高速公路路侧振动带优化设计方法

秦利琼

（河北凯天路桥工程设计有限公司，河北 石家庄 050000）

一、引言

近年来，因司机疲劳驾驶所导致的交通事故频繁。为降低此类事故发生率，国内对其开展了大量分析研究，而路侧振动带主动预防疲劳驾驶的作用也得到越来越广泛的关注。在众多路侧振动带类型中，切削式振动带具有较好的应用价值，并得到广泛推广应用。

二、路侧振动带设置设计

（一）作用原理

一般情况下，应该在硬路肩位置处设置路侧振动带。当车辆以小角度驶出行车道时，路侧振动带的不平表面，会使得车内出现振动噪声，起到提醒驾驶员的作用。此外，路侧振动带设置位置应距离行车道较近，以确保车辆具有足够的时间驶回原有路线。其作用原理为，当车辆贴近路侧振动带时，车辆轮胎与地面的冲击力会使其出现变形，引起轮胎的振动，该种振动进而带动周围空气出现振动，产生噪声，如图1所示。

图1.路侧振动带作用原理

当前，国内较为常见的路侧振动带主要有切削式、陶瓷道钉式、热熔型等几种类型，如图2所示。为使研究更具针对性，本文将以最为常见的切削式振动带为研究对象。

图2.路侧振动带类型

（二）振动带平面布置设计

可以采取连续或间断的方式设置切削式路侧振动带。连续的振动能够有效提醒司机，避免其驾驶方向有所偏离，并且在紧急情况下，路侧振动带具有一定帮助车辆制动的作用。间断式即按照一定的间断距离设置一组长度相同的振动带，一般情况下，以1800mm作为间断距离。

（三）特殊路段振动带组合设计

1.隧道进出口路段

对于山区高速公路而言，隧道进出口是交通事故的高风险路段，一般情况下此处多发重大事故。为全面保障隧道进出口路段的安全，可在隧道进出口设置切削式路侧振动带的基础上，以双排的方式增设热溶式路侧振动带，从而起到三级警示作用。

2.隧道紧急停车带

隧道紧急停车带主要作用是为车辆提供紧急停靠的地点，对于长大隧道而言，若中途出现撞车停车事件，实施救援较为困难，若导致事故发生，后果则不勘设想，故可将路侧振动带设置到紧急停车带区域处。

3.团雾易发路段

可在该路段设置连续式振动带，以起到提醒驾驶员避免疲劳驾驶的作用。若具有较为充足的经费，则还可结合诱导系统一起使用。

三、振动带视觉诱导设计

（一）视觉诱导设计方案

1.色彩诱导设置方案

色彩对于驾驶员的视觉以及心理而言具有一定的诱导作用，而在交通应用色彩中，橙黄色最具备吸引力。故本文在选取诱导色时选取了橙黄色。具体方案为：采用橙黄色进行标线涂漆，将切削式振动带的凹槽进行充分地涂刷。

2.标志诱导设置方案

因山区高速公路路况较为复杂，因此需要多加设置警示牌，提醒驾驶员避免疲劳驾驶。为便于分析，本文分别设置了三种方案：色彩诱导；标志诱导；色彩+警示标识诱导。

3.眼动仪仿真试验

本文采用SMI ETG眼镜式眼动仪进行仿真实验，由于实际的高速公路诱导试验投入成本较大，并具有一定的危险性，故本文将采用软件UC-win road对其开展仿真模拟试验。

（1）驾驶员瞳孔变化率

在自由流的环境下，车辆驶入路侧振动带时，受色彩影响，驾驶员的瞳孔面积会出现不同变化。当标志牌初次出现在驾驶员视线时，因其视觉无法及时适应，此时的瞳孔面积存在波动情况。而当其行驶一段时间过后，瞳孔面积变化率则逐渐趋于平静。

从仿真结果可以看出，色彩+标志诱导对驾驶员起到很好的诱导效果。基于相关研究可知，驾驶员瞳孔在20%的变化率下会出现较强的紧张感。故为避免对驾驶员造成心理负担，对该实验数据进一步分析可知，驾驶员的瞳孔面积在标志诱导下变化较大，其主要原因是标志牌对于驾驶员而言更具吸引力。鉴于路侧振动带的隐藏性较强，故在实际推广时，建议将诱导警示标志进行涂漆，并设置在路侧振动带前边位置，用于提醒驾驶员。

（2）视觉区域总驻留时间

驾驶员的视觉范围对研究成果有着较大的影响。行驶过程中，驾驶员对路况信息进行不间断地搜索，所以注视点也在不断发生变化。但眼动仪能够较为有效的对其注视点进行捕捉，从而分析路侧振动带与注视点之间的关系。为进一步固定驾驶员的注视点，本文对其通过建立坐标系的方式进行分析。同时，为进一步提高结果精确性，本文以建立边界方程的方式划分了视觉区域。

在该方程中捕捉驾驶员的注视点坐标，即准确的获取各注视点区域范围，从而对应注视时间进行统计。

表1.不同诱导方案驾驶员注视点分布情况

表2.不同视觉区域驾驶员的总注视时间（毫秒）

对驾驶员来说，其注视点与路侧振动带的诱导方案有一定联系，并且与注视点的停留时间相关。因此，严格控制好注视时间，可以有效预测分析驾驶员的心理情况。

从所得结果可以看出，正前方区域有着最长的注视时间，约占据总时长的40%。所以在车辆行驶的过程中，正前方是驾驶员重点关注的区域。右侧以及上方区域分别有着33%和11%的注视时间占比。在诱导方案不同时，各视觉区域有着相近的注视时间，并且对于驾驶员而言，右上侧的标志具有较大的诱导性。注视地面和左侧区域时间较少，由此可以判断，警示标志诱导能够更好地吸引其注意力。

四、结语

将路侧振动带设置到山区高速公路中，能够较为有效降低事故发生率。本文针对山区高速公路中路侧振动带的设计进行了研究。结果表明，根据山区高速公路的特殊性，针对其特殊路段设置路侧振动带，例如在隧道进出口以及团雾易发路段布设，可进一步提高行车安全性，除此之外，还可通过采取视觉感知的方式来提醒驾驶员避免疲劳驾驶。