高速公路曲线路段防眩板的设置间距需求分析

2020-09-08刘宇辰李海峰张涵实

黑龙江交通科技 2020年8期

刘宇辰，李海峰，张涵实

(1.天津高速公路集团有限公司，天津 300384；2.河北工业大学土木与交通学院，天津 300401)

0 引言

行车安全是高速公路运营管理的首要任务，而夜间的事故危害尤其严重。统计结果表明，驾驶员的视觉条件对行车安全至关重要。因为驾驶员行车过程中80%～90%的信息是靠视觉获得的。由于对向车辆前照灯眩光原因引发的交通事故要占到全部交通事故总数的12%～15%。可见，眩光是威胁高速公路夜间行车安全的主要因素之一。目前在公路上广泛使用的防眩设施结构型式主要有防眩板、植树、防眩网。实践证实，防眩板是一种经济、美观、对风阻挡小、积雪少、对驾驶员心理影响小的防眩设施。

目前，国内外有关研究也均指出防眩设施设置对于道路交通安全的必要性。Fernandes通过分析眩光产生的原因及其对道路行车安全的不良影响，得出设置防眩设施是解决高速公路上汽车前照灯眩光问题的重要方法；宋洪飞研究了道路交通的眩目规律及简要控制技术；孙吉书等人等研究了在凹形竖曲线路段，防眩板高度的计算方法，为研究凹形竖曲线上防眩设施高度奠定了理论基础。

与直线路段不同，在高速公路平曲线路段上，尤其是小半径曲线段上，车辆前照灯光束与防眩板距离的空间关系有所改变，本文系统分析防眩板设置间距与平曲线半径、防眩效果之间的相关关系，以期修正平曲线路段上防眩板间距的计算公式，确保防眩效果、提高行车安全性，并为规范修订提供补充和参考。

1 直线段上的防眩板的遮光原理

防眩板是通过其宽度部分阻挡对向车前照灯光束来防眩的。在道路中央分隔带上连续设置间距为L、宽度为b的防眩板，设与前照灯主光轴的水平夹角θ的光线照射在防眩板上时，光线刚好被两块板条所阻挡，如图1所示。

图1 防眩板遮光原理示意图

在直线路段，遮光角可由下式计算：

θ=β0=arctan(b/L)

(1)

当两对向行驶车辆视点连线与主光轴的夹角为β≤β0时，光线被完全遮挡；当β≤β1时，光线被遮挡，而当β>β1时，则会出现漏光现象，造成对向车道驾驶员的炫目。防眩板的设置间距需要根据防眩板的宽度、公路线形条件等因素通过计算确定，确保间距L的适当、不出现漏光现象。

2 曲线路段上的防眩板遮光效果分析

在平直路段，防眩板一般按《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》标准设置(即板的间距L=50 cm)，防眩效果基本良好。但是在高速公路的曲线路段，尤其是小半径曲线路段，车辆前照灯光束与防眩板距离的空间关系有所改变，如果仍然应用直线路段上的防眩板间距计算公式，可能会产生防眩板间距过大而漏光的现象(如图2所示)，因次，需要通过系统的研究，对曲线路段的高速公路防眩板设置间距计算公式进行修正。

图2 平曲线路段防眩板遮光示意图

如图2所示，不同于直线路段的情况，曲线路段的防眩板的间距需要减小L0才能达到与直线上相同的效果。平曲线遮光角θ的计算公式为：

θ=arccos[(R-B3)cosβ0/R]

(2)

(3)

将式(1)带入式(3)得：

(4)

(5)

(6)

式中：L为平面曲线上的防眩板间距，cm；β0为直线上的防眩角，°；b为防眩板的宽度，cm；R为平曲线的曲率半径，m；B3为从司机眼睛到防眩板的横向距，cm。

平面曲线上的高速公路防眩板间距需要按照式(6)进行计算和验证，以确保防眩效果，进而提高高速公路的行车安全性。

3 小半径平曲线路段高速公路的防眩板设置间距需求

我国《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》对防眩板的设计中没有考虑曲线半径、防眩板宽度及中间带宽度对于设计间距的影响，统一采用防眩板间距设计规定值50 cm，显然这是不合理的。当防眩遮光角为8°，防眩板宽度为8 cm时，根据式(6)，计算出不同圆曲线半径时的曲线路段，四车道高速公路防眩板设计间距的需求，如表1所示。