駕駛員動(dòng)態(tài)視覺特征及山區(qū)高速公路景觀營造

粟周瑜，鄭雙權(quán)，楊運(yùn)興，陳　芳

(1.貴州省公路局， 貴陽　550003；2.貴州省遵義公路管理局， 貴州 遵義　563000；

3.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司， 重慶　400067)

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駕駛員動(dòng)態(tài)視覺特征及山區(qū)高速公路景觀營造

粟周瑜1，鄭雙權(quán)2，楊運(yùn)興3，陳芳3

(1.貴州省公路局， 貴陽550003；2.貴州省遵義公路管理局， 貴州 遵義563000；

3.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司， 重慶400067)

摘要：隨著我國公路里程的不斷增加，公路路域環(huán)境的美化日益受到重視。目前我國公路景觀設(shè)計(jì)還停留在借鑒園林景觀的理念和方法，以靜態(tài)的觀景模式進(jìn)行景觀營造，常常忽視行車過程中駕駛員所具有的動(dòng)態(tài)視覺特征。在分析總結(jié)駕駛員動(dòng)態(tài)視覺特征的基礎(chǔ)上，探討山區(qū)高速公路景觀營造方法。

關(guān)鍵詞：山區(qū)公路；駕駛員；動(dòng)態(tài)；視覺特征；景觀

駕駛行為是人、車、路、環(huán)境的一個(gè)交互系統(tǒng)，駕駛員是該系統(tǒng)的操縱者和感受者,而環(huán)境作為駕駛員視野的背景，對其心理會產(chǎn)生潛在影響。高速行車過程中，駕駛員的視覺特征會產(chǎn)生視點(diǎn)遠(yuǎn)移、視野變窄等諸多變化。然而縱觀我國公路景觀設(shè)計(jì)，其還停留在通過單純的綠化來美化公路環(huán)境的階段，過分注重形式美而忽略了駕駛員在不同速度下視覺觀賞模式的差異，導(dǎo)致公路景觀效果差強(qiáng)人意，駕乘人員容易產(chǎn)生視覺疲勞[1]。在山區(qū)，因高速公路沿線線形條件差、彎道多、橋隧多，還極易引發(fā)交通事故。因此，本文對駕駛員的動(dòng)態(tài)視覺特征進(jìn)行分析，并對山區(qū)高速公路景觀營造的合理對策進(jìn)行探討。

1駕駛員動(dòng)態(tài)視覺特征

通過查閱國內(nèi)外相關(guān)資料，可知駕駛員在動(dòng)態(tài)條件下其視覺特征與靜止?fàn)顟B(tài)顯著不同，概括為如下幾方面[2-7]。

1) 隨著行車速度提高，駕駛員注意力逐漸集中。

隨著行車速度提高，駕駛員的心理負(fù)荷也在增大，注意力也逐漸集中。因此，由于高速狀態(tài)下駕駛員精力高度集中，公路景觀就不應(yīng)片面追求美觀精致，而是應(yīng)營造大氣、簡潔、易懂的景觀感受，避免精雕細(xì)琢及晦澀難懂的圖案和文字，以免分散駕駛員注意力，影響行車安全。

2) 隨著行車速度提高，駕駛員注意力集中點(diǎn)越來越遠(yuǎn)。

隨著行車速度提高，駕駛員注意力集中點(diǎn)會逐漸遠(yuǎn)移，其會關(guān)注前面遠(yuǎn)方的某一處，以了解前方路況，及時(shí)應(yīng)對突發(fā)狀況。例如，當(dāng)車速為60 km/h時(shí)，駕駛員視覺焦點(diǎn)位于前方335 m遠(yuǎn)范圍內(nèi)；而當(dāng)車速為100 km/h時(shí)，駕駛員視覺焦點(diǎn)則位于564 m遠(yuǎn)范圍內(nèi)。不同運(yùn)行速度下駕駛員的注視距離如表1所示。

表1　行車速度與駕駛員注視距離的關(guān)系

3) 隨著行車速度提高，駕駛員視野范圍越來越窄。

隨著行車速度逐漸增高，為保證行車安全，駕駛員頭部逐漸被迫在很小的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，大多數(shù)情況下是通過眼球的轉(zhuǎn)動(dòng)來關(guān)注前方路況。此時(shí)駕駛員視線高度集中，視覺焦點(diǎn)逐漸遠(yuǎn)移，視野范圍開始逐漸變窄，距離車頭較近的景物逐漸變得模糊，形成所謂的“隧道視”。不同車速下駕駛員的視野如圖1所示。圖1中，白色部分為視野范圍。行車速度與駕駛員視野的關(guān)系如表2所示。

圖1　不同車速下駕駛員的視野

車速/(km·h-1)406080100120140視野/(°)1008660402216

4) 隨著行車速度提高，前景的細(xì)節(jié)越來越模糊。

隨著行車速度提高，道路前方景物相對于駕駛員的運(yùn)動(dòng)速度也越快，視野范圍外的周邊對象也變得越來越模糊，此時(shí)駕駛員必須看前方遠(yuǎn)處才能獲得清晰的影像。例如，當(dāng)行車速度為60 km/h時(shí)，駕駛員可以清晰辨認(rèn)370 m遠(yuǎn)處長寬高1.1 m大小的物體；而當(dāng)行車速度為100 km/h時(shí)，駕駛員可以清晰辨認(rèn)660 m遠(yuǎn)處長寬高2 m的物體。駕駛員視距與物體尺度的關(guān)系如表3所示。由表3數(shù)據(jù)可以看出，景物細(xì)部精雕細(xì)琢意義不大，因?yàn)轳{駛員只能感受到公路景觀的宏觀形象。因此，營造公路景觀時(shí)，需考慮駕駛員的動(dòng)態(tài)視覺特性，避免多余的細(xì)節(jié)修飾。

5) 隨著行車速度提高，駕駛員對空間感知越來越弱。

隨著行車速度逐步提高，駕駛員視覺空間范圍會變窄，其對于空間的感知會變得遲鈍，特別是平坦路面條件下這種表現(xiàn)更為明顯。良好道路條件下駕駛員感覺不到震動(dòng)和離心力，此時(shí)主要靠其視野中物體尺寸與自身相對位置的變化來判斷車速，但由于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下其注意力集中在前方遠(yuǎn)處，致使察覺這些變化的難度加大。如果公路周邊環(huán)境單調(diào)、乏味，駕駛員常常很容易對車輛的運(yùn)行速度估計(jì)不足，一旦遇到突發(fā)狀況便來不及剎車，從而導(dǎo)致交通事故發(fā)生。所以，山區(qū)公路應(yīng)營造變化豐富又不失統(tǒng)一秩序感的公路空間環(huán)境，通過改變中央分隔帶、路側(cè)綠化方案等措施，使駕駛員對空間和速度有更加準(zhǔn)確的判斷，以確保交通安全。

6) 隨著行車速度提高，駕駛員反應(yīng)錯(cuò)誤越來越多。

行車車速越快，駕駛員對周圍環(huán)境的允許觀察時(shí)間就越短，而其眼睛所接受的信息卻越來越多。長時(shí)間處于這種高強(qiáng)度負(fù)荷下，駕駛員會出現(xiàn)大量的反應(yīng)錯(cuò)誤，不利于行車安全。試驗(yàn)研究表明，每min刺激出現(xiàn)的次數(shù)越多，駕駛員反應(yīng)錯(cuò)誤的次數(shù)就越多。因此，景觀設(shè)計(jì)中駕駛員的視覺刺激點(diǎn)不宜設(shè)置過密，以免造成其感知錯(cuò)亂，引發(fā)交通事故。刺激信號出現(xiàn)頻率與駕駛員反應(yīng)錯(cuò)誤的關(guān)系如表4所示。

表3　駕駛員視距和物體尺度的關(guān)系

表4　刺激信號出現(xiàn)頻率與駕駛員反應(yīng)錯(cuò)誤的關(guān)系

2山區(qū)公路景觀營造

從上述分析可以看出，隨著行車速度的提高，駕駛員的視覺感知會出現(xiàn)特殊變化，故景觀設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮駕駛員的動(dòng)態(tài)視覺特征，以營造美觀又安全的公路視域環(huán)境[8]。公路景觀元素的地理位置、尺度大小、布置形式、結(jié)構(gòu)造型等都必須根據(jù)道路行車速度的不同進(jìn)行有針對性的設(shè)計(jì)。山區(qū)公路景觀設(shè)計(jì)包含內(nèi)容眾多，本文著重探討中央分隔帶、路側(cè)、隧道、互通式立交的景觀營造。

2.1中央分隔帶

中央分隔帶主要起分離對向車流和防止眩光的作用，是公路景觀的重要組成部分。行車過程中，中央分隔帶距駕駛員較近，因此其給駕駛員的景觀感受也最直觀、最明顯。由于動(dòng)態(tài)條件下駕駛員視點(diǎn)集中，視野周邊模糊，中央分隔帶景觀的細(xì)節(jié)不易察覺，所以應(yīng)采用大尺度大手筆的方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)。高速公路上，看清景物需要5 s的注視時(shí)間，按車速100 km/h計(jì)算，景物單元長度為138 m，因此景觀單元如樹叢、色塊、色帶的長度宜在150～300 m之間。中央分隔帶綠化設(shè)計(jì)時(shí)，每隔一定距離應(yīng)變換種植方案，以減輕駕駛員的視覺疲勞，但同時(shí)也應(yīng)避免方案頻繁變化而導(dǎo)致駕駛員視覺混亂?？砂粗貜?fù)漸變的方式進(jìn)行種植，以形成有節(jié)奏韻律的動(dòng)態(tài)觀賞效果，如圖2所示。根據(jù)駕駛員視覺特征，每5～10 min應(yīng)為駕駛員提供新的視覺吸引點(diǎn)，以降低駕駛?cè)藛T的疲勞感。中央分隔帶綠化設(shè)計(jì)時(shí)，取最大值10 min，速度按100 km/h計(jì)算，中央分隔帶約每15 km需改變種植方案。此外，中央分隔帶開口處島頭植物可以修剪成斜披狀，以減緩駕駛員的視覺突兀感，如圖3所示。

圖2　變換種植方案緩解視覺疲勞

圖3　中央分隔帶島頭設(shè)計(jì)

在隧道前區(qū)、互通式立交、服務(wù)區(qū)前區(qū)、避險(xiǎn)車道等重要部位，還可考慮通過改變中央分隔帶的種植方式和植物色彩來對駕駛員進(jìn)行提示。平曲線處應(yīng)進(jìn)行加密加高栽植，保證車輛進(jìn)入平曲線前駕駛員能夠看見綠化植物的走向，提高其對于線形的感知。

2.2路側(cè)

公路沿線路側(cè)邊坡面積大、數(shù)量多，距駕乘人員近，其景觀的好壞將直接影響用路者的視覺感受，故視域內(nèi)路塹邊坡的景觀設(shè)計(jì)至關(guān)重要。邊坡景觀應(yīng)與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，將人工景觀和諧融入自然景觀中。坡面綠化方案應(yīng)簡潔統(tǒng)一，尤其是高大陡峭的路塹邊坡，其坡形和坡頂線應(yīng)采用流線形，使其與自然相協(xié)調(diào)，如圖4所示。

圖4　流線形坡頂

邊坡坡面采用散植自然式的灌木，綠化自然而又不單調(diào)。對于邊坡端部，宜種植長勢良好的垂吊植物及灌木，以將邊坡端部映入灌木叢中。工程結(jié)構(gòu)防護(hù)應(yīng)側(cè)重考慮結(jié)構(gòu)的尺度、比例、材質(zhì)，力求避免采用連續(xù)的大面積護(hù)面墻、掛網(wǎng)噴漿或擋墻，宜采用矮、隱的擋墻和樁。公路景觀設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免對支擋和防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行過多、過細(xì)的裝飾，盡量通過高度、形式的變化來豐富擋墻形式，使擋墻與邊坡和周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。即使護(hù)面墻墻體體量較大，也可通過利用綠化植物來分隔墻體等措施予以改善。

此外，由于駕駛員在下坡急彎路段看不到彎道后的交通情況，其很容易產(chǎn)生緊張情緒。因此，在這些路段，如果在彎道外側(cè)孤植喬木或在護(hù)欄上設(shè)置獨(dú)具特色的景觀雕塑，則可將駕駛員的視線吸引到路面上來，以緩解駕駛員的緊張情緒，如圖5所示。

圖5　路側(cè)孤植的喬木

2.3隧道

隧道是山區(qū)公路景觀設(shè)計(jì)的重要節(jié)點(diǎn)。駕駛員對于隧道的觀察是一個(gè)由遠(yuǎn)及近的長時(shí)間過程，獨(dú)具特色的隧道洞口景觀常常能給其留下深刻的印象。隧道景觀應(yīng)注重洞前綠化，以及洞門、洞間山體、邊仰坡、銘牌等內(nèi)容的塑造。在距離隧道一定范圍內(nèi)可栽植一些顏色鮮艷的小喬木，給駕駛員以提示和引導(dǎo)。在保證安全的情況下，洞門應(yīng)優(yōu)先選用削竹式等明洞式洞門形式。這種洞門仰坡坡率平緩，洞口結(jié)構(gòu)形式簡潔，相較于端墻式洞門其視覺感觀更好，如圖6所示。若必須采用端墻式洞門，則大面積的墻體處理尤為重要。端墻的色調(diào)應(yīng)采用明度低的冷色調(diào)，如混凝土的青灰色、毛石的自然色澤、磚的色彩等。端墻裝飾應(yīng)采用壓光或反光弱的裝飾面，不宜設(shè)置細(xì)膩的圖案、雕塑、廣告牌等，以免過多吸引駕駛員的注意力。端墻墻體體量應(yīng)盡量減小，造型上可通過對端墻進(jìn)行仿自然飾面、橫槽處理、栽植攀爬垂吊植物等措施，達(dá)到減小其視覺尺度的目的。邊仰坡需做好土方回填和生態(tài)恢復(fù)，銘牌應(yīng)體現(xiàn)當(dāng)?shù)匚幕瘍?nèi)涵。洞門端墻的橫槽處理效果如圖7所示。

圖6　美觀的削竹式洞門

圖7　端墻橫槽處理

2.4互通式立交

互通式立交占地面積大、景觀用地集中，匝道多為曲線。在互通式立交路段，駕駛員行車速度緩慢，其視線變化大、停留時(shí)間長，故互通式立交的景觀觀賞效果最好，是公路景觀的重點(diǎn)營造區(qū)域。進(jìn)行景觀營造時(shí)，互通式立交區(qū)域內(nèi)的地形地貌應(yīng)盡量保持原有風(fēng)貌，對局部地段，如匝道三角區(qū)，可進(jìn)行微地形改造，以改善行車視線，如圖8所示?；ネㄊ搅⒔痪坝^應(yīng)根據(jù)立交各區(qū)域的不同功能而采用不同的綠化栽植模式，其可分為指示栽植、緩沖栽植、誘導(dǎo)栽植和禁止栽植4類，如圖9所示。在互通式立交各圍合區(qū)可種植高大醒目的喬木，以給駕駛員指示互通式立交出入口的位置。匝道彎道外側(cè)可連續(xù)、規(guī)則、整齊地栽植1排小喬木或灌木，其既可以誘導(dǎo)駕駛員的視線，又可區(qū)分出匝道和主線，避免產(chǎn)生視覺混亂。匝道彎道內(nèi)側(cè)應(yīng)保證視線通暢，不宜栽植遮喬灌木，以免遮擋視線。在車輛分流三角區(qū)處，以不影響行車視線為原則，采用識別性較高的灌木叢、蔓生藤本植物等，以縮小視野，提高匝道端部的可識性，間接引導(dǎo)駕駛員降低車速，同時(shí)其還具有事故發(fā)生時(shí)緩和沖擊、減輕傷害程度的功能。為保證駕駛員的視線通暢，在匝道合流三角區(qū)應(yīng)嚴(yán)禁栽植喬木，只可栽植低于駕駛員視線的灌木、綠籬、草坪、花卉等。

圖8　立交微地形營造

圖9　互通式立交區(qū)綠化栽植示意

3結(jié)論

隨著人們對于環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，公路景觀越來越得到重視。公路景觀設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以滿足安全為前提，并基于駕駛員的動(dòng)態(tài)視覺特征，運(yùn)用科學(xué)合理的方法布置景觀要素，以營造整體、粗獷、動(dòng)態(tài)的美感，大大提升公路景觀的體驗(yàn)效果，促進(jìn)行車安全。本文對駕駛員動(dòng)態(tài)視覺特征進(jìn)行了分析，得出如下結(jié)論。

1) 行車過程中，隨著車速增加，駕駛員會出現(xiàn)注意力集中、視點(diǎn)遠(yuǎn)移、視野變窄、視野周邊模糊、空間感知變?nèi)?、失誤增多等動(dòng)態(tài)視覺特征。

2) 在滿足防眩要求的基礎(chǔ)上，中央分隔帶每隔一定距離應(yīng)變換種植方案，以緩解駕駛疲勞；景觀單元長度應(yīng)根據(jù)駕駛員的動(dòng)態(tài)視覺特征進(jìn)行合理計(jì)算；平曲線處中央分隔帶應(yīng)進(jìn)行加密加高栽植；開口處的中央分隔帶島頭可采取坡形種植。

3) 路側(cè)邊坡景觀設(shè)計(jì)應(yīng)注重坡頂、坡面、邊坡端部的綠化栽植，使其盡量與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。工程防護(hù)結(jié)構(gòu)物盡量選擇矮小隱蔽的結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)墻體體量較大時(shí)也可采取墻面分隔等措施予以改善。

4) 在保證安全的前提下，隧道洞門宜優(yōu)先選用明洞形式。采用端墻式洞門時(shí)，墻面應(yīng)采用粗獷、簡潔的造型，可通過對端墻進(jìn)行橫槽處理，以及貼仿自然飾面材料或栽植藤蔓植物等措施來減小端墻的視覺尺度。另外，還應(yīng)注重洞口周圍的生態(tài)恢復(fù)，以使隧道洞口與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。

5) 互通式立交景觀應(yīng)根據(jù)立交各區(qū)域功能的不同，分別按指示、緩沖、誘導(dǎo)及禁止4種模式進(jìn)行栽植。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉貴軍.高速公路路域景觀設(shè)計(jì)技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2010，199(9)：28-29.

[2]馮志慧.基于駕駛員認(rèn)知特征和視覺特性的高速公路景觀設(shè)計(jì)方法研究[D].西安：長安大學(xué)，2012.

[3]謝韋韋.基于視覺特性的高速公路景觀要素設(shè)計(jì)研究[D].西安：長安大學(xué)，2011.

[4]馮立光，張金偉，江玉林，等.基于動(dòng)態(tài)特性的公路景觀設(shè)計(jì)方法研究[J].中外公路，2006，26(6)：235-239.

[5]徐志修，彭輝.基于駕駛?cè)艘曈X特性的公路景觀設(shè)計(jì)研究[J].公路工程，2008，33(5)：168-171.

[6]袁偉.城市道路環(huán)境中汽車駕駛員動(dòng)態(tài)視覺特性試驗(yàn)研究[D].西安：長安大學(xué)，2008.

[7]張殿業(yè).駕駛員動(dòng)態(tài)視野與行車安全可靠度[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，35(3)：319-322.

[8]鄧衛(wèi)東，楊航卓，寧琳，等.公路景觀規(guī)劃與營造[M].北京：人民交通出版社，2011.

Dynamic Visual Features of Drivers and Creation of Landscapes on Expressways in Mountainous Area

SU Zhouyu1, ZHENG Shuangquan2, YANG Yunxing3, CHEN Fang3

Abstract:With continuous increase of highway mileage in China, beautification of local environment of highways has been increasingly taken into account. As of now design of highway landscapes in China still stays at reference of concept and methods of garden landscapes, and creation of landscapes in the static viewing mode, but dynamic visual features of drivers during driving are usually neglected. On the basis of analyzing and summarizing dynamic visual features of drivers, this paper probes into the methods to create landscapes on highways in mountainous area.

Keywords:highway in mountainous area; driver; dynamic; visual feature; landscape

文章編號：1009-6477(2016)01-0140-05

中圖分類號：U418.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

作者簡介：粟周瑜(1959-)，男，貴州省三穗縣人，本科，高工。

收稿日期：2015-05-26

基金項(xiàng)目：貴州省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目(2012-122-017)

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.01.031