談道路交通安全警示路面設(shè)計
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摘要：為減少道路安全事件的頻繁發(fā)生，通過分析道路安全事故的主要起因，對易誘發(fā)道路安全事故段的警示路面進(jìn)行了設(shè)計研究。通過構(gòu)建駕駛員“行駛、警覺、認(rèn)知、操作”模型，設(shè)計了警示路面的設(shè)置位置，并根據(jù)道路交通安全中色彩視覺的應(yīng)用研究及人們對色彩本身的認(rèn)知，提出了警示路面的用色標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：交通安全；警示路面；模型；用色標(biāo)準(zhǔn)
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路運(yùn)輸比較頻繁，機(jī)動車輛涌入千家萬戶，截止2009年，我國已取代美國汽車生產(chǎn)銷售大國的地位[1]。據(jù)國家道路安全部門統(tǒng)計，我國機(jī)動車的數(shù)量高達(dá)3億多輛，隨之帶來的交通事故發(fā)生率也逐年上升。如何有效地減少交通事故的發(fā)生，是目前道路工作者亟待解決的問題。運(yùn)用彩色警示路面來影響駕駛員行為，規(guī)范道路交通秩序，進(jìn)而減少交通事故發(fā)生率，一直都是比較熱門的課題[2-3]。20世紀(jì)90年代，美國的科研工作者通過情緒試驗，對不同試驗者在不同情緒下進(jìn)行了試驗，研究了人類情緒對彩色的認(rèn)知能力，并有重大的發(fā)現(xiàn)。2019年，武漢市在加快城市建設(shè)過程中，發(fā)現(xiàn)道路空間資源被隨意侵占是造成交通事故發(fā)生的重要原因[4]。南京林業(yè)大學(xué)方松對城市隧道路段交通行為風(fēng)險進(jìn)行了評估，發(fā)現(xiàn)隧道口路段易發(fā)交通事故的主要原因是道路環(huán)境條件和駕駛員自身心理生理負(fù)荷過大造成的[5]。以上研究成果均強(qiáng)調(diào)了道路環(huán)境在道路交通安全的重要作用，但對色彩在警示路面中的實際運(yùn)用研究較少，警示路面的設(shè)置方法亦鮮見有報道[6-8]。我國道路交通標(biāo)志標(biāo)線、警示路標(biāo)的設(shè)置方法是建立在專業(yè)駕駛員駕駛差異性不大的基礎(chǔ)上，隨著我國交通事業(yè)的大發(fā)展，道路上非專業(yè)駕駛?cè)藛T越來越多，駕駛員行駛車輛的差異性越發(fā)顯著。因此，新警示路面的設(shè)置理論需要改進(jìn)，不能照搬現(xiàn)有《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。故本文通過分析駕駛員的駕駛特性，根據(jù)駕駛員駕駛車輛時的視覺、心理特點(diǎn)，對警示路面的設(shè)計進(jìn)行研究。
1交通事故主要原因分析
我國幅員遼闊，地形地勢比較復(fù)雜，地理環(huán)境差異很大，高原、山地、平原和丘陵地區(qū)居多，道路交通事故頻繁發(fā)生。國內(nèi)外學(xué)者對交通事故頻發(fā)路段做過大量研究，對其進(jìn)行分類，主要劃分以下五大類：長直線路段、隧道進(jìn)口、長大下坡道、彎道以及匝道。
1.1超速
上述5種路段之所以頻繁發(fā)生交通事故，很重要的原因就是車速過快，導(dǎo)致駕駛員減速不及時，進(jìn)而釀成悲劇。行車環(huán)境、地形地勢、駕駛員違規(guī)操作等等都是造成交通事故的原因，但最終，絕大多數(shù)的交通事故都可歸咎于車速快?！笆诬嚨溇糯慰臁本褪亲詈玫目偨Y(jié)。對于長直線路段行駛的車輛，易使駕駛員產(chǎn)生視覺疲勞，長大下坡路段行駛的車輛容易超速，連續(xù)曲線段行駛的車輛減速不及時等等，這些路段引發(fā)的交通事故，都可以通過控制車速來避免。假如駕駛員在駛?cè)脒@些危險路段前，通過警示路面獲取警示消息，提前做好減速準(zhǔn)備，必定會有效地降低交通事故發(fā)生率。因此，在交通設(shè)計與管理中，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮警示路面的警示作用，在駕駛員駛?cè)胛ｋU路段前給予其足夠的警示信息，持續(xù)地提醒駕駛員，使其處于謹(jǐn)慎狀態(tài)。
1.2疲勞駕駛
駕駛車輛時，隨著速度的提高或持續(xù)高速行車，駕駛?cè)藭霈F(xiàn)不同程度的駕駛疲勞現(xiàn)象。駕駛車輛高速行駛時，駕駛?cè)说淖⒁饬κ旨?，始終處于精神高度緊張的狀態(tài)，而隨著速度的不斷提高和駕駛時間的延長，駕駛?cè)藭饾u出現(xiàn)疲勞感覺。在高速公路上行駛，道路環(huán)境單一，交通干擾少，速度穩(wěn)定，行車中的噪聲和振動頻率小，易使駕駛?cè)水a(chǎn)生單調(diào)感而困倦瞌睡，出現(xiàn)“高速公路催眠現(xiàn)象”。由此可見，駕駛車輛高速行駛，容易導(dǎo)致駕駛疲勞。駕駛員疲勞駕駛是道路發(fā)生事故的重要原因，因此，為減少道路交通事故，緩解駕駛員視覺疲勞也是設(shè)計安全路面的重要一環(huán)。
2警示路面設(shè)計研究
2.1路面警示設(shè)置位置
為使車輛行駛安全，減少交通事故的發(fā)生，警示路面位置的設(shè)定應(yīng)能保證駕駛員提前獲取警覺信息，使其在心理上做足準(zhǔn)備，以便駕駛員能有充足的反應(yīng)時間以平穩(wěn)的心態(tài)去駕駛車輛、減速處理，而不是駛?cè)胛ｋU地段才發(fā)現(xiàn)進(jìn)而匆忙地去操縱車輛。
2.1.1一般直線段設(shè)置位置警示路面的前置距離是指警示路面的開始點(diǎn)至駕駛員采用措施后車輛行駛狀態(tài)完成點(diǎn)。警示路面位置設(shè)置是否合理，直接影響警示路面警覺功能的施展。因此，本文通過構(gòu)建駕駛員行駛、警覺、認(rèn)知、操作模型來計算警示路面的前置距離，以使警示路面位置設(shè)置更加合理。以下是駕駛員行駛、警覺、認(rèn)知、操作模型相關(guān)參數(shù)計算。圖中A為警示路面發(fā)現(xiàn)點(diǎn)；B為判別開始點(diǎn)；C為判別結(jié)束點(diǎn)；D為消失點(diǎn)；E為操作開始點(diǎn)；F為警示路面開始點(diǎn)；G為操作結(jié)束點(diǎn)；H為危險路段處；BC為辨別距離；CF為識讀點(diǎn)至警示路面距離；DF為消失距離；CE為反應(yīng)距離；EG為操作距離；BF為認(rèn)覺距離；FG為前置距離。圖1為駕駛員行駛、警覺、認(rèn)知、操作模型圖，圖2為判別結(jié)束點(diǎn)C到警示路面開始點(diǎn)F之間的詳細(xì)距離圖。從B點(diǎn)到警示路面開始點(diǎn)F的距離定義為認(rèn)覺距離BF，從判別結(jié)束點(diǎn)C到警示路面開始點(diǎn)F的距離為CF，從消失點(diǎn)D到警示路面開始點(diǎn)F的距離定義為消失距離DF，距離CF要比距離DF長，否則，駕駛員就沒有足夠時間閱讀警示標(biāo)志，那么在操作距離EG內(nèi)駕駛員無法完成減速任務(wù)。進(jìn)入事故多發(fā)段之前，為使駕駛員順利、平穩(wěn)地完成減速任務(wù)，警示路面的前置距離即設(shè)置位置，應(yīng)滿足上述分析。下列是滿足上述條件，保證汽車安全行駛速度的公式表達(dá)：式中：v0為車輛的初始車速；vt為車輛減速操作完成點(diǎn)的車速；t1為駕駛員操作反應(yīng)時間；t2為駕駛員判別警示信號所用時間；a為車輛減速時的加速度。通過分析上述模型，在車輛進(jìn)去事故多發(fā)段之前，要使駕駛員安全、順利地完成減速過程，必須滿足式（6）：通過分析圖2識讀警示路面距離圖，警示路面位置設(shè)定還應(yīng)滿足式（7）：式中：h為駕駛員視覺點(diǎn)到路面的距離；β為消失點(diǎn)位置駕駛員視線與警示路面開始點(diǎn)位置夾角。故為使車輛以安全速度駛?cè)胧鹿识喟l(fā)段，警示路面位置設(shè)置條件要同時滿足式（6）與式（7）。根據(jù)上述公式，可以計算出直線段上任意行駛的車速，減速到安全車速時的滿足警示路面警示功能的前置距離。根據(jù)研究資料表明[6-7]，當(dāng)開始行駛車速大于90km/h時，汽車減速時的加速度取1.5m/s2，當(dāng)車速小于等于90km/h時，加速度取1m/s2。
2.1.2曲線段設(shè)置位置對于連續(xù)曲線段形成的彎道，車輛從一個彎道駛?cè)胂乱粡澋罆r屬于事故多發(fā)地段，需要降低車輛行駛速度，這時車輛的減速過程是在彎道上進(jìn)行的，這種情況的前置距離設(shè)置需要另行分析[9]。本文假定在連續(xù)彎道上行駛的車輛速度為80km/h，車輛需要降速為60km/h才能保證行車安全，計算此時彎道上警示路面前置距離。不設(shè)緩和曲線最小半徑見表2。計算連續(xù)彎道警示路面前置距離時，假定車道寬度為12m，當(dāng)設(shè)計速度為60km/h時，查表2可知，彎道最小半徑為1500m，車輛在連續(xù)彎道行駛視距如圖3所示。從圖3可知，車輛在彎道轉(zhuǎn)彎時的視距S為190m，行駛的車輛要在視距S內(nèi)完成減速過程。車輛在彎道行駛時，駕駛員本身就有警覺狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)前方警示信息時，就會立即采取減速措施，因此彎道行駛的車輛符合知覺-行為模型。取駕駛員從感知到采取措施的時間t=2.5s，車輛減速時的加速度a=2m/s2，警示路面前置距離計算過程如下：根據(jù)上述，在連續(xù)彎道任意車速下警示路面的前置距離都可計算出，如表3所示。其中：V1表示正常行駛速度；V2表示安全行駛速度；R表示彎道半徑；L表示車道寬度；S表示汽車視距；a表示加速度；S1、S2分別表示汽車減速前和減速時前進(jìn)的距離；D表示前置距離。
2.2路面警示的用色標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)道路交通標(biāo)志安全色使用標(biāo)準(zhǔn)以及本文研究內(nèi)容，結(jié)合事故多發(fā)地段特點(diǎn)，警示路面用色標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足以下功能。
2.2.1誘目性誘目性并不單指顏色顯不顯眼，而是說色彩能夠引發(fā)人們注意力的程度。在警示路面以及其他危險場合，若想瞬間就把警示信息傳達(dá)給路人，其色彩必須是誘目性強(qiáng)。一般暖色比冷色的誘目性強(qiáng)，彩色比白目性強(qiáng)，比如紅、黃、橙誘目性比藍(lán)、綠、紫強(qiáng)。其中誘目性最強(qiáng)的要數(shù)紅色，因此，許多危險場所都使用紅色作為警示顏色。設(shè)計顏目性具體的還要針對不同警示場合，各種色彩與周圍環(huán)境進(jìn)行搭配，設(shè)計出針對特殊地段的誘目性強(qiáng)的色彩。
2.2.2視認(rèn)性色彩的視認(rèn)性是指顏色的可認(rèn)性，視認(rèn)性高就是顏色容易被發(fā)現(xiàn)，視認(rèn)性低就是不易被發(fā)現(xiàn)。對于道路交通安全標(biāo)志，行人必須要從足夠遠(yuǎn)的地方就能發(fā)現(xiàn)?！罢T目性”指的是容易吸引人的注意，“視認(rèn)性”則是指顏色被發(fā)現(xiàn)的難易程度。對于道路交通中的警示路面顏色，必須要提高其“視認(rèn)性”。明度是影響顏色“視認(rèn)性”的重要因素，顏色明度高，則視認(rèn)性就強(qiáng)，各種色彩之間的搭配對視認(rèn)性也有較大影響。此外，顏色的背景也影響其可視性，顏色與背景明度相差大，則視認(rèn)性就高。大量資料表明，交通事故通常都發(fā)生在夜間。這主要是由于夜間行車，駕駛員視線不好，容易引起駕駛員的誤判。為提高夜間路面的警示效果，警示路面顏色的選取非常重要。通過試驗研究，夜間車輛在近照燈光下，白色、黃色容易被發(fā)現(xiàn)，綠色、藍(lán)色最不容易被辨別；夜間車輛在遠(yuǎn)光燈下白色、黃色、紅色容易被發(fā)現(xiàn)，綠色、藍(lán)色次之。在不同的大氣狀況下，警示路面上的色彩給行人的視覺沖擊也是不一樣的。美國明尼蘇達(dá)安全部隊研究表明，早晨、傍晚、陰雨天，淺綠色和黃色容易被發(fā)覺。除比其他顏色容易被發(fā)現(xiàn)外，淺綠色和黃色對駕駛員視覺也更有沖擊，容易激發(fā)駕駛員大腦興奮，迫使駕駛員注意力更加集中，從而可減少陰雨、昏暗天氣下交通事故的發(fā)生。夜間，工地技術(shù)人員要求穿戴黃色或銀白色反光施工服，道理就在這。圖4是夜間對施工人員不同衣服顏色辨認(rèn)的距離。從表4可知，在夜間白顏色更容易被發(fā)現(xiàn)，乳白色、紅色、綠色次之，黑色最不容易被發(fā)覺。當(dāng)身穿顏色衣服的工作人員移動時，相比于其他顏色，紅色被辨認(rèn)移動的距離最長，且遠(yuǎn)高于其他顏色。此發(fā)現(xiàn)對行駛中的車輛辨認(rèn)警示路面具有重要意義。此外，紅色的的視認(rèn)性也是最好的，在事故多發(fā)地段———各種彎道、長大下坡處，設(shè)置紅色警示路面是最好的選擇。綜上所述，根據(jù)道路交通安全中色彩視覺的應(yīng)用研究及人們對色彩本身的認(rèn)知，結(jié)合人、車、路的色彩構(gòu)成整體，筆者提出道路安全路面的顏色標(biāo)準(zhǔn)。其中A表示長大下坡、彎道、隧道入口、長直線、匝道；B表示長直線；C表示長大下坡、彎道、隧道入口、匝道；D表示隧道入口、彎道。
3結(jié)論
a）通過構(gòu)建駕駛員行駛、警覺、認(rèn)知、操作模型計算出警示路面合理的前置距離，確定了警示路面設(shè)置位置。b）根據(jù)道路交通安全中色彩視覺的應(yīng)用研究及人們對色彩本身的認(rèn)知，結(jié)合人、車、路的色彩構(gòu)成整體，提出了警示路面的用色標(biāo)準(zhǔn)。
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作者：劉雄偉 單位：山西省交通科技研發(fā)有限公司