高速公路路側(cè)振動(dòng)帶優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

秦利瓊

（河北凱天路橋工程設(shè)計(jì)有限公司，河北 石家莊 050000）

一、引言

近年來，因司機(jī)疲勞駕駛所導(dǎo)致的交通事故頻繁。為降低此類事故發(fā)生率，國(guó)內(nèi)對(duì)其開展了大量分析研究，而路側(cè)振動(dòng)帶主動(dòng)預(yù)防疲勞駕駛的作用也得到越來越廣泛的關(guān)注。在眾多路側(cè)振動(dòng)帶類型中，切削式振動(dòng)帶具有較好的應(yīng)用價(jià)值，并得到廣泛推廣應(yīng)用。

二、路側(cè)振動(dòng)帶設(shè)置設(shè)計(jì)

（一）作用原理

一般情況下，應(yīng)該在硬路肩位置處設(shè)置路側(cè)振動(dòng)帶。當(dāng)車輛以小角度駛出行車道時(shí)，路側(cè)振動(dòng)帶的不平表面，會(huì)使得車內(nèi)出現(xiàn)振動(dòng)噪聲，起到提醒駕駛員的作用。此外，路側(cè)振動(dòng)帶設(shè)置位置應(yīng)距離行車道較近，以確保車輛具有足夠的時(shí)間駛回原有路線。其作用原理為，當(dāng)車輛貼近路側(cè)振動(dòng)帶時(shí)，車輛輪胎與地面的沖擊力會(huì)使其出現(xiàn)變形，引起輪胎的振動(dòng)，該種振動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)周圍空氣出現(xiàn)振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲，如圖1所示。

圖1.路側(cè)振動(dòng)帶作用原理

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)較為常見的路側(cè)振動(dòng)帶主要有切削式、陶瓷道釘式、熱熔型等幾種類型，如圖2所示。為使研究更具針對(duì)性，本文將以最為常見的切削式振動(dòng)帶為研究對(duì)象。

圖2.路側(cè)振動(dòng)帶類型

（二）振動(dòng)帶平面布置設(shè)計(jì)

可以采取連續(xù)或間斷的方式設(shè)置切削式路側(cè)振動(dòng)帶。連續(xù)的振動(dòng)能夠有效提醒司機(jī)，避免其駕駛方向有所偏離，并且在緊急情況下，路側(cè)振動(dòng)帶具有一定幫助車輛制動(dòng)的作用。間斷式即按照一定的間斷距離設(shè)置一組長(zhǎng)度相同的振動(dòng)帶，一般情況下，以1800mm作為間斷距離。

（三）特殊路段振動(dòng)帶組合設(shè)計(jì)

1.隧道進(jìn)出口路段

對(duì)于山區(qū)高速公路而言，隧道進(jìn)出口是交通事故的高風(fēng)險(xiǎn)路段，一般情況下此處多發(fā)重大事故。為全面保障隧道進(jìn)出口路段的安全，可在隧道進(jìn)出口設(shè)置切削式路側(cè)振動(dòng)帶的基礎(chǔ)上，以雙排的方式增設(shè)熱溶式路側(cè)振動(dòng)帶，從而起到三級(jí)警示作用。

2.隧道緊急停車帶

隧道緊急停車帶主要作用是為車輛提供緊急?？康牡攸c(diǎn)，對(duì)于長(zhǎng)大隧道而言，若中途出現(xiàn)撞車停車事件，實(shí)施救援較為困難，若導(dǎo)致事故發(fā)生，后果則不勘設(shè)想，故可將路側(cè)振動(dòng)帶設(shè)置到緊急停車帶區(qū)域處。

3.團(tuán)霧易發(fā)路段

可在該路段設(shè)置連續(xù)式振動(dòng)帶，以起到提醒駕駛員避免疲勞駕駛的作用。若具有較為充足的經(jīng)費(fèi)，則還可結(jié)合誘導(dǎo)系統(tǒng)一起使用。

三、振動(dòng)帶視覺誘導(dǎo)設(shè)計(jì)

（一）視覺誘導(dǎo)設(shè)計(jì)方案

1.色彩誘導(dǎo)設(shè)置方案

色彩對(duì)于駕駛員的視覺以及心理而言具有一定的誘導(dǎo)作用，而在交通應(yīng)用色彩中，橙黃色最具備吸引力。故本文在選取誘導(dǎo)色時(shí)選取了橙黃色。具體方案為：采用橙黃色進(jìn)行標(biāo)線涂漆，將切削式振動(dòng)帶的凹槽進(jìn)行充分地涂刷。

2.標(biāo)志誘導(dǎo)設(shè)置方案

因山區(qū)高速公路路況較為復(fù)雜，因此需要多加設(shè)置警示牌，提醒駕駛員避免疲勞駕駛。為便于分析，本文分別設(shè)置了三種方案：色彩誘導(dǎo)；標(biāo)志誘導(dǎo)；色彩+警示標(biāo)識(shí)誘導(dǎo)。

3.眼動(dòng)儀仿真試驗(yàn)

本文采用SMI ETG眼鏡式眼動(dòng)儀進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)際的高速公路誘導(dǎo)試驗(yàn)投入成本較大，并具有一定的危險(xiǎn)性，故本文將采用軟件UC-win road對(duì)其開展仿真模擬試驗(yàn)。

（1）駕駛員瞳孔變化率

在自由流的環(huán)境下，車輛駛?cè)肼穫?cè)振動(dòng)帶時(shí)，受色彩影響，駕駛員的瞳孔面積會(huì)出現(xiàn)不同變化。當(dāng)標(biāo)志牌初次出現(xiàn)在駕駛員視線時(shí)，因其視覺無法及時(shí)適應(yīng)，此時(shí)的瞳孔面積存在波動(dòng)情況。而當(dāng)其行駛一段時(shí)間過后，瞳孔面積變化率則逐漸趨于平靜。

從仿真結(jié)果可以看出，色彩+標(biāo)志誘導(dǎo)對(duì)駕駛員起到很好的誘導(dǎo)效果。基于相關(guān)研究可知，駕駛員瞳孔在20%的變化率下會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的緊張感。故為避免對(duì)駕駛員造成心理負(fù)擔(dān)，對(duì)該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析可知，駕駛員的瞳孔面積在標(biāo)志誘導(dǎo)下變化較大，其主要原因是標(biāo)志牌對(duì)于駕駛員而言更具吸引力。鑒于路側(cè)振動(dòng)帶的隱藏性較強(qiáng)，故在實(shí)際推廣時(shí)，建議將誘導(dǎo)警示標(biāo)志進(jìn)行涂漆，并設(shè)置在路側(cè)振動(dòng)帶前邊位置，用于提醒駕駛員。

（2）視覺區(qū)域總駐留時(shí)間

駕駛員的視覺范圍對(duì)研究成果有著較大的影響。行駛過程中，駕駛員對(duì)路況信息進(jìn)行不間斷地搜索，所以注視點(diǎn)也在不斷發(fā)生變化。但眼動(dòng)儀能夠較為有效的對(duì)其注視點(diǎn)進(jìn)行捕捉，從而分析路側(cè)振動(dòng)帶與注視點(diǎn)之間的關(guān)系。為進(jìn)一步固定駕駛員的注視點(diǎn)，本文對(duì)其通過建立坐標(biāo)系的方式進(jìn)行分析。同時(shí)，為進(jìn)一步提高結(jié)果精確性，本文以建立邊界方程的方式劃分了視覺區(qū)域。

在該方程中捕捉駕駛員的注視點(diǎn)坐標(biāo)，即準(zhǔn)確的獲取各注視點(diǎn)區(qū)域范圍，從而對(duì)應(yīng)注視時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

表1.不同誘導(dǎo)方案駕駛員注視點(diǎn)分布情況

表2.不同視覺區(qū)域駕駛員的總注視時(shí)間（毫秒）

對(duì)駕駛員來說，其注視點(diǎn)與路側(cè)振動(dòng)帶的誘導(dǎo)方案有一定聯(lián)系，并且與注視點(diǎn)的停留時(shí)間相關(guān)。因此，嚴(yán)格控制好注視時(shí)間，可以有效預(yù)測(cè)分析駕駛員的心理情況。

從所得結(jié)果可以看出，正前方區(qū)域有著最長(zhǎng)的注視時(shí)間，約占據(jù)總時(shí)長(zhǎng)的40%。所以在車輛行駛的過程中，正前方是駕駛員重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。右側(cè)以及上方區(qū)域分別有著33%和11%的注視時(shí)間占比。在誘導(dǎo)方案不同時(shí)，各視覺區(qū)域有著相近的注視時(shí)間，并且對(duì)于駕駛員而言，右上側(cè)的標(biāo)志具有較大的誘導(dǎo)性。注視地面和左側(cè)區(qū)域時(shí)間較少，由此可以判斷，警示標(biāo)志誘導(dǎo)能夠更好地吸引其注意力。

四、結(jié)語

將路側(cè)振動(dòng)帶設(shè)置到山區(qū)高速公路中，能夠較為有效降低事故發(fā)生率。本文針對(duì)山區(qū)高速公路中路側(cè)振動(dòng)帶的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，根據(jù)山區(qū)高速公路的特殊性，針對(duì)其特殊路段設(shè)置路側(cè)振動(dòng)帶，例如在隧道進(jìn)出口以及團(tuán)霧易發(fā)路段布設(shè)，可進(jìn)一步提高行車安全性，除此之外，還可通過采取視覺感知的方式來提醒駕駛員避免疲勞駕駛。