基于立體效果的道路平面減速圖案研究

任　璐,楊權(quán)濤,?！⌒?/p>

(長安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

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基于立體效果的道路平面減速圖案研究

任璐,楊權(quán)濤,常旭

(長安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

摘要：為了更好地改善道路環(huán)境，減小減速帶給車輛帶來的震蕩作用，文中研究駕駛?cè)说膭右曈X特性，通過幾何圖形及顏色搭配，使駕駛?cè)说囊曈X呈現(xiàn)實物突起效果的平面減速圖案。同時，對不同顏色組成的平面立體視覺減速圖案設(shè)置參數(shù)進(jìn)行探討，給出不同車速下最佳視覺效果所對應(yīng)的減速圖案，保證道路交通安全。通過影響駕駛?cè)说纳砗托睦?，達(dá)到使汽車減速行駛的效果。

關(guān)鍵詞：交通安全；動視覺特性；立體視覺；減速圖案；設(shè)置參數(shù)

道路交通設(shè)施是道路交通系統(tǒng)的重要要素之一，其設(shè)置應(yīng)充分考慮人、車、路、環(huán)境和能源之間的相互協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮交通設(shè)施的可持續(xù)性與人性化特征。

我國在道路限速中采用3種方式[1]：①根據(jù)交通法規(guī)的規(guī)定對機(jī)動車的速度進(jìn)行限速的法規(guī)控制；②利用人的心理作用對車速加以控制的心理控制；③通過設(shè)施對運(yùn)行車輛的速度進(jìn)行限制的工程控制。道路減速帶是我國城市道路中一項重要的交通設(shè)施，其發(fā)揮減速作用的過程是：駕駛?cè)送ㄟ^視覺確認(rèn)減速帶的設(shè)置位置、長度及高度，為減少震動和噪聲帶來的不舒適感而降低車輛行駛速度[2]。

目前國內(nèi)應(yīng)用較多的幾種減速帶有道釘式、震蕩標(biāo)線式、橡膠減速壟、鑄鋼減速壟、水泥砼式、水泥砼間斷式等[3]。城市內(nèi)道路減速帶多為橡膠減速帶，一般為整體“一”字形凸隆起的丘狀帶形設(shè)施，其由平底凸弧形橡膠塊體無縫拼接組成，使用道釘將其固定在道路路面上[4]。當(dāng)車輛以較高車速通過道路減速帶時，劇烈的振動會從輪胎經(jīng)由車身及座椅傳遞給駕駛?cè)?，產(chǎn)生強(qiáng)烈的生理刺激(包括振動刺激和視覺刺激)和心理刺激[5]。這種生理和心理的刺激會大大降低駕駛?cè)藢Φ缆翻h(huán)境的舒適感和安全感。同時若減速帶設(shè)置寬度及高度不合理，不僅車輛通過時產(chǎn)生的噪聲較大，對路面和輪胎也會產(chǎn)生一定損害。因此，考慮設(shè)置平面立體視覺減速圖案，并基于駕駛?cè)艘曈X特性使圖案達(dá)到最優(yōu)減速效果。

1駕駛?cè)艘曈X特性

機(jī)動車在減速過程中通常有以下幾個過程[6]：首先是認(rèn)知過程，即駕駛?cè)税l(fā)現(xiàn)障礙物的過程；其次是駕駛?cè)说呐袆e和確認(rèn)過程；最后是駕駛?cè)瞬扇x車減速的過程。駕駛?cè)说鸟傉J(rèn)特性包括駕駛?cè)说囊暳?、視野和色感，其中色感和視野是影響平面立體視覺減速標(biāo)志的重要特性。

駕駛?cè)说膭討B(tài)視覺一般指在車輛行駛過程中，駕駛?cè)瞬蹲降缆非闆r、標(biāo)志標(biāo)線以及周邊環(huán)境等目標(biāo)影像的能力。在車輛行駛過程中，由于車速的不同，駕駛?cè)说囊曈X也受到不同程度的影響，

近年來，平面立體視覺減速帶的應(yīng)用日漸增多，這種視覺減速帶利用駕駛?cè)藢D案形狀及其顏色的感知，產(chǎn)生視覺反差，使駕駛?cè)嗽谳^遠(yuǎn)的距離就可看到“立體狀物體”而剎車減速[7]。不僅在城市道路中，部分農(nóng)村公路、機(jī)場跑道等也設(shè)置平面立體視覺減速帶，以達(dá)到減速的目的，保證交通安全，并且沒有顛簸，提升駕駛?cè)耸孢m感。

2減速圖案的視認(rèn)性及顏色搭配

道路交通標(biāo)志的視認(rèn)性是指在規(guī)定的時間內(nèi)被道路利用者正確識別并被理解的能力[8]。交通標(biāo)志的設(shè)置應(yīng)該清晰醒目，讓駕駛?cè)艘子诒孀R。而交通標(biāo)志是否醒目則是取決于其顏色、形狀、尺寸、對比度等物理性質(zhì)。

交通標(biāo)志的顏色可以給駕駛?cè)藥聿煌母兄X，一般來說，紅、橙、黃等暖色系為前進(jìn)色，給人以凸出感，而藍(lán)、綠等冷色系為后退色，給人以凹陷感。單一暖色視認(rèn)效果較好，但是兩種暖色組合情況下，視認(rèn)效果降低。在標(biāo)志顏色設(shè)計上，應(yīng)以冷暖色結(jié)合，顏色變化明顯的標(biāo)志視認(rèn)效果較好[9]。另外，明度高者，視之似進(jìn)；明度低者，視之似退。因此，減速圖案的設(shè)計應(yīng)冷暖色調(diào)和視認(rèn)性高低的顏色相結(jié)合，前半部分為暖色調(diào)，視之為凸；后半部分為冷色調(diào)，視之為凹。

同時，目標(biāo)物的顏色對駕駛?cè)藙討B(tài)視覺也有很大影響，在靜止?fàn)顟B(tài)下，人眼對藍(lán)色最不敏感。但在運(yùn)動狀態(tài)、暗視條件下，藍(lán)色對目標(biāo)物相對其它顏色易被識別，因此，選用藍(lán)色作為平面減速帶的顏色之一。結(jié)合冷暖色系顏色和常用的交通標(biāo)線顏色，選擇白、藍(lán)、黃、灰、黑等幾種顏色作為平面視覺減速帶的顏色組成。

3立體視覺減速圖案設(shè)計及效果優(yōu)化

通常情況下，高度越高的減速帶給人的不舒適感越強(qiáng)，駕駛?cè)送ㄟ^減速帶時車速越低。但若減速帶視之過高，駕駛?cè)藴p速度過大時，容易引發(fā)安全事故。因此，平面立體視覺減速圖案的設(shè)置參數(shù)應(yīng)在保障安全的前提下，有效降低車速。本文基于對平面減速圖案方案的參數(shù)設(shè)置，結(jié)合3Ds max和Premiere Pro將減速帶合成三維立體動畫效果，從而確定效果最佳的減速圖案參數(shù)。

3.1“一”字型平面立體減速圖案顏色設(shè)計

根據(jù)對顏色視認(rèn)性的調(diào)查，對不同的顏色進(jìn)行組合，最后根據(jù)駕駛?cè)艘曈X特性，對于“一”字形減速標(biāo)線設(shè)計以下4種顏色方案，如圖1所示。

圖1　“一”字形減速標(biāo)線顏色設(shè)計方案

3.2參數(shù)設(shè)置方案

“一”字形減速標(biāo)線參數(shù)設(shè)置方案如圖2所示。

圖2　“一”字形減速標(biāo)線參數(shù)設(shè)置方案

在標(biāo)線設(shè)計時，根據(jù)GB5768.3-2009《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》中x取值為300 cm，即3 m，y一般取0.35 m，θ取值影響減速圖案的視覺高度，不同車速下對應(yīng)的最佳θ值也不同，圖2對減速圖案進(jìn)行了說明。

為了更好地研究θ和車速V的關(guān)系，建立圖3所示模型。其中D為減速圖案長度的1/2；L為車輛能夠清楚地看到減速圖案時的距離，根據(jù)車速的不同，一般取100～200 m。γ為理論最大角度值，θ為改進(jìn)后合理的角度值，2α為駕駛?cè)丝吹綐?biāo)線的視野，假定駕駛?cè)丝吹綐?biāo)線兩端時，此時視野最大。

圖3　γ和θ角度值模型

(1)

(2)

由式(1)、式(2)可得

(3)

而在實際計算中，得出的γ值和180°十分相近，因此，為了更好地驗證θ取值，首先利用3Ds max軟件將θ取值為30°～120°的減速圖案做成三維立體效果，并在室外空曠道路上錄制不同車速下車輛行駛，以城市中大多數(shù)車輛的行駛速度為主，分別選取行駛速度40 km/h、60 km/h、80 km/h。然后利用Premiere Pro軟件將動畫效果加載到車輛行駛速度分別為40 km/h、60 km/h、80 km/h、100 km/h的視頻中，得出不同車速下θ的建議取值。

當(dāng)速度分別取40 km/h、60 km/h、80 km/h、100 km/h(及以上)時，根據(jù)式(1)～(3)的計算方法可以計算出θ值，對應(yīng)的θ值如表1所示。

表1　不同車速下θ取值及對應(yīng)模型

4結(jié)論

1)平面立體視覺圖案的設(shè)計是基于人機(jī)功效學(xué)，即將人、對象與環(huán)境之間的相互關(guān)系、協(xié)調(diào)性和人性化聯(lián)系起來，容易使本地和外地駕駛?cè)藢煌?biāo)志的認(rèn)識和理解，而理解水平的提升可以明顯提高道路交通安全[11]。

2)平面立體視覺減速圖案可廣泛應(yīng)用于城市道路、農(nóng)村道路、高速公路收費(fèi)站等，但不適用于施工作業(yè)區(qū)等危險地段和學(xué)校等人流密集的地方。

3)平面立體視覺減速帶的應(yīng)用具有一定“時效性”，即施劃初期，減速效果較好，一段時間后，平均減速度降低，但始終保持在一個可靠范圍內(nèi)。

4)“一”字形減速標(biāo)線在線性設(shè)計上符合規(guī)范要求，在顏色選擇上符合駕駛?cè)说囊曊J(rèn)性特性。為了更好地保證立體效果，采用計算機(jī)進(jìn)行模擬，得出了較為準(zhǔn)確的θ值。

參考文獻(xiàn)

[1]交通管理與控制[M].北京：人民交通出版社，2012.

[2]Transportation Association of Canada,Canadian Institute of Transportation Engineer.Canadian Guide to Neighborhood Traffic Calming[Z].Journal of Women’s Health,2013.

[3]俞耀.山區(qū)公路減速帶應(yīng)用技術(shù)關(guān)鍵問題[D].重慶:重慶交通大學(xué)，2010.

[4]胡斌，袁黎，吳文路.橡膠減速帶幾何優(yōu)化設(shè)計研究[J].公路交通技術(shù)，2014(3)：152-154.

[5]張韡，魏朗，余強(qiáng).道路減速帶對車輛平順性和安全性的影響[J].長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008，28(4)：95-98.

[6]王煒.交通工程學(xué)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2000.

[7]高偉江.基于視頻技術(shù)的交通標(biāo)線視覺評價方法的研究[D].西安：長安大學(xué)，2008.

[8]康維新，魏國豐，黨躍軒.公路限速模型的研究[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004,18(4)：32-33.

[9]董銳.高速公路施工作業(yè)區(qū)交通標(biāo)志視認(rèn)性研究[D].西安：長安大學(xué)，2011.

[10] 許金良，王榮華，馮志慧，等.基于動視覺特性的高速公路景觀敏感區(qū)劃分[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報，2015，15(2)：1-9.

[11] BEN-BASSAT T,SHINAR D.Are ergonomically designed traffic signs more comprehensible[D].Ben-Gurion University of the Negev,Israel.2003.

[責(zé)任編輯：劉文霞]

Road surface deceleration pattern based on three-dimensional effect

REN Lu，YANG Quantao，CHANG Xu

(School of Highway，Chang’an University，Xi’an 710064，China)

Abstract：In order to further improve the road environment,and reduce vibration of the road hump,this paper presents driver’s visual characteristics，through the geometry and color match，and propoces three dimensional physical barrier visual effect.Discussion is also made on the parameter of different shapes and colors of the pattern in order to achieve the best visual effects under different speed，and to ensure the traffic safety.The driver’s physical and mental influence can make the driving speed slow down.

Key words：traffic safety; dynamic visual characteristics; stereovision; deceleration pattern; setting parameter

DOI:10.19352/j.cnki.issn1671-4679.2016.03.006

收稿日期：2016-03-13

作者簡介：任璐(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：交通工程.

中圖分類號：U491

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-4679(2016)03-0023-03