[发明专利]基于车速控制与车距保持的隧道逆反射照明系统设置方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种提升驾驶员车速控制、车距保持能力的隧道逆反射照明系统设置方法，从而实现隧道照明节能与隧道交通安全效益协调。

背景技术

隧道路段运营照明不足，隧道内超速普遍，追尾、撞侧墙事故多发。1999年颁布的《JTJ026.1-1999公路隧道通风照明设计规范》、2004年颁布的《JTG/T D 71-2004公路隧道交通工程设计规范》，使我国公路隧道的机电设施配置达到了很高的水平。对于高速公路隧道而言，按照我国国家标准设置照明，每延公里隧道照明负荷应不小于60kW。以高速公路长隧道为例，其照明总功率接近100kw/km，电费按0.6元/度计算，每年电费用为320万/km。因而导致公路隧道机电设备配得起，用不起；中西部很多高速公路实际运营中，白天开灯率较低，且具有一定盲目性，往往牺牲了交通安全。同时相应交通安全设施不足，环境单调，参照物少；驾驶员缺乏方向感、速度感，表现为驾驶员视野变窄，急于逃离隧道，造成了普遍的超速现象。国内隧道事故统计表明超速是主要事故原因，占事故总数50%以上，追尾及撞隧道侧墙事故是主要事故形态，占到总事故80%。陈昌武等在论文“基于视知觉环境的隧道内超速致因分析”一文（公路与汽运. 2011年4月）通过室内模拟实验表明，在不同照度和对比度条件下，公路隧道会有显著的速度低估，并容易导致超速事故。

现有隧道照明标准过于保守，有必要针对事故原因及形态设置隧道照明及安全设施。现有隧道照明理论建立在隧道内危险障碍物识别分析基础上，即驾驶员在停车视距范围内能有效视认行驶车道中心10cm大小的障碍物，过于保守，对于交通量较小的我国中西部隧道也不必要。因此很有必要根据事故形态（追尾、撞侧墙）及事故原因（超速），通过提升驾驶员对侧墙、前方车辆的识别能力，具体为车速控制、车距保持能力，以达到隧道照明的安全与效益的统一。

基于光流率的车速控制方法得到应用。光流率被认为是影响速度感知的重要视觉因素。光流率是人运动时，空间中各点穿过视野的相对速度。国内外学者通过光流率在交通中“无意识”地进行速度控制的使用来提升公路环境速度知觉，刘兵在硕士论文“基于驾驶员视知觉的车速控制和车道保持机理研究”中（武汉理工大学，2008年）通过心理物理实验得出当光流率小于2Hz，或大于32Hz时，驾驶员会出现速度低估，光流率在4Hz~16Hz时，实验者对速度产生了高估，其中光流率为12Hz高估达到30%以上。

逆反射材料及技术已日趋成熟。随着近些年，反光膜、反光片、反光漆等逆反射材料的应用越来越广泛，成本越来越低，同时，逆反射检测技术也进一步完善，这就为隧道内部采用“逆反射照明”夯实了基础。逆反射技术最大特点是充分利用车辆前灯的亮光，通过逆反射材料的表面结构，为驾驶人感知，从而改善驾驶者的安全视距，优化道路沿线交通设施视认效果，让驾驶者获得更多的时间、更强化的感受，来判断路况和获取指导信息，以便及时正确的采取安全措施。它是以物理手段调动人的主观能动性，提高行驶安全，是一种节能环保的低成本道路安全解决方案。

现有隧道内一般是通过前方交通设施及景观信息来确定车速、车距，如路面标线、轮廓标、线形诱导标等。但是由于隧道内照度及对比度较低，因此隧道内普通交通工程设施难以为驾驶员发现，事故资料也表明它们的作用有限。同时现有隧道照明主要侧重于隧道照明节能控制、智能照明控制系统、自然光与人工光结合的隧道照明设置等，较少基于交通事故进行研究，也导致设置及运营成本较高，交通安全与效益不匹配。同时现有的基于视觉光流率的速度感知提升方法，对于方向感、距离感方面缺乏研究，也导致驾驶员熟悉局部信息后，敏感程度下降，控速效果降低，甚至出现报复性加速。因此亟需在保障隧道节能与隧道交通安全效益的前提下，从事故形态及原因出发，采用新的隧道照明系统。光逆反射系统则是一种非常行之有效的思路。

发明内容

本发明根据空间频率在8~12Hz作用下时，感知速度显著大于物理速度，最高达30%以上，而中频、低频条件下（<2Hz），感知速度小于物理速度（参见图1）。在行车环境中，理想感知速度应比物理速度略大为宜（<10%或者5%），因此需要将高频、中频、低频信息结合起来，以达到感知速度与物理速度相协调，并实现速度控制的长效机制（参见图2）。