高速公路互通式立交出口前端標志性植物布置研究

潘兵宏， 章坤鵬， 殷 緣

(長安大學 公路學院， 陜西 西安 710064)

高速公路互通式立交出口前端標志性植物布置研究

潘兵宏， 章坤鵬， 殷 緣

(長安大學 公路學院， 陜西 西安 710064)

高速公路互通式立交出口前設置標志性植物對引導駕駛員辨認出口，并做好駛出準備具有重要作用。為解決標志性植物在高速公路互通式立交出口前端的布置問題，對標志性植物的縱向布設、橫向布設、高度、種類及布置形式進行了系統(tǒng)的研究。在建立立交出口標志牌視認距離計算模型并考慮駕駛員反應距離的基礎上，提出了標志性植物的縱向布設位置，通過分析高速行駛過程中駕駛員的視覺特性，提出了標志性植物的橫向布設和高度設置指標，并提出了標志性植物種類選擇和布置形式的基本原則和要求。

高速公路； 標志性植物； 出口匝道； 布設位置

0 引言

根據(jù)美國國家交通安全委員會多年的研究，高速公路上的交通事故中有相當一部分是發(fā)生在高速公路出口匝道附近[1]，因部分駕駛員注意力不夠集中同時引導進入匝道出口的標志或標線不明顯，導致駕駛員未提前作好駛出準備，當發(fā)現(xiàn)匝道口時難以順利駛入，駕駛員為不錯過出口，減速過快過急導致被后續(xù)車輛追尾，或急轉彎期望駛入匝道卻撞上路側護欄而引發(fā)事故[2]。2014年6月12日，杭州三墩繞城高速附近發(fā)生2車相撞事故，造成一人死亡?，F(xiàn)場監(jiān)控顯示，一輛轎車行駛在靠近中央分隔帶一側的車道上，當駛過匝道導流線后忽然變道向匝道方向行駛，而與外側車道上行駛的貨車相撞。顯然，駕駛員沒有提前做好駛出高速公路的準備，出口標志牌并沒有起到其本身的作用。為發(fā)揮標志牌相應的作用，強化駕駛員對出口的辨認和識別，提前作好駛出準備，可以通過改變出口附近的環(huán)境來提醒駕駛員，從而降低交通事故率。而植物作為周邊環(huán)境的重要組成部分，易于變化，易于從環(huán)境中凸現(xiàn)出來，易于引起駕駛員的注意。當沿途景觀環(huán)境單一或長途駕駛而使駕駛員難以判斷所經地點時，可在服務區(qū)、休息區(qū)、立交或道路進出口等地點前適當距離連續(xù)栽植與背景環(huán)境和其它路段不同的植物，來引起駕駛員的注意和重視，指引駕駛員，這些具有指示性的植物被稱為標志性植物。

同濟大學陳雨人，提出了公路景觀敏感區(qū)的概念，并且給出了基于視覺特性確定景觀敏感區(qū)的方法，為標志性植物的布置提供了理論依據(jù)[3]。2003年5月，美國得克薩斯A&M 大學的JEONG HUN MOK在其完成的博士論文[4]中，對公路景觀和交通安全的關系進行了研究。通過比較風景區(qū)道路和高速公路的安全性能，以及公路景觀改善前和改善后的安全性能，表明公路景觀可減少交通事故的發(fā)生，標志性植物運用的合理性得到了驗證。在2003年TRB年會上，JEONG HUN MOK等人也有相關的論述[5，6]。德國公路路邊的草坡上，經常間斷變化設置由不同植物組成的幾何小圖案，這些小圖案一定程度上起到了誘導標志的作用，可視為標志性植物的一種運用[7]。法國公共事務部的Jessica BROUARD 還通過道路的易讀性研究了道路安全與景觀的關系[8]，對標志性植物的運用提出了一定的看法。

本文主要探討標志性植物在高速公路互通式立交出口前端設置的關鍵技術。

1 標志性植物布設位置的研究

1.1 標志性植物的縱向布設

標志性植物無法用來具體表達某些信息，因此標志性植物無法獨立使用，標志性植物一般需配合標志牌來使用。標志性植物縱向布設起點與匝道出口附近預告標志的距離S應滿足駕駛員反應距離長度L1和標志視認距離長度L2(見圖1)。駕駛員在高速公路行車過程中，長時間注意力高度集中，反應會變得相對遲鈍，與其它路段不同的標志性植物能有效刺激駕駛員對出口標志的認讀。

圖1 標志性植物縱向布設示意圖Figure 1 Sketch map of mark plants’ longitudinal arrangement

駕駛員對標志性植物有一個反應過程，車輛行駛距離即駕駛員的反應距離L1，可由式(1)計算：

L1=υt

(1)

式中：υ為車輛行駛速度，取主線設計速度，單位換算成m/s；t為駕駛員反應時間，取3 s[9]。

由式(1)計算可得駕駛員反應距離(見表1)。

表1 駕駛員的反映距離L1Table1 Drivers’reactiondistanceL1主線設計速度/(km·h-1)駕駛員的反映距離L1/m1201001008380676050

標志牌視認距離指駕駛員開始識別標志牌的位置到標志牌的距離。根據(jù)駕駛員的視覺特性，視認距離可由式(2)計算[10]：

(2)

式中：h為標志中的漢字高度，m；取值見表2[5]；α為駕駛員的視角，(°)，視角指外界兩點發(fā)出的光線在人眼光心處形成的夾角，視認漢字所需的最小視角取15.5′[11]。由式(2)計算可得標志牌的視認距離L2(見表3)。

表2 標志中的漢字高度Table2 Heightofchinesecharactersindenoter主線設計速度/(km·h-1)標志中的漢字高度/cm120701006080536045

表3 標志牌的視認距離L2Table3 BrightviewingdistanceofdenoterL2主線設計速度/(km·h-1)標志牌的視認距離L2/m1201601001388012160103

標志性植物縱向布設起點與匝道出口附近預告標志的距離S為反應距離L1和標志視認距離L2之和(見表4，取為整10 m)。

表4 標志性植物布設起點與標志牌的距離STable4 Thedistancebetweenthebeginningpointofmarkplants’layoutpositionandthedenoteS主線設計速度/(km·h-1)標志性植物布設起點與標志牌的距離S/m主線設計速度/(km·h-1)標志性植物布設起點與標志牌的距離S/m1202608019010023060160

為起到更好的指示效果，標志性植物縱向布設終點延伸至匝道小鼻點附近，連續(xù)栽植的標志性植物不僅有一種“成林”的自然之美，而且能起到良好的路線誘導作用。

1.2 標志性植物的橫向布設

當高速公路中央分隔帶采用植物防眩時，為增強效果，標志性植物可同時栽植于出口段落的中央分隔帶內和出口右側，形成門廊效果。路側為平坡或邊坡較平緩的低填方路堤時，標志性植物可直接栽植于路側邊坡上(見圖2)，并應位于視距包絡線之外，確保不影響視距；當路堤填土較高時，標志性植物栽植于坡腳排水溝外側(見圖3)；路側為路塹邊坡時，標志性植物可栽植于碎落臺上，若邊坡高度較小也可栽植于坡頂(見圖4)。

圖2 矮路堤路段標志性植物栽植示意圖Figure 2 Sketch map of mark plants’ cultivation in low embankment sections

圖3 高路堤路段標志性植物栽植示意圖Figure 3 Sketch map of mark plants’ cultivation in high embankment sections

圖4 路塹路段標志性植物栽植示意圖Figure 4 Sketch map of mark plants’ cultivation in road cutting sections

依據(jù)對駕駛員的動視覺特性的研究，駕駛員對不同視覺范圍內景物的敏感程度不同，可將視覺敏感區(qū)劃分為一、二、三3個區(qū)劃(見圖5)。駕駛員對一級敏感區(qū)內的景觀最敏感，對二級敏感區(qū)內的景觀較為敏感，對三級敏感區(qū)內的景觀不敏感。視覺敏感區(qū)的劃分與駕駛員注視點的距離(車前可視距離L1、注意力集中點L2和最深視野L3)有關。

圖5 視覺敏感區(qū)分級示意圖Figure 5 Sketch map of visual sensitive regions’ classification

車輛在高速行駛過程中，駕駛員的視野會受到影響，不同設計速度下駕駛員的水平視野角度、車前可視距、注意力集中點、視野深度見表5[12]。

表5 駕駛員動視野參數(shù)Table5 Drivers’dynamicvisualfieldparameters主線設計速度/(km·h-1)水平視野角度/(°)車前可視距L1/m注意力集中點L2/m視野深度L3/m60752518037080603330050010040424206601202450540820

由式(3)可算出不同視覺敏感區(qū)邊緣至視野中心的橫向距離(見表6):

(3)

式中：Ti為視覺敏感區(qū)邊緣至視野中心的橫向距離，m；Li為注視點距離，m；α為水平視野角度，(°)。

表6 駕駛員視覺敏感區(qū)橫向距離Table6 Drivers’visualsensitiveregions’crossrange主線設計速度/(km·h-1)水平視野角度/(°)一級敏感區(qū)/m二級敏感區(qū)/m三級敏感區(qū)/m60751611022580601715025010040151442261202411112170

橫向布置時，應考慮視野中心在最內側車道的不利情況，結合橫斷面組成來確定標志植物的橫向位置。為達到較好的指示效果，標志性植物應栽植于一級敏感區(qū)內，若因斷面布置原因無法栽植于一級敏感區(qū)時，至少應保證標志性植物栽植于二級敏感區(qū)內。

2 標志性植物的選擇及布置形式研究

2.1 標志性植物頂端距路面的高度

高速行駛過程中，駕駛員對路側一定高度以下的景物無法清晰辨認，為了起到更好的指示效果，標志性植物頂端距路面的高度應該滿足駕駛員清晰辨認的最小高度hmin。不同速度下駕駛員清晰辨認的最小高度hmin[13]見表7。

高路堤路段標志性植物布置高度控制見圖6。

顯然標志性植物高度選擇與道路斷面形式有關，不同的斷面形式、不同的邊坡高度對植物的高度控制是不同的，因此對標志性植物高度的具體選擇要考慮道路沿線地形及道路斷面布置情況。

表7 不同速度下駕駛員清晰辨認的最小高度Table7 Drivers’clearlyrecognizableminimumheightatdifferentspeeds主線設計速度/(km·h-1)駕駛員清晰辨認的最小高度hmin/m主線設計速度/(km·h-1)駕駛員清晰辨認的最小高度hmin/m601110020801512026

圖6 高路堤路段標志性植物高度控制圖Figure 6 Mark plants’ height control chart in high embankment sections

2.2 標志性植物的種類選擇

選擇合理的標志性植物種類，并進行有效布置，能縮短駕駛員的反應時間，提高交通安全性。國內一些專家從標志植物的色相、種植起始位置、與背景植物的種植面積比例及種類數(shù)量4個方面進行了實驗表明，標志植物與背景植物顏色對比度越大，種植段長度越長，與背景植物的面積比例越大，植物的種類越少，駕駛員的反應時間越短[9]。故選擇單一種類、顏色鮮艷并與其它路段綠化植物不同的喬灌木進行成林連續(xù)栽植，才能達到較好的指示目的。

標志性植物種類的選擇還要考慮地域環(huán)境因素以及四季變化的影響，單一種類的標志性植物可能無法保證其全年的指示效果，因此在一定程度上將多種植物進行有效的組合是必要的。

在全國大部分地區(qū)，標志性植物可選擇紫葉桃，其春、夏、秋三季葉片為紫紅色，與秋、冬兩季葉片為金黃色的金枝槐搭配能起到較好的指示效果；在中國華北及其以南地區(qū)，標志性植物還可以選擇紫葉李，其葉片的整個生長季節(jié)都為紫紅色；在海南、臺灣及大陸最南端的部分地區(qū)，標志性植物可選擇紅桑，其葉片為淺紅色。

2.3 標志性植物的布置形式

標志性植物是為了提示駕駛員前方存在服務區(qū)、休息區(qū)、立交或道路的進出口而設置的，為了起到更好的指示效果，其整體布置形式應該起到一定的方向指引作用，能有效暗示駕駛員的行駛方向。高速公路互通式立交出口匝道前端標志性植物群落可以采用圖7所示的平面布置形式和圖8所示的立面布置形式。

圖7 出口匝道前端標志性植物平面布置形式Figure 7 Mark plants’ plane arrangement form before exit ramp

圖8 出口匝道前端標志性植物立面布置形式Figure 8 Mark plants’ vertical arrangement form before exit ramp

標志性植物群落沿出口匝道方向向外延伸布置，形成一道誘導曲線，而立面上標志性植物在路基外側由低到高布置形成的線條，也能一定程度預告公路的線形變化，給予駕駛員駛出主線的心理準備。標志性植物群落需根據(jù)現(xiàn)場地形環(huán)境、實際情況進行布置，并注意后期修剪，可起到良好的指引效果。

3 工程實例

海南橫線高速公路是海南省公路骨架網(wǎng)中唯一一條從橫向貫通全島的高速公路，是聯(lián)系海南東西海岸的快速通道，其深入海南中部山區(qū)腹地，經過萬寧市、瓊中縣、儋州市，沿線分布眾多旅游景區(qū)。橫線高速公路瓊中縣至儋州市段的景觀綠化設計立足于沿線的自然特征，充分借景于大地景觀，重視色彩搭配，是特征鮮明的生態(tài)路、景觀路、旅游路、文化路，并在整體景觀綠化中多次運用標志性植物。

① 標志性植物在一般路側的運用。

連續(xù)橡膠林(檳榔林)路段或連續(xù)開敞路段，每隔一定距離在路側平臺上種植了辨識度較高的開花或彩葉喬木，并采用列植和叢植的方式，有效的分割了景觀綠化段落，對駕駛員的行駛距離提供了提示和標志的作用。

② 標志性植物在立交區(qū)的運用。

黎母山互通式立交，主要是通往黎母山森林公園的節(jié)點，為表現(xiàn)該森林公園的特征，設計采用了林地式布置?；ネìF(xiàn)狀主要植被為橡膠林，設計時保留互通內部部分原有橡膠林，作為綠色背景，以大花紫薇、紅花羊蹄甲、黃花風鈴木和火焰木等開花喬木在前配置，形成了綠色背景前顏色鮮艷的林帶。同時在車輛分流處設置了高大紅木棉作為標志性植物，并點綴有當?shù)靥厣木笆鳛橥ㄍ摼皡^(qū)的提示。

陽江互通式立交，以紅木棉和大花紫薇，紅花羊蹄甲和三角梅球搭配形成了兩個風格的組團，中心區(qū)域采用高大組團，外側為較低組團，同時匝道分流處種植三角梅作為標志性植物以起到提示作用。

③ 標志性植物在服務區(qū)的運用。

橫線高速公路瓊中縣至儋州市段設置了陽江服務區(qū)，該服務區(qū)綠化功能性較強，其服務區(qū)的加減速區(qū)域均采用了列植的小葉欖仁作為標志性植物以起到引導的作用。

④ 標志性植物在養(yǎng)護工區(qū)的運用。

橫線高速公路瓊中縣至儋州市段設置了一處新進養(yǎng)護工區(qū)，其入口處采用高大的大王椰子列植，營造大氣的氛圍，而紅繼木與黃金榕修剪成型的灌木色帶作為標志性植物群落在視覺上帶來較大的沖擊力，使入口處成為視覺焦點與景觀重點；

4 結語

在服務區(qū)、休息區(qū)、立交或道路進出口等地點前設置標志性植物能引起駕駛員的注意和重視，引導駕駛員的操作行為。本文對高速公路互通式立交出口匝道前端標志性植物的布置進行了系統(tǒng)的研究，在考慮標志牌視認距離和駕駛員反應距離的基礎上，提出了標志性植物的縱向布設距離，通過分析駕駛員高速行駛中的視覺特性，提出了標志性植物的橫向布設和布設高度相關的控制指標，并提出了標志性植物的種類選擇原則及平面和立面布置形式。本文的研究對標志性植物在高速公路互通式立交出口匝道前端的運用作了一定的探索并在海南橫線高速公路的設計過程中得到了一定程度的運用。

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The Layout Research of Mark Plants Before Expressway Interchange Exit

PAN Binghong， ZHANG Kunpeng， YIN Yuan

(Highway College Chang’an University，Xi’an， Shan’xi 710064， China)

Planting mark plants before expressway interchange exit plays an important role in leading drivers to identify the exit and prepare to drive out.To solve the layout problem of mark plants before expressway interchange exit，the longitudinal arrangement、transversal arrangement、height、specie and arrangement form of mark plants were studied systemically.Mark plants’ longitudinal layout position was put forward on the basis of establishing the bright viewing distance’s calculation model of interchange exit denoter and considering drivers’ reaction distance.Furthermore，the index settings of mark plants’ transversal layout positionand height were put forward by analyzing drivers’ visual characteristics in high speed，as well as the fundamental principles and requirements of mark plants’ specie and arrangement form.

expressway； mark plants； exit ramp； layout position

2015 — 05 — 07

潘兵宏(1974 — )，男，湖北武漢人，副教授，博士，從事道路勘測設計和道路安全研究。通訊作者：章坤鵬，1207553504@qq.com。

U 417.9

A

1674 — 0610(2016)06 — 0039 — 04