公路隧道反光环在交通安全管理中的应用研究

武 艺

（山西交通控股集团有限公司，山西 太原 030006）

目前我国公路隧道里程达9 600 余公里，山西省隧道里程约963 km，占全国的10%左右。公路隧道的便捷加快了经济快速发展，隧道的发展也带给人们便捷的交通，但是隧道内通行环境不同于平常道路，隧道内部的亮度条件和视野环境对车辆的正常行驶有很大影响，且隧道内一旦发生交通事故，事故严重程度普遍较高，不易逃生、不易救援、易发生二次事故。隧道反光环是主要设置于长隧道及特长隧道的一种新型辅助性交通安全设施，已在我国很多地区的隧道内应用。隧道反光环安装于隧道内轮廓，通常由铝板或不锈钢板制成，迎向行车方向上粘贴高性能白色或黄色反光条，其工作原理为：隧道反光环接受到进入车辆的灯光后，利用其反光条将光线逆反射产生照亮隧道的光线，既能发挥极好的车辆警示及诱导效果，又能增强隧道内的照明效果，最终在隧道内显示为一个半圆的拱形光圈。在隧道中设置隧道反光环，不仅可以诱导车辆行驶，改善隧道的安全行驶环境，还可以节省隧道的照明用电量，目前已被广泛应用，产生了良好的安全效益及经济效益[1]。

许多专家学者都对隧道反光环进行了研究，段萌萌等通过仿真模拟实验，研究了不同行车速度下，反光环间距对驾驶员瞳孔的影响，提出了不同车速下隧道反光环间距的推荐值[2]。尚婷等研究了反光环色彩对瞳孔的影响，得出黄色方光环影响最大[3]。陶盼盼等通过仿真模拟研究了隧道反光环对驾驶员视觉的影响与隧道光强度之间的相互关系，发现如果光线较弱或较强，隧道反光环均不能发挥其良好的行车诱导作用[4]。此外，还有一些省市进行了相关试验，发现加装反光环后，隧道内的行车诱导效果得到了很大改善。

图1 隧道反光环

1 隧道视觉环境变化

1.1 隧道进出口的视觉环境变化

相关研究表明，隧道进出口路段交通事故的发生率明显高于其他路段，而其中导致交通事故发生的主要原因是驾驶员造成的[5]。在车辆到达隧道进出口位置处，外界光线亮度会发生急剧变化，驾驶员无法及时适应这种光线的明暗变化，导致对道路信息的获取出现误差，进而采取了错误的驾驶操作，引发交通事故。

白天车辆穿越隧道时，在隧道入口处要经历“暗适应”阶段，眼睛从明亮处进入黑暗处，对光线的敏感度增加，使人们可以在黑暗处视物。当驾驶员驶过隧道入口进入隧道时，由外部的明亮环境进入隧道内的黑暗环境形成极大的亮度差。同时从外部往隧道内望去，隧道入口像一个黑洞，专家称之为“黑洞效应”。在无外界其他影响下，驾驶员眼睛的生理构造决定了驾驶员在进入隧道时必须经历4～9 s 的“暗适应”时间，此时间段内驾驶员基本无法视物，导致隧道入口成为事故“黑点”，易引发严重的交通事故。因此许多隧道均安装有照明设施，以减少隧道内外光线的亮度差，减轻驾驶员眼睛的负担，提高隧道路段的行驶安全性。但是隧道内照明设施提供的亮度不一定能时时满足驾驶员的行车需求，总是与外界光线存在差异，所以驾驶员仍需经历“暗适应”阶段。当驾驶车辆驶离隧道时，驾驶员在出口处要经历“明适应”阶段。在隧道内低亮度的前提下，望向隧道出口为一个明亮的半圆形光洞（白天期间），称之为“白洞效应”。明适应所需时间一般较暗适应阶段少，但在“明适应”阶段驾驶员仍然无法准确判断周边驾驶环境，易引发交通事故，交通安全难以保证。

在夜间车辆穿越隧道时，驾驶员的视觉环境变化情况恰好与白天相反，驾驶员先经历“明适应”阶段，再经历“暗适应”阶段，详情不再赘述。

1.2 隧道内的视觉环境变化

在高速公路及部分国省干线公路的隧道中，均安装有照明设施，在隧道内适当提高光照强度可以显著提升驾驶员行车过程中的操作感及安全感。但是，如果光线不合适，光线强度过高或过低，包括光照的角度存在问题，均可能造成驾驶员额外的驾驶负担，从而影响驾驶员的判断及操作，引发交通事故。同时，在长隧道尤其是特长隧道中，行驶一段时间后，隧道内环境封闭，驾驶员会产生压迫感并想要快速驶离隧道，这种视觉疲劳会诱发视错觉，发生感知及判断失误，易造成超速行为及交通事故[6]。

2 隧道反光环的功能分析

隧道反光环不使用电能而是利用驶入车辆的灯光即可实现其反光性能，已在国内很多省市地区应用，浙江、广西等省市试验表明：在隧道加装反光环能够使隧道内的行车环境得到明显改善，其具体功能如下：

a）安装隧道反光环能够帮助驾驶员适应隧道内外光线强弱的强烈反差，尤其是可以帮助驾驶员判断隧道的宽度，同时反光可以提高可视度。

b）可以使隧道内边界轮廓清晰，对行车诱导效果有明显改善，并及时起到警示和导向作用，尤其是在隧道停电的情况下，效果将更加显著。

c）可以辅助隧道照明，反光能够代替部分的照明灯，降低隧道内的照明用电量，体现出良好的经济、环境和社会价值。

高速公路隧道安全设施隧道反光环的设置，提高了隧道的安全系数，可以进一步保障道路安全畅通。隧道反光环是近年来用于隧道内通行安全的新安全设施，它的优点是装备成本低、不使用电能、安装施工方便等，当车辆进入隧道内即可进行辅助照明工作，即使在隧道内突发性断电的情况下也可以正常地工作。

3 隧道反光环的合理参数分析

目前，国家还没有对于隧道反光环设置要求等的相关规范，仅贵州省交通运输厅发布了《贵州省高速公路勘察设计指导意见》（2015 年版），其中对隧道反光环的设置提出了具体设计要求。在实际应用中，各省市对于隧道反光环的设置均不相同，在色彩、设置位置、设置间距以及其配套设施等方面均存在较大的不同之处，在应用过程中仍需根据实际情况合理设置。

3.1 隧道反光环的颜色

隧道反光环的颜色对驾驶员动态视觉影响较大，不合理的色彩设置可能加重驾驶员行车过程中的心理负荷，因此，应当合理地设置隧道反光环的颜色来改善驾驶员行车的心理感受，尤其是在特长隧道中可以适当通过设置不同颜色的反光环来改善单调压抑的行车环境，缓解驾驶员的视觉疲劳。关于隧道反光环的颜色设置，贵州省给出相关建议为白色。国内已有相关试验研究[3]，在同一车速下，设置不同颜色的隧道反光环，驾驶员的瞳孔面积变化率从大到小的颜色顺序为：黄色、红色、黄白相间、红白相间、橙色、白色，而瞳孔面积变化率可反应驾驶员的紧张程度。本文根据山西省隧道反光环的应用效果，结合上述研究成果，基于行车安全，提出了不同车速下隧道反光环颜色设置的推荐，如表1 所示。

表1 不同车速下隧道反光环颜色设置推荐表

3.2 隧道反光环的设置间距

隧道反光环的设置位置与设置间距都会对驾驶员在隧道中的行驶形成影响，设置位置不合理或设置间距过大过小都会对驾驶员的驾驶操作造成不良影响，贵州省给出相关建议为第一道反光环设置于隧道入口进洞20 m 处，每隔200 m 等间距设置一道，曲线半径较小的隧道设置间距可根据具体情况适当减小，但应等间距设置。在实际应用中，可根据隧道内的行驶速度合理地布设隧道反光环。当隧道的行驶速度较低时，将设置间距缩小，在满足行驶安全的同时可以更多地节省照明用电；当隧道的行驶速度较高时，将设置间距加大，避免隧道反光环过于密集对驾驶员造成压迫感以及反光造成的视觉不适，进而影响行车安全。国内相关研究表明，车速在40 km/h 时，以200 m 的间距设置隧道反光环，驾驶员较为紧张；而在80 km/h 时，小于400 m 的间距设置隧道反光环，驾驶员较为紧张。本文结合相关研究给出的不同车速下隧道反光环的间距设置推荐值如表2 所示。

表2 不同车速下隧道反光环间距设置推荐表

3.3 隧道反光环与其他设施的配合使用

隧道反光环与其他设施的配合使用，如其他类轮廓标、道钉等，将这些设施配合形成隧道内的引导体系，例如：将隧道反光环、应急诱导灯按照较大间距设置，低频率提示驾驶员；同时以较短间距设置路缘LED 轮廓标或猫眼道钉，对驾驶员形成高频率的提示。最终实现驾驶员在隧道内的生理心理反应平顺过渡，最大可能地改善隧道的光环境。

4 结语

公路隧道特殊的构造环境导致了其存在的交通安全隐患。本文基于隧道中的视觉环境变化，从驾驶视觉需求出发，分析了隧道反光环在实际工程应用中的功能及参数，指出了隧道反光环对改善隧道行车环境、提升行车安全性及节能环保方面的积极有效作用。同时，本文根据山西省隧道反光环的应用效果，结合国内相关试验研究，提出了隧道反光环在色彩、设置位置、设置间距以及其配套设施等方面的推荐参数。隧道反光环以其特有的实用性可以有效地起到隧道行驶安全的安全保障，同时还能为国家节约一定的电力资源，具有良好的推广应用价值。