高速公路互通式立交出口前端标志性植物布置研究

潘兵宏， 章坤鹏， 殷 缘

(长安大学 公路学院， 陕西 西安 710064)

高速公路互通式立交出口前端标志性植物布置研究

潘兵宏， 章坤鹏， 殷 缘

(长安大学 公路学院， 陕西 西安 710064)

高速公路互通式立交出口前设置标志性植物对引导驾驶员辨认出口，并做好驶出准备具有重要作用。为解决标志性植物在高速公路互通式立交出口前端的布置问题，对标志性植物的纵向布设、横向布设、高度、种类及布置形式进行了系统的研究。在建立立交出口标志牌视认距离计算模型并考虑驾驶员反应距离的基础上，提出了标志性植物的纵向布设位置，通过分析高速行驶过程中驾驶员的视觉特性，提出了标志性植物的横向布设和高度设置指标，并提出了标志性植物种类选择和布置形式的基本原则和要求。

高速公路； 标志性植物； 出口匝道； 布设位置

0 引言

根据美国国家交通安全委员会多年的研究，高速公路上的交通事故中有相当一部分是发生在高速公路出口匝道附近[1]，因部分驾驶员注意力不够集中同时引导进入匝道出口的标志或标线不明显，导致驾驶员未提前作好驶出准备，当发现匝道口时难以顺利驶入，驾驶员为不错过出口，减速过快过急导致被后续车辆追尾，或急转弯期望驶入匝道却撞上路侧护栏而引发事故[2]。2014年6月12日，杭州三墩绕城高速附近发生2车相撞事故，造成一人死亡。现场监控显示，一辆轿车行驶在靠近中央分隔带一侧的车道上，当驶过匝道导流线后忽然变道向匝道方向行驶，而与外侧车道上行驶的货车相撞。显然，驾驶员没有提前做好驶出高速公路的准备，出口标志牌并没有起到其本身的作用。为发挥标志牌相应的作用，强化驾驶员对出口的辨认和识别，提前作好驶出准备，可以通过改变出口附近的环境来提醒驾驶员，从而降低交通事故率。而植物作为周边环境的重要组成部分，易于变化，易于从环境中凸现出来，易于引起驾驶员的注意。当沿途景观环境单一或长途驾驶而使驾驶员难以判断所经地点时，可在服务区、休息区、立交或道路进出口等地点前适当距离连续栽植与背景环境和其它路段不同的植物，来引起驾驶员的注意和重视，指引驾驶员，这些具有指示性的植物被称为标志性植物。

同济大学陈雨人，提出了公路景观敏感区的概念，并且给出了基于视觉特性确定景观敏感区的方法，为标志性植物的布置提供了理论依据[3]。2003年5月，美国得克萨斯A&M 大学的JEONG HUN MOK在其完成的博士论文[4]中，对公路景观和交通安全的关系进行了研究。通过比较风景区道路和高速公路的安全性能，以及公路景观改善前和改善后的安全性能，表明公路景观可减少交通事故的发生，标志性植物运用的合理性得到了验证。在2003年TRB年会上，JEONG HUN MOK等人也有相关的论述[5，6]。德国公路路边的草坡上，经常间断变化设置由不同植物组成的几何小图案，这些小图案一定程度上起到了诱导标志的作用，可视为标志性植物的一种运用[7]。法国公共事务部的Jessica BROUARD 还通过道路的易读性研究了道路安全与景观的关系[8]，对标志性植物的运用提出了一定的看法。

本文主要探讨标志性植物在高速公路互通式立交出口前端设置的关键技术。

1 标志性植物布设位置的研究

1.1 标志性植物的纵向布设

标志性植物无法用来具体表达某些信息，因此标志性植物无法独立使用，标志性植物一般需配合标志牌来使用。标志性植物纵向布设起点与匝道出口附近预告标志的距离S应满足驾驶员反应距离长度L1和标志视认距离长度L2(见图1)。驾驶员在高速公路行车过程中，长时间注意力高度集中，反应会变得相对迟钝，与其它路段不同的标志性植物能有效刺激驾驶员对出口标志的认读。

图1 标志性植物纵向布设示意图Figure 1 Sketch map of mark plants’ longitudinal arrangement

驾驶员对标志性植物有一个反应过程，车辆行驶距离即驾驶员的反应距离L1，可由式(1)计算：

L1=υt

(1)

式中：υ为车辆行驶速度，取主线设计速度，单位换算成m/s；t为驾驶员反应时间，取3 s[9]。

由式(1)计算可得驾驶员反应距离(见表1)。

表1 驾驶员的反映距离L1Table1 Drivers’reactiondistanceL1主线设计速度/(km·h-1)驾驶员的反映距离L1/m1201001008380676050

标志牌视认距离指驾驶员开始识别标志牌的位置到标志牌的距离。根据驾驶员的视觉特性，视认距离可由式(2)计算[10]：

(2)

式中：h为标志中的汉字高度，m；取值见表2[5]；α为驾驶员的视角，(°)，视角指外界两点发出的光线在人眼光心处形成的夹角，视认汉字所需的最小视角取15.5′[11]。由式(2)计算可得标志牌的视认距离L2(见表3)。

表2 标志中的汉字高度Table2 Heightofchinesecharactersindenoter主线设计速度/(km·h-1)标志中的汉字高度/cm120701006080536045

表3 标志牌的视认距离L2Table3 BrightviewingdistanceofdenoterL2主线设计速度/(km·h-1)标志牌的视认距离L2/m1201601001388012160103

标志性植物纵向布设起点与匝道出口附近预告标志的距离S为反应距离L1和标志视认距离L2之和(见表4，取为整10 m)。

表4 标志性植物布设起点与标志牌的距离STable4 Thedistancebetweenthebeginningpointofmarkplants’layoutpositionandthedenoteS主线设计速度/(km·h-1)标志性植物布设起点与标志牌的距离S/m主线设计速度/(km·h-1)标志性植物布设起点与标志牌的距离S/m1202608019010023060160

为起到更好的指示效果，标志性植物纵向布设终点延伸至匝道小鼻点附近，连续栽植的标志性植物不仅有一种“成林”的自然之美，而且能起到良好的路线诱导作用。

1.2 标志性植物的横向布设

当高速公路中央分隔带采用植物防眩时，为增强效果，标志性植物可同时栽植于出口段落的中央分隔带内和出口右侧，形成门廊效果。路侧为平坡或边坡较平缓的低填方路堤时，标志性植物可直接栽植于路侧边坡上(见图2)，并应位于视距包络线之外，确保不影响视距；当路堤填土较高时，标志性植物栽植于坡脚排水沟外侧(见图3)；路侧为路堑边坡时，标志性植物可栽植于碎落台上，若边坡高度较小也可栽植于坡顶(见图4)。

图2 矮路堤路段标志性植物栽植示意图Figure 2 Sketch map of mark plants’ cultivation in low embankment sections

图3 高路堤路段标志性植物栽植示意图Figure 3 Sketch map of mark plants’ cultivation in high embankment sections

图4 路堑路段标志性植物栽植示意图Figure 4 Sketch map of mark plants’ cultivation in road cutting sections

依据对驾驶员的动视觉特性的研究，驾驶员对不同视觉范围内景物的敏感程度不同，可将视觉敏感区划分为一、二、三3个区划(见图5)。驾驶员对一级敏感区内的景观最敏感，对二级敏感区内的景观较为敏感，对三级敏感区内的景观不敏感。视觉敏感区的划分与驾驶员注视点的距离(车前可视距离L1、注意力集中点L2和最深视野L3)有关。

图5 视觉敏感区分级示意图Figure 5 Sketch map of visual sensitive regions’ classification

车辆在高速行驶过程中，驾驶员的视野会受到影响，不同设计速度下驾驶员的水平视野角度、车前可视距、注意力集中点、视野深度见表5[12]。

表5 驾驶员动视野参数Table5 Drivers’dynamicvisualfieldparameters主线设计速度/(km·h-1)水平视野角度/(°)车前可视距L1/m注意力集中点L2/m视野深度L3/m60752518037080603330050010040424206601202450540820

由式(3)可算出不同视觉敏感区边缘至视野中心的横向距离(见表6):

(3)

式中：Ti为视觉敏感区边缘至视野中心的横向距离，m；Li为注视点距离，m；α为水平视野角度，(°)。

表6 驾驶员视觉敏感区横向距离Table6 Drivers’visualsensitiveregions’crossrange主线设计速度/(km·h-1)水平视野角度/(°)一级敏感区/m二级敏感区/m三级敏感区/m60751611022580601715025010040151442261202411112170

横向布置时，应考虑视野中心在最内侧车道的不利情况，结合横断面组成来确定标志植物的横向位置。为达到较好的指示效果，标志性植物应栽植于一级敏感区内，若因断面布置原因无法栽植于一级敏感区时，至少应保证标志性植物栽植于二级敏感区内。

2 标志性植物的选择及布置形式研究

2.1 标志性植物顶端距路面的高度

高速行驶过程中，驾驶员对路侧一定高度以下的景物无法清晰辨认，为了起到更好的指示效果，标志性植物顶端距路面的高度应该满足驾驶员清晰辨认的最小高度hmin。不同速度下驾驶员清晰辨认的最小高度hmin[13]见表7。

高路堤路段标志性植物布置高度控制见图6。

显然标志性植物高度选择与道路断面形式有关，不同的断面形式、不同的边坡高度对植物的高度控制是不同的，因此对标志性植物高度的具体选择要考虑道路沿线地形及道路断面布置情况。

表7 不同速度下驾驶员清晰辨认的最小高度Table7 Drivers’clearlyrecognizableminimumheightatdifferentspeeds主线设计速度/(km·h-1)驾驶员清晰辨认的最小高度hmin/m主线设计速度/(km·h-1)驾驶员清晰辨认的最小高度hmin/m601110020801512026

图6 高路堤路段标志性植物高度控制图Figure 6 Mark plants’ height control chart in high embankment sections

2.2 标志性植物的种类选择

选择合理的标志性植物种类，并进行有效布置，能缩短驾驶员的反应时间，提高交通安全性。国内一些专家从标志植物的色相、种植起始位置、与背景植物的种植面积比例及种类数量4个方面进行了实验表明，标志植物与背景植物颜色对比度越大，种植段长度越长，与背景植物的面积比例越大，植物的种类越少，驾驶员的反应时间越短[9]。故选择单一种类、颜色鲜艳并与其它路段绿化植物不同的乔灌木进行成林连续栽植，才能达到较好的指示目的。

标志性植物种类的选择还要考虑地域环境因素以及四季变化的影响，单一种类的标志性植物可能无法保证其全年的指示效果，因此在一定程度上将多种植物进行有效的组合是必要的。

在全国大部分地区，标志性植物可选择紫叶桃，其春、夏、秋三季叶片为紫红色，与秋、冬两季叶片为金黄色的金枝槐搭配能起到较好的指示效果；在中国华北及其以南地区，标志性植物还可以选择紫叶李，其叶片的整个生长季节都为紫红色；在海南、台湾及大陆最南端的部分地区，标志性植物可选择红桑，其叶片为浅红色。

2.3 标志性植物的布置形式

标志性植物是为了提示驾驶员前方存在服务区、休息区、立交或道路的进出口而设置的，为了起到更好的指示效果，其整体布置形式应该起到一定的方向指引作用，能有效暗示驾驶员的行驶方向。高速公路互通式立交出口匝道前端标志性植物群落可以采用图7所示的平面布置形式和图8所示的立面布置形式。

图7 出口匝道前端标志性植物平面布置形式Figure 7 Mark plants’ plane arrangement form before exit ramp

图8 出口匝道前端标志性植物立面布置形式Figure 8 Mark plants’ vertical arrangement form before exit ramp

标志性植物群落沿出口匝道方向向外延伸布置，形成一道诱导曲线，而立面上标志性植物在路基外侧由低到高布置形成的线条，也能一定程度预告公路的线形变化，给予驾驶员驶出主线的心理准备。标志性植物群落需根据现场地形环境、实际情况进行布置，并注意后期修剪，可起到良好的指引效果。

3 工程实例

海南横线高速公路是海南省公路骨架网中唯一一条从横向贯通全岛的高速公路，是联系海南东西海岸的快速通道，其深入海南中部山区腹地，经过万宁市、琼中县、儋州市，沿线分布众多旅游景区。横线高速公路琼中县至儋州市段的景观绿化设计立足于沿线的自然特征，充分借景于大地景观，重视色彩搭配，是特征鲜明的生态路、景观路、旅游路、文化路，并在整体景观绿化中多次运用标志性植物。

① 标志性植物在一般路侧的运用。

连续橡胶林(槟榔林)路段或连续开敞路段，每隔一定距离在路侧平台上种植了辨识度较高的开花或彩叶乔木，并采用列植和丛植的方式，有效的分割了景观绿化段落，对驾驶员的行驶距离提供了提示和标志的作用。

② 标志性植物在立交区的运用。

黎母山互通式立交，主要是通往黎母山森林公园的节点，为表现该森林公园的特征，设计采用了林地式布置。互通现状主要植被为橡胶林，设计时保留互通内部部分原有橡胶林，作为绿色背景，以大花紫薇、红花羊蹄甲、黄花风铃木和火焰木等开花乔木在前配置，形成了绿色背景前颜色鲜艳的林带。同时在车辆分流处设置了高大红木棉作为标志性植物，并点缀有当地特色的景石作为通往该景区的提示。

阳江互通式立交，以红木棉和大花紫薇，红花羊蹄甲和三角梅球搭配形成了两个风格的组团，中心区域采用高大组团，外侧为较低组团，同时匝道分流处种植三角梅作为标志性植物以起到提示作用。

③ 标志性植物在服务区的运用。

横线高速公路琼中县至儋州市段设置了阳江服务区，该服务区绿化功能性较强，其服务区的加减速区域均采用了列植的小叶榄仁作为标志性植物以起到引导的作用。

④ 标志性植物在养护工区的运用。

横线高速公路琼中县至儋州市段设置了一处新进养护工区，其入口处采用高大的大王椰子列植，营造大气的氛围，而红继木与黄金榕修剪成型的灌木色带作为标志性植物群落在视觉上带来较大的冲击力，使入口处成为视觉焦点与景观重点；

4 结语

在服务区、休息区、立交或道路进出口等地点前设置标志性植物能引起驾驶员的注意和重视，引导驾驶员的操作行为。本文对高速公路互通式立交出口匝道前端标志性植物的布置进行了系统的研究，在考虑标志牌视认距离和驾驶员反应距离的基础上，提出了标志性植物的纵向布设距离，通过分析驾驶员高速行驶中的视觉特性，提出了标志性植物的横向布设和布设高度相关的控制指标，并提出了标志性植物的种类选择原则及平面和立面布置形式。本文的研究对标志性植物在高速公路互通式立交出口匝道前端的运用作了一定的探索并在海南横线高速公路的设计过程中得到了一定程度的运用。

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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，湖北武汉人，副教授，博士，从事道路勘测设计和道路安全研究。通讯作者：章坤鹏，1207553504@qq.com。

U 417.9

A

1674 — 0610(2016)06 — 0039 — 04