城市水下道路隧道駕駛安全影響因素分析和改善思路

杜志剛， 梅家林， 倪玉丹， 陳逸飛

(武漢理工大學(xué)交通學(xué)院， 湖北 武漢 430063)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，我國城市交通量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，在被江河湖海隔斷的城市，傳統(tǒng)的橋梁、輪渡等已經(jīng)無法滿足快速增長的交通運(yùn)輸需求。城市水下道路隧道以其不受環(huán)境限制、無需大面積拆遷、運(yùn)行迅速等特點(diǎn)，逐漸成為解決城市跨水域交通的重要途徑[1-2]。從19世紀(jì)70年代修建第1條水下隧道至今，我國已修建100多座水下隧道，即將投入建設(shè)的水下隧道也達(dá)100多座，且建設(shè)規(guī)模與建設(shè)里程日益增長[3-5]。城市水下道路隧道與山嶺公路隧道及普通城市隧道均為半封閉管狀通道，其行車環(huán)境存在一定的相同之處，但同時(shí)也因其特殊的線形特點(diǎn)而與其他隧道存在差異，如表1所示。因此，分析城市水下道路隧道駕駛安全問題，需要結(jié)合城市水下道路隧道行車環(huán)境特性進(jìn)行分析。

城市水下道路隧道里程長、空間封閉，發(fā)生交通事故的概率低于開放式路段，但事故危險(xiǎn)性及嚴(yán)重性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隧道外部路段，且疏散困難，極易引發(fā)二次事故[4-5]。由于城市水下道路隧道承擔(dān)了大部分城市跨水域交通，分合流交織等使得車流運(yùn)行較普通隧道更為復(fù)雜，導(dǎo)致隧道交通事故數(shù)不斷增長，如膠州灣海底隧道年事故量為2 000～3 000起，每日交通事故最多超過30次，超速違章事故突出。城市水下特長隧道交通需求突出，交通安全問題嚴(yán)重，但目前尚無相關(guān)研究對(duì)現(xiàn)有問題及優(yōu)化方法進(jìn)行歸納總結(jié)，駕駛安全優(yōu)化方法也較為傳統(tǒng)。為了解決上述問題，本文通過總結(jié)城市水下道路隧道存在的主要問題，對(duì)現(xiàn)有改善措施進(jìn)行整理與評(píng)價(jià)，提出城市水下道路隧道安全改善方向；從駕駛?cè)艘曈X需求與交通事故預(yù)防角度出發(fā)，提出城市水下道路隧道駕駛安全改善方法，以期為城市水下道路隧道駕駛安全改善提供新思路。

1 城市水下道路隧道駕駛安全研究現(xiàn)狀

1.1 事故分布規(guī)律

文獻(xiàn)[6-10]對(duì)城市水下道路隧道與山嶺公路隧道及普通城市隧道交通事故分布規(guī)律進(jìn)行了研究，并總結(jié)出事故特征，如表2所示。

表2 城市水下道路隧道與山嶺公路隧道及普通城市隧道交通事故分布規(guī)律對(duì)比

城市水下隧道道路條件、交通組成、光環(huán)境等與山嶺公路隧道存在較大差異，因此，其事故分布規(guī)律也存在一定差別。事故時(shí)間分布方面，城市水下道路隧道工作日事故頻率明顯高于周末，且主要集中在上下班高峰，即7：00～10：00和17：00～19：00[11-12]，與山嶺公路隧道交通事故高發(fā)時(shí)間完全不一致，這也與城市水下隧道所處的地理位置、功能定位密切相關(guān)。事故空間分布方面，LU等[12]調(diào)查分析了上海越江隧道交通事故的時(shí)空分布特性，指出隧道事故主要發(fā)生在隧道進(jìn)出口區(qū)域，其中接近段與駛離段事故率最高。事故形態(tài)方面，城市水下隧道交通事故與山嶺公路隧道一樣，以追尾碰撞和撞擊側(cè)壁事故為主，以輕微事故居多，且火災(zāi)事故占比相對(duì)較高，達(dá)14%[12-14]，如膠州灣海底隧道交通事故形態(tài)主要以追尾碰撞和撞擊側(cè)壁為主，主要原因是超速和車距保持不當(dāng)。事故車型方面，城市水下隧道與山嶺公路隧道存在較大差異，Eirik等[15]對(duì)挪威17條海底隧道的交通事故進(jìn)行了分析，研究指出即使交通量很小，水下隧道陡坡路段的事故率也明顯高于其他路段，其中，事故車型以小轎車為主，占62.26%。

1.2 安全影響因素

交通安全影響因素主要分為人、車、路、環(huán)境4大要素。由于車輛性能如制動(dòng)性、操作性等受客觀因素的影響，對(duì)駕駛安全提升方法的提出參考意義有限，因此主要從駕駛?cè)艘蛩?、隧道光環(huán)境以及道路因素3方面進(jìn)行分析。

1.2.1 駕駛?cè)艘蛩?/p>

研究表明，超過90%的交通事故均與駕駛?cè)擞嘘P(guān)，因此駕駛?cè)俗陨淼纳怼⑿睦硖匦耘c隧道交通安全密切相關(guān)。Jiang等[16]發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)说男詣e、年齡、駕駛經(jīng)驗(yàn)等均會(huì)對(duì)水下隧道行車安全產(chǎn)生影響。童瑤[17]通過駕駛模擬器對(duì)上海越江隧道事故影響因素進(jìn)行分析，指出"駕駛?cè)艘蛩?與"環(huán)境因素"對(duì)隧道安全影響最大。卓艷沖等[18]通過實(shí)車試驗(yàn)研究了隧道內(nèi)部駕駛?cè)说囊曈X特性對(duì)駕駛行為及安全的影響。

1.2.2 隧道光環(huán)境

城市水下道路隧道相較于一般的城市隧道，其里程更長，環(huán)境單調(diào)性對(duì)駕駛?cè)说挠绊戯@著，駕駛疲勞效應(yīng)明顯。王婷[19]的研究發(fā)現(xiàn)，與普通城市隧道相比，城市水下道路隧道內(nèi)部環(huán)境單一，會(huì)對(duì)隧道內(nèi)交通安全產(chǎn)生影響。王雪松等[20]指出，隧道進(jìn)出口明暗適應(yīng)問題以及中部速度錯(cuò)覺現(xiàn)象是導(dǎo)致隧道事故的重要因素。YEUNG等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，隧道內(nèi)視覺環(huán)境不佳導(dǎo)致駕駛?cè)水a(chǎn)生焦躁情緒，從而容易忽視或者錯(cuò)失安全行車所需的參照信息。

1.2.3 道路因素

道路因素主要指隧道的線形設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)及路面條件等。城市水下道路隧道需要穿越江河湖海等水域，因此縱坡路段較多。國內(nèi)外的研究表明，水下隧道縱坡路段對(duì)駕駛?cè)水a(chǎn)生的視覺刺激更加復(fù)雜，下坡路段坡長與心率增長率成正比，且隧道變坡點(diǎn)的數(shù)量越多、坡度越長，交通事故率越高[22-24]。焦方通等[25-26]的研究指出，隧道線形對(duì)駕駛?cè)说男睦砑靶熊嚢踩哂杏绊?，彎道曲率越大，掃視角離均系數(shù)及通視距離越小，表明駕駛?cè)嗽骄o張，視覺及心理壓力越大；而直線路段駕駛負(fù)擔(dān)小，更有益于行車安全。王雪松等[27]研究了車道寬度變化對(duì)車輛運(yùn)行的影響，結(jié)果表明隧道車道寬度變化對(duì)于車輛運(yùn)行速度及橫向偏移影響較小。路面的強(qiáng)度穩(wěn)定性、平整度和抗滑性也是影響隧道通行安全的重要原因，但城市水下道路隧道相對(duì)于山嶺公路隧道而言，路面條件較好，除隧道洞口路面受天氣影響外，隧道內(nèi)部路面狀況對(duì)于隧道交通安全的影響較小。

總體而言，城市水下道路隧道與山嶺公路隧道以及普通城市隧道安全影響因素的主要差異在于道路線形的變化和由此造成的視覺環(huán)境，以及駕駛疲勞現(xiàn)象，如表3所示。

表3 城市水下道路隧道與山嶺公路隧道及普通城市隧道安全影響因素分析

駕駛?cè)说鸟{駛行為可以概括為"刺激-感知-決策-反應(yīng)"的過程。城市水下道路隧道照度環(huán)境良好，但整體光環(huán)境單調(diào)，缺乏有效的視覺刺激，屬于典型的弱視覺參照系。長時(shí)間處于低信息攝入路段，會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)笋{駛績效低下，適應(yīng)環(huán)境后駕駛疲勞效應(yīng)開始累積，進(jìn)而導(dǎo)致駕駛?cè)笋{駛疲勞、分心、超速等不良駕駛行為，從而引發(fā)隧道交通事故。交通事故形成機(jī)制如圖1所示。因此，城市水下道路隧道交通安全提升方法應(yīng)改善隧道光環(huán)境誘導(dǎo)信息缺乏、有效刺激低下的問題，避免因隧道環(huán)境誘發(fā)駕駛?cè)隋e(cuò)誤的駕駛行為而引發(fā)交通事故。

圖1 交通事故形成機(jī)制

1.3 現(xiàn)有改善措施

1.3.1 洞口減光措施

由于燈具照明存在能耗高、養(yǎng)護(hù)維護(hù)不便等問題，隧道建設(shè)者們開始探索更加經(jīng)濟(jì)有效、安全便捷的光環(huán)境改善措施。Onaygil等[28]提出在隧道洞口采用減光設(shè)施來改善隧道內(nèi)外環(huán)境的劇烈變化。ZHANG等[29]、敖敏霞[30]、李滿航等[31]的研究均指出在城市水下道路隧道洞口設(shè)置遮光棚可達(dá)到理想的減光效果。Hamzah等[32]分析了遮光棚形式對(duì)隧道內(nèi)外減光效果的影響，發(fā)現(xiàn)光柵式遮光棚可以使隧道照明節(jié)能效率最高。Gil-Martin等[33]提出在光柵式遮光棚空隙間鋪裝漫反射材料可以解決遮光棚光通量分布不均勻的問題，從而提高隧道洞口的視覺適應(yīng)性。劉明秀等[34]發(fā)現(xiàn)在駕駛?cè)诉M(jìn)入遮光棚時(shí)亮度會(huì)發(fā)生一次突變，而在隧道洞口處由于遮光棚的存在，亮度又會(huì)發(fā)生一次小幅度的突變。

1.3.2 洞內(nèi)光環(huán)境品質(zhì)提升方法

1.3.2.1 隧道燈具照明

燈具照明是城市水下道路隧道最普遍且必須的一種光環(huán)境改善手段，用于提升隧道行車環(huán)境亮度、安全性與舒適性。最初城市水下道路隧道燈具照明主要集中在LED光源的選擇以及智能調(diào)控方面[35-37]。隨著水下隧道建設(shè)數(shù)量與里程的逐漸增加，對(duì)內(nèi)部行車環(huán)境的美觀性要求也越來越高，越來越多的學(xué)者與隧道管理者開始嘗試將隧道照明與景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合。Patten等[38]通過仿真試驗(yàn)研究了隧道頂部設(shè)置燈光圖案對(duì)駕駛?cè)诵熊嚢踩挠绊?，發(fā)現(xiàn)在特長隧道中適當(dāng)?shù)木坝^設(shè)計(jì)可以給予駕駛?cè)诉m當(dāng)?shù)囊曈X刺激，有助于行車安全[38]。Brookhuis等[39]提出合理的燈光和隧道側(cè)壁圖案設(shè)計(jì)可降低城市隧道內(nèi)部交通事故的發(fā)生概率。例如： 武漢東湖隧道在局部隧道頂部添加梅花主題的裝飾燈，通過不同的主題色將隧道分割成多個(gè)短隧道；博鰲隧道通過設(shè)置LED光帶構(gòu)建波浪圖案，美化隧道行車環(huán)境；蘇州獨(dú)墅湖隧道在頂部設(shè)置綠色"泡泡"燈光，改善行車環(huán)境單調(diào)性。城市水下道路隧道照明景觀設(shè)計(jì)如圖2所示。

(a) 博鰲隧道

(b) 蘇州獨(dú)墅湖隧道

1.3.2.2 視線誘導(dǎo)技術(shù)

城市水下道路隧道里程較長，行車環(huán)境單一，為了緩解駕駛?cè)嗽谒滤淼纼?nèi)信息匱乏的問題，有學(xué)者開始嘗試?yán)靡暰€誘導(dǎo)技術(shù)豐富水下隧道內(nèi)行車環(huán)境，強(qiáng)化隧道內(nèi)信息參照作用。視線誘導(dǎo)系統(tǒng)主要包括輪廓標(biāo)、誘導(dǎo)標(biāo)、立面標(biāo)記、標(biāo)線等在內(nèi)的交通工程設(shè)施，主要用于顯示隧道空間輪廓，提供速度、距離等參照信息，誘導(dǎo)駕駛?cè)诵熊囈暰€。在意大利和法國之間的勃朗峰隧道兩側(cè)設(shè)有藍(lán)色LED誘導(dǎo)燈, 設(shè)置間距為150 m, 當(dāng)駕駛?cè)嗽谛熊嚂r(shí)能同時(shí)看到2盞藍(lán)色LED誘導(dǎo)燈，即可表示已保持規(guī)定距離[40]。我國部分公路隧道和城市隧道也采用隧道LED誘導(dǎo)燈顯示隧道線形輪廓，提供速度、距離等參照信息，如圖3(a)所示；部分城市隧道的路緣設(shè)置了黃黑相間的立面標(biāo)記線，用來提高駕駛?cè)藢?duì)檢修道的辨識(shí)度，并且提升駕駛?cè)藢?duì)車速的判斷能力，如圖3(b)所示。

(a) 隧道LED誘導(dǎo)燈

(b) 隧道路緣黃黑立面標(biāo)記線

Carmody[41]首次提出使用隧道壁向駕駛?cè)藗鬟_(dá)信息的可能性，并提出用于速度信息的垂直條紋和用于坡度信息的水平條紋設(shè)計(jì)方法。Kircher等[42]在駕駛模擬器中研究了隧道設(shè)計(jì)和照明對(duì)駕駛?cè)说挠绊懀l(fā)現(xiàn)與照明相比，淺色的墻壁更有助于駕駛?cè)吮３謱?duì)前方道路的視覺關(guān)注。Qin等[43]的研究發(fā)現(xiàn)增加隧道側(cè)壁環(huán)境信息可以提高隧道內(nèi)部視覺環(huán)境以及駕駛舒適性與安全性。孫建明等[44]提出一種在城市水下特長隧道中部提供多頻率、多尺度韻律信息的光環(huán)境優(yōu)化方法，以改善駕駛?cè)嗽谒淼乐胁啃畔⒏兄芰档偷膯栴}。杜志剛等[45]指出在城市水下道路隧道入口引道設(shè)置視線誘導(dǎo)可以提高駕駛?cè)说乃俣雀?、距離感，降低反應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)低成本與安全性的協(xié)同發(fā)展。倪玉丹等[46]的研究表明，隧道視線誘導(dǎo)方案可提升駕駛?cè)嗽诔鞘兴滤淼乐胁康乃俣扰袛鄿?zhǔn)確率，緩解駕駛?cè)碎L時(shí)間駕駛產(chǎn)生的疲勞感。蔣旭[47]利用信息頻率對(duì)駕駛?cè)塑囁俑兄挠绊?，以武漢長江隧道為例，提出城市水下道路隧道多頻誘導(dǎo)設(shè)計(jì)方法，并通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了方法的有效性。例如： 杭州紫之隧道采用LED光環(huán)凸顯隧道輪廓，提示駕駛?cè)嗽谒淼涝训婪趾狭餍柚?jǐn)慎駕駛；玄武湖隧道中部按一定間隔設(shè)置側(cè)壁誘導(dǎo)圖案，幫助駕駛?cè)吮３职踩嚲嚯x，并在隧道彎道路段設(shè)置主動(dòng)發(fā)光線形誘導(dǎo)標(biāo)志，顯示彎道線形特征，提升駕駛?cè)藦澋栏兄芰Α３鞘兴碌缆匪淼酪暰€誘導(dǎo)方案如圖4所示。

(a) 紫之隧道LED光環(huán)

(b) 玄武湖隧道側(cè)壁誘導(dǎo)圖案

1.3.3 交通安全設(shè)施優(yōu)化

城市水下道路隧道所處區(qū)域的特殊性，要求其配套交通安全設(shè)施更加完備有效，周家嘴路隧道洞口、廈門翔安海底隧道洞口均設(shè)置縱向減速標(biāo)線，幫助駕駛?cè)撕侠斫档蛙囁伲瑢?shí)現(xiàn)安全駕駛。部分隧道通過在洞口及特殊路段設(shè)置如彎道彩色瀝青路面，形成視覺刺激，誘導(dǎo)駕駛?cè)私档蛙囁?，同時(shí)加強(qiáng)隧道洞口的路面摩擦度，起到防滑作用，降低雨雪天交通事故的發(fā)生概率。大部分城市水下道路隧道，如武漢長江公鐵隧道、杭州紫之隧道等均在隧道外部一定距離設(shè)置可變信息板提供隧道以及交通安全信息，并在隧道內(nèi)部設(shè)置車道指示器、出口預(yù)告標(biāo)志、指路標(biāo)線等設(shè)施幫助駕駛?cè)丝刂栖囕v行車方向，提高行車安全與通行效率。城市水下道路隧道交通安全設(shè)施優(yōu)化如圖5所示。

(a) 洞口減速標(biāo)線

(b) 可變信息板

1.3.4 智能化交通管控設(shè)施

隨著科技的進(jìn)步，智能化管控技術(shù)逐漸成為城市水下道路隧道駕駛安全提升方法的熱點(diǎn)。廖志鵬等[48]基于大數(shù)據(jù)搭建了城市隧道運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)隧道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警與控制。王清波[49]以武漢多條隧道為例，分析城市隧道監(jiān)控系統(tǒng)的通用架構(gòu)，從而建立集隧道運(yùn)營監(jiān)測(cè)、交通控制、災(zāi)害預(yù)警報(bào)警等功能于一體的較為通用的城市隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)。戴友鋒等[50]研究了上海越江通道的交通流特征及其空間分布特點(diǎn)，提出城市水下道路隧道交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)的構(gòu)想，其基本思想為通過子系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取隧道內(nèi)交通數(shù)據(jù)，通過綜合處理平臺(tái)處理相關(guān)數(shù)據(jù)并將相關(guān)信息及時(shí)反饋給隧道內(nèi)通行的車輛，以實(shí)現(xiàn)隧道交通的合理調(diào)控。

1.3.5 現(xiàn)有改善措施評(píng)價(jià)

現(xiàn)有安全改善措施主要通過加強(qiáng)照明與增設(shè)遮光棚來緩解隧道內(nèi)外環(huán)境光照強(qiáng)度的巨大差異，設(shè)置標(biāo)志標(biāo)線等交通安全設(shè)施控制車輛行駛速度，內(nèi)部通過將燈具照明與景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合，強(qiáng)化隧道環(huán)境的美觀性，緩解駕駛環(huán)境單調(diào)和駕駛?cè)笋{駛疲勞，新興的隧道智能管控技術(shù)可以及時(shí)反饋隧道內(nèi)部交通流信息及事故狀況，提升通行效率與安全性，然而，上述方法均無法解決隧道視覺參照信息匱乏的問題。視線誘導(dǎo)技術(shù)可以通過低成本的優(yōu)化方法，通過合理設(shè)置視覺誘導(dǎo)信息的頻率、尺寸、形式，為駕駛?cè)颂峁┌踩{駛所需的視覺參照，但也存在設(shè)置依據(jù)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不足等問題?，F(xiàn)有改善措施對(duì)比如表4所示。

表4 現(xiàn)有改善措施對(duì)比

綜上所述，提出城市水下道路隧道光環(huán)境改善方向： 對(duì)隧道的交通事故特性(事故形態(tài)和原因)和駕駛?cè)艘曈X需求進(jìn)行深入分析及評(píng)價(jià)，利用視線誘導(dǎo)技術(shù)與隧道照明相結(jié)合，為城市水下道路隧道駕駛安全優(yōu)化提供新思路。

2 城市水下道路隧道駕駛安全改善新思路

城市水下道路隧道駕駛安全與駕駛?cè)恕④囕v性能、道路條件以及行車環(huán)境密切相關(guān)，但從安全提升的角度，對(duì)于諸多已建城市水下道路隧道，對(duì)駕駛?cè)思敖煌ü芾碚叨裕钪匾约白钊菀赘纳频囊蛩貞?yīng)該是隧道行車環(huán)境。因此，需要以提升隧道視覺環(huán)境質(zhì)量、改善視覺為優(yōu)化目標(biāo)，通過對(duì)城市水下道路隧道駕駛?cè)艘曈X需求進(jìn)行分析，進(jìn)而重構(gòu)視覺參照系，提升城市水下道路隧道駕駛安全。城市水下道路隧道駕駛安全優(yōu)化思路如圖6所示。

圖6 城市水下道路隧道駕駛安全優(yōu)化思路

2.1 城市水下道路隧道交通事故特性分析

城市水下道路隧道交通事故形態(tài)集中，主要為追尾碰撞及撞擊側(cè)壁事故，主要事故致因是由不良的隧道光環(huán)境引發(fā)的不當(dāng)駕駛行為。城市水下道路隧道與一般隧道一樣，存在出入口光環(huán)境驟變的問題，視覺參照環(huán)境差異大，駕駛?cè)诉m應(yīng)能力不足；而隧道內(nèi)部"邊墻效應(yīng)"明顯，環(huán)境單調(diào)且里程長，內(nèi)部缺乏視覺參照信息，長時(shí)間駕駛易造成駕駛?cè)烁兄芰p弱，因缺乏視覺刺激致使駕駛?cè)耸韬?、分心、反?yīng)遲緩等。隧道行車環(huán)境與交通事故之間存在明顯的相關(guān)性，分析隧道環(huán)境特征與駕駛?cè)诵畔⑿枨?，?duì)于水下隧道事故預(yù)防具有積極的作用。

2.2 基于視覺需求的視覺參照系重構(gòu)

當(dāng)駕駛?cè)嗽诔鞘兴碌缆匪淼纼?nèi)行駛時(shí)，其視覺需求主要為看清必要的駕駛環(huán)境并輔助其獲取線形走向、速度、距離等信息，從而實(shí)現(xiàn)安全駕駛。依據(jù)馬斯洛需求層次理論將城市水下道路隧道內(nèi)駕駛?cè)艘曈X需求分為功能性需求、安全性需求、舒適性需求，對(duì)應(yīng)地提出3種視覺參照系。駕駛?cè)艘曈X需求與視覺參照系分類見圖7。駕駛?cè)艘曈X需求與視覺參照系相關(guān)性見表5。

圖7 駕駛?cè)艘曈X需求與視覺參照系分類

表5 駕駛?cè)艘曈X需求與視覺參照系相關(guān)性

城市水下道路隧道現(xiàn)狀環(huán)境為基本型視覺參照系，按規(guī)范設(shè)置道路標(biāo)志、標(biāo)線及相關(guān)交通工程設(shè)施，但城市水下道路隧道交通組成復(fù)雜，行車?yán)锍涕L，不僅需要為駕駛?cè)颂峁┗A(chǔ)的道路交通信息，還需要為駕駛?cè)舜蛟彀踩孢m的行車環(huán)境。因此，提出城市水下道路隧道駕駛安全優(yōu)化思路： 以構(gòu)建舒適型視覺參照系為目標(biāo)，通過視線誘導(dǎo)技術(shù)與隧道照明相結(jié)合的方法，緩解隧道進(jìn)出口段視覺參照系的劇烈過渡，增強(qiáng)隧道內(nèi)部視覺參照，提升隧道行車舒適性與安全性。

2.3 城市水下道路隧道駕駛安全優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究

首先進(jìn)行主題色的選擇，研究表明不同的色彩會(huì)通過人們的視覺對(duì)色彩的感受而產(chǎn)生一系列生理、心理和類似物理的效應(yīng)，形成豐富的聯(lián)想、深刻的寓意和象征[51]。色彩的心理效應(yīng)如表6所示。其中紅色、黃色為警示色，往往含有警示、禁止等含義，藍(lán)色和綠色更沉靜，有助于輔助駕駛?cè)吮３掷潇o。結(jié)合城市水下道路隧道所處的地理位置，選擇與水接近的藍(lán)色為主題色。

表6 色彩的心理效應(yīng)

對(duì)隧道進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，根據(jù)JTG/T D70/2-02-2014《公路隧道照明細(xì)則》，可將城市水下道路隧道分為接近段、入口段、過渡段、中間段、出口段。同時(shí)，根據(jù)城市水下道路隧道里程長、易造成駕駛?cè)笋{駛疲勞的特點(diǎn)，將中間段進(jìn)一步分為普通區(qū)和疲勞喚醒區(qū)。城市水下道路隧道不同區(qū)段駕駛?cè)诵畔⑿枨笈c改善對(duì)策如表7所示。

表7 城市水下道路隧道不同區(qū)段駕駛?cè)诵畔⑿枨笈c改善對(duì)策

1)接近段需要使駕駛?cè)嗽谄碌郎虾侠砜刂栖囁倥c跟車距離，可通過遮光棚設(shè)施與引道照明與誘導(dǎo)方案，使駕駛?cè)颂崆斑m應(yīng)隧道環(huán)境，提升接近段駕駛?cè)说乃俣雀小⒕嚯x感與坡度感，降低車輛控制難度。

2)出入口段主要滿足駕駛?cè)朔较蚋信c距離感，可通過智能照明系統(tǒng)以及視線誘導(dǎo)設(shè)施，如立面標(biāo)記、LED燈帶、突起路標(biāo)等，緩和視距、視區(qū)過渡。

3)過渡段及中間段普通區(qū)主要滿足駕駛?cè)说乃俣雀?、距離感，一方面，可利用多項(xiàng)交通工程設(shè)施構(gòu)成多頻率、多尺度組合信息，緩解視錯(cuò)覺，規(guī)范交通行為；另一方面，城市水下隧道路緣帶寬度較窄，隧道側(cè)壁效應(yīng)更加明顯，通過LED燈帶及側(cè)壁豎向條紋信息強(qiáng)化隧道側(cè)壁輪廓，幫助駕駛?cè)烁玫馗兄淼罊M向?qū)挾燃暗缆废藿?，降低隧道?cè)壁效應(yīng)對(duì)駕駛?cè)说挠绊?，改善駕駛?cè)说纳砗托睦碡?fù)荷。

4)喚醒區(qū)滿足駕駛?cè)隧嵚筛行枨螅ㄟ^韻律型圖案階段性地給予駕駛?cè)艘曈X刺激，緩解駕駛疲勞，提高駕駛?cè)说氖孢m性，并提升隧道中部環(huán)境美感。城市水下道路隧道視線誘導(dǎo)方案示例如圖8所示。我國城市水下道路隧道長度均較長，并且多為特長隧道，若隧道長度大于3 000 m，在隧道中部可以設(shè)置疲勞喚醒區(qū)；若隧道長度小于3 000 m，需考慮隧道線形、照明、誘導(dǎo)設(shè)施等因素，酌情考慮是否在隧道中部設(shè)置疲勞喚醒區(qū)。

2.4 城市水下道路隧道駕駛安全優(yōu)化方法評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

目前針對(duì)隧道行車環(huán)境的評(píng)價(jià)，主要通過照度水平和亮度均勻度等指標(biāo)，但是隧道行車環(huán)境不僅僅包括照度環(huán)境，還應(yīng)考慮封閉單調(diào)條件對(duì)駕駛?cè)说挠绊?，需結(jié)合隧道使用者視覺特性和視覺需求提出一種新的評(píng)價(jià)方法。依據(jù)駕駛?cè)艘曈X需求分類，提出隧道光環(huán)境視覺參照系評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表8所示?；拘鸵曈X參照系需要滿足道路交通基本規(guī)范及空間路權(quán)；安全型視覺參照系在此基礎(chǔ)上，需將視距、視區(qū)及視錯(cuò)覺控制在合理范圍，調(diào)控駕駛?cè)蝿?wù)；舒適型視覺參照系則還需保障駕駛?cè)碎L時(shí)間駕駛不疲勞，保證行程上出現(xiàn)適當(dāng)差異性和韻律感，應(yīng)沿行車方向適當(dāng)提供視覺刺激，即行程差異性。研究表明，韻律型圖案有助于改善駕駛?cè)嗽陂L大隧道內(nèi)部的駕駛疲勞現(xiàn)象[52]，因此，本文選用行程差異性與韻律性圖案以檢驗(yàn)隧道光環(huán)境設(shè)置的合理性。

表8 城市水下道路隧道駕駛安全優(yōu)化評(píng)價(jià)指標(biāo)

3 結(jié)論與討論

1)城市水下道路隧道視覺環(huán)境容易導(dǎo)致不良的駕駛行為，從而引發(fā)交通事故，應(yīng)從駕駛?cè)艘曈X需求與交通事故預(yù)防角度來提升隧道的交通安全性。城市水下道路隧道進(jìn)出口光環(huán)境差異大，隧道內(nèi)部里程長、環(huán)境單調(diào)，駕駛疲勞及邊墻效應(yīng)明顯，易造成超速、車距保持不當(dāng)以及車道保持不當(dāng)?shù)炔涣捡{駛行為，因此，隧道駕駛安全優(yōu)化應(yīng)結(jié)合駕駛?cè)艘曈X需求進(jìn)行設(shè)置。

2)應(yīng)將視覺誘導(dǎo)與隧道照明相結(jié)合，提升城市水下道路隧道的安全性、舒適性。現(xiàn)有城市水下道路隧道交通安全改善措施應(yīng)以隧道照明為主、景觀設(shè)計(jì)為輔，同時(shí)輔以遮光、標(biāo)志、標(biāo)線等設(shè)施，存在成本高、養(yǎng)護(hù)維護(hù)困難、視覺刺激過強(qiáng)等問題。視線誘導(dǎo)技術(shù)是一項(xiàng)較為經(jīng)濟(jì)有效的改善措施，但缺乏設(shè)置理論與依據(jù)，有待進(jìn)一步完善。隧道照明與視線誘導(dǎo)技術(shù)相結(jié)合，成為新的隧道駕駛安全提升方法研究趨勢(shì)。

3)根據(jù)駕駛?cè)艘曈X需求分析，針對(duì)隧道不同路段差異化需求，提出隧道視覺參照系重構(gòu)思路： 以構(gòu)建城市水下特長隧道舒適型視覺參照系為目標(biāo)，考慮隧道中部不同路段運(yùn)行環(huán)境的特點(diǎn)及視覺需求，通過照明與誘導(dǎo)設(shè)施結(jié)合設(shè)置的方法，采用多頻率、多尺度、多色彩和多形狀的組合信息，豐富城市水下道路隧道內(nèi)部視覺參照系，優(yōu)化視覺環(huán)境質(zhì)量，減少視錯(cuò)覺，緩解駕駛疲勞，為城市水下道路隧道駕駛安全優(yōu)化提供新的思路與方法。

4)提出城市水下道路隧道駕駛安全優(yōu)化方法評(píng)價(jià)指標(biāo)。傳統(tǒng)城市隧道視覺環(huán)境評(píng)價(jià)方法多為燈具照明評(píng)價(jià)，未考慮視覺和駕駛心理方面的評(píng)價(jià)。本文對(duì)駕駛?cè)艘曈X需求進(jìn)行分析，選取空間路權(quán)、人因與駕駛?cè)蝿?wù)、舒適性與韻律性5方面的指標(biāo)對(duì)隧道駕駛安全優(yōu)化方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

5)城市水下道路隧道照明技術(shù)已趨于成熟，但光環(huán)境的質(zhì)量還有待進(jìn)一步提高，尤其是視線誘導(dǎo)與照明設(shè)計(jì)相結(jié)合的駕駛安全優(yōu)化方法是未來重要的研究方向。同時(shí)，本文提出的光環(huán)境評(píng)價(jià)及優(yōu)化方法主要為理論框架，下一步將通過仿真試驗(yàn)進(jìn)一步完善優(yōu)化方法并驗(yàn)證其對(duì)駕駛安全的提升程度。