英美应急车辆视认性和显著性涂装措施改善研究概览

2020-11-13官阳

汽车与安全 2020年8期

官阳

该报告的开篇有这样一段话，反应了应急车辆的安全需求：“在過去十年中，许多执法人员、消防员和紧急医疗服务（Emergency Medical Services，EMS）工作人员在美国各地的公路上受伤或死亡。2008年，与前10年一样，与交通有关的事故死亡人数超过任何其他原因；国家执法人员纪念馆（National Law Enforcement Officers Memorial ，NLEOM，2008年）的数据显示，在过去12年中，平均每月有一位警员在美国被车辆撞死（FBI，2007）。2008年消防队员死亡的初步统计数据显示，114名在执勤中丧生的消防员中，有29人是在机动车碰撞中丧生（USFA，2009），与前几年公布的数字相似。根据2002年的一项研究（Maguire等人），从几个独立来源汇总数据，在1992年至1997年的6年中，至少有67名医疗急救供应商（EMS）在与地面运输有关的事故中丧生。这些令人清醒的事实清楚地表明，解决车辆特征和人因错误，对降低全国公路和公路沿线公共安全人员的伤亡率有重要作用。在美国和其他地方进行的研究表明，提高车辆能见度和显著性，有望提高急救人员在车辆内外执勤时（例如巡逻车、摩托车、消防装置和救护车）的安全。”

研究的主要发现

在研究结论方面，报告首先给出了两个重要的列表：

这项研究的最主要部分，是收集整理以往安全学术界的一系列研究报告，时间跨度约30年，主要包括三个领域：乘员和商用车辆的车身视认性和显著性，反光材料的应用效果，应急车辆的视认性与显著性。这些研究和评估报告主要来自美国和欧洲（研究人员和他们的报告可以根据以下线索找到：Green et al.，1979；Burger& Smith，1987；Olson et al.，1992；Morgan，2001；Sullivan & Flannagan，2004；Sullivan，2005；Donelson & Ayers，2007，Cook et al.，1999；Schmidt-Clausen，2000； TUV Rheinland Group，2004；Richardson & Lawton，2005），其中包括了一些关于重型货车强制粘贴反光材料的标准规范研究等。因为重型消防车在很多方面与重型货车有相似的地方，所以这类研究被高度重视。

在反光材料领域，主要借鉴的是标志用反光材料的研究，因为在车身上使用的反光材料是同类的。（研究人员和报告线索如下：Anders，2000；Hawkins et al.，2000；Chrysler et al.，2002；Chrysler et al.，2003；Carlson & Urbanik，2004；Gates & Hawkins，2004； Rogoff et al.，2005；Sivak et al.，2006；Amjadi，2008）。

在应急车辆的视认性和显著性研究领域，尽管大家都认为这些是很必要的措施，但美国的研究结论对其国内的做法基本都不满意，认为与欧洲的统一操作相比，美国几乎不存在这种措施（研究线索包括CVVFA，1999；AZ DPS，2003；IACP，2004；USFA，2004；Burbank，2007；McCann et al.，2008；NFPA，2008；Ridenour et al.，2008；NFPA，2009；USFA，2009b）。一个明显的例证是目前最好的实际案例和研究都来自英国（研究线索：Thomas，1998；Harrison，2004，2006；BSI，2007），而美国则没有对此建立共识和普及。而且这种差距与不同的交通安全文化以及老百姓与现有车辆的互动习惯有关（Sivak et al.，1989；AAA，2007；McNeely & Gifford，2007；Williams & Haworth，2007）。在美国，也很少见到关于驾驶人遇到应急车辆时会如何反应和互动的研究（Tijerina et al.，2003；interview with Dr. Michael Flannagan，2008）。

应急车辆的视认性

应急车辆在应急响应行驶中和泊车时，有多种元素会影响到视认性。这包括车辆的尺寸，字母和图形以及配色方案（制式涂装），无源显著特征（反光带和灯罩反射器），有源示警装置发出的信号（应急警示灯、警笛声、喇叭等）。环境条件也会影响视认性，这也包括了时间点，昏暗的光线，天气，驾驶人被周边的视觉环境分散注意力的程度等。

虽然大部分时候应急车辆都希望被路人和其他车辆明显关注到，但也有公共安全人员不希望自己的车辆引起注意，比如执法人员，他们希望在巡逻时不引起其他驾驶人的注意。还有一种情况，是在应急车辆停在事故现场的路侧时，要避免主动示警装置发出的信号过于吸引过路驾驶人的注意力导致他们撞过来。这种差异化需求，有时需要高视认性，有时则不需要，这与校车始终需要高视认性的需求不一样。

应急车辆的显著性

显著性是指一辆车吸引其他道路使用者的注意力的能力，而且是人们并没有刻意寻找该车辆时就能发现该车的存在的能力（Conspicuity refers to “the ability of a vehicle to draw attention to its presence，even when other road users are not actively looking for it.”，Cook et al.，1999）。所有的出厂车辆，都按照要求安装了确保基本显著性的基础装置，这包括了前后车灯、刹车灯、反射器、转向灯、示宽灯等。除去这些最基本的显著性措施外，应急车辆需要做有别于显著性基础措施的专属涂装，包括色彩艳丽、甚至是荧光色的标识，主动示警灯光和警笛，以及被动反光材料等。历史上，应急车辆主要依赖主动信号灯光和一些机械装置来提高车辆出勤时的视认性和显著性，吸引沿途驾驶人的注意力。但随着技术的进步，提高车辆被动视认领域的措施越来越被广泛地应用，以补充示警灯和警笛的不足。美国和其他国家的研究都发现，利用被动措施提高车身显著性对行驶和停泊在事故现场路侧的车辆安全都有明显改善（Tijerina et al.，2003；Donelson & Ayers，2007）。

应急车辆的认知和分辨

对于车辆的顯著性的改进，已经不仅仅是围绕提高其视认性和发现展开了。在抓取其他驾驶人眼球的同时，更大的目的是向驾驶人提供车辆的存在感、性质、尺寸、位置、车速和行驶方向信息。对于驾驶人而言，确保显著性的最重要目的是：（1）清晰地宣示本车的存在和目标；（2）轻易地分辨周围驾驶人的意图，以便做出适当的反应，避免碰撞。对应急车辆来说，认知和分辨是提高所谓的“认知型显著性”的重要方面（cognitive conspicuity. Tijerina et al.，2003）。

与认知和分辨关联的行动

除了需要认知有应急车辆的存在，普通驾驶人还必须知道在完成判别后应该做什么，这就对分辨车辆性质提出了更高的要求。驾驶人应该能够快速分辨具体的应急车辆的基本类型，因为这样做将有助于他们确定正确的行动方针，以避免阻碍响应或为一个紧急事件场景与其他道路使用者进行谈判互动和安全使用。

2007年，美国国家安全委员会、全国警长协会和全国警察组织协会在美国州警察协会的全力支持下，成立了一个教育项目（www. moveoveramerica.org），旨在教育公众如何分辨应急车辆和做出正确的反应。美国除了七个州外，所有州都颁布了路上行驶时的“避让法律”，但在具体规定和覆盖面方面差异很大。这一举措和其他举措可以作为改善美国整体交通安全文化的更广泛努力的一部分措施（Dula & Geller，2007年）。而要支撑这种操作，快速分辨应急车辆的性质是前提。

所以该报告指出，以往在车辆性质分辨方面有两种相反的意见，一种是驾驶人只要认知到有车辆存在并且需要躲避即可，不需要更多的信息来支撑他们为什么要这么做（避免他们被其他的信息分散注意力），一种是驾驶人应该快速认知并分辨出应急车辆的基本类型，以帮助他们做出正确的行动决定，或避免阻碍或安全地谈判通过。但因为美国在这类研究上有缺失，所以还没有形成定论。

反光科学总览

报告为了帮助人们进行实施改善，特意介绍了各种反光原理和材料差异，以及在车身反光材料领域的材料选择思路和技术依据。

对于执法车辆、消防车和急救车的要求，应急警示灯是提高车辆显著性的首要方法。美国消防局在2009年前后和其他一些结构，持续进行了提升应急车辆照明系统和有效性的研究。另一个提高车辆夜间显著性的方法是增加逆反射材料的使用。这种材料可以把车灯光反射给驶来的驾驶人。

考虑到逆反射光的特性，车灯和车辆都是动态的，与用于固定位置的交通标志需求不同，所以对车用逆反射材料的要求更高，需要车身上的反光材料有更好的照射和观察角度的适应性，要在多种角度下都形成逆反射光，把更多的车灯光返还给驾驶人。

从反光效率来说，玻璃微珠一般可以有7-14%的反光效率，微棱镜则从32%（截角微棱镜）到58%（全角微棱镜）不等（数据来源，minimum reflectivity.org，2009）。不同的反光材料，在柔韧性、色泽、安装难易和客户订制灵活性等方面，还有一些差异。在有些特定的地方，由于玻璃微珠反光材料可以用增加面积的方法使用，所以也可以弥补一些反光效率上的不足。

最佳国际案例

在过去十年，英国政府针对全国的执法车辆研究并实施了一系列视认性/显著性涂装标准。英国发展车身显著性标准的目的主要是：

在200到500米之间使车辆可以分辨，对高视认性的警事活动提供辅助支持，让全国的警车都易于分辨，并为当地警车流出放置本地特色标识的空间，让至少75%的会使用到警车的警界人员都可以接受它（Harrison，2006）。除英国，其他一些国家（如澳大利亚、南非、瑞典和新西兰），包括美国一些地方的公共安全服务机构（如消防、急救等）也在不同程度地效仿这些标准。

英国内政部颁布的《警察巡逻车车身标准涂装规范》（Thomas，1998年）旨在使英国高车速公路上行驶的警车“日夜可见，并且可清楚地分辨为警车”。该设计考虑全天候条件下（包括雨、雾等）的最低可察觉警车的距离为500米（1650英尺），夜间照明由接近的车辆普通前照灯提供。除了巡逻车后部的雪佛龙反光图案外，标准还要求沿车身两侧全涂装“巴登堡纹”，反光图案，以改善警车在白天和夜间的显著性和分辨性，如图4、5、6所示。

2004年，英国内政部科研发展处印发了一份警车高显著性标准涂装的后续技术细则，该细则补充了半巴登堡纹的涂装标准，目的是为城市和乡镇巡逻的警车外装提供多一种的选择，这样可以有别于主要在高车速道路上巡逻用的全巴登堡纹车身涂装。

2007年，英国的国家急救车和路上应急装备标准（BS EN 1789：2007 Standard for Medical Vehicles and their Equipment Road Ambulance）要求，车身涂装使用微棱镜反光材料，可以提升车辆的夜间视认性。虽然该标准没有特指巴登堡纹，但是英国的很多急救医疗机构都用了全巴登堡纹或半巴登堡纹涂装救护车，见图8。他们使用的颜色（黄绿色）与执法车辆的颜色不同。美国的一些公共安全机构也引进了英国的高显著性车辆涂装方案，包括巴登堡纹，案例见图9。

美国应急车涂装标准

与英国相比，美国没有关于执法车辆的视认性/显著性标准。但美国很多执法部门都在巡逻车、摩托车和其他车辆上使用了反光材料。亚利桑那州公共安全局（AZ DPS）是这个领域里的领先者，见图10。

从2009年1月1日开始，美国消防车和急救车国家标准要求增加反光带和反光标识，以提高视认性和显著性（NFPA，2009；GSA，2007，全称是NFPA 1901，Standard for Automotive Fire Apparatus，2009 edition）。该标准是一个自愿执行的国家标准，建立的基础是民意调查，参加者主要是制造厂家、使用者、安装和维修机构、从业人员、研究和测试机构、执法机构、保险公司、消费者、相关领域的专家等。由于该标准是自愿标准，所以只有在法规、条例和规范采纳后才具有司法约束力，但制造企业为了降低法律风险和确保产品的竞争力，一般都是执行最新标准。

该标准要求在车身的多处位置粘贴反光带，最低限是：

车身两侧车身长度的50%以上（不含外挂装备）粘贴反光带，宽度为4英寸（约11厘米）；

车前宽度的25%要粘贴反光带，宽度为4英寸；

车尾宽度的50%要粘贴斜度为45度的雪佛龙式样的反光标识（不包括未被后门遮蔽的外挂设备），线条方向是向下和向外，宽度为6英寸（约15厘米），红色与黄色/荧光黄绿/荧光黄相间，如图11。

上述要求是使用剪裁过的反光材料来标识车辆特征，尽管并不算新奇，但还是引起了很多争议，特别是尾部的雪佛龙式涂装要求的红色与黄色/荧光黄绿/荧光黄拼色。因为美国各地的消防机构使用着不计其数的颜色规则，很多是当地消防前辈或有关人员设计和使用的传统颜色，已经世代相傳了，所以他们非常希望能在满足涂装式样要求的同时，能坚持使用有自己特定颜色的反光带，即雪佛龙式，但是颜色自己规定。美国国家消防局技术委员会针对这个要求，于2008年冬发布了正式意见函，认为使用全国统一的颜色规则是更好的选择（查询依据Tutterow，2008）。此后基本上都是使用雪佛龙式和红/黄或红/荧光黄绿涂装了。

在设计规定上，该标准援引了美国材料协会的交通控制设施用反光膜技术标准（ASTM D4956，ASTM International，2007），从显著性要求的角度出发，对反光材料的性能和颜色进行了规定。

“生命之星”救护车的美国联邦标准

“生命之星”徽标（Star-of-Life Ambulance）的发起者是美国国家公路安全管理局，目的是为公路急救服务设置一个广泛认可和易分辨的形象符号。该徽标形式借鉴的是美国医疗协会的徽标，六根短柱寓意医疗急救的六项基本任务：发现，报告，响应，现场护理，转运途中护理，转运至临终护理。在救护车上使用“生命之星”，也是美国救护车协会的一个激励项目，用来鼓励在急救过程中有英勇事迹的车辆。

2007年8月1日，美国总务署（General Services Administration ，GSA）发布了“生命之星”救护车联邦标准（KKK-A-1822F， Federal Specification for the Star-of-Life Ambulance，简称3K标准），描述了救护车外观的最低限要求，用以指导全国的救护车生产厂。

救护车显著性外观的标准主要要求：

救护车的外涂装主色应为光泽白色，并结合实线和不间断的橙色带和蓝色字母及徽标……橙色实线带不得小于 6 英寸宽，也不得超过 14 英寸宽（约36厘米），并应包含驾驶室车窗底部皮条边缘下方的整个救护车体，但可以排除发动机罩面板的前部。橙色带应为反光带（GSA，2007年，第51页）。

除了基本配色方案外，该标准（KKK-A-1822F）还要求所有“生命之星”徽标和“救护车”标记使用反光材料：

徽标和标识应使用反光材料，其逆反射系数根据 ASTM E 810 测量方法，在 4°入口角度和0.2°观察角度时，白色要达到 100，蓝色达到10（GSA，2007年，第52页）。

关于颜色和图案的研究和选择

这部分内容很庞杂，涉及到车辆的外观、文字、符号和徽记、标识等等，也涉及到色彩学、材料学等，研究主要是围绕着人眼的视认习惯、文化习惯对视认的影响效率等展开的。仅以巴登堡纹为例，对这种交替对比色方块布局的视认效果研究，可以追溯到1965年的英国，当时是为了开发一款涂装设计，以提高飞机的可探测性和可见度（Siegel and Federman）。

在车身文字方面，美国的一项研究建议，黄色、白色、绿色和橙色是促进反光字母可读性的较好选择（Chrysler等人，2002），而一项欧洲研究则确定了红色、白色、黄色和绿色。除了不同颜色在不同条件下的观察/观察的物理和心理之外，文化因素对普通大众如何解释交通安全应用中使用颜色的方式也有明显影响。一个明显的例子是红色和白色与“停止”消息的关联，也由于这种连接，以及红色尾灯在车辆上使用，所以一些研究确定红色是标记车辆后部的最佳选择（Burger et al.，1985；Olson et al.，1992；Cook et al.，1999）。

在车身颜色的研究领域，有人建议美国消防车辆的主要配色方案从红色变为“柠檬黄”（Solomon & King，1995）。提出此建议的理由是黄绿色是人眼在日/夜照明条件下最容易辨别的一种颜色，并提供与典型背景色的对比（Solomon & King，1997）。英国研究人员（Langham and Rillie，2002）提出了单色方案，建议使用绿色或橙色，作为在大多数能见度有问题的环境条件下的选择。但无论具体颜色如何，为本报告所做的研究表明，更重要的是驾驶人能够分辨车辆性质（Schmidt-Clausen，2000）。在这方面，对某些类型的车辆使用标准化的彩色涂装方案会有所帮助（Olson et al.，1992；Thomas，1998；Harrison，2004；Harrison，2006；BSI，2007）。例如无处不在的“黄色校车”在美国盛行。这些车辆可以被立即分辨，并可能促进周围驾驶人的及时的行为反应。同样，美国邮政服务（USPS）或其他涂有标准颜色的邮件/送货卡车也可能提示驾驶人以特定方式（即随时多次停车）的行为。遵循这一原则，无论条件如何，人们通常认为红色更有可能用来分辨消防器械。

相关的研究还显示，使用对比色可以对视认优化有积极影响，帮助驾驶人在道路的视觉杂乱中定位危险。基本上有两种类型的对比度：（1）亮度对比度——对象比其背景更亮的程度；（2）颜色对比度——对象的颜色和在其背景中发现的差异（Cook et al.，1999）。通过使用环境中通常找不到的颜色（包括荧光色）来增强对比度。巴登堡纹和雪佛龙纹饰都是利用对比度的色彩原理。

荧光色，则是一种全新的发现和应用。这项技術问世在1985年前后，开始时只用于改善交通标志白天的视认性，特别是强阳光、逆光和雨雾天气、黄昏和黎明等。因为它利用紫外线辐射，将通常吸收的光能转换为可见光，从而增强颜色的强度，所以比普通色更亮（Smith，1981；Zwahlen& Vel，1994；Cook et al.，1999；Anders，2000；Hawkins et al.，2000；Krull & Hummer，2000；Schieber et al.，2003；Buonarosa & Sayer，2007）。后来，这个技术概念在英国扩展到应急车辆、警用巡逻车和摩托车涂装上，以提高这些车辆在日光下的显著性（Thomas，1998；Harrison，2004；Harrison，2006）。

在1994年的进一步研究中发现，荧光色的作用也与背景色的特点有关，在一些情况下，荧光黄绿最易被发现，但荧光橙色最易被分辨（Zwahlen & Vel，abstract）。在针对施工区的应用研究中发现，荧光橙色在白天有更远的发现距离和更准确的分辨距离（Hawkins et al.，2000）。

使用反光材料对车身“轮廓”或“边缘”进行勾勒，有助于提高紧急车辆的能见度/隐蔽性。早在1984年的研究已经支持了将车辆轮廓进行勾勒可以提高车身可见度的判断。加拿大对大型卡车拖车的研究发现，在不同天气条件下，拖车的侧面和后部均使用白色反光带制成的连续轮廓标记，比美国法规所要求的标准FM-VSS 108的红白条方案更加明显。1999英国的一项研究发现，完全勾勒出大型车的轮廓，提高了周围驾驶人日夜发现车辆的能力，并有利于判断其大小和距离（Cook等，1999）。德国达姆施塔特科技大学对大型卡车的各种标记方案进行了广泛的研究，发现车身轮廓标对提高侧面和后方的能见度都很有用（Schmidt-Clausen，2000年）。图15分别说明了轮廓和边缘标记技术。