1005+基于韵律感的长大隧道中部视觉环境改善设计简本.pdf

竞赛小组：交通运输规划与管理 基于韵律感的长大隧道中部视觉环境改善设计 成员：张华龙，鄢辉武，刘志，蒋龙飞，徐弯弯 指导教师：杜志刚 （武汉理工大学交通学院 湖北武汉430063 ） 摘要：环境单调、照度低、参照物少的公路隧道中部，为典型的弱视觉参照系， 容易导致驾驶员低估速度，甚至造成超速及疲劳驾驶并诱发交通事故。本小组综 合韵律感曲线、多频信息组合、逆反射材料等技术，构建隧道中部渐变、起伏、 连续的韵律感视觉参照系，加强隧道中部弱视觉参照系，从而调控驾驶员的速度 错觉，并降低驾驶疲劳及超速驾驶行为。同时通过 3Ds-max 视频仿真实验对设 计方案进行了验证。经济分析表明，设计方案成本低廉，能在保障交通安全前提 下，实现隧道照明节能30% 以上，达到隧道照明及交通安全的协调统一。 关键字：长大隧道；视觉参照系；韵律感曲线；多频信息流；逆反射. 1 研究背景 1.1 公路隧道事故特征 隧道是公路交通的咽喉，同时也是事故多发段。高速公路交警部门统计表明， 驾驶员超速70%为速度错觉诱发 ，国内对23 座高速公路隧道交通事故的调查表 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，事故形态中 [1] 40% 以上为追尾，事故车型主要为小客车与大货车 。 1.2 公路隧道环境特征 隧道是相对封闭、空间狭窄的结构形式，视觉信息单调，而行车驾驶过程中 约 90%的信息来自于视觉，陈昌武(2011)[2]研究表明恶劣的视觉条件是诱发隧道 交通事故的主要原因，因此隧道往往成为公路交通安全的瓶颈。 图1-1 隧道中部交通事故 图1-2 隧道中部环境特征 1.3 我国公路隧道照明现状 目前，我国中西部很多公路隧道照明运营“高配低用”，白天开灯率一般只 有规范值的20-50% ，照明条件恶劣。而目前解决隧道视觉明暗适应的主要手段 [3] 是单纯提高照明，这样只会增大能耗。杜志刚 对高速公路隧道进出口视觉震荡 与行车安全研究及黄发明(2014)[4]据重构视觉参照系后的验证实验及视觉负荷评 价，得出合理利用驾驶员的视错觉，可以使驾驶员维持一定程度的车速高估，诱 1 使驾驶员减速行驶。所以本小组通过分析隧道环境特征以及驾驶员行车的视觉特 征，针对长大隧道中部的视觉环境单调这一现状进行研究，提出低成本改善方法。 2 设计原理 2.1 设计思路 自然界余音绕梁的音乐，婀娜多姿的舞蹈，波涛起伏的大海，波澜壮阔的山 脉，都具有起伏、连续、渐变的韵律感，能让人愉悦兴奋，有效缓解疲劳。在日 本则有音乐公路，通过振动音符标线的设置，从振动效果与视觉方面来控制驾驶 员车速，并达到了良好的效果。本项目因此提出设计思路：利用驾驶员对韵律感 的偏好，提出建立韵律感视觉参照系，缓解隧道驾驶疲劳，减少隧道交通事故。 图2-1 波澜起伏的山脉 2-2 音乐乐谱 2-3 日本音乐公路 2.2 多频信息设置 高速公路边缘率研究表明：高频信息作用下容易产生速度高估，低频、中频 [5] 信息容易产生速度低估 。因此本设计提出设想：将高频、中频、低频信息结合 起来，使得理想感知速度略高于实际行车速度，达到合理控制车速的目的。 图2-4 不同频率下的感知速度与物理速度的关系 2.3 逆反射技术在隧道照明中的应用 图2-5 隧道逆反射示意图 2 逆反射材料的标志标线能将照射到上面的车前灯光沿原路反射回来，进入驾 驶员眼睛，保证驾驶员在低照度以及雨、雪、雾、霾等不良天气条件下，均能达 到良好的视认效果，并在高速公路夜间照明中得到了广泛应用，因此逆反射照明 是一种节能环保的照明方式，在隧道内