驾驶员动态视觉特征及山区高速公路景观营造

粟周瑜，郑双权，杨运兴，陈　芳

(1.贵州省公路局， 贵阳　550003；2.贵州省遵义公路管理局， 贵州 遵义　563000；

3.招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆　400067)



驾驶员动态视觉特征及山区高速公路景观营造

粟周瑜1，郑双权2，杨运兴3，陈芳3

(1.贵州省公路局， 贵阳550003；2.贵州省遵义公路管理局， 贵州 遵义563000；

3.招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆400067)

摘要：随着我国公路里程的不断增加，公路路域环境的美化日益受到重视。目前我国公路景观设计还停留在借鉴园林景观的理念和方法，以静态的观景模式进行景观营造，常常忽视行车过程中驾驶员所具有的动态视觉特征。在分析总结驾驶员动态视觉特征的基础上，探讨山区高速公路景观营造方法。

关键词：山区公路；驾驶员；动态；视觉特征；景观

驾驶行为是人、车、路、环境的一个交互系统，驾驶员是该系统的操纵者和感受者,而环境作为驾驶员视野的背景，对其心理会产生潜在影响。高速行车过程中，驾驶员的视觉特征会产生视点远移、视野变窄等诸多变化。然而纵观我国公路景观设计，其还停留在通过单纯的绿化来美化公路环境的阶段，过分注重形式美而忽略了驾驶员在不同速度下视觉观赏模式的差异，导致公路景观效果差强人意，驾乘人员容易产生视觉疲劳[1]。在山区，因高速公路沿线线形条件差、弯道多、桥隧多，还极易引发交通事故。因此，本文对驾驶员的动态视觉特征进行分析，并对山区高速公路景观营造的合理对策进行探讨。

1驾驶员动态视觉特征

通过查阅国内外相关资料，可知驾驶员在动态条件下其视觉特征与静止状态显著不同，概括为如下几方面[2-7]。

1) 随着行车速度提高，驾驶员注意力逐渐集中。

随着行车速度提高，驾驶员的心理负荷也在增大，注意力也逐渐集中。因此，由于高速状态下驾驶员精力高度集中，公路景观就不应片面追求美观精致，而是应营造大气、简洁、易懂的景观感受，避免精雕细琢及晦涩难懂的图案和文字，以免分散驾驶员注意力，影响行车安全。

2) 随着行车速度提高，驾驶员注意力集中点越来越远。

随着行车速度提高，驾驶员注意力集中点会逐渐远移，其会关注前面远方的某一处，以了解前方路况，及时应对突发状况。例如，当车速为60 km/h时，驾驶员视觉焦点位于前方335 m远范围内；而当车速为100 km/h时，驾驶员视觉焦点则位于564 m远范围内。不同运行速度下驾驶员的注视距离如表1所示。

表1　行车速度与驾驶员注视距离的关系

3) 随着行车速度提高，驾驶员视野范围越来越窄。

随着行车速度逐渐增高，为保证行车安全，驾驶员头部逐渐被迫在很小的范围内转动，大多数情况下是通过眼球的转动来关注前方路况。此时驾驶员视线高度集中，视觉焦点逐渐远移，视野范围开始逐渐变窄，距离车头较近的景物逐渐变得模糊，形成所谓的“隧道视”。不同车速下驾驶员的视野如图1所示。图1中，白色部分为视野范围。行车速度与驾驶员视野的关系如表2所示。

图1　不同车速下驾驶员的视野

车速/(km·h-1)406080100120140视野/(°)1008660402216

4) 随着行车速度提高，前景的细节越来越模糊。

随着行车速度提高，道路前方景物相对于驾驶员的运动速度也越快，视野范围外的周边对象也变得越来越模糊，此时驾驶员必须看前方远处才能获得清晰的影像。例如，当行车速度为60 km/h时，驾驶员可以清晰辨认370 m远处长宽高1.1 m大小的物体；而当行车速度为100 km/h时，驾驶员可以清晰辨认660 m远处长宽高2 m的物体。驾驶员视距与物体尺度的关系如表3所示。由表3数据可以看出，景物细部精雕细琢意义不大，因为驾驶员只能感受到公路景观的宏观形象。因此，营造公路景观时，需考虑驾驶员的动态视觉特性，避免多余的细节修饰。

5) 随着行车速度提高，驾驶员对空间感知越来越弱。

随着行车速度逐步提高，驾驶员视觉空间范围会变窄，其对于空间的感知会变得迟钝，特别是平坦路面条件下这种表现更为明显。良好道路条件下驾驶员感觉不到震动和离心力，此时主要靠其视野中物体尺寸与自身相对位置的变化来判断车速，但由于运动状态下其注意力集中在前方远处，致使察觉这些变化的难度加大。如果公路周边环境单调、乏味，驾驶员常常很容易对车辆的运行速度估计不足，一旦遇到突发状况便来不及刹车，从而导致交通事故发生。所以，山区公路应营造变化丰富又不失统一秩序感的公路空间环境，通过改变中央分隔带、路侧绿化方案等措施，使驾驶员对空间和速度有更加准确的判断，以确保交通安全。

6) 随着行车速度提高，驾驶员反应错误越来越多。

行车车速越快，驾驶员对周围环境的允许观察时间就越短，而其眼睛所接受的信息却越来越多。长时间处于这种高强度负荷下，驾驶员会出现大量的反应错误，不利于行车安全。试验研究表明，每min刺激出现的次数越多，驾驶员反应错误的次数就越多。因此，景观设计中驾驶员的视觉刺激点不宜设置过密，以免造成其感知错乱，引发交通事故。刺激信号出现频率与驾驶员反应错误的关系如表4所示。

表3　驾驶员视距和物体尺度的关系

表4　刺激信号出现频率与驾驶员反应错误的关系

2山区公路景观营造

从上述分析可以看出，随着行车速度的提高，驾驶员的视觉感知会出现特殊变化，故景观设计时必须考虑驾驶员的动态视觉特征，以营造美观又安全的公路视域环境[8]。公路景观元素的地理位置、尺度大小、布置形式、结构造型等都必须根据道路行车速度的不同进行有针对性的设计。山区公路景观设计包含内容众多，本文着重探讨中央分隔带、路侧、隧道、互通式立交的景观营造。

2.1中央分隔带

中央分隔带主要起分离对向车流和防止眩光的作用，是公路景观的重要组成部分。行车过程中，中央分隔带距驾驶员较近，因此其给驾驶员的景观感受也最直观、最明显。由于动态条件下驾驶员视点集中，视野周边模糊，中央分隔带景观的细节不易察觉，所以应采用大尺度大手笔的方式来进行设计。高速公路上，看清景物需要5 s的注视时间，按车速100 km/h计算，景物单元长度为138 m，因此景观单元如树丛、色块、色带的长度宜在150～300 m之间。中央分隔带绿化设计时，每隔一定距离应变换种植方案，以减轻驾驶员的视觉疲劳，但同时也应避免方案频繁变化而导致驾驶员视觉混乱。可按重复渐变的方式进行种植，以形成有节奏韵律的动态观赏效果，如图2所示。根据驾驶员视觉特征，每5～10 min应为驾驶员提供新的视觉吸引点，以降低驾驶人员的疲劳感。中央分隔带绿化设计时，取最大值10 min，速度按100 km/h计算，中央分隔带约每15 km需改变种植方案。此外，中央分隔带开口处岛头植物可以修剪成斜披状，以减缓驾驶员的视觉突兀感，如图3所示。

图2　变换种植方案缓解视觉疲劳

图3　中央分隔带岛头设计

在隧道前区、互通式立交、服务区前区、避险车道等重要部位，还可考虑通过改变中央分隔带的种植方式和植物色彩来对驾驶员进行提示。平曲线处应进行加密加高栽植，保证车辆进入平曲线前驾驶员能够看见绿化植物的走向，提高其对于线形的感知。

2.2路侧

公路沿线路侧边坡面积大、数量多，距驾乘人员近，其景观的好坏将直接影响用路者的视觉感受，故视域内路堑边坡的景观设计至关重要。边坡景观应与周边环境相协调，将人工景观和谐融入自然景观中。坡面绿化方案应简洁统一，尤其是高大陡峭的路堑边坡，其坡形和坡顶线应采用流线形，使其与自然相协调，如图4所示。

图4　流线形坡顶

边坡坡面采用散植自然式的灌木，绿化自然而又不单调。对于边坡端部，宜种植长势良好的垂吊植物及灌木，以将边坡端部映入灌木丛中。工程结构防护应侧重考虑结构的尺度、比例、材质，力求避免采用连续的大面积护面墙、挂网喷浆或挡墙，宜采用矮、隐的挡墙和桩。公路景观设计时，应避免对支挡和防护结构进行过多、过细的装饰，尽量通过高度、形式的变化来丰富挡墙形式，使挡墙与边坡和周围环境相协调。即使护面墙墙体体量较大，也可通过利用绿化植物来分隔墙体等措施予以改善。

此外，由于驾驶员在下坡急弯路段看不到弯道后的交通情况，其很容易产生紧张情绪。因此，在这些路段，如果在弯道外侧孤植乔木或在护栏上设置独具特色的景观雕塑，则可将驾驶员的视线吸引到路面上来，以缓解驾驶员的紧张情绪，如图5所示。

图5　路侧孤植的乔木

2.3隧道

隧道是山区公路景观设计的重要节点。驾驶员对于隧道的观察是一个由远及近的长时间过程，独具特色的隧道洞口景观常常能给其留下深刻的印象。隧道景观应注重洞前绿化，以及洞门、洞间山体、边仰坡、铭牌等内容的塑造。在距离隧道一定范围内可栽植一些颜色鲜艳的小乔木，给驾驶员以提示和引导。在保证安全的情况下，洞门应优先选用削竹式等明洞式洞门形式。这种洞门仰坡坡率平缓，洞口结构形式简洁，相较于端墙式洞门其视觉感观更好，如图6所示。若必须采用端墙式洞门，则大面积的墙体处理尤为重要。端墙的色调应采用明度低的冷色调，如混凝土的青灰色、毛石的自然色泽、砖的色彩等。端墙装饰应采用压光或反光弱的装饰面，不宜设置细腻的图案、雕塑、广告牌等，以免过多吸引驾驶员的注意力。端墙墙体体量应尽量减小，造型上可通过对端墙进行仿自然饰面、横槽处理、栽植攀爬垂吊植物等措施，达到减小其视觉尺度的目的。边仰坡需做好土方回填和生态恢复，铭牌应体现当地文化内涵。洞门端墙的横槽处理效果如图7所示。

图6　美观的削竹式洞门

图7　端墙横槽处理

2.4互通式立交

互通式立交占地面积大、景观用地集中，匝道多为曲线。在互通式立交路段，驾驶员行车速度缓慢，其视线变化大、停留时间长，故互通式立交的景观观赏效果最好，是公路景观的重点营造区域。进行景观营造时，互通式立交区域内的地形地貌应尽量保持原有风貌，对局部地段，如匝道三角区，可进行微地形改造，以改善行车视线，如图8所示。互通式立交景观应根据立交各区域的不同功能而采用不同的绿化栽植模式，其可分为指示栽植、缓冲栽植、诱导栽植和禁止栽植4类，如图9所示。在互通式立交各围合区可种植高大醒目的乔木，以给驾驶员指示互通式立交出入口的位置。匝道弯道外侧可连续、规则、整齐地栽植1排小乔木或灌木，其既可以诱导驾驶员的视线，又可区分出匝道和主线，避免产生视觉混乱。匝道弯道内侧应保证视线通畅，不宜栽植遮乔灌木，以免遮挡视线。在车辆分流三角区处，以不影响行车视线为原则，采用识别性较高的灌木丛、蔓生藤本植物等，以缩小视野，提高匝道端部的可识性，间接引导驾驶员降低车速，同时其还具有事故发生时缓和冲击、减轻伤害程度的功能。为保证驾驶员的视线通畅，在匝道合流三角区应严禁栽植乔木，只可栽植低于驾驶员视线的灌木、绿篱、草坪、花卉等。

图8　立交微地形营造

图9　互通式立交区绿化栽植示意

3结论

随着人们对于环境保护意识的增强，公路景观越来越得到重视。公路景观设计时，应以满足安全为前提，并基于驾驶员的动态视觉特征，运用科学合理的方法布置景观要素，以营造整体、粗犷、动态的美感，大大提升公路景观的体验效果，促进行车安全。本文对驾驶员动态视觉特征进行了分析，得出如下结论。

1) 行车过程中，随着车速增加，驾驶员会出现注意力集中、视点远移、视野变窄、视野周边模糊、空间感知变弱、失误增多等动态视觉特征。

2) 在满足防眩要求的基础上，中央分隔带每隔一定距离应变换种植方案，以缓解驾驶疲劳；景观单元长度应根据驾驶员的动态视觉特征进行合理计算；平曲线处中央分隔带应进行加密加高栽植；开口处的中央分隔带岛头可采取坡形种植。

3) 路侧边坡景观设计应注重坡顶、坡面、边坡端部的绿化栽植，使其尽量与周围环境相协调。工程防护结构物尽量选择矮小隐蔽的结构形式，当墙体体量较大时也可采取墙面分隔等措施予以改善。

4) 在保证安全的前提下，隧道洞门宜优先选用明洞形式。采用端墙式洞门时，墙面应采用粗犷、简洁的造型，可通过对端墙进行横槽处理，以及贴仿自然饰面材料或栽植藤蔓植物等措施来减小端墙的视觉尺度。另外，还应注重洞口周围的生态恢复，以使隧道洞口与周边环境相协调。

5) 互通式立交景观应根据立交各区域功能的不同，分别按指示、缓冲、诱导及禁止4种模式进行栽植。

参 考 文 献

[1]刘贵军.高速公路路域景观设计技术[J].黑龙江交通科技，2010，199(9)：28-29.

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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

文章编号：1009-6477(2016)01-0140-05

中图分类号：U418.9

文献标识码：B

作者简介：粟周瑜(1959-)，男，贵州省三穗县人，本科，高工。

收稿日期：2015-05-26

基金项目：贵州省交通运输厅科技项目(2012-122-017)

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.01.031