張暄洋 許一豐 閆子坤 張駿凱

（南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 南京 211167)

由于改革開放后我國國內(nèi)經(jīng)濟快速發(fā)展，從而導(dǎo)致農(nóng)村公路發(fā)展迅速，并且農(nóng)民的收入也有質(zhì)的提升，因此農(nóng)村的家家戶戶也紛紛購買機動車輛，導(dǎo)致我國農(nóng)村的機動車數(shù)量直線上升，同時伴隨的是大量交通事故的發(fā)生。由于機動車數(shù)量的增加，但是由于地區(qū)原因，各地的交通安全措施尚未健全，也使全國的農(nóng)村交通事故頻發(fā)，致使農(nóng)村的交通現(xiàn)狀十分嚴(yán)峻。同時世界各國也開始關(guān)注本國的交通安全現(xiàn)狀，發(fā)達國家因為干線公路交通安全系統(tǒng)相對來說比較完善，因此相對落后的農(nóng)村交通成為重中之重。在美國，農(nóng)村交通發(fā)生的事故占比，在全國發(fā)生的交通事故情況中超過了百分之四十。在英國的事故占比中，這一數(shù)據(jù)卻更高，甚至達到了百分之六十[1]。而在中國，農(nóng)村公路安全同樣非常嚴(yán)峻。因此，解決農(nóng)村夜間交通安全迫在眉睫。

1 自發(fā)光標(biāo)識應(yīng)用于農(nóng)村公路交通安全的必要性

1.1 農(nóng)村公路里程與農(nóng)民機動車擁有 率增長快速

農(nóng)村公路是農(nóng)村最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是人們出行的主要途徑。改革開放以來，我國的農(nóng)村公路發(fā)展迅速，根據(jù)交通運輸部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截止2016 年年底，全國農(nóng)村公路（含縣道、鄉(xiāng)道、村道）里程達到398.06 萬公里，比上年末增加9.9 萬公里，全國通公路的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）占全國鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）總數(shù)的99.99%，其中通硬化路面的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）占全國鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）總數(shù)的98.62%，比上年末提高0.53 個百分點；通公路的建制村占全國建制村總數(shù)的99.87%，其中通硬化路面的建制村占全國建制村總數(shù)的94.45%，提高了2.68 個百分點。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)村公路建設(shè)里程加快，同時農(nóng)民收入逐漸增多，農(nóng)村地區(qū)的機動車擁有量也隨之增加，但相應(yīng)的交通安全措施卻沒有及時地進行改善，目前農(nóng)村交通事故快速增長，交通安全形勢嚴(yán)峻。

1.2 國內(nèi)外農(nóng)村公路安全事故占比交通安全事故總數(shù)較大

農(nóng)村公路交通安全問題逐漸成為世界各國面臨的共同難題。在發(fā)達國家，由于干線公路交通安全系統(tǒng)相對規(guī)范，故農(nóng)村公路交通安全問題相對突出。在美國，農(nóng)村公路的死亡人數(shù)占到整個交通事故死亡人數(shù)的40%以上，而在英國，這一比例則高達60%。在中國，農(nóng)村公路的安全問題同樣較為嚴(yán)重，表1 所示為公安部門統(tǒng)計的近年來農(nóng)村公路交通安全事故匯總數(shù)據(jù)，隨著農(nóng)村居民交通安全意識的提高，農(nóng)村交通事故發(fā)生數(shù)量、交通事故死亡人數(shù)都在逐年降低，但農(nóng)村公路的安全防護措施、配套設(shè)施建設(shè)力度遠遠小于高等級公路以及城市道路，雖然在事故發(fā)生數(shù)量、事故死亡人數(shù)上逐年降低，但其占全國交通事故發(fā)生數(shù)量、死亡人數(shù)量的比例卻在逐年提高，到了2016 年，農(nóng)村公路交通事故數(shù)與事故死亡人數(shù)分別占全國總事故數(shù)與死亡人數(shù)的38.81%、38.80%。2011-2016 年農(nóng)村公路上發(fā)生的一次死亡10 人以上的特大交通事故118 起，造成1723 人死亡、1562 人受傷，分別占中國特大交通事故的30.26%、29.37%、26.77%；一次死亡20 人以上的特大交通事故18 起，共造成428 人死亡，163 人受傷。由此可見，農(nóng)村公路的交通安全問題日益凸顯，十分嚴(yán)峻。

表1 2011-2016 年我國農(nóng)村交通事故統(tǒng)計

1.3 夜間照明不足導(dǎo)致安全事故較多發(fā)生

根據(jù)相關(guān)研究對江蘇省農(nóng)村道路交通事故時空分布的調(diào)研可知，農(nóng)村公路交通事故分布具有時空特征，且具有明顯的三個高峰時段，即8-9 時、13-14 時、19-20 時，其中8-9 時、13-14 時是出行高峰期，車流量較大，故事故率較高，而在19-20 時，高峰車流逐漸消散，但由于配套道路照明不足、視距不夠，加上路上車輛較少，駕駛員易于提高車速，疏于防范，所以在夜間該時段也極易發(fā)生交通安全事故，且鄉(xiāng)道的交通安全隱患最為明顯。

2 自發(fā)光材料的應(yīng)用

2.1 國內(nèi)外自發(fā)光交通安全標(biāo)識研究情況

據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在歐美等國家在我國購買蓄能型自發(fā)光材料，并在隧道、地鐵、建筑工程中應(yīng)用。1987 年2 月1 日，日本專門制定了JISZ 9100（發(fā)光安全標(biāo)志識板）標(biāo)準(zhǔn)；1994 年6 月，德國制定了專門用于疏散逃生的發(fā)光產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn) DIN67510-3；美國采用了UL（Underwriters Laboratories）1994 標(biāo)準(zhǔn)。但國外自發(fā)光材料在公路安保設(shè)施上的應(yīng)用未見報道。同樣，我國在2001 年經(jīng)國家建設(shè)部、公安部聯(lián)合審定批準(zhǔn)，將蓄光型發(fā)光疏散指示標(biāo)識正式納入國家《建筑設(shè)計防火規(guī)范》《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》等相關(guān)的標(biāo)志規(guī)范[2]。

2.2 蓄能型自發(fā)光材料的應(yīng)用原理

自發(fā)光型材料通過吸收白天的太陽光照射等自然光照、還有一些夜間照明的電源光能，將吸收到的光能儲存起來，在夜晚進行自發(fā)光。這是一種不需要任何能源供給的自發(fā)光型材料，只需要日間照射熱光和各類照明燈的光能就可以在夜間做到長達到幾個小時的發(fā)光，不僅可以幫助夜間的行人與車輛進行照明與指引，還符合現(xiàn)在的科學(xué)發(fā)展觀，低碳環(huán)保。因此如果將蓄能型自發(fā)光材料應(yīng)用到農(nóng)村交通公路標(biāo)志上的話，相信農(nóng)村的交通安全問題一定可以得到很好的改善。

蓄能自發(fā)光型材料的發(fā)光原理簡單來說就是：在光照強的時候，電子的狀態(tài)發(fā)生改變，從基態(tài)躍遷至激發(fā)狀態(tài)，同時也進行儲存能量的工作；在光照強度低的情況下，電子的狀態(tài)由之前的激發(fā)態(tài)恢復(fù)到基態(tài)，同時也伴隨能量釋放，并以光能的形式展現(xiàn)。而電子狀態(tài)發(fā)生改變的時間被稱為余輝時間。并且在當(dāng)各類光線照射到材料上時，并沒有產(chǎn)生任何污染，對環(huán)境和人體健康非常友好。

2.3 蓄能型自發(fā)光材料優(yōu)選

到目前為止，蓄能自發(fā)光型材料的發(fā)展歷史中主要出現(xiàn)了金屬硫化物類發(fā)光材料、鋁酸鹽類發(fā)光材料、硅酸鹽類發(fā)光材料、鋁硅酸鹽類長余輝材料還有稀土型發(fā)光材料。而就目前最常用的發(fā)光材料，硫化物類長余輝材料為第一代長余輝材料，相比較其他的發(fā)光材料，它的發(fā)光顏色相對豐富，但缺點是其化學(xué)穩(wěn)定性較差，容易水解與光解而且余輝時間較短。同時硫化物類長余輝材料有著非常嚴(yán)重的缺點，在合成該材料的過程中硫化物會產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，會對環(huán)境產(chǎn)生非常大的危害。第二代長余輝材料是鋁酸鹽類長余輝材料，這種材料雖然缺少了紅色，耐水性有點欠缺，但是也有優(yōu)點：它的發(fā)光強度高，余輝時間更長，化學(xué)穩(wěn)定性更好。而硅酸鹽類長余輝材料雖然發(fā)光顏色不豐富，但這種材料的發(fā)光強度高，余輝時間也長，化學(xué)穩(wěn)定性與耐水性也更好。鋁硅酸鹽類長余輝材料的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)相對來說更穩(wěn)定，發(fā)光強度也大，但它的余輝時間較短。

相對于前幾種自發(fā)光材料來說，稀土型自發(fā)光材料很好地結(jié)合了各自發(fā)光材料的優(yōu)點。稀土型自發(fā)光材料其中摻雜了稀土離子，因此其無毒，沒有放射性，有更好的穩(wěn)定性。稀土類化合物的發(fā)光是因為他們的4f 層電子在f-f 與f-d 這兩種組態(tài)之間發(fā)生躍遷。而未滿4f 殼層的稀土原子和離子，大約有30000 條可以觀測到光譜線，這些原子和離子能夠發(fā)射波長從紫外光到紅外光的各類電磁輻射，因此它的色彩顯色性能非常好。并且這種材料的亮度與持續(xù)時間是傳統(tǒng)材料的大約30 到50 倍，而用照度為1000 勒克斯的標(biāo)準(zhǔn)激光激發(fā)十分鐘得到的余輝亮度大于2000mcd/m2，余輝時間能夠超過12 小時，這種情況可以滿足自發(fā)光性材料在交通中作為標(biāo)志用于指引的要求，而且這種稀土性材料可以無限次使用。由這些資料可以得出，在農(nóng)村公路的自發(fā)光交通標(biāo)志應(yīng)用中，使用稀土型自發(fā)光材料的交通標(biāo)志最為環(huán)保、耐用。

3 農(nóng)村公路自發(fā)光交通標(biāo)志的布設(shè)方案

在優(yōu)選出自發(fā)光材料后，如何合理地排布自發(fā)光交通標(biāo)志也是一個非常重要的問題。山區(qū)的農(nóng)村公路沿線的村莊較少，因此指路標(biāo)志的需求較小。而對于公路線性良好，路網(wǎng)密度大，平交口多的平原地區(qū)，對指路標(biāo)志需求更大，而在山區(qū)的公路，警示標(biāo)志與禁令標(biāo)志會再少一點。再者，兩種地區(qū)的公路警示內(nèi)容是有區(qū)別的，平原地區(qū)的交通標(biāo)志警示內(nèi)容應(yīng)該是注意村莊、學(xué)校與行人等。而山區(qū)公路需要警示的應(yīng)該是彎道、傍山危險以及注意落石等等。最后，平原區(qū)交通標(biāo)志的分布要根據(jù)在整個路線網(wǎng)中的分布、重要性和相連的干道的重要信息進行整體的布局、分布。

當(dāng)然，不同的路段也需要不同的布設(shè)方案。一類路段：（1）橋梁類路段；（2）彎曲半徑小于60m 的道路彎道類路段；（3）常通行路段范圍內(nèi)有障礙物的路段；（4）交通狀況繁忙時間多為夜間的路段。以上情況中，若在道路兩側(cè)設(shè)有波形類護欄、混凝土類護欄或者是混凝土石墩，需要在這些設(shè)施上設(shè)置附著性輪廓標(biāo)識，每個標(biāo)志間隔4m。若要設(shè)置單一或符合式附著性輪廓標(biāo)識在彎曲半徑小于60m 的路段中的話，每個標(biāo)識應(yīng)間隔4m，而在其他的路段中，每個標(biāo)志要間隔4m～16m。而在道路旁若沒有設(shè)置一些防護設(shè)施或其它結(jié)構(gòu)物，應(yīng)該設(shè)置一些柱形輪廓標(biāo)識，每個標(biāo)識間隔10m～40m。橋梁護欄端、橋梁的墩柱，還有橋臺等適合在橋梁端設(shè)置立面標(biāo)識的地方，每側(cè)設(shè)置一塊，而在橋梁護欄部應(yīng)該設(shè)置附著性標(biāo)識，每個標(biāo)識間隔4m～16m。在人行道板高于到路面的橋梁路段，要在面向交通的一側(cè)要設(shè)置立面標(biāo)志，標(biāo)志底部最好應(yīng)該與地面之間間距1m。在轉(zhuǎn)彎半徑較小的路段應(yīng)該設(shè)置一些警示標(biāo)志，比如急轉(zhuǎn)彎與鳴笛。并且在路段的兩側(cè)也要設(shè)置一些附著性的輪廓標(biāo)識，每個間距8m，這可以對此處的行人進行道路線誘導(dǎo)作用，每個標(biāo)識的底部應(yīng)與地面相距0.5m～1m。而如果在道路通行范圍內(nèi)有一些會對交通有阻礙情況的障礙物，應(yīng)該在障礙物旁設(shè)立警示性標(biāo)識，每個標(biāo)識間隔2m～6m。夜間交通狀況繁忙的路段中，如果在道路兩邊有防護設(shè)施時，應(yīng)該對立地在設(shè)施上設(shè)置附著性警示標(biāo)志。標(biāo)識離地最好是0.5m～1m。與其相對應(yīng)的，沒有防護措施的道路應(yīng)該在道路兩側(cè)設(shè)置一些柱形標(biāo)識。在這些標(biāo)識的建設(shè)過程中，反光材料和反光體必須面對交通。

二類路段：（1）路測高差超過1m 的路段；（2）有水塘、湖泊和溝渠在公路旁邊3m 范圍內(nèi)的路段。以上情況中，如果在公路兩旁沒有任何警示性標(biāo)志的話，必須設(shè)立一些路況標(biāo)識和警柱警示標(biāo)識，每個標(biāo)識間距宜為10m～20m。而在道路兩旁有護欄（包括梁護欄、混凝土護欄）和砼墩的話，最好在其旁設(shè)置立式標(biāo)識或者設(shè)置附著性標(biāo)識，每兩個相距8m。在路測差超過1m 的道路旁邊，應(yīng)該在即將進入時設(shè)置警示標(biāo)志說明路旁有危險。如果在道路兩旁3m 的范圍內(nèi)存在水塘和湖泊，必須要在路旁和交叉路口樹立一些警示性標(biāo)識，每個標(biāo)識間隔10m～20m，在每個交叉路口都要設(shè)立一根警示柱，高度應(yīng)該在95cm～100cm 的范圍內(nèi)。在有上下坡的路段要提前在一定距離內(nèi)設(shè)立警示柱，從而對駕駛員起到減速慢行的提醒。而如果在道路兩旁沒有設(shè)置提醒的邊緣線，應(yīng)該在提前100m 的距離內(nèi)設(shè)立標(biāo)識，從而起到提醒駕駛員的作用。而起指示地點作用的標(biāo)識，應(yīng)該設(shè)立在通往地點的最后一個交叉路口，而且要在綠道與交叉口右轉(zhuǎn)相距100m 的每個相交公路上設(shè)置一些路面標(biāo)識。如果在道路上或者旁邊有一些施工區(qū)域的話，要提前20m～30m 處設(shè)置施工區(qū)警示標(biāo)識[3]。

4 結(jié)語

現(xiàn)如今自發(fā)光材料經(jīng)過多代的研究發(fā)展，已經(jīng)能夠成熟地運用于自發(fā)光交通標(biāo)志在公路上的使用。并且在自發(fā)光交通標(biāo)志的排布方案上也有了相應(yīng)的措施。農(nóng)村公路蓄能型自發(fā)光交通安全標(biāo)識的應(yīng)用保證了農(nóng)村夜間出行的安全。通過研究后，我們發(fā)現(xiàn)在選用制造自發(fā)光交通標(biāo)志的材料時，使用稀土離子摻雜的長余輝發(fā)光材料不僅效果最好，而且還對環(huán)境無污染、耐用。在布置蓄能型自發(fā)光交通標(biāo)志時，應(yīng)因地制宜，根據(jù)不同的道路地形，采用最適宜的相對應(yīng)的排布方案。該技術(shù)的推廣，將全時段提升公路安全保障水平，減少因標(biāo)識難以識別而造成的交通事故的發(fā)生，為美麗中國建設(shè)增光添彩。