，驾驶人的注视点以较大概率出现在前方近处。3）改善后，驾驶人的注视点以较大的概率出现在前方远处，表明改善方案使得驾驶人的视距充足； 改善后注视点在主要分布区域的注视概率变动比改善前更为缓和，表明驾驶人的视区变化得到缓解。     

公路隧道入口接近段视线诱导系统优化研究

公路隧道入口断面与相邻道路断面不一致,使隧道入口接近段视距、视区过渡剧烈,导致车辆撞击隧道入口洞门、端墙等交通事故频发。为提高公路隧道入口接近段交通安全,通过对隧道入口视觉环境进行分析,提出了一种增设警示型线形诱导标的改善思路,并对隧道洞门环形块立面标记与不同间距的警示型线形诱导标进行组合设计,得出不同优化方案。然后采用3ds Max软件构建公路隧道仿真模型进行试验;利用D-Lab数据分析软件对视区进行兴趣区域划分,以被试者的平均注视时间和兴趣区域浏览率作为试验指标;最后使用SSPS软件统计分析试验数据。试验结果表明:对于限速80km/h的公路隧道,隧道入口洞门环形块立面标记+40m间距警示型线形诱导标的方案的远处行车道区域兴趣浏览率最大,在夜间和白天分别为47.8%和60.6%,有利于缓和视区的过渡,该方案适用于限速为80km/h的高速公路隧道入口接近段。     

高速公路隧道行车视觉特性分析

从交通安全的角度,为获取高速公路隧道行车视觉特性,利用Tobii Glass2眼动仪在夏季11:00—14:00开展了实车测试实验,采集了驾驶人的眼动数据.选取驾驶人的注视持续时间、平均注视时间、瞳孔直径、注视时间比例、扫视时间比例等指标,利用ErgoLAB平台和Origin数据分析软件对相关指标统计分析.以老山隧道为例,分析了隧道照明分段、半开敞棚洞段和隧道内部视线不良路段的驾驶人视觉特性.实验结果表明,驾驶人在隧道照明出入口段驾驶过程中注视时间比例较高;驾驶人在隧道照明基础段行驶过程中注视时间比例降低,扫视时间比例升高;隧道出口段采用半开敞棚洞结构能够降低驾驶人行驶过程中的注视时间比例及扫视时间比例,减弱驾驶人获取驾驶信息的难度和驾驶过程中的紧张感;驾驶人在长大隧道内部视距不良路段行驶时,注视时间比例集中在70%左右,注视热点区域主要集中在视线正前方.      

城市水下道路隧道驾驶安全影响因素分析和改善思路

总结城市水下道路隧道事故分布规律，从驾驶人、隧道光环境及道路条件3方面分析隧道驾驶安全影响因素，对现有安全改善措施及其优缺点进行剖析，并指出城市水下道路隧道驾驶安全优化研究趋势： 应以提升隧道光环境质量为主，考虑交通事故形态、事故致因及影响因素，在确保交通安全的基础上，考虑不同隧道路段驾驶人差异化视觉需求。驾驶人视觉需求可以分为功能性、安全性与舒适性需求，对应的隧道行车环境可分为基本型、安全型与舒适型视觉参照系。提出以构建城市水下道路隧道舒适型视觉参照系为目标，通过隧道照明与隧道视线诱导技术相结合，缓解隧道出入口参照系的剧烈过渡，加强中间段弱视觉参照的城市水下道路隧道驾驶安全优化方法。构建基于空间路权、人因与驾驶任务、差异性与韵律性的隧道驾驶安全优化评价指标体系，为城市水下道路隧道驾驶安全优化提供新思路。     

基于视线诱导的公路隧道光环境优化研究框架

为了解决公路隧道光环境中普遍存在的照明节能与交通安全的矛盾,在分析公路隧道光环境问题和总结现有公路隧道光环境改善方法的基础上,采用简单排序法从经济性、耐久性、易施工性方面对视线诱导、防护设施、防滑设施、遮光设施、加强照明5种公路隧道环境改善方法进行比较,根据事故致因分析公路隧道驾驶人安全需求。结果表明:视线诱导系统是公路隧道光环境优化的首选方法,其能重构公路隧道视觉参照系;在隧道路段,视线诱导系统能有效调控驾驶人视错觉,满足驾驶人安全感需求,减少不良驾驶行为及交通事故;驾驶人安全感可划分为速度感、距离感、方向感及位置感,利用逆反射视线诱导设施构建的多频、多尺寸、多形状、多色彩的公路隧道安全型视觉参照系可强化隧道内局部亮度及对比度,提升驾驶人的速度感、距离感、方向感、位置感;基于安全感的公路隧道视线诱导系统适用于低照度公路隧道,对于未设置照明设施的低等级公路隧道可取代照明,对于设置了照明设施的高等级公路则可辅助照明,能实现公路隧道照明节能与交通安全的统一。     

基于空间路权的高速公路隧道入口视线诱导系统评价

高速公路隧道入口处内外视觉环境突变、过渡剧烈,容易诱发追尾、撞端墙及侧壁的交通事故。目前高速公路隧道入口的视线诱导系统专项研究不足,布设方案、组合形式、设施间距等设置混乱,隧道入口诱导设施视认性不足,缺乏合理的评价标准。提出基于空间路权的高速公路隧道入口视线诱导系统评价方法:将视线诱导系统的评价分为横向路权、竖向路权、纵向路权等3个评价因素,并将隧道洞口外、隧道洞口内协同评价,分为A级、B级、C级、D级等4个评价等级,并给出不同等级的各路段的视线诱导系统设置方案,并应用于秦岭1号公路隧道改善前后的评价以验证评价方法的合理性。提出的评价标准对高速公路隧道入口的视线诱导系统的评价及优化具有很强的指导意义,是对现有规范的有益补充。     

公路隧道入口自然光过渡研究

在隧道接近段采取自然光过渡措施,可形成光环境过渡区,缓解亮度差异造成的视觉冲击,提高行车安全。为实现隧道入口处光环境舒适过渡,本文从不同光过渡设施的效果及优缺点出发,基于驾驶人的视觉特性,建立隧道入口光过渡最优曲线,并提出一种综合性的减光构筑物应用方案。本文的减光构筑物方案充分考虑隧道入口驾驶人瞳孔变化特性,对减光构筑物的长度、光透射率等参数进行优化设计,可解决当前隧道入口光过渡工程存在的问题。模拟分析结果表明,该方案能较好地满足驾驶人光过渡视觉需求,可为隧道工程设计提供参考和思路。     

基于轨迹数据的高速公路隧道风险特性分析

由于隧道内部照度不同，隧道不同区域的驾驶行为具有很大差异。基于TJRD自然驾驶轨迹数据，提出基于车辆速度和加速度的个体风险指标和基于交通冲突的交互风险指标，分析了隧道内不同路段的风险分布特性。研究结果发现：(1)在隧道入口段、过渡段、出口段驾驶行为存在较大差异，行车风险较大；(2)入口段及过渡段车辆低速比例较高，且处于危险及较危险等级的比例高达15%、20%,车辆减速度处于不安全等级的比例分别为6.2%、7.8%;(3)入口段车辆交互风险最大，交互指标TTC、DRAC处于不安全等级的比例分别为23.8%、14.2%。研究结论揭示了隧道风险演化特征，对于改善隧道风险隐患和靶向主动安全治理具有重要意义。     

基于安全感的高速公路隧道入口视线诱导系统

公路隧道入口黑洞效应是导致道路交通事故多发的重要原因。文中从交通事故主动预防出发,分析隧道驾驶员的安全感需求,并以秦岭一号隧道为例对隧道进口方向感进行分析,提出了基于驾驶员安全感需求,结合逆反射技术,针对隧道入口接近段、入口段的由反光环、反光条、猫眼道钉等组成的高速公路隧道入口视线诱导系统,以满足隧道入口安全要求。     

彩色灯光视觉调节对长隧道驾驶催眠缓解作用的试验

驾驶人在长隧道中间段驾驶中容易出现“隧道催眠”现象,为了缓解这一特殊视觉心理问题,在分析隧道催眠现象产生原因和长隧道中间段照明环境改善措施的基础上,提出了以特殊颜色灯光带作为视觉滤波带的隧道中间段照明设置形式。根据不同颜色光源下的视觉功能试验,选定不影响视觉功能但具有较强视觉刺激作用的红色光源作为视觉滤波带光源颜色。利用DIALux仿真软件建立设置了红光特殊照明以及普通照明2种场景下的隧道模型,并对有关照明指标进行计算。结果表明红光特殊照明对隧道照明参数无不利影响。通过红光特殊照明及普通照明隧道路段驾驶模拟试验,采集驾驶人动态视觉特征,包括眨眼频率及瞳孔直径,结果表明通过红色特殊灯光区域时,驾驶人的眨眼频率明显高于其他路段,瞳孔面积也存在较明显的先增大再减小的过程,说明红光段对驾驶人具有明显的视觉刺激作用。为评估红色特殊灯光区域对视觉安全性的影响,引入“瞳孔面积最大瞬态速度值”作为红光段视觉负荷评价指标,结果表明红色特殊灯光带引起的视觉负荷在驾驶视觉舒适范围内,其视觉刺激作用能够满足驾驶视觉安全要求。综上可以说明,红色特殊色彩灯光带能够在保证视觉舒适性的同时给驾驶人提供视觉刺激,起到视觉警示作用,缓解隧道催眠现象。     

公路隧道中间段驾驶人视点分布特征分析

选取浙江省多条公路隧道,开展实车试验,研究单向及双向通行隧道中间段驾驶人的视觉特性。通过驾驶人兴趣区域视点分布比率、驾驶视觉搜索区域面积及重心坐标等指标,对比分析单向通行和双向通行隧道中间段驾驶人视点分布差异,从而定量分析单向及双向通行条件对行车安全的影响。研究发现,双向通行隧道中间段驾驶人视野横向搜索范围较小,纵向视觉搜索稳定性较低;单向通行隧道驾驶人视点左右切换的需求较多,双向通行隧道驾驶人注视位置更多地在视觉远景和近景间切换。根据通行条件对驾驶人视觉特征的影响,从公路隧道照明设计等方面提出了建议。     

高速公路隧道入口路段驾驶人视觉注意转移规律研究

为了研究驾驶人进入高速公路隧道入口时其视觉转移特性,在7个高速公路隧道入口处进行实车试验。利用Eye Link II型眼动仪,实时记录3名驾驶人进入隧道入口时的眼动行为数据。采用K均值聚类法对驾驶人注视区域进行划分,运用马尔可夫链理论研究驾驶人注视点在不同注视区域之间的转移规律,并分析对比驾驶人在进入隧道入口过程中其注视分布的差异性。研究发现,在驾驶人进入隧道入口时其视觉转移频次明显增加,其注视点主要集中于正前方区域。研究结果可为进一步研究驾驶人进入隧道入口时的安全性提供理论依据。     

基于因子模型的高速公路特长隧道驾驶人心理负荷特性研究

为研究驾驶人行驶通过特长隧道环境中的心理负荷变化特性,选取2座典型特长隧道进行实车试验,采集驾驶人实时心电信号,以心率和心率变异性指标分析为基础,通过数据挖掘构建了基于因子分析的心理负荷计算模型,采用心率变异性频域分析结果对模型进行验证。研究结果表明：心率变异性指标在计算心理负荷时比心率指标具有更高的效度和信度,驾驶人在距离隧道入口较远处和距离隧道出口较近时负荷较大;在隧道路段和普通高速路段,熟悉试验道路的驾驶人平均心理负荷小于不熟悉试验道路的驾驶人;被试在隧道路段的平均心理负荷大小依次为入口段、出口段、行车段,熟练驾驶人心理负荷在特长隧道入口前300 m至前180 m范围受到的影响最为明显;非熟练驾驶人心理负荷在入口前300 m至入口后240 m范围受到的影响最为明显。上述结果说明：在隧道出、入口段,尤其是入口段驾驶人负荷过高,也是造成事故数量多的主要原因之一;熟悉道路条件可在一定程度上降低驾驶人心理负荷;普通高速路段虽然行车环境较好,但运行车速过高也会造成驾驶人负荷增加。熟练驾驶人心理负荷在隧道入口前升高,而非熟练驾驶人心理负荷在进入隧道后仍保持较高水平。     

长隧道入口对驾驶人心理及车速的影响

为减少高速公路长隧道入口交通事故,提高道路交通安全水平,通过实际道路试验,研究了驾驶人在长隧道入口段的心理和生理变化规律.试验采用多导生理记录仪实时记录行车过程中驾驶人心率、微波速度传感器测量记录车速变化,运用BP神经网络建立驾驶人在隧道入口段心率和速度变化的模型.结果表明长隧道入口环境中行车时驾驶人心率增加,心理紧张...     

基于视距视区的高速公路隧道中部视线诱导系统安全性评价

高速公路隧道内部环境单调封闭,视觉参照物较少。在低照度环境下,驾驶人视距不足、视野范围狭窄,发生撞壁、追尾等事故率较高。为解决当前高速公路隧道视线诱导系统设置混乱、交通安全评价指标不足的问题,提出了以驾驶人视距和视区为评价指标,并建立高速公路隧道中部视线诱导系统的交通安全评价体系,具体是将诱导系统的常用做法,按照诱导物高度、诱导物尺寸、低位诱导、轮廓诱导等分项指标分别划分为A、B、C、D等4个等级,并应用于贵州织普高速公路双山隧道的交通安全评价。结果表明,通过增加低密度隧道反光环、中等密度隧道反光条,驾驶人的视距、视区得到了优化,交通安全评价等级由C级提高到A级,交通安全水平显著提升。     

基于视觉适应的高速公路高风险路段照明参数设置研究

为提高高速公路夜间高风险路段的交通安全水平,基于行为适应理论,采用UCwin/road软件构建了高风险路段试验场景,并结合眼动追踪系统进行驾驶模拟试验,采集了不同环境照度条件下驾驶人的眼动参数,并通过研究环境照度差异对驾驶人视觉适应的影响规律,提出了高风险路段照明的照度标准及过渡段设置标准.研究表明,在高速公路高危路段...     

基于安全车速差的高速公路特长隧道环境驾驶人行为风险特性研究

为研究高速公路特长隧道环境下驾驶人行为风险特性,选取2座典型特长隧道进行实车试验,通过采集熟练驾驶人和非熟练驾驶人的速度数据,将此作为主观预期车速,结合道路行车环境的客观安全车速,构建基于安全车速差的驾驶人行为风险量化方法。在划分隧道路段为入口段、行车段和出口段的基础上,通过切分行车区间,对比分析出入口段2类驾驶人行为风险变化特性及整个隧道路段和普通高速路段的行为风险变化曲线。结果表明： 1)在隧道内部,相对于非熟练驾驶人,熟练驾驶人表现出更高的行为风险值;在隧道外部,则非熟练驾驶人的行为风险值更高一些。2)所有类型驾驶人在普通高速路段行为风险值最高,在隧道入口段的行为风险值最低。上述结果说明： 在隧道路段,熟悉试验道路的驾驶人车速行为并不安全,行为风险值相对较高。     

城市隧道驾驶员生理特征差异性研究

隧道出入口处驾驶人生理特征变化与交通安全关系紧密,为掌握该路段驾驶人生理特征变化规律,提高隧道口行车的安全性,通过实车实验采集进、出隧道前后的照度、实时车速以及驾驶人心率、瞳孔大小等参数,运用数理统计对比分析了驾驶人在隧道入口和出口段行驶时的心率、瞳孔大小2个方面生理特征的变化规律及差异性.对心率与照度、车速进行了偏相关分析,并建立了入口段心率与照度、车速间的多元线性回归模型以探索外部因素的对心率的影响程度.结果表明,驾驶人心率在进隧道前后存在显著差异,出隧道前后不存在显著差异;瞳孔大小在进、出隧道前后2个阶段均存在显著差异,进行显著性检验的值均接近于0;隧道入口段心率与照度、车速的偏相关系数分别为-0.65和-0.74;入口段仅考虑车速与照度2个因素时所建立的回归模型拟合度为0.66.      

高速公路长隧道夜间中间段最佳照度研究

夜间高速公路隧道中间段合适的照度值,不仅影响交通安全而且关系到电能消耗量,但一直以来没有明确结论.在对我国高速公路隧道夜间照明现状调查分析基础上,从驾驶人视觉障碍产生机理入手,结合心理学相关理论,利用模糊数学方法建立相关模型,研究夜间高速公路隧道中间段最佳照度值.结果表明:现有隧道照明标准和运营实践中,夜间隧道环境照度值过高,应控制在9 Lx以下为宜.夜间隧道环境照度,在入口段逐渐增加至9 Lx,中间段保持为9 Lx,在出口段逐渐降低至0 Lx.该参数的确定可在提高隧道夜间交通安全水平同时,大大减少照明能耗.