潘兵宏， 章坤鵬， 殷 緣

(長安大學(xué) 公路學(xué)院， 陜西 西安 710064)

高速公路互通式立交出口前端標(biāo)志性植物布置研究

潘兵宏， 章坤鵬， 殷 緣

(長安大學(xué) 公路學(xué)院， 陜西 西安 710064)

高速公路互通式立交出口前設(shè)置標(biāo)志性植物對引導(dǎo)駕駛員辨認(rèn)出口，并做好駛出準(zhǔn)備具有重要作用。為解決標(biāo)志性植物在高速公路互通式立交出口前端的布置問題，對標(biāo)志性植物的縱向布設(shè)、橫向布設(shè)、高度、種類及布置形式進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在建立立交出口標(biāo)志牌視認(rèn)距離計(jì)算模型并考慮駕駛員反應(yīng)距離的基礎(chǔ)上，提出了標(biāo)志性植物的縱向布設(shè)位置，通過分析高速行駛過程中駕駛員的視覺特性，提出了標(biāo)志性植物的橫向布設(shè)和高度設(shè)置指標(biāo)，并提出了標(biāo)志性植物種類選擇和布置形式的基本原則和要求。

高速公路； 標(biāo)志性植物； 出口匝道； 布設(shè)位置

0 引言

根據(jù)美國國家交通安全委員會(huì)多年的研究，高速公路上的交通事故中有相當(dāng)一部分是發(fā)生在高速公路出口匝道附近[1]，因部分駕駛員注意力不夠集中同時(shí)引導(dǎo)進(jìn)入匝道出口的標(biāo)志或標(biāo)線不明顯，導(dǎo)致駕駛員未提前作好駛出準(zhǔn)備，當(dāng)發(fā)現(xiàn)匝道口時(shí)難以順利駛?cè)?，駕駛員為不錯(cuò)過出口，減速過快過急導(dǎo)致被后續(xù)車輛追尾，或急轉(zhuǎn)彎期望駛?cè)朐训绤s撞上路側(cè)護(hù)欄而引發(fā)事故[2]。2014年6月12日，杭州三墩繞城高速附近發(fā)生2車相撞事故，造成一人死亡?，F(xiàn)場監(jiān)控顯示，一輛轎車行駛在靠近中央分隔帶一側(cè)的車道上，當(dāng)駛過匝道導(dǎo)流線后忽然變道向匝道方向行駛，而與外側(cè)車道上行駛的貨車相撞。顯然，駕駛員沒有提前做好駛出高速公路的準(zhǔn)備，出口標(biāo)志牌并沒有起到其本身的作用。為發(fā)揮標(biāo)志牌相應(yīng)的作用，強(qiáng)化駕駛員對出口的辨認(rèn)和識(shí)別，提前作好駛出準(zhǔn)備，可以通過改變出口附近的環(huán)境來提醒駕駛員，從而降低交通事故率。而植物作為周邊環(huán)境的重要組成部分，易于變化，易于從環(huán)境中凸現(xiàn)出來，易于引起駕駛員的注意。當(dāng)沿途景觀環(huán)境單一或長途駕駛而使駕駛員難以判斷所經(jīng)地點(diǎn)時(shí)，可在服務(wù)區(qū)、休息區(qū)、立交或道路進(jìn)出口等地點(diǎn)前適當(dāng)距離連續(xù)栽植與背景環(huán)境和其它路段不同的植物，來引起駕駛員的注意和重視，指引駕駛員，這些具有指示性的植物被稱為標(biāo)志性植物。

同濟(jì)大學(xué)陳雨人，提出了公路景觀敏感區(qū)的概念，并且給出了基于視覺特性確定景觀敏感區(qū)的方法，為標(biāo)志性植物的布置提供了理論依據(jù)[3]。2003年5月，美國得克薩斯A&M 大學(xué)的JEONG HUN MOK在其完成的博士論文[4]中，對公路景觀和交通安全的關(guān)系進(jìn)行了研究。通過比較風(fēng)景區(qū)道路和高速公路的安全性能，以及公路景觀改善前和改善后的安全性能，表明公路景觀可減少交通事故的發(fā)生，標(biāo)志性植物運(yùn)用的合理性得到了驗(yàn)證。在2003年TRB年會(huì)上，JEONG HUN MOK等人也有相關(guān)的論述[5，6]。德國公路路邊的草坡上，經(jīng)常間斷變化設(shè)置由不同植物組成的幾何小圖案，這些小圖案一定程度上起到了誘導(dǎo)標(biāo)志的作用，可視為標(biāo)志性植物的一種運(yùn)用[7]。法國公共事務(wù)部的Jessica BROUARD 還通過道路的易讀性研究了道路安全與景觀的關(guān)系[8]，對標(biāo)志性植物的運(yùn)用提出了一定的看法。

本文主要探討標(biāo)志性植物在高速公路互通式立交出口前端設(shè)置的關(guān)鍵技術(shù)。

1 標(biāo)志性植物布設(shè)位置的研究

1.1 標(biāo)志性植物的縱向布設(shè)

標(biāo)志性植物無法用來具體表達(dá)某些信息，因此標(biāo)志性植物無法獨(dú)立使用，標(biāo)志性植物一般需配合標(biāo)志牌來使用。標(biāo)志性植物縱向布設(shè)起點(diǎn)與匝道出口附近預(yù)告標(biāo)志的距離S應(yīng)滿足駕駛員反應(yīng)距離長度L1和標(biāo)志視認(rèn)距離長度L2(見圖1)。駕駛員在高速公路行車過程中，長時(shí)間注意力高度集中，反應(yīng)會(huì)變得相對遲鈍，與其它路段不同的標(biāo)志性植物能有效刺激駕駛員對出口標(biāo)志的認(rèn)讀。

圖1 標(biāo)志性植物縱向布設(shè)示意圖Figure 1 Sketch map of mark plants’ longitudinal arrangement

駕駛員對標(biāo)志性植物有一個(gè)反應(yīng)過程，車輛行駛距離即駕駛員的反應(yīng)距離L1，可由式(1)計(jì)算：

L1=υt

(1)

式中：υ為車輛行駛速度，取主線設(shè)計(jì)速度，單位換算成m/s；t為駕駛員反應(yīng)時(shí)間，取3 s[9]。

由式(1)計(jì)算可得駕駛員反應(yīng)距離(見表1)。

表1 駕駛員的反映距離L1Table1 Drivers’reactiondistanceL1主線設(shè)計(jì)速度/(km·h-1)駕駛員的反映距離L1/m1201001008380676050

標(biāo)志牌視認(rèn)距離指駕駛員開始識(shí)別標(biāo)志牌的位置到標(biāo)志牌的距離。根據(jù)駕駛員的視覺特性，視認(rèn)距離可由式(2)計(jì)算[10]：

(2)

式中：h為標(biāo)志中的漢字高度，m；取值見表2[5]；α為駕駛員的視角，(°)，視角指外界兩點(diǎn)發(fā)出的光線在人眼光心處形成的夾角，視認(rèn)漢字所需的最小視角取15.5′[11]。由式(2)計(jì)算可得標(biāo)志牌的視認(rèn)距離L2(見表3)。

表2 標(biāo)志中的漢字高度Table2 Heightofchinesecharactersindenoter主線設(shè)計(jì)速度/(km·h-1)標(biāo)志中的漢字高度/cm120701006080536045

表3 標(biāo)志牌的視認(rèn)距離L2Table3 BrightviewingdistanceofdenoterL2主線設(shè)計(jì)速度/(km·h-1)標(biāo)志牌的視認(rèn)距離L2/m1201601001388012160103

標(biāo)志性植物縱向布設(shè)起點(diǎn)與匝道出口附近預(yù)告標(biāo)志的距離S為反應(yīng)距離L1和標(biāo)志視認(rèn)距離L2之和(見表4，取為整10 m)。

表4 標(biāo)志性植物布設(shè)起點(diǎn)與標(biāo)志牌的距離STable4 Thedistancebetweenthebeginningpointofmarkplants’layoutpositionandthedenoteS主線設(shè)計(jì)速度/(km·h-1)標(biāo)志性植物布設(shè)起點(diǎn)與標(biāo)志牌的距離S/m主線設(shè)計(jì)速度/(km·h-1)標(biāo)志性植物布設(shè)起點(diǎn)與標(biāo)志牌的距離S/m1202608019010023060160

為起到更好的指示效果，標(biāo)志性植物縱向布設(shè)終點(diǎn)延伸至匝道小鼻點(diǎn)附近，連續(xù)栽植的標(biāo)志性植物不僅有一種“成林”的自然之美，而且能起到良好的路線誘導(dǎo)作用。

1.2 標(biāo)志性植物的橫向布設(shè)

當(dāng)高速公路中央分隔帶采用植物防眩時(shí)，為增強(qiáng)效果，標(biāo)志性植物可同時(shí)栽植于出口段落的中央分隔帶內(nèi)和出口右側(cè)，形成門廊效果。路側(cè)為平坡或邊坡較平緩的低填方路堤時(shí)，標(biāo)志性植物可直接栽植于路側(cè)邊坡上(見圖2)，并應(yīng)位于視距包絡(luò)線之外，確保不影響視距；當(dāng)路堤填土較高時(shí)，標(biāo)志性植物栽植于坡腳排水溝外側(cè)(見圖3)；路側(cè)為路塹邊坡時(shí)，標(biāo)志性植物可栽植于碎落臺(tái)上，若邊坡高度較小也可栽植于坡頂(見圖4)。

圖2 矮路堤路段標(biāo)志性植物栽植示意圖Figure 2 Sketch map of mark plants’ cultivation in low embankment sections

圖3 高路堤路段標(biāo)志性植物栽植示意圖Figure 3 Sketch map of mark plants’ cultivation in high embankment sections

圖4 路塹路段標(biāo)志性植物栽植示意圖Figure 4 Sketch map of mark plants’ cultivation in road cutting sections

依據(jù)對駕駛員的動(dòng)視覺特性的研究，駕駛員對不同視覺范圍內(nèi)景物的敏感程度不同，可將視覺敏感區(qū)劃分為一、二、三3個(gè)區(qū)劃(見圖5)。駕駛員對一級敏感區(qū)內(nèi)的景觀最敏感，對二級敏感區(qū)內(nèi)的景觀較為敏感，對三級敏感區(qū)內(nèi)的景觀不敏感。視覺敏感區(qū)的劃分與駕駛員注視點(diǎn)的距離(車前可視距離L1、注意力集中點(diǎn)L2和最深視野L3)有關(guān)。

圖5 視覺敏感區(qū)分級示意圖Figure 5 Sketch map of visual sensitive regions’ classification

車輛在高速行駛過程中，駕駛員的視野會(huì)受到影響，不同設(shè)計(jì)速度下駕駛員的水平視野角度、車前可視距、注意力集中點(diǎn)、視野深度見表5[12]。

表5 駕駛員動(dòng)視野參數(shù)Table5 Drivers’dynamicvisualfieldparameters主線設(shè)計(jì)速度/(km·h-1)水平視野角度/(°)車前可視距L1/m注意力集中點(diǎn)L2/m視野深度L3/m60752518037080603330050010040424206601202450540820

由式(3)可算出不同視覺敏感區(qū)邊緣至視野中心的橫向距離(見表6):

(3)

式中：Ti為視覺敏感區(qū)邊緣至視野中心的橫向距離，m；Li為注視點(diǎn)距離，m；α為水平視野角度，(°)。

表6 駕駛員視覺敏感區(qū)橫向距離Table6 Drivers’visualsensitiveregions’crossrange主線設(shè)計(jì)速度/(km·h-1)水平視野角度/(°)一級敏感區(qū)/m二級敏感區(qū)/m三級敏感區(qū)/m60751611022580601715025010040151442261202411112170

橫向布置時(shí)，應(yīng)考慮視野中心在最內(nèi)側(cè)車道的不利情況，結(jié)合橫斷面組成來確定標(biāo)志植物的橫向位置。為達(dá)到較好的指示效果，標(biāo)志性植物應(yīng)栽植于一級敏感區(qū)內(nèi)，若因斷面布置原因無法栽植于一級敏感區(qū)時(shí)，至少應(yīng)保證標(biāo)志性植物栽植于二級敏感區(qū)內(nèi)。

2 標(biāo)志性植物的選擇及布置形式研究

2.1 標(biāo)志性植物頂端距路面的高度

高速行駛過程中，駕駛員對路側(cè)一定高度以下的景物無法清晰辨認(rèn)，為了起到更好的指示效果，標(biāo)志性植物頂端距路面的高度應(yīng)該滿足駕駛員清晰辨認(rèn)的最小高度hmin。不同速度下駕駛員清晰辨認(rèn)的最小高度hmin[13]見表7。

高路堤路段標(biāo)志性植物布置高度控制見圖6。

顯然標(biāo)志性植物高度選擇與道路斷面形式有關(guān)，不同的斷面形式、不同的邊坡高度對植物的高度控制是不同的，因此對標(biāo)志性植物高度的具體選擇要考慮道路沿線地形及道路斷面布置情況。

表7 不同速度下駕駛員清晰辨認(rèn)的最小高度Table7 Drivers’clearlyrecognizableminimumheightatdifferentspeeds主線設(shè)計(jì)速度/(km·h-1)駕駛員清晰辨認(rèn)的最小高度hmin/m主線設(shè)計(jì)速度/(km·h-1)駕駛員清晰辨認(rèn)的最小高度hmin/m601110020801512026

圖6 高路堤路段標(biāo)志性植物高度控制圖Figure 6 Mark plants’ height control chart in high embankment sections

2.2 標(biāo)志性植物的種類選擇

選擇合理的標(biāo)志性植物種類，并進(jìn)行有效布置，能縮短駕駛員的反應(yīng)時(shí)間，提高交通安全性。國內(nèi)一些專家從標(biāo)志植物的色相、種植起始位置、與背景植物的種植面積比例及種類數(shù)量4個(gè)方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)表明，標(biāo)志植物與背景植物顏色對比度越大，種植段長度越長，與背景植物的面積比例越大，植物的種類越少，駕駛員的反應(yīng)時(shí)間越短[9]。故選擇單一種類、顏色鮮艷并與其它路段綠化植物不同的喬灌木進(jìn)行成林連續(xù)栽植，才能達(dá)到較好的指示目的。

標(biāo)志性植物種類的選擇還要考慮地域環(huán)境因素以及四季變化的影響，單一種類的標(biāo)志性植物可能無法保證其全年的指示效果，因此在一定程度上將多種植物進(jìn)行有效的組合是必要的。

在全國大部分地區(qū)，標(biāo)志性植物可選擇紫葉桃，其春、夏、秋三季葉片為紫紅色，與秋、冬兩季葉片為金黃色的金枝槐搭配能起到較好的指示效果；在中國華北及其以南地區(qū)，標(biāo)志性植物還可以選擇紫葉李，其葉片的整個(gè)生長季節(jié)都為紫紅色；在海南、臺(tái)灣及大陸最南端的部分地區(qū)，標(biāo)志性植物可選擇紅桑，其葉片為淺紅色。

2.3 標(biāo)志性植物的布置形式

標(biāo)志性植物是為了提示駕駛員前方存在服務(wù)區(qū)、休息區(qū)、立交或道路的進(jìn)出口而設(shè)置的，為了起到更好的指示效果，其整體布置形式應(yīng)該起到一定的方向指引作用，能有效暗示駕駛員的行駛方向。高速公路互通式立交出口匝道前端標(biāo)志性植物群落可以采用圖7所示的平面布置形式和圖8所示的立面布置形式。

圖7 出口匝道前端標(biāo)志性植物平面布置形式Figure 7 Mark plants’ plane arrangement form before exit ramp

圖8 出口匝道前端標(biāo)志性植物立面布置形式Figure 8 Mark plants’ vertical arrangement form before exit ramp

標(biāo)志性植物群落沿出口匝道方向向外延伸布置，形成一道誘導(dǎo)曲線，而立面上標(biāo)志性植物在路基外側(cè)由低到高布置形成的線條，也能一定程度預(yù)告公路的線形變化，給予駕駛員駛出主線的心理準(zhǔn)備。標(biāo)志性植物群落需根據(jù)現(xiàn)場地形環(huán)境、實(shí)際情況進(jìn)行布置，并注意后期修剪，可起到良好的指引效果。

3 工程實(shí)例

海南橫線高速公路是海南省公路骨架網(wǎng)中唯一一條從橫向貫通全島的高速公路，是聯(lián)系海南東西海岸的快速通道，其深入海南中部山區(qū)腹地，經(jīng)過萬寧市、瓊中縣、儋州市，沿線分布眾多旅游景區(qū)。橫線高速公路瓊中縣至儋州市段的景觀綠化設(shè)計(jì)立足于沿線的自然特征，充分借景于大地景觀，重視色彩搭配，是特征鮮明的生態(tài)路、景觀路、旅游路、文化路，并在整體景觀綠化中多次運(yùn)用標(biāo)志性植物。

① 標(biāo)志性植物在一般路側(cè)的運(yùn)用。

連續(xù)橡膠林(檳榔林)路段或連續(xù)開敞路段，每隔一定距離在路側(cè)平臺(tái)上種植了辨識(shí)度較高的開花或彩葉喬木，并采用列植和叢植的方式，有效的分割了景觀綠化段落，對駕駛員的行駛距離提供了提示和標(biāo)志的作用。

② 標(biāo)志性植物在立交區(qū)的運(yùn)用。

黎母山互通式立交，主要是通往黎母山森林公園的節(jié)點(diǎn)，為表現(xiàn)該森林公園的特征，設(shè)計(jì)采用了林地式布置。互通現(xiàn)狀主要植被為橡膠林，設(shè)計(jì)時(shí)保留互通內(nèi)部部分原有橡膠林，作為綠色背景，以大花紫薇、紅花羊蹄甲、黃花風(fēng)鈴木和火焰木等開花喬木在前配置，形成了綠色背景前顏色鮮艷的林帶。同時(shí)在車輛分流處設(shè)置了高大紅木棉作為標(biāo)志性植物，并點(diǎn)綴有當(dāng)?shù)靥厣木笆鳛橥ㄍ摼皡^(qū)的提示。

陽江互通式立交，以紅木棉和大花紫薇，紅花羊蹄甲和三角梅球搭配形成了兩個(gè)風(fēng)格的組團(tuán)，中心區(qū)域采用高大組團(tuán)，外側(cè)為較低組團(tuán)，同時(shí)匝道分流處種植三角梅作為標(biāo)志性植物以起到提示作用。

③ 標(biāo)志性植物在服務(wù)區(qū)的運(yùn)用。

橫線高速公路瓊中縣至儋州市段設(shè)置了陽江服務(wù)區(qū)，該服務(wù)區(qū)綠化功能性較強(qiáng)，其服務(wù)區(qū)的加減速區(qū)域均采用了列植的小葉欖仁作為標(biāo)志性植物以起到引導(dǎo)的作用。

④ 標(biāo)志性植物在養(yǎng)護(hù)工區(qū)的運(yùn)用。

橫線高速公路瓊中縣至儋州市段設(shè)置了一處新進(jìn)養(yǎng)護(hù)工區(qū)，其入口處采用高大的大王椰子列植，營造大氣的氛圍，而紅繼木與黃金榕修剪成型的灌木色帶作為標(biāo)志性植物群落在視覺上帶來較大的沖擊力，使入口處成為視覺焦點(diǎn)與景觀重點(diǎn)；

4 結(jié)語

在服務(wù)區(qū)、休息區(qū)、立交或道路進(jìn)出口等地點(diǎn)前設(shè)置標(biāo)志性植物能引起駕駛員的注意和重視，引導(dǎo)駕駛員的操作行為。本文對高速公路互通式立交出口匝道前端標(biāo)志性植物的布置進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，在考慮標(biāo)志牌視認(rèn)距離和駕駛員反應(yīng)距離的基礎(chǔ)上，提出了標(biāo)志性植物的縱向布設(shè)距離，通過分析駕駛員高速行駛中的視覺特性，提出了標(biāo)志性植物的橫向布設(shè)和布設(shè)高度相關(guān)的控制指標(biāo)，并提出了標(biāo)志性植物的種類選擇原則及平面和立面布置形式。本文的研究對標(biāo)志性植物在高速公路互通式立交出口匝道前端的運(yùn)用作了一定的探索并在海南橫線高速公路的設(shè)計(jì)過程中得到了一定程度的運(yùn)用。

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The Layout Research of Mark Plants Before Expressway Interchange Exit

PAN Binghong， ZHANG Kunpeng， YIN Yuan

(Highway College Chang’an University，Xi’an， Shan’xi 710064， China)

Planting mark plants before expressway interchange exit plays an important role in leading drivers to identify the exit and prepare to drive out.To solve the layout problem of mark plants before expressway interchange exit，the longitudinal arrangement、transversal arrangement、height、specie and arrangement form of mark plants were studied systemically.Mark plants’ longitudinal layout position was put forward on the basis of establishing the bright viewing distance’s calculation model of interchange exit denoter and considering drivers’ reaction distance.Furthermore，the index settings of mark plants’ transversal layout positionand height were put forward by analyzing drivers’ visual characteristics in high speed，as well as the fundamental principles and requirements of mark plants’ specie and arrangement form.

expressway； mark plants； exit ramp； layout position

2015 — 05 — 07

潘兵宏(1974 — )，男，湖北武漢人，副教授，博士，從事道路勘測設(shè)計(jì)和道路安全研究。通訊作者：章坤鵬，1207553504@qq.com。

U 417.9

A

1674 — 0610(2016)06 — 0039 — 04