摘 要

随着我国公路隧道的高速发展，长大隧道、隧道群的发展也给道路交通安全带来了新的挑战，隧道行车环境安全性降低也使得隧道段事故率居高不下，给社会、个人带来了严重的人身、财产损失。隧道弯道路段作为事故多发点，如何使弯道路段具有更高的安全性能就成为亟待解决的难点问题之一。

道路交通安全与驾驶员的行为密切相关，本文从视觉影响的角度出发，对长大隧道弯道路段进行错觉改善设计。基于驾驶员的视觉特点和长大隧道弯道路段的特征，合理设置弯道处突起路标数量和箭头形诱导标线间距，通过建立合理间距设置模型，利用3Ds-Max软件制作仿真视频进行试验，选出最合理的设置方案。考虑到驾驶员在长大隧道行驶过程中枯燥乏味，容易产生疲劳、瞌睡、易恐慌等症状，可在隧道中构建韵律型视觉参照系，提醒驾驶员，防止疲劳驾驶，同时增加美观性。同时避免造成各种设施分布杂乱，视觉参照点太多，导致产生新的错觉。

关键词：长大隧道弯道；错觉改善；诱导标合理间距；韵律型视错觉参照系

Abstract

With the rapid development of highway tunnels in China, the development of long tunnels and tunnels has also brought new challenges to road traffic safety. The safety of tunnels has also reduced the accident rate of tunnels to society, to a serious personal, property damage. Tunnel section of the road as a multi-point accident, how to make the road section with higher safety performance has become one of the difficult problems to be solved.

The safety of road traffic is closely related to the behavior of the driver. In this paper, the illusion improvement design of the tunnel section of the long tunnel is made from the perspective of visual influence. Based on the visual characteristics of the driver and the characteristics of the tunnel section of the long tunnel, the number of protruding road signs and the distance between the arrows are set reasonably. Through the establishment of the reasonable spacing setting model, the 3Ds-Max software is used to make the simulation video, and choose the most reasonable set of options. Taking into account the driver in the long tunnel driving process boring, prone to fatigue, drowsiness, panic and other symptoms, can be built in the tunnel rhythmic visual reference system to remind the driver to prevent fatigue driving, while increasing the aesthetics. But we should avoid causing the distribution of various facilities messy, too many visual reference points, resulting in a new illusion.

Key words：long tunnel bend；illusion improvement；induced standard spacing；prosodic visual illusion

目 录

第1章 绪论 1

1.1 问题的提出及研究意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 我国长大公路隧道弯道的安全现状 1

1.1.3 问题的提出及研究的必要性 1

1.2 国内外研究现状及分析 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 3

1.3 本文的研究思路和主要内容 4

第2章 长大公路隧道弯道特征与驾驶人视觉特性 5

2.1 公路隧道环境特点与事故特征 5

2.1.1 公路隧道环境特点 5

2.1.2 公路隧道交通事故特征 5

2.1.3 公路隧道内事故的危害性特点 5

2.2 驾驶人视觉特性分析 6

2.2.1 驾驶人动态视觉特性 6

2.2.2 夜间视力 7

2.2.3 动视野 7

2.3 视觉偏差及行车时常见错觉 8

2.3.1 视觉偏差 8

2.3.2 各种行车时常见的错觉 9

2.4 视觉连续性和曲率感知对驾驶人视觉的影响 10

2.4.1 视觉连续性和视觉惰性 10

2.4.2 视觉刺激 12

2.4.3 曲率感知 12

2.5 基于视错觉的交通设施应用 13

2.5.1 视错觉交通设施设计的动态性 13

2.5.2 错视觉交通设施设计的时效性 13

2.5.3 视错觉交通设施设计的负作用 14

2.5.4 视错觉交通设施设计的基本原则 14

第3章 诱导标志合理间距设置 15

3.1 线形诱导标的设置原理 15

3.1.1 设置原则 15

3.1.2 传统设置原理 15

3.1.3 箭头形诱导标合理间距设置原理 16

3.1.4 线形诱导标数量与线形感知精度的关系 16

3.1.5 S形弯道处线形诱导标的设置 17

3.2 线形诱导标间距设置思路与流程 17

3.2.1 间距计算思路及合理间距设置模型 17

3.2.2 设置流程图 20

3.3 突起路标设置的基础理论 21

3.3.1 仿真参数确定 21

3.3.2 3Ds-MAX仿真 22

3.3.3 确定最佳个数 22

3.4 突起路标合理间距设置 24

3.4.1 直线上的可视区域 24

3.4.2 弯道处的可视区域 25

3.4.3 平曲线上设置间距 26

3.5 基于路钮视像连续的设置原理与方法 26

3.5.1 应用视觉惰性确定路钮设置原理 27

3.5.2 路钮设置间距讨论 28

第4章 韵律型视觉参照系的构建 30

4.1 视觉参照系按需求层次分类 30

4.2 韵律型视觉参照系统的组成 30

4.2.1 边缘率 30

4.2.2 交通设施的布设 30

第5章 研究结论与建议 33

5.1 主要研究结论 33

5.2 进一步研究的问题 33

参考文献 34

致 谢 36

绪论

问题的提出及研究意义

研究背景

我国公路隧道建设的发展主要经历了三个阶段：第一阶段为古代的辉煌期。我国古代在隧道与地下工程建设方面有着悠久的历史，并取得过卓越的成就。早在17世纪初期，《天工开物》就已经详细的记载了当时规模较大的地下工程代表^[1]。第二阶段为建国初的停滞期。建国初期，我国公路隧道的发展速度缓慢甚至停滞不前，其主要原因是：公路等级低，技术差，资金少。第三阶段为改革开放的高速发展期。随着国民经济的持续高速增长和人民生活水平的不断提高，人们对出行的时效性和安全性的要求越来越高，为了缩短运营里程，提高道路的等级和通行能力，国家开始逐年增加隧道工程的建设，隧道数量以及营运里程逐年增加，特别是长隧道和特长隧道工程（1000～3000延长米之间的为长隧道；而3000延长米以上的，称之为特长隧道）的建设情况有了空前的发展（本文所提到的隧道全部指公路隧道）。

公路隧道对公路运输的影响可以分为正面影响和负面影响。正面影响，公路隧道有缩短营运里程、提高道路等级和通行能力、提高运输效率、改善道路线形和道路交通环境等优点，能大大提高公路运输的竞争力的便捷性，有利于促进公路交通事业的发展。负面影响，由于交通环境的特殊性，公路隧道又被称为高速公路网功能的瓶颈路段，存在着巨大的安全隐患，是事故的多发路段。而且事故有危害大、施救难等特点，因此，隧道安全性和通行能力的高低，直接影响和制约着整个公路网的安全状况的好坏。

我国长大公路隧道弯道的安全现状

近年来，随着国民经济建设和现代化的快速发展，在国家政策的大力扶持以及业内企业的不断努力下，我国高等级公路的建设发展迅速。随之而来的是公路隧道的建设规模和需求量也不断扩大增加，长大隧道、隧道群也不断成为今后发展的方向。长大隧道、隧道群的发展也给道路交通安全带来了新的挑战，隧道行车环境安全性降低也使得隧道段事故率居高不下，给社会、个人带来了严重的人身、财产损失。

问题的提出及研究的必要性

如前所述，我国长大隧道在高速发展的同时，伴随着隧道交通事故发生频繁、程度严重、抢救困难的特征，作为公路主要线形之一的弯道路段因其特殊性，已经成为交通事故的高发地段。因此，如何使弯道路段具有更高的安全性能就成为亟待解决的难点问题之一。