摘 要

随着我国社会不断往前发展，全国道路系统的不断完善，我国农村公路隧道也越来越多，其中的问题也逐渐暴露出来。而农村公路隧道相比于其他隧道，现存在照度低、参照物少、对比度低、环境单调、视觉信息匮乏等问题。满足不了驾驶员的视觉信息需求，易引起驾驶员低估车速、高估跟车距离，从而诱发追尾、撞侧墙等交通事故。

基于上述农村公路隧道存在的问题，本文从隧道内视觉环境和驾驶人的视觉需求特性出发，得出逆反射与蓄能自发光技术相结合来提升隧道内的交通安全、舒适和美观的思路，根据农村公路隧道的长度分类设计，利用先进的自发光和逆反射技术，构建一套完整的基于自发光的农村公路隧道交通安全设施。

同时利用3ds Max软件制作仿真模型和E-prime软件进行心理物理实验，对本文提出的设计方案进行实验验证，进一步完善设计方案后得出：本文改善设计的方案能有效改善农村公路隧道内的视觉环境，提高驾驶员的速度感知能力，降低隧道照明的费用成本，有效解决农村公路隧道现有照明的现象，提高社会、经济和环境效益，同时减少交通事故的发生。

关键词：农村公路隧道 蓄能自发光 逆反射 交通安全 驾驶视觉需求

Abstract

With the continuous development of our society, the continuous improvement of the national road system, China's rural road tunnels are more and more, the problems are gradually exposed. The rural road tunnel compared to other tunnels, there are low illumination, less reference, low contrast, environmental monotonous, lack of visual information and other issues. Can not meet the driver's visual information needs, easy to cause the driver underestimate the speed, overestimate the distance from the car, which induced rear-end, hit the side wall and other traffic accidents.

Based on the above-mentioned problems of rural highway tunnels, this paper starts from the visual environment and the visual needs of the driver, and draws the idea of ​​combining the retroreflective and energy storage self-luminous technology to enhance the traffic safety, comfort and aesthetics in the tunnel. According to the length of rural road tunnel classification design, the use of advanced self-emission and retro-reflective technology, to build a complete self-luminous rural road tunnel traffic safety facilities.

At the same time, 3ds Max software is used to make the simulation model and E-prime software to carry out the psychophysical experiment. The design scheme proposed in this paper is validated and the design scheme is improved. The improved scheme can improve the visualization of the rural road tunnel Environment, improve the driver's speed perception, reduce the cost of tunnel lighting costs, an effective solution to the rural road tunnel existing lighting phenomenon, improve social, economic and environmental benefits, while reducing the occurrence of traffic accidents.

Key Words: rural road tunnel; phosphorescent; retroreflection; traffic safety; driving visual demand

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 我国公路隧道发展概况 1

1.1.2 我国农村公路隧道的安全现状 1

1.2 问题的提出 2

1.2.1 我国农村公路隧道事故成因分析 2

1.2.2 研究的必要性 3

1.3 国内外研究现状 3

1.3.1 国外相关研究 3

1.3.2 国内相关研究 4

1.4 研究内容与思路 5

1.4.1 研究内容 6

1.4.2 研究目标 6

1.4.3 拟解决的关键问题 6

1.4.4 研究方法 6

1.4.5 技术路线 7

1.5 本章小结 9

第二章 农村公路隧道特征及驾驶人视觉特性 10

2.1 农村公路隧道特征与事故特征 10

2.1.1 农村公路隧道道路等级特征 10

2.1.2 农村公路隧道交通特征 10

2.1.3 农村公路隧道交通事故特征 11

2.1.4 农村公路隧道照明特征 11

2.2 驾驶人视觉特性 12

2.2.1 驾驶人动态视觉特性 12

2.2.2 驾驶人视错觉特性 12

2.2.3 驾驶人视觉需求特性 12

2.3 本章小结 14

第3章 农村公路隧道蓄能自发光诱导与逆反射系统 15

3.1 蓄能自发光技术 15

3.2 逆反射技术 15

3.3 农村公路隧道蓄能自发光诱导及逆反射系统 18

3.3.1 蓄能自发光轮廓标 18

3.3.2 突起路标 18

3.3.3 蓄能自发光诱导灯 19

3.3.4 隧道反光环 19

3.3.5 隧道反光条 20

3.4 农村公路隧道蓄能自发光诱导及逆反射系统组合方案 20

3.5 本章小结 30

第4章 室内仿真实验 31

4.1 实验一：测试驾驶员的速度感知能力 32

4.1.1 实验目的 32

4.1.2 度量速度感知的常用指标与方法 32

4.1.3 实验误差与控制方法 32

4.1.4 实验方法 33

4.1.5 实验数据处理 33

4.2 实验二：基于反应时的碰撞时间分析 37

4.2.1 实验目的 37

4.2.2 实验方法 37

4.2.3 实验流程 38

4.2.4 实验数据处理 38

4.3 实验总结 43

4.4 本章小结 43

第5章 结论及展望 44

5.1 主要结论 44

5.2 主要创新点 44

5.3 进一步研究的问题 44

致 谢 45

参考文献 46

第一章 绪论

研究背景

我国公路隧道发展概况

我国是幅员辽阔，地域面积广大，较多的山岭使得在公路建设过程中越来越多的修建公路隧道，公路隧道里程数逐年增长。从建国初期的少量公路隧道，到现在上万处的公路隧道工程。从2000年前等级较低、技术水平落后的公路隧道工程，到现在大量的长大公路隧道工程，其建设水平和建设规模都大幅增加，公路隧道建设继续往前大步发展。

近年来，国家不断的提升公路线网的建设速度，公路隧道修建数量越来越多。截至2016年末，全国公路隧道为有1万多处，全长达1500万米，其中特长隧道占了8%左右。通过对比可以明显看出，公路隧道建设规模不断增长，建设水平和规模可以说处于世界前列。

我国农村公路隧道的安全现状

在我国地理环境的影响下，公路建设中修建的隧道数量逐年上升。除了高速公路隧道的数量大大提升外，农村公路隧道所占的比例也大幅增加。一些经济较发达的地方开始修建农村公路隧道，既满足了当地人民的出行需求，又很好的适应的整体公路网的发展需求，能有效的改善道路线形、缩短里程、改善环境、提高行车舒适性以及实现经济的可持续性发展。

在农村地区，农村公路隧道长度一般不大，单洞双向行车，隧道宽度在8-9m之间，由于工程建设费用不足，养护费、照明费用高等因素的影响，使得隧道内照明度较低甚至根本不会有照明。现有农村公路隧道条件下，隧道内照明度底甚至无照明，参照物又少，对比度低，视觉环境单调。对驾驶员的视认性产生一定的影响，降低驾驶员的辨识准确度，影响驾驶员的操作反应，容易导致交通事故的发生。