高速公路隧道线性诱导系统设置方法及效果评估

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240458

摘要/Abstract

摘要：

为改善高速公路隧道交通安全，提出了运用线条形视线诱导设施，提高隧道局部亮度和对比度，形成勾勒隧道轮廓及道路线形走向的线性诱导系统的建议。首先，搭建隧道模拟场景，开展驾驶模拟实验和问卷调查，分析各线性诱导设施/系统对驾驶人视觉、心理与驾驶任务的影响；然后，探究各诱导设施的尺寸、方向、连续性以及组合方式对视觉参照系优化与空间路权感知的作用效果。结果表明，线性诱导系统能够提升隧道环境的显著度，降低视觉信息的获取难度，降低驾驶人的紧张心理。这是因为纵向诱导设施有利于明确道路边界和前进方向，增强驾驶人对位置的感知；竖向和横向诱导设施有利于明确隧道轮廓，增强驾驶人对速度的管控。现将不同类型诱导设施合理组合，以期能够取长补短，发挥各设施的共同优势，实现隧道交通安全的综合提升。

关键词: 交通运输系统工程, 高速公路隧道, 线性诱导系统, 视觉参照系, 交通安全

Abstract:

To improve traffic safety in highway tunnels， it is suggested to use line shaped visual guidance facilities to enhance local brightness and contrast of the tunnel， and form a linear guidance system that outlines the tunnel outline and road alignment. Firstly， set up a tunnel simulation scenario， conduct driving simulation experiments and questionnaire surveys， and analyze the impact of various linear induction facilities/systems on drivers' vision， psychology， and driving tasks； Then， explore the effects of the size， direction， continuity， and combination of various induction facilities on the optimization of visual reference frames and spatial rights-of-way perception. The results show that linear guiding system can effectively enhance the salience of the tunnel environment， reduce the difficulty of obtaining visual information， and ease the driver's nervousness. Longitudinal linear guiding facilities are conducive to clarifying the road boundary and the direction of travel， and enhancing the driver's perception of location. Vertical and horizontal linear guiding facilities help to clarify the outline of the tunnel and enhance driver's speed control. Through a reasonable combination of different linear guidance facilities， to complement the shortcomings， to achieve the overall improvement of driving safety indicators.

Key words: engineering of communication and transportation system, highway tunnels, linear guiding system, visual reference system, driving safety

中图分类号:

U453.1

杨永正,杜志刚,梅家林. 高速公路隧道线性诱导系统设置方法及效果评估[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(12): 3885-3897.

Yong-zheng YANG,Zhi-gang DU,Jia-lin MEI. Setting method and effect evaluation of linear guiding system in highway tunnels[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2025, 55(12): 3885-3897.

图/表 20

图1

表1

图2

图3

表2

图4

表3

图5

表4

图6

图7

表5

图8

图9

图10

表6

各场景的拟合模型"

场景	模型	ANOVA
场景	模型	R²	F	P
1	$y 1 = - 0.36 + 9.89 e (x - 92.92) 2 / 11.07$	0.95	145.8	0.00^*
2	$y 2 = - 0.01 + 11.69 e (x - 90.04) 2 / 8.55$	0.98	332.5	0.00^*
3	$y 3 = 0.18 + 10.85 e (x - 88.76) 2 / 8.79$	0.98	425.9	0.00^*
4	$y 4 = - 0.01 + 12.82 e (x - 88.51) 2 / 7.80$	0.99	557.1	0.00^*
5	$y 5 = - 0.14 + 10.80 e (x - 90.69) 2 / 9.57$	0.97	246.5	0.00^*
6	$y 6 = - 0.05 + 12.59 e (x - 90.66) 2 / 8.01$	0.98	526.2	0.00^*
7	$y 7 = - 0.21 + 11.06 e (x - 90.52) 2 / 9.48$	0.96	217.4	0.00^*
8	$y 8 = 0.28 + 13.53 e (x - 89.90) 2 / 6.88$	0.98	418.2	0.00^*
9	$y 9 = 0.21 + 14.02 e (x - 88.43) 2 / 6.75$	0.96	205.2	0.00^*

表6

图11

图12

图13

图14

参考文献 20

[1]	Yang Y, Alonso F, Du Z, et al. How to resolve the contradiction between driving safety and lighting energy conservation in a highway tunnel?—An experiment on linear guiding system[J]. Transportation Research Part F: Praffic Psychology and Behaviour, 2024, 103: 319-339.
[2]	Ma Z, Fang S, Liu S. Analysis of the relationship between the number of traffic accidents and the traffic flow & section location in extra-long tunnel[J]. Engineering, 2020, 12(2), 71-81.
[3]	徐进, 潘存书, 符经厚, 等. 典型道路场景以及场景切换时的速度行为特性[J].吉林大学学报: 工学版, 2021, 51(4):1331-1341.
	Xu Jin, Pan Cun-shu, Fu Jing-hou, et al. Speed behavior characteristic on typical driving scenarios and along switched scenarios[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2021, 51(4): 1331-1341.
[4]	Zheng Z, Du Z, Yan Q. The impact of rhythm-based visual reference system in long highway tunnels[J]. Safety Science, 2017, 95: 75-82.
[5]	王首硕, 杜志刚, 冯守中, 等. 高速公路隧道入口区域视线诱导系统有效性研究[J]. 交通运输工程学报, 2021, 21(2): 267-277.
	Wang Shou-shuo, Du Zhi-gang, Feng Shou-zhong, et al. Research on effectiveness of visual guiding system in entrance zone of freeway tunnel[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2021, 21(2): 267-277.
[6]	Yeung J S, Wong Y D. Road traffic accidents in Singapore expressway tunnels[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2013, 38: 534-541.
[7]	杜志刚, 倪玉丹, 杨理波, 等. 高速公路隧道曲线路段视线诱导设施有效性试验[J]. 交通运输工程学报, 2020, 20 (1):215-225.
	Du Zhi-gang, Ni Yu-dan, Yang Li-bo, et al. Effectiveness experiment of sight induction facilities of curve sections in highway tunnel[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2020, 20(1): 215-225.
[8]	叶飞, 苏恩杰, 梁晓明, 等. 公路隧道景观设计现状和思考[J]. 中国公路学报, 2022, 35(1):23-37.
	Ye Fei, Su En-jie, Liang Xiao-ming, et al. Review and thinking on landscape design of highway tunnel[J]. China Journal of Highway and Transport, 2022, 35(1): 23-37.
[9]	何世永, 周渊涛, 梁波, 等. 长大隧道光环境下驾驶人信息感知表征方法研究现状和进展[J]. 隧道建设:中英文, 2022, 42(2):176-187.
	He Shi-yong, Zhou Yuan-tao, Liang Bo, et al. Research status and progress on driver information perception and representation methods in long tunnel light environment[J]. Tunnel Construction, 2022, 42(2): 176-187.
[10]	Xu R, Ye H, Hu B, et al. Intelligent dimming control and energy consumption monitoring system of tunnel lighting[J]. Lighting Research & Technology, 2024, 56: 72-86.
[11]	赵晓华, 鞠云杰, 李佳, 等. 基于驾驶行为和视觉特性的长大隧道突起路标作用效果评估[J]. 中国公路学报, 2020, 33(6): 29-41.
	Zhao Xiao-hua, Ju Yun-jie, Li Jia, et al. Evaluation of the effect of RPMs in extra-long tunnels based on driving behavior and visual characteristics[J]. China Journal of Highway and Transport, 2020, 33(6): 29-41.
[12]	Du Z, Wang S, Yang L, et al. Experimental study on the efficacy of retroreflective rings in the curved freeways tunnels[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2021, 110: No 103813.
[13]	Jiao F, Du Z, Wong Y, et al. Design and evaluation of visual guiding facilities along urban road tunnel horizontal curves based on vision and speed perception[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2023, 133: No.104937.
[14]	郑号染, 杜志刚, 王首硕, 等. 基于线性诱导的高速公路隧道交通安全优化设计[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(8): 134-141.
	Zheng Hao-ran, Du Zhi-gang, Wang Shou-shuo, et al. Optimal design of highway tunnel traffic safety based on linear induction[J]. China Safety Science Journal, 2023, 33(8):134-141.
[15]	陈莹, 杜志刚, 徐进, 等. 基于线形诱导的低等级公路弯道交通设施优化[J]. 公路, 2022, 67(10): 292-300.
	Chen Ying, Du Zhi-gang, Xu Jin, et al. Optimization of traffic facilities on curves of low grade highway based on linear guidance[J]. Highway, 2022, 67(10):292-300.
[16]	杜志刚, 韩磊, 梅家林, 等. 基于心理旋转效应的小半径公路长隧道视觉环境优化研究框架[J]. 同济大学学报: 自然科学版, 2023, 51(9): 1372-1382.
	Du Zhi-gang, Han Lei, Mei Jia-lin, et al. Research framework for visual environment optimization of small radius highway long tunnels based on psychological rotation effect[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2023, 51(9): 1372-1382.
[17]	徐进, 王延鹏, 陈海源, 等. 山区公路回头曲线小客车纵向行驶特性及运行速度模型[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2023, 53(12): 3432-3445.
	Xu Jin, Wang Yan-peng, Chen Hai-yuan, et al. Longitudinal driving characteristics and operating speed prediction model of cars on hairpin curves of mountainous roads[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2023, 53(12):3432-3445.
[18]	赵晓华, 刘畅, 亓航, 等. 高速公路交通事故影响因素及异质性分析[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2024, 54(4): 987-995.
	Zhao Xiao-hua, Liu Chang, Qi Hang, et al. Influencing factors and heterogeneity analysis of highway traffic accidents[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2024, 54(4):987-995.
[19]	李洪涛, 王琳虹, 李俊达. 公路交叉口照明和限速对视觉搜索能力的影响[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2023, 53(8): 2287-2297.
	Li Hong-tao, Wang Lin-hong, Li Jun-da. Influence of lighting and speed limit on visual search ability at highway intersections[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2023, 53(8):2287-2297.
[20]	王海晓, 李永翔, 丁旭, 等. 基于边缘智能的城市下穿隧道车辆行车安全预测[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2022, 52(6): 1337-1343.
	Wang Hai-xiao, Li Yong-xiang, Ding Xu, et al. Traffic safety prediction of urban underpass tunnel vehicles based on edge intelligence[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2022, 52(6): 1337-1343.

相关文章 15

[1]	曲昭伟,王铭阳,王喆,宋现敏,张云翔,黄镜尘. 基于自动驾驶模块化车辆主辅功能分配的公交自适应调度方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(9): 2946-2957.
[2]	王琳虹,刘宇阳,刘子昱,鹿应佳,张宇恒,黄桂树. 基于YOLOv5的轻量化桥梁缺陷识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(9): 2958-2968.
[3]	张云翔,宋现敏,谢渝,湛天舒. 基于用户满意度的停车预约服务智能体行为仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(9): 2978-2984.
[4]	穆长儒,徐亮,程国柱. 基于能量合理分配的外包U型钢-混凝土组合护栏防撞性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(8): 2669-2680.
[5]	张航,孙煜,马宝林,牛世豪,王星月,吕能超. 高速公路双车道出口辅助车道长度可靠性设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(8): 2611-2618.
[6]	葛洪成,郭忠印,宋灿灿,王世伟. 半地下枢纽互通匝道隧道出口与二次分流点间安全距离[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(7): 2223-2232.
[7]	柴树山,周志强,李海涛,徐炅旸. 基于图时空模式学习网络的路网实时交通事件自动检测方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(7): 2145-2161.
[8]	于江波,翁剑成,林鹏飞,孙宇星,柴娇龙. 基于混合Transformer的对外客运枢纽抵站客流预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(7): 2251-2259.
[9]	戢晓峰,邓若凡,乔新,关昊天. 建成环境对共享单车时间集聚模式的非线性影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(7): 2233-2242.
[10]	李艳波,汪静远,陈圆媛,程绍峰,吕浩楠,陈俊硕. 面向高速公路服务区自洽能源系统的RAMS评价方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(7): 2243-2250.
[11]	闫晟煜,程铭杰,田宏策,王洪瑀,周永恒,马博浩. 封闭式景区纯电动客车调度方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(6): 1984-1993.
[12]	赵红专,吴泽健,张鑫,石胜文,李文勇,展新,许恩永,王佳明. 基于密度离散度和信息传输延迟的网联商用车弯道格子模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(6): 2015-2029.
[13]	潘福全,牛远征,张丽霞,杨金顺,陈秀锋,陈德启. 智能网联环境下无信号交叉口车辆通行控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(6): 1948-1962.
[14]	潘义勇,徐家聪,尤逸文,全勇俊. 网约车出行需求影响因素多尺度空间异质性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(5): 1567-1575.
[15]	秦严严,肖腾飞,罗钦中,王宝杰. 雾天高速公路车辆跟驰安全分析与控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(4): 1241-1249.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed

元素类型	设施示例	应用示例
点状信息	突起路标
竖向短线段 0.2 m<长<0.5 m	矩形轮廓标
竖向中线段 0.5 m≤长<2 m	弹性交通柱
竖向长线段 2 m≤长	反光条 /竖向线形诱导标
纵向短线段长<1.50 m	路缘短立面标记
纵向中线段 1.50 m≤长<3 m	路缘长立面标记 /横向诱导标
纵向长线段 3 m≤长	腰带线
环状信息 6 m≤长	LED轮廓带 /洞口环形立面标记

隧道特征	设计参数
隧道类型	双洞、单向三车道
隧道长度	2 000 m
车道宽度	3.75 m
限速	60~100 km/h
建筑净空高度	5 m
灯具设置方式	单排、左右两侧对称设置
灯具尺寸	0.3 m×0.6 m
灯具间距	5 m

场景	设置参数	备注
1.无设施	—	原始场景
2.突起路标	车道外边线两侧，间隔10 m	点状、低位诱导、近端可视
3.路缘短立面标记	黄黑色，长2.5 m，宽0.2 m，倾斜45°，中心距地面0.3 m，间隔10 m	纵向中线段、低位诱导、中端可视
4.竖向反光条	黄绿色，长4 m，宽0.2 m，间隔50 m	竖向长线段、中位诱导、中端可视
5.腰带线	蓝色、宽0.3 m，中心距地面2 m	纵向长线段、中位诱导、中端可视
6.LED轮廓带	黄绿色，长24 m，宽0.3 m，间隔250 m	环状（竖向+横向线段）、高位诱导、远端可视
7.系统（3+5）	设置参数与场景3、5相同	简单线性诱导系统、低中位诱导、近中端可视
8.系统（4+6）	设置参数与场景4、6相同	简单线性诱导系统、中高位诱导、中远端可视
9.系统（2+3+4+5+6）	设置参数与场景2、3、4、5、6相同	复杂线性诱导系统、全高度诱导、全距离可视